Cette thèse s’intéresse aux ondes de gravité et à la turbulence dans la région de la tropopause tropicale (TTL pour tropical tropopause layer, entre 14 et 18 km d’altitude), et à leurs impacts sur les cirrus.Dans un premier temps, les fluctuations de température et de vent vertical induites dans la TTL par les ondes de gravité sont quantifiées et caractérisées à partir de mesures provenant de vols de ballons stratosphériques longue durée. Les perturbations observées sont comparées aux champs de fluctuations résolues par différents modèles atmosphériques globaux. À la lumière des observations, différentes méthodes de paramétrisation des fluctuations de température sont discutées.Dans un second temps, l’influence des ondes équatoriales et de gravité sur la microphysique des cirrus est étudiée. On considère d’abord l’impact des ondes de gravité de haute fréquence sur la nucléation des cristaux de glace. La question du rôle des anomalies de vent vertical induites par les ondes de basse fréquence sur le transport de la glace est ensuite abordée et son impact quantifié à l’aide d’observations in situ. Enfin, on étudie la formation et l’évolution d’un cirrus de grande échelle à l’aide de simulations numériques. Parmi les différents processus en jeu (radiatifs,...), on montre l’importance d’une onde équatoriale de grande échelle dans la structuration et l’évolution du champ nuageux.Dans une dernière partie, les fluctuations de vents de petite échelle dans la TTL, interprétées comme de la turbulence, sont étudiées à partirdes observations avion de la campagne ATTREX au-dessus de l’océan Pacifique. Leur impact sur le transport vertical de différents traceurs est quantifié. Il est inférieur à l’impact de l’upwelling équatorial de grande échelle mais néanmoins significatif. / Atmospheric waves and turbulence and their impacts on cirrus clouds in the Tropical Tropopause Layer (TTL, 14-18 km altitude) are studied using in situ observations, numerical simulations and theoretical approaches.First, long-duration stratospheric balloon measurements are used to analyze Lagrangian temperature and vertical wind fluctuations induced by gravity waves at the tropical tropopause. The amplitude and intermittency of wave fluctuations are assessed, and the observations are compared with resolved wave fluctuations in atmospheric models. Methods to parameterize Lagrangian temperature fluctuations are then discussed.Then, some impacts of waves on cirrus clouds microphysics are examined. We first consider the influence of high frequency gravity waves on the ice nucleation process. Next, we explore the interplay between ice crystal sedimentation and advection by the wind perturbations induced by low frequency waves. At last, we use numerical simulations to investigate the formation of a large-scale cirrus in the TTL. We demonstrate the role of large-scale equatorial waves and quantify the relevance of different processes (dynamics, radiative heating,...) in the cloud evolution.Finally, small-scale wind fluctuations, interpreted as turbulent bursts, are characterized using aircraft measurements from the ATTREX campaign in the tropical Pacific. The impact of the fluctuations on vertical mixing and on the TTL tracer budget is quantified. The vertical transport induced by turbulent mixing is found to be smaller than that induced by mean tropical upwelling, but nonetheless significant.

La double fonction absorption-photodégradation des composites CA-TiO2 vis-à-vis des polluants biorécalcitrants est une alternative prometteuse pour le traitement de l’eau par voie solaire. Dans ce travail, des composites CA-TiO2 sont élaborés suivants trois méthodes simples basées sur l’utilisation des biomasses trouvées dans la sous région ensoleillée de l’Afrique subsaharienne. Les charbons actifs (CA) obtenus après pyrolyse des biomasses développent une structure poreuse qui se modifie ensuite en fonction de la voie de fixation des nanoparticules TiO2 (NPs-TiO2) pour l’obtention des composites. Parmi les trois vois de fixation du TiO2, l’imprégnation du CA avec le sol de NPs-TiO2 préformées conduit à des matériaux (CAT.SX) avec du TiO2 déposé de façon homogène à la « surface externe » du CA. Cette microtexture permet un meilleur couplage des propriétés adsorption-photodégradation, favorables aux performances de dépollution évaluées à l’échelle de laboratoire sur des solutions de phénol à 100 mg.L-1. Le réseau pores/surface spécifique est moins développé sur les composites obtenus par fixation in situ des NPs-TiO2 sur du CA imprégné de gel de TiO2 (CAT.GX), ou par pyrolyse directe de biomasse pré-imprégnée de NPs-TiO2 (CAT.SBX) ; ce qui explique les performances de dépollution moins élevées enregistrées pour ces deux dernières familles de catalyseurs. Les cinétiques d’élimination du polluant obtenues après plusieurs cycles successifs d’utilisation des catalyseurs CAT.SX ont été correctement simulées avec un modèle dont le formalisme tient compte de la double fonctionnalité des catalyseurs. Ce modèle permet d’envisager le dimensionnement d’installations solaires en condition réelle d’utilisation de ces nouveaux catalyseurs en zones fortement ensoleillée / Adsorption/photodegradation dual property of AC-TiO2 composites materials towards biorefractory pollutants is a promising issue for solar water treatment. In this work, AC-TiO2 hybrid materials have been synthesized through 03 novel routes based on the conversion of typical biomasses, abundantly found in the subsaharian African sunny areas. Biomasses pyrolysis derived activated carbon (AC) developed a porous structure which is modified differently according to the method used to fix TiO2 nanoparticules (TiO2-NPs). AC impregnated with a sol containing TiO2-NPs suspension provides the derived composite material (CAT.SX) with TiO2-NPs regularly deposited at the “external surface”, leading to a good coupling of adsorption/photodegradation activities towards phenol elimination in 100 mg.L-1 polluted water, carried out on lab scale experiments. Pore/surface area network is less developed on composites obtained after in situ fixation of TiO2-NPs on TiO2 gel impregnated AC (CAT.GX), or obtained after direct pyrolysis of TiO2-NPs impregnated biomass (CAT.SBX) – which infers lesser decontamination performances for these two latter families of catalysts. Pollutant elimination kinetics curves depicted after recycling of CAT.SX over several running water treatment was simulated with a suitable mathematical model which takes into consideration the dual functionalities of the elaborated material. The established model is a promising attempt for future dimensioning of real solar water treatment plants, operating in sunny areas with the new composite catalysts.

