Contexte : Les interventions sur l'environnement bâti reliées au transport peuvent contribuer à l'augmentation de la pratique de l'activité physique. En tant qu’intervention, les programmes de vélos en libre-service (PVLS) peuvent contribuer à l’utilisation du vélo. BIXI© (nom qui fusionne les mots BIcyclette et taXI) est un programme de vélos en libre-service implanté à Montréal, au Canada, en mai 2009. Le programme BIXI© met à la disposition des gens 5050 vélos à 405 bornes d’ancrage. Objectif : L'objectif général de cette thèse est d'étudier l'impact d'un programme de vélos en libre-service sur l’utilisation du vélo. Les objectifs spécifiques de la thèse sont de : 1) Estimer la prévalence populationnelle et identifier des variables environnementales, sociodémographiques et comportementales associées à l’utilisation des vélos en libre-service. 2) Estimer l’impact populationnel de l’implantation des vélos en libre-service sur l’utilisation du vélo et les contributions respectives de l’utilisation du vélo pour des fins utilitaires et récréatives à l’utilisation totale du vélo. 3) Estimer l’impact local de l’implantation des vélos en libre-service sur l’utilisation du vélo. Méthodes : Un devis populationnel transversal avec mesures répétées. Des enquêtes ont été réalisées au moment du lancement du programme de vélos en libre-service (4 mai au 10 juin, 2009), à la fin de la première année d’implantation (8 octobre au 12 décembre, 2009), et à la fin de la deuxième année d’implantation (8 novembre au 12 décembre, 2010). Les échantillons se composaient de 2001 (âge moyen = 49,4 années, 56,7 % de femmes), 2502 (âge moyen = 47,8 ans, 61,8 % de femmes) et 2509 (âge moyen = 48,9 années, 59,0 % de femmes) adultes à chaque période de mesure respectivement. Résultats : Globalement, les résultats démontrent le potentiel des PVLS pour augmenter l’utilisation du vélo. Les résultats suggèrent que près de 128 744 habitants ou 8,1 % de la population adulte ont utilisé les vélos BIXI© au moins une fois dans la première saison. Après deux ans d’implantation, ceux qui sont exposés à BIXI© dans leur milieu résidentiel avaient une probabilité significativement plus élevée d’utiliser le vélo par rapport à ceux non exposés. Par contre, il n'y avait aucun impact local de l’implantation du programme BIXI© sur l’utilisation du vélo. Conclusions : L’implantation d'un PVLS à Montréal a augmenté la probabilité d’utiliser le vélo chez les individus habitant près d'une borne d'ancrage. Mots clés : programme de vélos en libre-service, expérience naturelle, santé des populations. / Background: Interventions in transportation and the built environment have the potential to increasing physical activity. Public bicycle share programs (PBSP) are one such intervention which may contribute to increasing cycling and physical activity. BIXI© (name merges the words BIcycle and taXI) is a public bicycle share programs launched in Montreal, Canada in May 2009. BIXI© makes available 5050 bicycles at 405 docking stations. Purpose: The overarching aim of this dissertation is to estimate the impact of a built environment intervention on cycling using. The specific research objectives are: 1) To estimate the population prevalence and identify built environment, sociodemographic and behavioural correlates of public bicycle share program use. 2) To estimate the population level impact of implementing a public bicycle share program on cycling and the contribution of utilitarian and recreational cycling to overall cycling. 3) To estimate the local impact of implementing a public bicycle share program on cycling. Methods: A population-based repeat, cross sectional time series design was used. The population of the Island of Montreal was sampled at three time points. Surveys were conducted at launch of the public bicycle share program (May 4th - June 10th 2009), at the end of the first year of implementation (October 8th - December 12th 2009), and at the end of the second year 2 of implementation (November 8th - December 12th 2010). Samples consisted of 2001 (Mean age=49.4 years, 56.7% female), 2502 (Mean age=47.8 years, 61.8% female), and 2509 (Mean age=48.9 years, 59.0% female) adults at the each time period. Results: Overall the results provide a proof of concept for the potential of PBSPs to increase cycling. Approximately 128,744 inhabitants or 8.1% of the adult population used BIXI© bicycles at least once in the first season. Respondents exposed to BIXI© at their residence after two years had a significantly greater likelihood of all forms cycling. However, there was no local impact of the BIXI© intervention on cycling. Conclusions: The implementation of a PBSP in Montreal had increased all forms of cycling in areas where it was deployed.

