Les grands dauphins sont des cétacés sociaux qui se servent principalement du canal acoustique pour communiquer sur de longues distances ou dans des habitats dont la visibilité est limitée. Il y a un manque général d’information concernant l’utilisation de cettecommunication acoustique au sein de son groupe social. Cependant, la production vocale des grands dauphins comprend des sifflements, des clics et des sons pulsés en rafale, avec certains sifflements appelés « signatures sifflées » qui pourraient être utilisés pour s’adresser les uns aux autres. Au cours de cette thèse, nous avons développé un système facilement déployable qui identifie l'animal produisant le son et permet des observations comportementales sous-marines simultanées. Nous avons testé cette méthodologie avec des grands dauphins en liberté et en captivité. La présente thèse de doctorat vise à mieux comprendre la communication des grands dauphins au sein de leur groupe social. D'abord, j'ai développé deux études visant à décrire comment l'activité vocale des dauphins captifs varie en relation avec le comportement et l'interaction avec les humains. Deuxièmement, je présente la conception et la mise en oeuvre d'une méthodologie innovante (système BaBeL) qui permet la localisation du dauphin vocalisant dans un environnement tridimensionnel, et qui peut être utilisé en captivité et avec des dauphins en liberté. Enfin, je présente deux applications de cette méthodologie de localisation pour aborder des questions de recherche concernant le comportement exploratoire d'une jeune dauphin et l'utilisation de vocalisations pour des mouvements coordonnés chez les grands dauphins. / Bottlenose dolphins are highly social cetaceans that strongly rely on acoustic communication and signaling. The diversity of sounds emitted by the species has been structurally classified in whistles, clicks and burst-pulsed sounds, with some whistles called « signature whistles » that are used as cohesion calls. During this thesis, we developed an easily deployable system that identifies the animal producing sound and allows simultaneous underwater behavioral observations. We tested this methodology with bottlenose dolphins infreedom and in captivity. The present doctoral thesis aims to better understand the communication of bottlenose dolphins within their social group. First, I developed two studies to describe how the signature and non-signature whistle rate of captive dolphins varies in relation to behavior and interaction with humans. Secondly, I present the design and implementation of an innovative methodology (BaBeL system) that allows the localization of vocalizing dolphins in a three-dimensional environment, and which can be used in captivity and with free-range dolphins. Finally, I present two applications of this location methodology to address research questions regarding the exploratory behavior of a young dolphin and the use of vocalizations for coordinated movements in bottlenose dolphins.

Les diaphragmes utilisés comme organes de perte de charge à l'intérieur des tuyauteries de centrales électriques ont été mis en cause dans la création de sifflement. Les conséquences de ces phénomènes sont des niveaux de bruit et de vibration pouvant dépasser les valeurs admissibles. L'objectif de la thèse est d'étudier le sifflement sur la base d'expérimentations et de calculs numériques afin de proposer des outils de compréhension et de prédiction. Un résultat de la thèse correspond à l'identification expérimentale et numérique des conditions d'amplification acoustique au niveau de diaphragmes, phénomène nécessaire au sifflement. Les expériences montrent que les plages de sifflement, exprimées sous la forme d'un nombre de Strouhal fonction de l'épaisseur du diaphragme et de la vitesse dans l'orifice, s'étendent de 0,2 à 0,4 et de 0,7 à 0,9 et sont indépendantes du nombre de Reynolds. Le potentiel de sifflement de diaphragmes est également caractérisé à l'aide de simulations numériques. Deux approches sont utilisées avec des calculs U-RANS incompressibles et des simulations LES compressibles. Il apparaît que la simulation numérique permet de reproduire l'effet d'amplification acoustique à l'origine du sifflement, pour des pas de discrétisation spatial au coin amont de l'orifice suffisamment petit. Un autre résultat de la thèse est la définition des paramètres contrôlant les caractéristiques du sifflement en présence de réflexions acoustiques. Une analyse de stabilité linéaire prédit l'apparition d'un sifflement et sa fréquence. L'amplitude de sifflement est maximum pour un nombre de Strouhal autour de 0,25 et augmente avec le taux de réflexion autour du diaphragme.