Les objectifs de cette étude consistaient d'une part à étudier l'écologie de deux cerf tropical de taille moyenne, le cerf de Bawean Axis kuhlii et le Muntjac Muntiacus muntjac dans la réserve naturelle et sanctuaire de la vie sauvage de l'île de Bawean et le parc national d'Ujung Kulon respectivement, et d'autre part de mettre à jour leur statut de conservation. Nous avons utilisé pour la première fois une nouvelle technique de contrôle, les caméras-pièges, associées à aux méthodes écologiques classiques afin d'évaluer la taille des populations, d'examiner l'utilisation de l'habitat, d'estimer le domaine utilisé et d'identifier les patrons d'activité. Les résultats montrent que si les caméra-pièges sont couteuses au départ, elles ont facilité le recueil de données sur le terrain et ont fourni beaucoup d'informations pour les analyses ultérieures. De plus, la méthode des caméra-pièges a permis d'acquérir un plus grand nombre d'informations sur espèces étudiées mais aussi sur les autres espèces présentes sur les sites, que les autres méthodes employées. Pour l'estimation des tailles de population nous avons utilisé un modèle de rencontre aléatoire (REM), une technique efficace pour évaluer la densité d'espèce élusives, rares et dont les individus ne sont pas reconnaissables individuellement. Ce qui ne peut être obtenu par la technique de capture-recapture photographique qui requière que les individus soient identifiables et donc une grande qualité photographique. Les résultats ont été comparés avec ceux obtenus par la technique de comptage de tas de fèces. Les deux méthodes ont fourni des évaluations de densité de population semblables, plus élevées durant la saison sèche et une taille de population estimée entre 227 et 416 cerfs de Bawean. L'étendue de l'aire utilisée par le cerf de Bawean est apparue considérablement plus réduite que lors des précédentes estimations, le comptage de tas de fèces ayant fourni des données complémentaires aux images issues des caméra-pièges. Les deus espèces de cervidés ont essentiellement été relevées dans des habitats de forêt secondaire. L'analyse faite par la méthode de l'entropie maximale (Maxent) a montré que les variables anthropogéniques (pour les deux espèces) et climatiques (Muntjac seulement) sont les prédicteurs principaux pour l'utilisation de l'habitat. Enfin, en utilisant les indicateurs horaires fournis par les caméra-pièges, les patrons d'activité ont été examinés en relation avec le sexe et les conditions environnementales. Bien qu'il soit considéré comme espèce nocturne, l'essentiel des clichés de cerf de Bawean ont été pris durant le jour, et l'activité nocturne dépend de la luminosité. Le muntjac a également témoigné d'une certaine activité diurne avec les plus forts pics situés après le lever et avant le coucher de soleil, alors que l'activité nocturne n'est pas apparue liée à la luminosité. Il n'a pas été observé de différences entre mâles et femelles pour les deux espèces. Alors que le statut du muntjac est classé "peu préoccupant" par UICN, même si des mesures locales de conservation devraient être prises dans la zone d'étude, le cerf de Bawean devrait être maintenu dans la catégorie "en danger critique" car cette population qui apparaît toujours aussi réduite est toujours soumise à une perte d'habitat par déforestation illégale et à des perturbations par les chiens et les chasseurs. / The aim of this study was to investigate the ecology of two medium-sized tropical deer, the Bawean deer Axis kuhlii and the red muntjac Muntiacus muntjac in Bawean Island Nature Reserve and Wildlife Sanctuary and Ujung Kulon National Park respectively, and to update their conservation status. We used for the first time a new monitoring technique, camera trapping, together with classical ecological field methods for estimating population size, investigating habitat use, predicting range, and identifying activity pattern. Results show that camera traps were initially expensive but they lightened the field work and provided much information for further analyses. Moreover, camera trapping provided a higher number of records and accurate species identification than other methods. For estimating population size