Contexte : Les interventions sur l'environnement bâti reliées au transport peuvent contribuer à l'augmentation de la pratique de l'activité physique. En tant qu’intervention, les programmes de vélos en libre-service (PVLS) peuvent contribuer à l’utilisation du vélo. BIXI© (nom qui fusionne les mots BIcyclette et taXI) est un programme de vélos en libre-service implanté à Montréal, au Canada, en mai 2009. Le programme BIXI© met à la disposition des gens 5050 vélos à 405 bornes d’ancrage. Objectif : L'objectif général de cette thèse est d'étudier l'impact d'un programme de vélos en libre-service sur l’utilisation du vélo. Les objectifs spécifiques de la thèse sont de : 1) Estimer la prévalence populationnelle et identifier des variables environnementales, sociodémographiques et comportementales associées à l’utilisation des vélos en libre-service. 2) Estimer l’impact populationnel de l’implantation des vélos en libre-service sur l’utilisation du vélo et les contributions respectives de l’utilisation du vélo pour des fins utilitaires et récréatives à l’utilisation totale du vélo. 3) Estimer l’impact local de l’implantation des vélos en libre-service sur l’utilisation du vélo. Méthodes : Un devis populationnel transversal avec mesures répétées. Des enquêtes ont été réalisées au moment du lancement du programme de vélos en libre-service (4 mai au 10 juin, 2009), à la fin de la première année d’implantation (8 octobre au 12 décembre, 2009), et à la fin de la deuxième année d’implantation (8 novembre au 12 décembre, 2010). Les échantillons se composaient de 2001 (âge moyen = 49,4 années, 56,7 % de femmes), 2502 (âge moyen = 47,8 ans, 61,8 % de femmes) et 2509 (âge moyen = 48,9 années, 59,0 % de femmes) adultes à chaque période de mesure respectivement. Résultats : Globalement, les résultats démontrent le potentiel des PVLS pour augmenter l’utilisation du vélo. Les résultats suggèrent que près de 128 744 habitants ou 8,1 % de la population adulte ont utilisé les vélos BIXI© au moins une fois dans la première saison. Après deux ans d’implantation, ceux qui sont exposés à BIXI© dans leur milieu résidentiel avaient une probabilité significativement plus élevée d’utiliser le vélo par rapport à ceux non exposés. Par contre, il n'y avait aucun impact local de l’implantation du programme BIXI© sur l’utilisation du vélo. Conclusions : L’implantation d'un PVLS à Montréal a augmenté la probabilité d’utiliser le vélo chez les individus habitant près d'une borne d'ancrage. Mots clés : programme de vélos en libre-service, expérience naturelle, santé des populations. / Background: Interventions in transportation and the built environment have the potential to increasing physical activity. Public bicycle share programs (PBSP) are one such intervention which may contribute to increasing cycling and physical activity. BIXI© (name merges the words BIcycle and taXI) is a public bicycle share programs launched in Montreal, Canada in May 2009. BIXI© makes available 5050 bicycles at 405 docking stations. Purpose: The overarching aim of this dissertation is to estimate the impact of a built environment intervention on cycling using. The specific research objectives are: 1) To estimate the population prevalence and identify built environment, sociodemographic and behavioural correlates of public bicycle share program use. 2) To estimate the population level impact of implementing a public bicycle share program on cycling and the contribution of utilitarian and recreational cycling to overall cycling. 3) To estimate the local impact of implementing a public bicycle share program on cycling. Methods: A population-based repeat, cross sectional time series design was used. The population of the Island of Montreal was sampled at three time points. Surveys were conducted at launch of the public bicycle share program (May 4th - June 10th 2009), at the end of the first year of implementation (October 8th - December 12th 2009), and at the end of the second year 2 of implementation (November 8th - December 12th 2010). Samples consisted of 2001 (Mean age=49.4 years, 56.7% female), 2502 (Mean age=47.8 years, 61.8% female), and 2509 (Mean age=48.9 years, 59.0% female) adults at the each time period. Results: Overall the results provide a proof of concept for the potential of PBSPs to increase cycling. Approximately 128,744 inhabitants or 8.1% of the adult population used BIXI© bicycles at least once in the first season. Respondents exposed to BIXI© at their residence after two years had a significantly greater likelihood of all forms cycling. However, there was no local impact of the BIXI© intervention on cycling. Conclusions: The implementation of a PBSP in Montreal had increased all forms of cycling in areas where it was deployed.

