De nos jours, les entreprises d’ici et d’ailleurs sont confrontées à une concurrence mondiale sans cesse plus féroce. Afin de survivre et de développer des avantages concurrentiels, elles doivent s’approvisionner et vendre leurs produits sur les marchés mondiaux. Elles doivent aussi offrir simultanément à leurs clients des produits d’excellente qualité à prix concurrentiels et assortis d’un service impeccable. Ainsi, les activités d’approvisionnement, de production et de marketing ne peuvent plus être planifiées et gérées indépendamment. Dans ce contexte, les grandes entreprises manufacturières se doivent de réorganiser et reconfigurer sans cesse leur réseau logistique pour faire face aux pressions financières et environnementales ainsi qu’aux exigences de leurs clients. Tout doit être révisé et planifié de façon intégrée : sélection des fournisseurs, choix d’investissements, planification du transport et préparation d’une proposition de valeur incluant souvent produits et services au fournisseur. Au niveau stratégique, ce problème est fréquemment désigné par le vocable « design de réseau logistique ». Une approche intéressante pour résoudre ces problématiques décisionnelles complexes consiste à formuler et résoudre un modèle mathématique en nombres entiers représentant la problématique. Plusieurs modèles ont ainsi été récemment proposés pour traiter différentes catégories de décision en matière de design de réseau logistique. Cependant, ces modèles sont très complexes et difficiles à résoudre, et même les solveurs les plus performants échouent parfois à fournir une solution de qualité. Les travaux développés dans cette thèse proposent plusieurs contributions. Tout d’abord, un modèle de design de réseau logistique incorporant plusieurs innovations proposées récemment dans la littérature a été développé; celui-ci intègre les dimensions du choix des fournisseurs, la localisation, la configuration et l’assignation de mission aux installations (usines, entrepôts, etc.) de l’entreprise, la planification stratégique du transport et la sélection de politiques de marketing et d’offre de valeur au consommateur. Des innovations sont proposées au niveau de la modélisation des inventaires ainsi que de la sélection des options de transport. En deuxième lieu, une méthode de résolution distribuée inspirée du paradigme des systèmes multi-agents a été développée afin de résoudre des problèmes d’optimisation de grande taille incorporant plusieurs catégories de décisions. Cette approche, appelée CAT (pour collaborative agent teams), consiste à diviser le problème en un ensemble de sous-problèmes, et assigner chacun de ces sous-problèmes à un agent qui devra le résoudre. Par la suite, les solutions à chacun de ces sous-problèmes sont combinées par d’autres agents afin d’obtenir une solution de qualité au problème initial. Des mécanismes efficaces sont conçus pour la division du problème, pour la résolution des sous-problèmes et pour l’intégration des solutions. L’approche CAT ainsi développée est utilisée pour résoudre le problème de design de réseaux logistiques en univers certain (déterministe). Finalement, des adaptations sont proposées à CAT permettant de résoudre des problèmes de design de réseaux logistiques en univers incertain (stochastique).

Les systèmes de distribution d'eau (SDE) efficaces sont cruciaux pour les sociétés modernes. Leur fonctionnement nécessite d'importantes quantités d'énergie, avec un impact financier significatif pour les fournisseurs d'eau, généralement les gouvernements. De plus, la conception et la maintenance de ces installations atteignent souvent des millions de dollars. Les méthodes actuelles pour résoudre ces problèmes sont souvent excessivement simplifiées ou ne peuvent résoudre que des réseaux schématiques de petite taille. Cette thèse comprend quatre projets de recherche abordant différentes étapes d'optimisation dans les SDE. Tout d'abord, nous étudions le problème de la planification des pompes pour les SDE, comprenant des pompes fournissant le débit et la pression nécessaires au réseau d'eau pour satisfaire les demandes des consommateurs. En plus de planifier le fonctionnement des pompes sur un horizon temporel donné, plusieurs contraintes liées aux propriétés hydrauliques sont prises en compte, certaines pour la première fois dans la littérature. L'objectif est de fournir un plan de pompage de coût minimum qui satisfait toutes les demandes et respecte de nombreuses contraintes opérationnelles et hydrauliques. Nous proposons une formulation non linéaire et non convexe ainsi qu'une heuristique performante, qui vissent la minimisation des coûts énergétiques. Le comportement hydraulique physique est assuré via un logiciel de simulation hydraulique. Notre méthode a significativement amélioré, jusqu'à 17%, les meilleures solutions pour plusieurs instances de référence, en obtenant des solutions plus rapidement que les méthodes