we used a random encounter model (REM), a technique accurate for estimating density of elusive, rare and unmarked species contrary to photographic capture-recapture techniques which require both unique mark and good photographs for individual recognition, and compared the results with those obtained by faecal pellet group count. Both methods provided similar population density estimates, higher in the dry than in the wet season, and a population size of ca. 227-416 deer. The range of Bawean deer established dramatically narrower than previously reported, faecal pellet group count bringing additional data to camera trapping. Both deer species were mainly recorded in secondary forests; Analysis with Maximum entropy model (Maxent) showed that anthropogenic (for both species) and climatic (for red muntjac only) variables were the main predictors of habitat use. Finally, using time data recorded by camera traps, we investigated the activity pattern related to sex and environmental conditions. The believed nocturnal Bawean deer was predominantly photographed during the day, and its nocturnal activity was linked to luminosity. Red muntjac also showed some diurnal activity with higher peaks after sunrise and before sunset, and a nocturnal activity which was not influenced by luminosity. No difference was observed between males and females for both species. Whereas red muntjac is listed "Least concern" by IUCN even if local conservation measures should be undertaken in our study area, Bawean deer should remain "Critically endangered" as the population is still small and the main threats, habitat loss due to illegal logging and human disturbance by dogs and hunters, are ongoing.

Pour de nombreux écologistes, les forêts tropicales sont synonymes de richesse et de diversité spécifique ; aussi l'existence de forêts monodominantes, à savoir de forêt dominée par une seule espèce, reste un formidable énigme. Nous présentons ici la première étude de l'autécologie d'une nouvelle espèce monodominante : Spirotropis longifolia (DC) Baill. (Leguminosae-Papilionoideae) se développant en Guyane française. La monodominance du S. longifolia est très importante, ce dernier pouvant représenter jusqu'à 70% du peuplement. Par ailleurs, le cortège floristique associé à cette espèce diffère largement de celui de la forêt adjacente, très diversifiée. La monodominance du S. longifolia ne peut être expliquée ni par des conditions pédologiques particulières ni par l'absence de compétiteur dans ses peuplements. Nous suggérons en revanche que ses étonnantes capacités à réitérer et à marcotter lui permettent d'installer de maintenir sa monodominance. Nous avons de plus développé un jeu de marqueurs microsatellites et constitué une banque de gènes au cours d'une importante campagne de terrain. Nous proposons une nouvelle classification de la monodominance afin de mieux appréhender les processus écologiques qui lui sont associés, et y replaçons le S. longifolia. Enfin, nous mettons en perspective nos résultats avec la gestion des peuplements naturels. / Large expanses of forest dominated by a single tree species, i.e. monodominant forests, occur through the tropics and remain an long-standing conundrum to most ecologists. In French Guiana, we described a new monodominant tree species: Spirotropis longifolia (DC) Baill. (Leguminosae-Papilionoideae), and studied, for the first time, its autecology. We reported a strong monodominant feature (up to 70 % of stems >10 cm in d.b.h.) and a marked difference between floristic composition of the dominated and adjacent, highly diverse, stands. The monodominance of S. longifolia was supported neither by peculiar soil conditions nor by a lack of competitors but may be owned to its astonishing self-coppicing and layering abilities which induce a sharp spatial structure. We also developed a set of microsatellite markers and conduct a large field survey to built up a gene data base. Facing the variety of ecological processes involved in monodominance, we identified a lack of conceptual framework, set a new classification of monodominance and positioned S. longifolia within. We finally discuss these results in the frame of the forest management.