Le travail présenté dans cette thèse constitue une contribution originale à lamodélisation et à l'analyse de performances des systèmes de vélos en libre-service. De nombreuses villes en Europe ont suscité un intérêt considérable et un engouement à l'égard de ce nouveau mode de transport écologique (Vélib' à Paris, Vélov'v à Lyon, Bicing à Barcelone, ...) et dont les progrès technologiques ne cessent de les faire émerger dans les quatre coins dumonde. Contrairement aux systèmes de transport traditionnels, très peu d'étudesfondamentales ont été menées et pourtant, de nombreuses questions émergent, la principale étant celle d'un rééquilibrage (régulation) de la distribution de vélos dans les différentes stations afin de satisfaire au mieux les demandes des usagers. C'est dans ce cadre que s'inscrit cette thèse de doctorat portant sur la modélisation, l'analyse et l'évaluation de performances de ce mode de transport en libre service. Ce travail, basé sur les réseaux de Petri, est d'une aide précieuse pour la mise en oeuvre, l'exploitation et la régulation de ce type de systèmes.La complexité dynamique de tels systèmes, perçus comme des systèmes à événements discrets, nous a conduit au développement d'une approche à base d'une classe particulière de réseaux de Petri stochastiques ayant des arcs à poids variables pertinents aussi bien pour l'analyse que pour la simulation. Un ensemble de modèles et de méthodes d'analyse associées sont développés en vue de leur régulation, en prenant en compte différents paramètres de décision qui les caractérisent notamment le nombre de stations, la capacité de chaque station, les seuils de régulation, la capacité des véhicules de régulation, le type et/ou la fréquence de régulation choisi (périodique ou continue), .... En plus d'être paramétrables, les modèles proposés permettent d'étudier plusieurs configurations en fonction de différents modes de fonctionnement possibles (mode sans régulation, mode avec régulation, mode dynamique, mode statique, etc). La présentation de cette thèse comporte plusieurs illustrations et applicationspermettant d'aider le lecteur à la compréhension du travail développé.A notre connaissance, il s'agit d'un premier travail du genre dans la littérature sur les réseaux de Petri et plus généralement, l'un des premiers sur les systèmes de vélos en libre-service.