Les diaphragmes utilisés comme organes de perte de charge à l'intérieur des tuyauteries de centrales électriques ont été mis en cause dans la création de sifflement. Les conséquences de ces phénomènes sont des niveaux de bruit et de vibration pouvant dépasser les valeurs admissibles. L'objectif de la thèse est d'étudier le sifflement sur la base d'expérimentations et de calculs numériques afin de proposer des outils de compréhension et de prédiction. Un résultat de la thèse correspond à l’identification expérimentale et numérique des conditions d’amplification acoustique au niveau de diaphragmes, phénomène nécessaire au sifflement. Les expériences montrent que les plages de sifflement, exprimées sous la forme d’un nombre de Strouhal fonction de l’épaisseur du diaphragme et de la vitesse dans l’orifice, s’étendent de 0,2 à 0,4 et de 0,7 à 0,9 et sont indépendantes du nombre de Reynolds. Le potentiel de sifflement de diaphragmes est également caractérisé à l’aide de simulations numériques. Deux approches sont utilisées avec des calculs U-RANS incompressibles et des simulations LES compressibles. Il apparaît que la simulation numérique permet de reproduire l’effet d’amplification acoustique à l’origine du sifflement, pour des pas de discrétisation spatial au coin amont de l’orifice suffisamment petit. Un autre résultat de la thèse est la définition des paramètres contrôlant les caractéristiques du sifflement en présence de réflexions acoustiques. Une analyse de stabilité linéaire prédit l’apparition d’un sifflement et sa fréquence. L’amplitude de sifflement est maximum pour un nombre de Strouhal autour de 0,25 et augmente avec le taux de réflexion autour du diaphragme. / Orifices used as pressure drop devices in pipes of power plants can cause tonal noise. The consequences of whistling are noise and vibration levels higher than what is acceptable. The purpose of the present works is to study the whistling phenomenon with experiments and numeric in order to propose comprehension and prediction tools. One of the results of the study is the experimental and numerical identification of the acoustic amplification conditions at the orifice, which is a necessary phenomenon for whistling. The experiments show that the whistling ranges, expressed in a Strouhal number function of the orifice thickness and the flow velocity inside the orifice, lie between 0.2 and 0.4 and between 0.7 and 0.9 and that they are independent of the Reynolds number. The whistling ability of orifices has also been defined with numerical simulations. Two approaches are used, the first consisting of incompressible U-RANS calculations, the second based on compressible LES. The numerical simulations are able to capture the acoustic amplification at the orifice, for a spatial discretization small enough at the upstream edge of the orifice. Another result of the study is the definition of the parameters controlling the whistling features when acoustic reflections are present. A linear stability analysis is able to predict the whistling frequency, and it is shown that the whistling amplitude is maximum at a Strouhal number of 0.25 and that it increases with the global reflection surrounding the orifice.

Dans cette thèse, on propose un nouveau modèle de couplage auto-cohérent entre des structures magnétiques cohérentes sur les échelles ioniques et des ondes dites de sifflement (whistlers, en anglais) à plus hautes fréquences, afin d'interpréter les données expérimentales recueillies par les satellites Cluster pendant un sous-orage magnétique dans la région nocturne de la magnétosphère terrestre. Le couplage fournit un mécanisme pour confiner et transporter les ondes whistlers par l'intermédiaire d' une onde nonlinéaire qui se propage obliquement par rapport au champ magnétique. Cette étude s'appuie sur une analyse des données expérimentales, sur une modélisation théorique ainsi que sur des simulations numériques. Pendant les sous-orages magnétiques, la magnétosphère est soumise à de fortes perturbations magnétiques et électriques dans une vaste gamme de fréquences, qui vont des basses fréquences, inférieures ou de l'ordre de l'échelle temporelle typique ionique, aux hautes fréquences, supérieures ou de l'ordre de l' échelle temporelle typique électronique. Afin de connaître les processus physiques qui déterminent la dynamique de la magnétosphère pendant les sous-orages, il est fondamental de comprendre si, et avec quel méchanisme, des couplages peuvent se produire entre des ondes qui se propagent sur des temps caractéristiques différents. Des structures magnétiques à basse fréquence ont déjá été obsérvées dans des régions comme la magnétogaine et le vent solaire, éventuellement associées à des ondes whistlers à plus haute fréquence. Dans cette thèse, on montre que des structures similaires sont obsérvées dans la couche de plasma à l'intérieur de la magnétosphère. On s'intérroge ensuite sur la façon dont l'inhomogénéité de telles structures peut influencer la propagation des ondes à plus haute fréquence. Grâce à ses quatre satellites en configuration tetraédrique et à ses mésures à haute résolution temporelle, la mission Cluster nous offre une occasion unique de pouvoir analyser la structure spatiale des perturbations stationnaires (ou se propageant) et d'étudier la dynamique du plasma sur des échelles temporelles plus courtes, telles que celles des ondes whistlers. Ainsi, je décrirai les émissions d'ondes whistlers détectées par les satellites Cluster à l'intérieur de structures magnétiques cohérentes situées dans un écoulement de plasma rapide pendant le sous-orage du 17 Août 2003. Au cours de cette période, les satellites Cluster sont situés dans la couche de plasma, séparés d'une distance de l'ordre des échelles spatiales typiques ioniques (le rayon de giration ou la longueur d'inertie des ions). Les ondes whistlers sont corrélées avec des structures magnétiques characterisées par un minimum du module du champ magnétique et un maximum de densité du plasma. Ces dernières ont été modélisées comme des ondes planes nonlinéaires de type lent qui piègent et transportent les ondes whistlers. A partir d'une étude théorique et numérique en utilisant une approche bi-fluide, on peut alors reproduire les données observationnelles. Le rôle possible de telles structures couplées dans la physique des sous-orages est aussi discuté. Ce nouveau mécanisme de piégeage, étudié ici en utilisant comme guide pour les whistlers une onde oblique de type magnétosonique, est d'intérêt plus général par rapport au contexte spécifique des observations présentées dans cette thèse. En effet, d'autres ondes nonlinéaires, comme par exemple les ondes d' Alfvén obliques ou d' Alfvén cinétiques dans les plasmas à beta fort (où beta est le rapport de la pression thermique du plasma sur la pression magnétique), pourraient aussi transporter les whistlers. Ce modèle de piégeage constitue aussi une explication alternative aux modèles existants qui considèrent une inhomogénéité stationnaire sous la forme d'un canal de densité. Enfin, l'étude décrite dans cette thèse concerne des problématiques fondamentales en physique des plasmas, comme la propagation d'ondes dans les milieux inhomogènes et l'interaction entre modes sur des échelles temporelles différentes.