Cette thèse en recherches fondamentale et appliquée a pour modèle biologique l’anguille d’eau douce qui a toujours fasciné le monde de la recherche par son cycle de vie unique et tous ses mystères non encore résolus pour certains. Dans le monde, 19 espèces d’anguilles existent dont certaines en déclins dans les zones tempérées ce qui peut justifier l’amplification des recherches sous les tropiques. En Polynésie française, cet animal mystérieux est sacré ; les légendes polynésiennes associent les anguilles à la création de la vie. Trois espèces y sont présentes : l’anguille marbrée « Anguilla marmorata », l’anguille de montagne « Anguilla megastoma » et l’anguille de vase « Anguilla obscura ». Elles n’ont pas la même distribution spatiale où la première s’adapte à n’importe quel milieu, la deuxième remonte les rivières jusqu’en haute vallée à plusieurs centaines de mètres d’altitude, tandis que la dernière reste en basse vallée préférant les eaux stagnantes. Grâce aux nombreuses rivières présentes sur Tahiti, cette île principale de Polynésie est en pleine transition énergétique et privilégie maintenant les énergies renouvelables ; particulièrement l’hydroélectricité. Cependant, les aménagements hydroélectriques connus pour provoquer des problèmes de continuité écologique de la biodiversité dulçaquicole, notamment pour les anguilles, vont nous intéresser dans ce travail de thèse en bourse Cifre. C’est dans ce contexte que s’inscrit cette thèse, dans la plus grande vallée de Tahiti, la Papenoo. Deux problématiques y sont étudiées : le recrutement des civelles et l’étude de la population adulte. Nos résultats sur les trois années de suivi de l’arrivée des juvéniles d’anguilles dans l’embouchure de la Papenoo révèlent un recrutement saisonnier des civelles de Novembre à Mars avec deux pics en Décembre et Janvier. Plus de 80% des civelles sont des Anguilla marmorata. Concernant les populations adultes, nous observons : 1/ plus de 90% de la population sont également de l’espèce Anguilla marmorata, 2/ les anguilles adultes présentent un gradient de densité de l’aval vers l’amont et 3/ le problème de continuité biologique ne vient pas des barrages ou captages en eux-mêmes, mais proviendrait des canaux de fuite en sortie de centrale où nous observons une sur-attractivité pour les anguiles. Cette étude s’est révélée très importante dans l’avancement théorique de nos connaissances biologiques et écologique sur l’anguille, dans l’appropriation par l’industriel de bonnes pratiques et par une solide communication sur la coexistence possible entre gestion et développement. / This thesis in fundamental and applied research has for biological model the freshwater eel which has always fascinated the world of the research by its unique cycle of life and all its mysteries not solved for some. Worldwide, 19 species of eels exist, some of which are declining in temperate zones, which may justify the increase in research in the tropics. In French Polynesia, this mysterious animal is sacred; the Polynesian legends associate the eels with the creation of life. Three species are present: the marbled eel "Anguilla marmorata", the mountain eel "Anguilla megastoma" and the eel "Anguilla obscura". They do not have the same spatial distribution where the former adapts to any medium, the second goes up the rivers to the upper valley at several hundred meters of altitude, while the latter remains in the lower valley preferring the stagnant waters. Thanks to the numerous rivers on Tahiti, this main island of Polynesia is in the midst of an energy transition and now favors renewable energies; particularly hydroelectricity. However, hydroelectric developments known to cause problems of ecological continuity of freshwater biodiversity, especially for eels, will interest us in this thesis work on the Cifre grant. It is in this context that this thesis, in the largest valley of Tahiti, is the Papenoo. Two problems are studied: the recruitment of glass eel and the study of the adult population. Our results over the three years following the arrival of juvenile eels in the mouth of the Papenoo reveal a seasonal recruitment of elvers from November to March with two peaks in December and January. More than 80% of elvers are Anguilla marmorata. For adult populations, we observe: 1/ more than 90% of the population is also Anguilla marmorata, 2/ adult eels have a density gradient from downstream to upstream, and 3/ biological continuity does not come from dams or water removal in themselves, but comes from the tailrace leaving the hydropower plant where we observe an over-attractiveness for the eels. This study proved to be very important in the theoretical advancement of our biological and ecological knowledge about the eel, in the appropriation by industry of good practices and in a solid communication on the possible coexistence between management and development.