Les systèmes de vélos en libre-service sont devenus des éléments indispensables dans les offres de transport urbain des grandes villes mondiales. À partir des données que ces systèmes génèrent, il est possible d'avoir une caractérisation fine de l'utilisation du vélo en milieu urbain, tant sur des problématiques traitant du domaine des transports que des aspects socio-économiques. Comme pour de nombreux domaines profitant de la récente abondance en données permises par les technologies actuelles de communication et de stockage de l'information, les enjeux actuels résident dans le développement de méthodes d'analyse de données efficaces et adaptées aux systèmes étudiés. Cette thèse se propose de répondre à cette problématique, à la fois par des développements méthodologiques et par une application à des données réelles issues du système de vélos en libre-service Vélo'v à Lyon.Le système Vélo'v peut se représenter sous la forme d'un réseau, décrivant un ensemble de relations entre les différentes stations. Cette représentation, valable également pour de nombreux systèmes, permet l'utilisation d'outils pour décrire la structure du réseau basés sur la théorie des graphes. Néanmoins, la prise en compte d'une dynamique temporelle dans l'évolution des systèmes nécessite d'étendre l'analyse à des réseaux temporels, dont la structure évolue au cours du temps. Le parallèle avec le domaine du traitement du signal, dont le but est l'analyse de signaux temporels, amène à considérer des connexions entre la description de l'évolution d'un réseau temporel et celle d'un signal. Ces travaux proposent de considérer une dualité entre les réseaux temporels et les signaux, de sorte que l'analyse dans le domaine des signaux, à l'aide des outils du traitement du signal, permet de caractériser le réseau temporel correspondant.Cette méthodologie, à la frontière entre le traitement du signal et l'analyse des réseaux, est tout d'abord justifiée par l'étude du système Vélo'v, en comparant différentes approches d'analyse de données et les apports de la représentation sous la forme de réseau temporel. Une méthode d'étiquetage des noeuds d'un graphe est ensuite discutée, permettant d'ouvrir la voie vers une dualité entre réseaux et signaux. Cette dualité est étendue aux réseaux temporels, pour lesquels une méthode d'extraction automatique des structures pertinentes au cours du temps est proposée, à travers la décomposition des signaux correspondants. / Bike-sharing systems have become essential elements in urban transportation systems of many world's big cities. Thanks to the data generated by these systems, it is possible to obtain a precise characterization of urban cycling, both in terms of transportation and socio-economic aspects. Taking advantage of the recent abundance of data allowed by the current technology, the challenges lie in the development of efficient data analysis method, adapted to these systems. This PhD thesis proposes some answers to this issue, first by methodological developments and second by studying real-world data obtained from the bike-sharing system in Lyon, called Vélo'v.The Vélo'v system can be represented as a network, describing a set of relations between the stations spread over the city. This representation, used for many systems, enables the use of tools from network theory to measure the network structure and understand the underlying mechanisms. Nevertheless, taking into account the dynamic evolution of the structure requires an extension of the classical tools to the temporal case. Parallels between this problem and the field of signal processing can be done, and opens the way to the consideration of connections between the description of the dynamics of temporal networks and those of signals. This work introduces a duality between temporal networks and signals, such that the analysis of the signals using the classical tools of signal processing helps to the characterization of the structure of the corresponding network.This methodology, at the juncture between signal processing and network analysis, is first justified by the study of the Vélo'v network, by comparing different data analysis method and the representation of the system as a temporal network. Then, a method to relabel the vertices of the graph according to the topology of the network is discussed, opening up a duality between networks and signals. This duality is then extended to temporal networks: The analysis of the spectral properties of the signals are studied through a fully automated extraction method, enabling the decomposition of relevant network structure over time.