Contexte : L’organisme en développement est très sensible à son environnement. Plusieurs études épidémiologiques ont suggéré la toxicité développementale d’une dizaine de polluants suite à des expositions prénatales. L’objectif général de cette thèse est d’évaluer les conséquences des expositions à des polluants chimiques (consommation de produits de la mer comme vecteur de contamination, solvants organiques et insecticides organophosphorés) pendant la grossesse sur le développement de l’enfant à 2 ans en se focalisant sur le développement neuro-comportemental, le développement respiratoire et immunitaire et le développement staturo-pondéral. Matériel et méthodes : Ce travail s’est appuyé sur la cohorte mère-enfant PELAGIE, mise en place en Bretagne entre 2002 et 2006. Près de 3500 femmes ont été incluses en début de grossesse et environ 1500 couples mère-enfant ont été suivis à 2 ans. Les expositions ont été évaluées en début de grossesse à partir de questionnaires, de matrices emplois-expositions ou de dosage de biomarqueurs d’exposition. Les indicateurs de santé ont été mesurés lors du suivi à 2 ans par questionnaire permettant de recueillir des éléments sur le comportement, les manifestations respiratoires à type de sifflement, les maladies allergiques et la croissance entre la naissance et 2 ans. Résultats : L’exposition professionnelle prénatale aux solvants organiques était associée à des déficits de l’attention/hyperactivité et des niveaux d’agressivité plus importants chez l’enfant à 2 ans. Cette exposition n’était pas associée avec les manifestations respiratoires et allergiques. Nous avons aussi montré que la consommation maternelle de coquillages et crustacés pendant la grossesse était associée à une augmentation du risque d’allergie alimentaire chez l’enfant. Enfin, l’exposition prénatale aux insecticides organophosphorés a été associée à une diminution de la vitesse de croissance en taille à 2 ans. Conclusion : Ce travail renforce l’hypothèse de l’implication de l’exposition prénatale aux polluants chimiques de l’environnement, y compris à faible dose, dans l’origine développementale de la santé et des maladies. / Background: The organism is very sensitive to environment during its developmental period. Number of epidemiological studies has suggested the developmental toxicity of about ten chemical pollutants after prenatal exposure. The general objective of the thesis is to explore the effect of prenatal exposure to certain chemical pollutants (organic solvents, organophosphates pesticides and maternal consumption of fish and shellfish (vectors of pollutants)) on child development at age 2. Methods: This thesis is based on the PELAGIE mother-child cohort that was set up in 2002, in Brittany (FRANCE). In total, 3421 women were included in this cohort at the beginning of pregnancy and 1500 mother- child pairs were followed when the child was 2 years old. Exposures were evaluated at the beginning of pregnancy from questionnaires, job-exposure matrices or measurement of biomarkers of exposure. Health indicators were measured at the 2 years follow-up. At follow-up, questionnaires allowed to obtain information on child behaviour, respiratory manifestations like wheezing, allergies (eczema and food allergy) and growth between birth and the age of two. Results: Prenatal occupational exposure to solvents was associated with higher level of hyperactivity and attention deficit at age 2. This exposure was not associated neither with respiratory nor with allergic manifestations. We also observed that maternal shellfish consumption during pregnancy was associated with a higher risk of food allergy in preschoolers. Finally, higher prenatal exposure to organophosphate pesticides was associated with a decrease height growth velocity at age 2. Conclusion: The present thesis based on the PELAGIE study supported for the hypothesis that prenatal exposure to environmental chemicals may be implicated in the developmental origin of health and diseases.