La programmation semi-définie est un outil fondamental d'optimisation convexe et polynomiale. Elle revient à optimiser une fonction linéaire sur un spectraèdre (un ensemble défini par des inégalités matricielles linéaires). En particulier, la programmation semi-définie est une généralisation de la programmation linéaire.Nous étudions l'analogue non-archimédien de la programmation semi-définie, en remplaçant le corps des nombres réels par le corps des séries de Puiseux. Notre approche est fondée sur des méthodes issues de la géométrie tropicale et, en particulier, sur l'étude de la tropicalisation des spectraèdres.En première partie de la thèse, nous analysons les images par la valuation des ensembles semi-algébriques généraux définis dans le corps des séries de Puiseux. Nous montrons que ces images ont une structure polyédrale, ce qui fournit un analogue réel du théorème de Bieri et Groves. Ensuite, nous introduisons la notion de spectraèdres tropicaux et nous montrons que, sous une hypothèse de généricité, ces objets sont décrits par des systèmes d'inégalités polynomiales de degré 2 sur le semi-corps tropical. Cela généralise un résultat de Yu sur la tropicalisation du cône des matrices positives.Une question importante relative à la programmation semi-définie sur les réels consiste à caractériser des projections de spectraèdres. Dans ce cadre, Helton et Nie ont conjecturé que tout ensemble semi-algébrique convexe est la projection d'un spectraèdre. La conjecture a été réfutée par Scheiderer. Néanmoins, nous montrons qu'elle est vraie ''à valuation près'' : dans le corps réel clos des séries de Puiseux, les ensembles semi-algébriques convexes et les spectraèdres projetés ont exactement les mêmes images par la valuation non-archimédienne.En seconde partie de la thèse, nous étudions des questions algorithmiques liées à la programmation semi-définie. Le problème algorithmique de base consiste à décider si un spectraèdre est vide. On ne sait pas si ce problème appartient à NP dans le modèle de la machine de Turing, et les algorithmes fondés sur la décomposition cylindrique algébrique ou la méthode de points critiques constituent l'état de l'art dans ce domaine. Nous montrons que, dans le cadre non-archimédien, les spectraèdres tropicaux génériques sont décrits par des opérateurs de Shapley associés aux jeux à paiement moyen stochastiques. Cela donne une méthode pour résoudre des problèmes de réalisabilité en programmation semi-définie non-archimédienne en utilisant les algorithmes combinatoires conçus pour les jeux stochastiques.Dans les chapitres finals de la thèse, nous établissons des bornes de complexité pour l'algorithme d'itération sur les valeurs qui exploitent la correspondance entre les jeux stochastiques et la convexité tropicale. Nous montrons que le nombre d'itérations est contrôlé par un nombre de conditionnement relié au diamètre intérieur du spectraèdre tropical associé.Nous fournissons des bornes supérieures générales sur le nombre de conditionnement. Pour cela, nous établissons des bornes optimales sur la taille en bits des mesures invariantes de chaînes de Markov. Comme corollaire, notre estimation montre que l'itération sur la valeur résout les jeux ergodiques à paiement moyen en temps pseudo-polynomial si le nombre de positions aléatoires est fixé. Enfin, nous expérimentons notre approche à la résolution de programmes semi-définis non-archimédiens aléatoires de grande taille. / Semidefinite programming (SDP) is a fundamental tool in convex and polynomial optimization. It consists in minimizing the linear functions over the spectrahedra (sets defined by linear matrix inequalities). In particular, SDP is a generalization of linear programming.The purpose of this thesis is to study the nonarchimedean analogue of SDP, replacing the field of real numbers by the field of Puiseux series. Our methods rely on tropical geometry and, in particular, on the study of tropicalization of spectrahedra.In the first part of the thesis, we analyze the images by valuation of general semialgebraic sets defined over the Puiseux series. We show that these images have a polyhedral structure, giving the real analogue of the Bieri--Groves theorem. Subsequently, we introduce the notion of tropical spectrahedra and show that, under genericity conditions, these objects can be described explicitly by systems of polynomial inequalities of degree 2 in the tropical semifield. This generalizes the result of Yu on the tropicalization of the SDP cone.One of the most important questions about real SDPs is to characterize the sets that arise as projections of spectrahedra. In this context, Helton and Nie conjectured that every semialgebraic convex set is a projected spectrahedron. This conjecture was disproved by Scheiderer. However, we show that the conjecture is true ''up to taking the valuation'': over a real closed nonarchimedean field of Puiseux series, the convex semialgebraic sets and the projections of spectrahedra have precisely the same images by the nonarchimedean valuation.In the second part of the thesis, we study the algorithmic questions related to SDP. The basic computational problem associated with SDP over real numbers is to decide whether a spectrahedron is nonempty. It is unknown whether this problem belongs to NP in the Turing machine model, and the state-of-the-art algorithms that certify the (in)feasibility of spectrahedra are based on cylindrical decomposition or the critical points method. We show that, in the nonarchimedean setting, generic tropical spectrahedra can be described by Shapley operators associated with stochastic mean payoff games. This provides a tool to solve nonarchimedean semidefinite feasibility problems using combinatorial algorithms designed for stochastic games.In the final chapters of the thesis, we provide new complexity bounds for the value iteration algorithm, exploiting the correspondence between stochastic games and tropical convexity. We show that the number of iterations needed to solve a game is controlled by a condition number, which is related to the inner radius of the associated tropical spectrahedron. We provide general upper bounds on the condition number. To this end, we establish optimal bounds on the bit-length of stationary distributions of Markov chains. As a corollary, our estimates show that value iteration can solve ergodic mean payoff games in pseudopolynomial time, provided that the number of random positions of the game is fixed. Finally, we apply our approach to large scale random nonarchimedean SDPs.