Introduction. Les programmes de vélos en libre-service (PVLS) représentent une innovation en transport actif. À ce jour, la sensibilisation à cette innovation en tant que prérequis à l’accessibilité n’a jamais été étudiée. Objectif. Identifier les facteurs liés à l’absence de sensibilisation à l’existence du PVLS à Montréal. Méthode. 7011 Montréalais âgés de 18 ans et plus ont été interrogés au cours de 3 sondages téléphoniques sur une période couvrant deux saisons : avant la première saison (n=2000), après la première saison (n=2502) et après la deuxième saison (n=2509). Des analyses de régression logistique ont été réalisées sur 93,6 % (n=6562) de l’échantillon pour examiner l’effet du temps, de la proximité des stations de vélos et du niveau d’éducation sur l’absence de sensibilisation à l’existence du PVLS. Résultats. Nous constatons que, après la première saison d’implantation du PVLS, la probabilité d’absence de sensibilisation au PVLS est plus élevée chez les individus dont le niveau d’éducation est faible que chez ceux dont le niveau d’éducation est élevé (RC = 1,60; 95 % IC : 1,18; 2,19). Aussi, nous observons que, après la deuxième saison d’implantation, la probabilité d’absence de sensibilisation au PVLS est plus élevée chez les individus dont le niveau d’éducation est faible et qui vivent dans un voisinage pourvu d’un PVLS, que chez ceux dont le niveau d’éducation est élevé et qui vivent dans un voisinage dépourvu d’un PVLS (RC = 1,63, 95 % IC : 1,01; 2,64). Conclusion. Malgré l’accessibilité au PVLS dans un voisinage, des inégalités sociales persistent. / Background. Public bicycle share programs (PBSP) are an active transportation innovation. No study has examined lack of awareness of PBSP as a factor limiting accessibility. Objective. Identify factors associated with lack of awareness of a PBSP across time in Montreal. Methods. Within the context of a larger study, a sample of 7,011 Montrealiers aged 18 years and over were recruited to participate in one of three telephone surveys occurring prior to implementation (n=2,000), after season 1 (n=2,502), and after season 2 (n=2,509). Multivariable logistic regression analyses were used to investigate associations between survey period, proximity to docking stations, and education with lack of PBSP awareness. Results. There was a greater likelihood of being PBSP-unaware among those with lower education after season 1 implementation in comparison to those with higher education (OR = 1.60, 95 %CI: 1.18, 2.19). There was also greater likelihood of being PBSP-unaware among those with lower education after season 2 implementation in neighbourhoods where the PBSP was available in comparison to those with higher education in neighbourhoods without PBSP docking stations (OR = 1.63, 95 %CI: 1.01, 2.64). Although lack of awareness decreased over time, greater likelihood of being PBSP-unaware was observed among those with lower education. Conclusion. Despite the physical presence of PBSP docking stations in neighbourhoods, socioeconomic inequalities persist.

Le travail présenté dans cette thèse constitue une contribution originale à lamodélisation et à l'analyse de performances des systèmes de vélos en libre-service. De nombreuses villes en Europe ont suscité un intérêt considérable et un engouement à l'égard de ce nouveau mode de transport écologique (Vélib' à Paris, Vélov'v à Lyon, Bicing à Barcelone, ...) et dont les progrès technologiques ne cessent de les faire émerger dans les quatre coins dumonde. Contrairement aux systèmes de transport traditionnels, très peu d'étudesfondamentales ont été menées et pourtant, de nombreuses questions émergent, la principale étant celle d'un rééquilibrage (régulation) de la distribution de vélos dans les différentes stations afin de satisfaire au mieux les demandes des usagers. C'est dans ce cadre que s'inscrit cette thèse de doctorat portant sur la modélisation, l'analyse et l'évaluation de performances de ce mode de transport en libre service. Ce travail, basé sur les réseaux de Petri, est d'une aide précieuse pour la mise en oeuvre, l'exploitation et la régulation de ce type de systèmes.La complexité dynamique de tels systèmes, perçus comme des systèmes à événements discrets, nous a conduit au développement d'une approche à base d'une classe particulière de réseaux de Petri stochastiques ayant des arcs à poids variables pertinents aussi bien pour l'analyse que pour la simulation. Un ensemble de modèles et de méthodes d'analyse associées sont développés en vue de leur régulation, en prenant en compte différents paramètres de décision qui les caractérisent notamment le nombre de stations, la capacité de chaque station, les seuils de régulation, la capacité des véhicules de régulation, le type et/ou la fréquence de régulation choisi (périodique ou continue), …. En plus d'être paramétrables, les modèles proposés permettent d'étudier plusieurs configurations en fonction de différents modes de fonctionnement possibles (mode sans régulation, mode avec régulation, mode dynamique, mode statique, etc). La présentation de cette thèse comporte plusieurs illustrations et applicationspermettant d'aider le lecteur à la compréhension du travail développé.A notre connaissance, il s'agit d'un premier travail du genre dans la littérature sur les réseaux de Petri et plus généralement, l'un des premiers sur les systèmes de vélos en libre-service. / Public Bicycle-Sharing Systems (PBSS) have been appearing in more and more cities around the world in the last few years. Although their apparent success as an alternative form of public transportation mode, there are major challenges confronting the operators while few scientific works are available to support such complex dynamical systems to influence their economic viability and operational efficiency. One of the most crucial factors for the success of a PBS system is its ability to ensure that bicycles are available for pick up and vacant berths available for bicycle drop off at every station. In this thesis, we develop an original discrete event approach for modelling and performance evaluation of public bicycle-sharing systems by using Petri nets with time, inhibitor arcs and variable arc weights.

