Défi majeur aux sociétés modernes, la perte d’autonomie chez les personnes âgées, connue également sous le nom de dépendance se définit comme un état d’incapacité à effectuer seul tout ou partie des Actes de la Vie Quotidienne (AVQ). Elle apparaît dans la grande majorité des cas sous l’effet des pathologies chroniques liées au vieillissement. Devant les coûts importants liés à cet état, les assureurs privés ont développé une offre destinée à compléter l’aide publique. Pour quantifier le risque, un modèle multi-états est utilisé et se pose alors la question de l’estimation des probabilités de transition entre les états (l’autonomie, le décès ainsi qu’un ou plusieurs niveaux de dépendance). Sous l’hypothèse de Markov, ces dernières dépendent uniquement de l’état actuel, une hypothèse trop restrictive pour rendre compte de la complexité du processus de dépendance. Dans le cadre semi-markovien plus général, ces probabilités dépendent également du temps passé dans l’état actuel. Au cours de cette thèse, nous étudions la nécessité d’une modélisation semi-markovienne du processus. Nous mettons en évidence l’impact du temps passé en dépendance sur les probabilités de décès. Nous montrons par ailleurs que la prise en compte de la diversité induite par les pathologies permet d’améliorer sensiblement l’adéquation du modèle proposé aux données étudiées. Plus encore, nous établissons que la forme particulière de la probabilité de décès en fonction du temps passé en dépendance peut être expliquée par le mélange des groupes de pathologies qui constituent la population des individus dépendants. / A sizable challenge to modern societies, Long-Term Care (LTC) in elderly people may be defined as a state of incapacity to perform autonomously part of the Activities of Daily Living (ADL). In most cases, long-term care is caused by pathologies linked to aging. To cope with the sizeable costs linked to this state, private insurers have developed products in top of the public aid. To quantify the long-term care risk, multi-state models are used for which transition probabilities betweenstates (autononomy, death and one to several levels of LTC) need to be inferred. Under the Markov assumption, those probabilities only depend on the current state, this assumption being too restrictive in regards of the complexity of the underlying risk. In a semi-Markov framework, those probabilities also depends on the time spent in the current state. In this thesis, we emphasis the need for the semi-Markov modeling. We demonstrate the impact of time spent in LTC on death probabilities. Besides, we exhibit that taking into account the diversity induced by pathologies leads to sizable improvementsin the fit of the model to experience data. Furthermore, we highlight that the peculiar shape taken by death probabilities as a function of time spent in LTC may be explained by the mixture of pathology groups among the disabled population.

Dans cette thèse, nous nous intéressons à développer des outils mathématiques, afin de traiter une gamme des signaux biologiques et économiques. En premier lieu, nous proposons la transformée Dynalet, considérée comme une alternative, pour des signaux de relaxation sans symétrie interne, à la transformée de Fourier et à la transformée ondelette. L'applicabilité de cette nouvelle approximation est illustrée sur des données réelles. Ensuite, nous corrigeons la ligne de base des signaux biologiques spectrométriques, à l'aide d'une régression expectile pénalisée, qui, sur les applications proposées, est plus performante qu'une régression quantile. Puis, afin d'éliminer le bruit blanc, nous adaptons aux signaux spectrométriques une nouvelle approche combinant ondelette, seuillage doux et composants PLS. Pour terminer, comme les signaux peuvent être considérés comme des données fonctionnelles, d'une part, nous développons une vraisemblance locale fonctionnelle dont le but est d'effectuer une classification supervisée des courbes, et, d'autre part, nous estimons l'opérateur de régression pour une réponse scalaire positive non nulle, par minimisation de l'erreur quadratique moyenne relative. De plus, les lois asymptotiques de notre estimateur sont établies et son efficacité est illustrée sur des données simulées et sur des données spectroscopiques et économiques. / In this thesis, we focus on developing mathematical tools to treat a range of biological and economic signals. First, we propose the Dynalet transform for non-symmetrical biological relaxation signals. This transform is considered as an alternative to the Fourier transform and the wavelet transform. The applicability of the new approximation approach is illustrated on real data. Then, for spectrometric biological signals, we correct the baseline using a penalized expectile regression. Thus, the proposed applications show that our proposed regression is more efficient than the quantile regression. Then to remove random noise, we adapt to spectrometric data a new denoising method that combine wavelets, soft thresholding rule and PLS components. Finally, note that the biological signals may be often regarded as functional data. On one hand, we develop a functional local likelihood aiming to perform a supervised classification of curves. On the other hand, we estimate the regression operator with positive responses, by minimizing the mean squared relative error. Moreover, The asymptotic distributions of our estimator are established and their efficiency is illustrated on a simulation study and on a spectroscopic and economic data set.

Les tables de mortalité sont utilisées pour décrire la probabilité annuelle de décès d'une population en fonction de l'âge atteint et de l'année calendaire. Ces probabilités jouent un rôle important dans la détermination des primes et réserves en assurance vie. Les estimations brutes, sur lesquelles se basent les tables de mortalité, peuvent être considérées comme un échantillon provenant d'une population plus importante et sont, par conséquent, soumises à des fluctuations aléatoires. Toutefois, l'actuaire souhaite la plupart du temps lisser ces quantités afin de faire ressortir les caractéristiques de la mortalité du groupe considéré qu'il pense être relativement régulières. Cette dissertation fournit une description détaillée des méthodes de graduation non-paramétrique de données d'expérience issues de l'assurance vie. Le terme non-paramétrique renvoie à une forme fonctionnelle de la courbe de régression. Comme les méthodes paramétriques, elles sont toutes aussi susceptibles de donner des estimations biaisées, mais de telle sorte qu'il est possible de compenser une augmentation du biais avec une diminution de la variation de l'échantillonnage. Dans la littérature actuarielle, le processus de lisser une table de mortalité est appelé graduation. Les collines et vallées des données brutes sont lissées de façon similaire á la construction d'une route sur un terrain accidenté. Le lissage seul, cependant, n'est pas la graduation. Les taux gradués doivent être représentatifs des données sous-jacentes et la graduation se révélera souvent comme un compromis entre ajustement et lissage optimal. Les régressions polynomiales locales et méthodes de vraisemblance locale sont examinées en détail. Les questions importantes concernant le choix des paramètres de lissage, les propriétés statistiques des estimateurs, les critères utilisés pour la sélection des modèles, la construction des intervalles de confiance ainsi que les comparaisons entre les modèles sont ouvertes avec des illustrations numériques et graphiques. Les techniques non-paramétriques locales combinent d'excellentes propriétés théoriques avec une simplicité et une flexibilité conceptuelle pour trouver une structure dans de nombreuses bases de données. Une attention particulère est consacrée à l'influence des bordures sur le choix des paramètres de lissage. Ces considérations illustrent le besoin d'avoir à disposition des approches plus flexibles. Des méthodes adaptatives de vraisemblance locale sont alors introduites. Le montant de lissage varie en fonction de l'emplacement et ces approches permettent des ajustements de la fenêtre d'observation en fonction de la fiabilité des données. Ces méthodes s'adaptent parfaitement à la complexité de la surface de mortalité en raison du choix adaptatif approprié des paramètres de lissage. Enfin, ce manuscrit traite de sujets importants pour les praticiens. Ceux-ci concernent la construction et la validation de tables de mortalité prospectives pour des portefeuilles d'assurance, l'évaluation du risque de modèle, et dans une moindre mesure, du risque d'opinion d'experts lié au choix de la table de référence externe utilisée.