La programmation bi-niveau désigne une classe de problèmes d'optimisation emboîtés impliquant deux joueurs.Un joueur meneur annonce une décision à un joueur suiveur qui détermine sa réponse parmi l'ensemble des solutions d'un problème d'optimisation dont les données dépendent de la décision du meneur (problème de niveau bas).La décision optimale du meneur est la solution d'un autre problème d'optimisation dont les données dépendent de la réponse du suiveur (problème de niveau haut).Lorsque la réponse du suiveur n'est pas unique, on distingue les problèmes bi-niveaux optimistes et pessimistes,suivant que la réponse du suiveur soit respectivement la meilleure ou la pire possible pour le meneur.Les problèmes bi-niveaux sont souvent utilisés pour modéliser des problèmes de tarification. Dans les applications étudiées ici, le meneur est un vendeur qui fixe un prix, et le suiveur modélise le comportement d'un grand nombre de clients qui déterminent leur consommation en fonction de ce prix. Le problème de niveau bas est donc de grande dimension.Cependant, la plupart des problèmes bi-niveaux sont NP-difficiles, et en pratique, il n'existe pas de méthodes générales pour résoudre efficacement les problèmes bi-niveaux de grande dimension.Nous introduisons ici une nouvelle approche pour aborder la programmation bi-niveau.Nous supposons que le problème de niveau bas est un programme linéaire, en variables continues ou discrètes,dont la fonction de coût est déterminée par la décision du meneur.Ainsi, la réponse du suiveur correspond aux cellules d'un complexe polyédral particulier,associé à une hypersurface tropicale.Cette interprétation est motivée par des applications récentes de la géométrie tropicale à la modélisation du comportement d'agents économiques.Nous utilisons la dualité entre ce complexe polyédral et une subdivision régulière d'un polytope de Newton associé pour introduire une méthode dedécomposition qui résout une série de sous-problèmes associés aux différentes cellules du complexe.En utilisant des résultats portant sur la combinatoire des subdivisions, nous montrons que cette décomposition mène à un algorithme permettant de résoudre une grande classe de problèmes bi-niveaux en temps polynomial en la dimension du problème de niveau bas lorsque la dimension du problème de niveau haut est fixée.Nous identifions ensuite des structures spéciales de problèmes bi-niveaux pour lesquelles la borne de complexité peut être améliorée.C'est en particulier le cas lorsque la fonction coût du meneur ne dépend que de la réponse du suiveur.Ainsi, nous montrons que la version optimiste du problème bi-niveau peut être résolue en temps polynomial, notammentpour des instancesdans lesquelles les données satisfont certaines propriétés de convexité discrète.Nous montrons également que les solutions de tels problèmes sont des limites d'équilibres compétitifs.Dans la seconde partie de la thèse, nous appliquons cette approche à un problème d'incitation tarifaire dans les réseaux mobiles de télécommunication.Les opérateurs de données mobiles souhaitent utiliser des schémas de tarification pour encourager les différents utilisateurs à décaler leur consommation de données mobiles dans le temps, et par conséquent dans l'espace (à cause de leur mobilité), afin de limiter les pics de congestion.Nous modélisons cela par un problème bi-niveau de grande taille.Nous montrons qu'un cas simplifié peut être résolu en temps polynomial en utilisant la décomposition précédente,ainsi que des résultats de convexité discrète et de théorie des graphes.Nous utilisons ces idées pour développer une heuristique s'appliquant au cas général.Nous implémentons et validons cette méthode sur des données réelles fournies par Orange. / Bilevel programming deals with nested optimization problems involving two players. A leader annouces a decision to a follower, who responds by selecting a solution of an optimization problem whose data depend on this decision (low level problem). The optimal decision of the leader is the solution of another optimization problem whose data depend on the follower's response (high level problem). When the follower's response is not unique, one distinguishes between optimistic and pessimistic bilevel problems, in which the leader takes into account the best or worst possible response of the follower.Bilevel problems are often used to model pricing problems.We are interested in applications in which the leader is a seller who announces a price, and the follower models the behavior of a large number of customers who determine their consumptions depending on this price.Hence, the dimension of the low-level is large. However, most bilevel problems are NP-hard, and in practice, there is no general method to solve efficiently large-scale bilevel problems.In this thesis, we introduce a new approach to tackle bilevel programming. We assume that the low level problem is a linear program, in continuous or discrete variables, whose cost function is determined by the leader. Then, the follower responses correspond to the cells of a special polyhedral complex, associated to a tropical hypersurface. This is motivated by recent applications of tropical geometry to model the behavior of economic agents.We use the duality between this polyhedral complex and a regular subdivision of an associated Newton polytope to introduce a decomposition method, in which one solves a series of subproblems associated to the different cells of the complex. Using results about the combinatorics of subdivisions, we show thatthis leads to an algorithm to solve a wide class of bilevel problemsin a time that is polynomial in the dimension of the low-level problem when the dimension of the high-level problem is fixed.Then, we identify special structures of bilevel problems forwhich this complexity bound can be improved.This is the case when the leader's cost function depends only on the follower's response. Then, we showthe optimistic bilevel problem can be solved in polynomial time.This applies in particular to high dimensional instances in which the datasatisfy certain discrete convexity properties. We also show that the solutions of such bilevel problems are limits of competitive equilibria.In the second part of this thesis, we apply this approach to a price incentive problem in mobile telecommunication networks.The aim for Internet service providers is to use pricing schemes to encourage the different users to shift their data consumption in time(and so, also in space owing to their mobility),in order to reduce the congestion peaks.This can be modeled by a large-scale bilevel problem.We show that a simplified case can be solved in polynomial time by applying the previous decomposition approach together with graph theory and discrete convexity results. We use these ideas to develop an heuristic method which applies to the general case. We implemented and validated this method on real data provided by Orange.