Le développement du vélo en ville constitue aujourd’hui un impératif pour les élus, notamment au regard des injonctions en faveur du développement durable. Dans les années 2000, les dispositifs de vélos en libre service se sont imposés dans la majorité des villes européennes. Si leur développement a été guidé par des considérations écologiques, ces dispositifs valorisent plus généralement l’innovation politico-institutionnelle et le dynamisme économique des villes. Ces dispositifs se sont imposés grâce à des réseaux transnationaux structurés autour de la thématique du vélo. Ces réseaux invitent à considérer les échanges transnationaux comme vecteurs de transformations dans l’action publique urbaine. Les préoccupations pour le développement du vélo ont une histoire qui s’inscrit dans une série d’interactions entre les villes depuis les années 1970. L’analyse de la formation et des effets des réseaux transnationaux du vélo permet de définir des périodes et des régularités dans ces recompositions qui affectent à la fois les politiques du vélo en ville et l’organisation des pouvoirs politiques urbains. Une première période structurée par l’activité transnationale des associations de défense du vélo invite à comprendre le rôle des échanges dans la définition d’un problème public puis sa mise à l’agenda dans l’ensemble des villes européennes au cours des années 1970. Le traitement des problèmes pousse les élus et les agents administratifs à s’investir dans les échanges transnationaux pour construire une nouvelle compétence municipale fondée sur les expertises associatives. Cet investissement des municipalités caractérise la deuxième période, dans laquelle les municipalités s’affirment dans la mise en œuvre des politiques publiques du vélo en institutionnalisant des réseaux de collectivités au cours des années 1980-1990. Enfin, une troisième période s’engage à partir des années 2000 avec l’arrivée des entreprises du mobilier urbain et de l’affichage publicitaire dans les échanges transnationaux. Cet investissement des entreprises engendre une intense circulation des systèmes de vélos en libre service et confronte les élus urbains à l’exercice d’une régulation des relations avec ces grandes firmes, autant dans les interactions transnationales que dans celles qui se déroulent sur les territoires pour la gestion des services urbains. Ces réseaux transnationaux du vélo sont un moyen d’organiser les pouvoirs locaux et de légitimer les élus municipaux dans la conduite de l’action publique urbaine. / Today, development of urban cycling is a must for politicians, particularly considering injunctions in favor of sustainable development. In the 2000s, bike sharing systems emerged in most European cities. If development was guided by ecological considerations, more generally, these services add value to political and institutional innovation and to the economic vitality of cities. Bike sharing systems were imposed thanks to transnational networks around the theme of the bike. These networks invite us to consider transnational exchanges as vectors of change in urban policies. The development of cycling has a history which is the result of many interactions between cities since the 1970s. The analysis of the creation and the effects of bicycle transnational networks allows us to define time periods and patterns in the evolutions that affect both urban cycling policies and organization of urban political power. A first period, structured by transnational activity of urban cyclist associations, helps us to understand the role of these interactions in the definition of a public issue, and of the inclusion of these questions in the agenda of many European cities during the 1970s. Problem solving encourages decision makers to engage in transnational exchanges to build a new municipal jurisdiction based on associative expertise. This municipal investment characterizes the second period, in which municipalities intensify the implementation of cyclist public policies by institutionalizing city networks in the years 1980-1990. Finally, a third period begins in the 2000s, with the appearance of companies in the area of urban furniture and outdoor advertising in transnational exchanges. These firms generate a heavy circulation of bike sharing systems, and pose the question for decision makers how to manage their relationships with these large companies, both on a transnational level and as far as the management of urban services is concerned. These bicycle transnational networks are a way to organize local authorities and to legitimate decision makers in the management of urban public policies.

Les enjeux du développement durable, le réchauffement climatique, la pollution dans les grandes villes, la congestion et les nuisances sonores, l'augmentation des prix de carburants, sont parmi des nombreux facteurs qui incitent les pays développés à l'innovation dans les transports publics. Dans ce contexte, l'introduction des systèmes de vélos en libre-service, au cours de ces dernières années, est une des solutions adoptées par de nombreuses grandes villes. Malgré leur succès fulgurant dans le monde entier, il existe peu d'études fondamentales sur ce type transport urbain. Pourtant, leur exploitation et leur management par des opérateurs soulèvent de nombreuses questions notamment d'ordre opérationnel. Dans ce contexte, cette thèse s'adresse aux problèmes d'ordonnancement et de rééquilibrage des stations de vélos en libre-service. Ce sont des problèmes cruciaux pour la qualité de service et la viabilité économique de tels systèmes. Le rééquilibrage consiste à redistribuer le nombre de vélos entre les différentes stations afin de satisfaire au mieux les demandes des usagers. Cette régulation se fait souvent par le biais de véhicules spécifiques qui font des tournées autour des différentes stations. Ainsi, deux problèmes d'optimisation difficiles se posent : la recherche de la meilleure tournée du véhicule de régulation (ordonnancement de la tournée) et la détermination des nombres de véhicules à utiliser (rééquilibrage des stations). Dans cette optique, les travaux de cette thèse constituent une contribution à la modélisation et à l'optimisation de performances des systèmes de vélos en libre-service en vue de leur rééquilibrage et leur ordonnancement. Plusieurs méthodes d'optimisation et ont été développées et testées. De telles méthodes incorporent différentes approches de simulation ou d'optimisation comme les réseaux de Petri, les algorithmes génétiques, les algorithmes gloutons, les algorithmes de recherche par voisinage, la méthode arborescente de branch-and-bound, l'élaboration des bornes supérieures et inférieures, etc. Différentes facettes du problème ont été étudiées : le cas statique, le cas dynamique, l'ordonnancement et le rééquilibrage avec un seul (ou multiple) véhicule(s). Afin de montrer la pertinence de nos approches, la thèse comporte également plusieurs applications réelles et expérimentations / In our days, developed countries have to face many public transport problems, including traffic congestion, air pollution, global oil prices and global warming. In this context, Public Bike sharing systems are one of the solutions that have been recently implemented in many big cities around the world. Despite their apparent success, the exploitation and management of such transportation systems imply crucial operational challenges that confronting the operators while few scientific works are available to support such complex dynamical systems. In this context, this thesis addresses the scheduling and balancing in public bicycle-sharing systems. These problems are the most crucial questions for their operational efficiency and economic viability. Bike sharing systems are balanced by distributing bicycles from one station to another. This procedure is generally ensured by using specific redistribution vehicles. Therefore, two hard optimization problems can be considered: finding a best tour for the redistribution vehicles (scheduling) and the determination of the numbers of bicycles to be assigned and of the vehicles to be used (balancing of the stations). In this context, this thesis constitutes a contribution to modelling and optimizing the bicycle sharing systems' performances in order to ensure a coherent scheduling and balancing strategies. Several optimization methods have been proposed and tested. Such methods incorporate different approaches of simulation or optimization like the Petri nets, the genetic algorithms, the greedy search algorithms, the local search algorithms, the arborescent branch-and-bound algorithms, the elaboration of upper and lower bounds, ... Different variants of the problem have been studied: the static mode, the dynamic mode, the scheduling and the balancing by using a single or multiple vehicle(s). In order to demonstrate the coherence and the suitability of our approaches, the thesis contains several real applications and experimentations