Réduire la déforestation dans les pays tropicaux est un des principaux défis pour la communauté internationale dans le cadre du processus de négociations de la Convention Cadre des Nations Unies sur le Changement Climatique (CCNUCC). En effet, la déforestation est la seconde source d'émissions de gaz à effets de serre, juste derrière les émissions industrielles. Depuis 2005, un nouvel instrument international pour réduire les émissions de carbone liées à la déforestation tropicale est en négociation à la CCNUCC. Ce mécanisme, appelé REDD+ (Réduction des Emissions liées à la Déforestation et Dégradation des forêts) repose sur un système de compensation financière des pays en développement pour leurs efforts en termes de déforestation évitée. Cependant, la mise en œuvre du mécanisme REDD+ à l'échelle nationale et internationale soulève de nombreux problèmes méthodologiques et rencontre de nombreux obstacles. Le but de la thèse est double. Dans une première partie, une description et une analyse du mécanisme REDD+ est réalisée. Dans une deuxième partie, de nouvelles perspectives concernant le design du mécanisme REDD+ et sur sa mise en œuvre sont offertes, en se basant sur trois essais rédigés en format article. Le premier essai propose un modèle de théorie des jeux reflétant le processus de négociation Nord-Sud du mécanisme REDD. Il étudie les conditions régissant le partage de fonds entre les pays en développement et leurs impacts sur l'efficacité du système d'incitations. Le deuxième essai utilise un modèle en économétrie de panel pour différencier des comportements nationaux de déforestation selon la dotation relative en forêts de chaque pays. Le troisième essai s'intéresse à la mise en œuvre du mécanisme REDD+, en comparant les résultats de deux programmes de paiement pour services environnementaux pour deux types de gouvernements. Le modèle développé dans cet essai est ensuite testé dans le contexte de la déforestation en Indonésie, grâce à une base de données fournie par l'ONG Conservation International. / Curbing deforestation in tropical countries is one of the main current challenges for international community in the United Nations Framework Convention on Climate Change. Indeed, deforestation is the second leading cause of greenhouse gas emissions just behind industrial emissions. Since 2005, a new instrument to slow down CO2 emissions from tropical deforestation is under negotiations at the UNFCCC. This mechanism, called REDD+ (for Reducing Emissions from Deforestation and forest Degradation) is supported by a simple principle: it consists to reward developing countries for their efforts to avoid deforestation. However, the national and international implementations of REDD+ raise lot of methodological questions and meet several hurdles. The aims of the thesis are twofold. First, it proposes a description and an analysis of the REDD+ mechanism. Second, it is composed by three essays, which raise some questions about REDD+ design and implementation, in order to offer new perspectives on this mechanism. The first essay develops a game-theoretic bargaining model, simulating the on-going negotiation process over the REDD+ mechanism. It shows that the conditions under which developing countries are left to bargain over the allocation of the global forest fund may lead to an ineffective system of incentives. The second essay used a panel data analysis to reveal contrasted deforestation behaviors of tropical countries according to their relative endowment in forest cover. The aim of the third essay offered an illustration of REDD+ implementation, comparing the outcomes in terms of avoided deforestation and utility of two payments for environmental services designs for two types of governments. The model developed in this article is applied in the Indonesian context of deforestation, thanks to a database supplied by the NGO Conservation International.

La situation de la forêt tropicale dans les pays en développement en général, et en République Démocratique du Congo (RDC) en particulier, est inquiétante. Les émissions de dioxyde de carbone dues au déboisement sont de l’ordre de 1,6 GtCO2e/an, soit 17% des émissions mondiales de « gaz à effet de serre ». Sous l’égide de la Convention-cadre des Nations Unies sur les changements climatiques, le REDD+ a été institué pour lutter contre cette déforestation et la dégradation des forêts. Cette étude examine les différentes opportunités qu’offre ce programme pour l’aménagement écosystémique du couvert forestier de la RDC et les obstacles contextuels à sa mise en oeuvre. Pour la RDC, le REDD+ présente un certain nombre d’opportunités : réduction des émissions liées au déboisement et à la dégradation des forêts; amorce des travaux d’afforestation et de reforestation par une gestion durable des ressources conduisant à la création des emplois et favorisant la croissance des PIB et des exports; accroissement du rendement et maintien d’une plus grande couverture des besoins alimentaires. Le REDD+ peut favoriser la croissance du Produit intérieur brut agricole. Il peut contribuer à l’électrification des ménages et réduire de moitié les dépenses des ménages dépendant de l’exploitation minière et des hydrocarbures et, ainsi, générer des milliers d’emplois en infrastructures. Pour les populations locales et autochtones, il peut contribuer aussi à protéger et à valoriser les cultures liées à la forêt. Mais, face aux pesanteurs d’ordre juridique, politique, social, économique, technologique et culturel caractéristiques de ce pays, ces opportunités risquent d’être amenuisées, sinon annihilées. Étant donné que l’essentiel du déploiement du dispositif du REDD+ se réalisera dans les zones rurales congolaises, l’obstacle majeur reste le droit coutumier. La solution serait d’harmoniser les exigences et finalités du REDD+ non seulement avec le Code forestier de 2002 et ses mesures d’exécution mais aussi avec le droit coutumier auquel les communautés locales et autochtones s’identifient. / The situation of the rainforest in developing countries in general and the Democratic Republic of Congo (DRC) in particular is worrying. Emissions of carbon dioxide from deforestation are about 1.6 GtCO2e/an, or 17% of global emissions of "greenhouse gases". Under the auspices of the UN Framework Convention on Climate Change, REDD+ has been established to fight against the deforestation and degradation of forests. This study examines the different opportunities offered by the program for ecosystem-based management of forest cover in the DRC and contextual barriers to its implementation. For the DRC, REDD+ has a number of opportunities: reducing emissions from deforestation and forest degradation; work begins afforestation and reforestation for sustainable management of resources leading to job creation and promoting the growth of GDP and exports, increased yield and maintaining greater food needs. The REDD+ can promote the growth of the agricultural gross domestic product. It can contribute to the electrification of households and halve spending dependent on mining and oil and thus generate thousands of jobs in infrastructure. For local and indigenous communities, it can also help to protect and promote the cultures associated with the forest. But, faced with the burdens of legal, political, social, economic, technological and cultural characteristics of the country, these opportunities may be diminished, if not annihilated. Given that most of the deployment of the REDD+ will happen in Congolese rural areas, the major obstacle is the customary law. The solution would be to harmonize the requirements and objectives of REDD+ not only with the Forest Code of 2002 and its implementing rules but also with the customary law which local and indigenous communities identify.

. Ce travail propose, en se basant sur un corpus issu de revues spécialisées en médecine tropicale et sur une série d'interviews de spécialistes du domaine, de comprendre le (ou les) rôle(s) des cartes, d'étudier son évolution au cours du temps ainsi que son impact dans la construction du fait scientifique. Cette étude s'est plus particulièrement appuyée sur la sémiotique peircienne qui a permis d'appréhender le sens des cartes, sur les écrits de Latour concernant la construction de la science ainsi que sur ceux de Robert concernant les technologies intellectuelles. Ces écrits ont donné lieu à la construction d'un système d'analyse de toute carte que notre corpus a alimenté. Outre l'impact réel des cartes publiées, impact constaté par une plus forte citation des articles les publiant, il a été mis en évidence que le(s) rôle(s) évolue(nt) au cours du temps. Au départ, toutes les cartes publiées avaient une fonction d'illustration et n'étaient pas nécessaires à la compréhension de l'article. Au fur et à mesure que les médecins adoptent les avancées de la cartographie, elles acquièrent de nouveaux rôles et deviennent des outils de recherche qui possèdent une autonomie scientifique. Inversement, nous observons des cartes qui perdent de leur « scientificité » au cours du temps. Si donc le rôle de la carte en médecine tropicale est dépendant à un moment donné des connaissances sémiologiques et médicales de son auteur et de son lecteur, il l'est aussi du temps qui, par l'évolution technique, scientifique et sociopolitique de l'environnement, modifie l'apport de ce support pour la recherche et pour la communication. / These objects can cover many different disciplines and appear in this study both politically and scientifically. This study intends to, by being based on a corpus of magazines specialised in tropical medicine and on a series of interviews of specialists in the area, understand the role of maps, studying their evolution in time and their impact on the construction of scientific fact. This study is primarily based on Peirce's semiotics allowing the comprehension of maps, on Latour's works about the construction of science and on Robert's studies into intellectual technologies. These papers led to the construction of an analytical system for all maps used by our corpus. Beyond the primary impact of published maps, which can be noticed through frequent quotations of the articles publishing them, it has been proved that its roles change over time. To start with, all the published maps had an illustrated purpose and were not required to understand the article. As doctors started adopting the progress in cartography, map stook on new roles and became research tools with their own scientific independance. Conversely, we observe that some maps loose their « scientificity » with time. In conclusion, if the role of maps in tropical medicine is dependant on the semiological and medical knowledge of the author and the reader, it is also dependant on the time, which by the technical, scientific and sociopolitical evolution of the environment, alters the use of this format for research and communication.