de la littérature. Nos solutions réduisent également la consommation d'énergie pendant les périodes de pointe, lorsque le réseau électrique est le plus sollicité. La deuxième étude touche l'optimisation de la qualité de l'eau dans les systèmes de distribution d'eau. Ici, nous abordons le problème de la planification des pompes contraint par la qualité de l'eau, où en plus de planifier le fonctionnement des pompes et la maintenance du comportement hydraulique, nous devons garantir une qualité d'eau adéquate en gérant l'injection de chlore dans le système sur un horizon temporel d'une journée, avec une injection variable de chlore dans les sources d'eau, les réservoirs et les nœuds d'injection. Cette étude introduit un nouvel ensemble de contraintes pour assurer la continuité de la qualité de l'eau, ce qui permet au plan de fonctionner sur un horizon temporel étendu. Ce travail propose un algorithme génétique de tri non dominé (NSGA-II) pour aborder une adaptation d'un réseau de grande taille issu de la littérature sur le problème de planification des pompes, avec des restrictions ajoutées pour la qualité de l'eau. Cette méthode a significativement amélioré les meilleures solutions de planification des pompes pour le réseau de Florianópolis, au Brésil, jusqu'à 3,74%, tout en assurant une gestion efficace de la qualité de l'eau. La troisième étude porte sur la conception et la maintenance des SDE. En particulier, le problème de conception du réseau de distribution d'eau, qui détermine le meilleur ensemble de conduites pour fournir de l'eau depuis les sources jusqu'aux consommateurs. La formulation générale du problème de conception optimale est très difficile à résoudre : elle nécessite de garder une pression minimale d'eau et de satisfaire les demandes de tous les nœuds tout en respectant des contraintes hydrauliques non linéaires. Cela nécessite des heuristiques complexes ou des simplifications qui réduisent la viabilité des solutions. Nous proposons une heuristique de recherche de voisinage parallèle, axée sur la minimisation des coûts de construction en exploitant deux opérateurs performants et plusieurs critères de réduction de l'espace des solutions. Notre méthode est testée sur plusieurs réseaux de référence, pour lesquelles nous avons obtenu les meilleures solutions de la littérature, tout en réduisant le nombre de simulations hydrauliques requises, offrant un meilleur compromis entre coût et performance. Enfin, notre quatrième recherche aborde la fiabilité lors de la conception de réseaux de distribution d'eau. Cette étude compare deux fonctions de résilience bien connues, qui servent de mesure substitutive de la fiabilité du réseau. Ce problème vise à déterminer le meilleur ensemble de conduites pour fournir la demande en eau avec une pression adéquate tout en minimisant les coûts de construction et en maximisant la fiabilité du réseau. Ensuite, un algorithme génétique multi-objectif est utilisé pour obtenir les fronts de Pareto coût-fiabilité pour chaque fonction. Les résultats des trois réseaux de référence sont ensuite soumis à une analyse comparative à l'aide de quatre tests distincts de fiabilité du réseau, couvrant des scénarios liés à la rupture de conduites, à l'augmentation de la demande, au débit en cas d'incendie et au vieillissement des conduites. En particulier, le test de fiabilité en cas de vieillissement des conduites intègre une fonction de régression conçue pour estimer la dégradation annuelle du coefficient de rugosité de la formule Hazen-Williams pour calculer les pertes de charge. De plus, cette recherche propose également une étude approfondie sur la prise de décision robuste visant à utiliser efficacement les résultats des tests de fiabilité afin de sélectionner une conception fiable pour un réseau de distribution d'eau. Les algorithmes développés dans cette thèse et les solutions que nous obtenons pour ces problèmes difficiles et pertinents sont non seulement importants du point de vue pratique, mais contribuent également à la littérature dans les domaines de l'optimisation et de la distribution d'eau. Les résultats obtenus avec cette thèse ont le potentiel de générer des économies de milliers de dollars pour les municipalités à court terme et de contribuer au développement durable à long terme. / Efficient Water Distribution Systems (WDS) are crucial for modern society. Their operation requires large amounts of energy with significant financial impact for the utility providers, typically governments. Moreover, the design and maintenance of these facilities often reach the scale of millions of dollars. Existing solution methods for these problems are often over-simplified or can only solve very small schematic networks. This thesis comprises four research projects addressing different optimization stages arising in WDS problems. First, we study the pumping scheduling problem for WDS, consisting of pumps providing the flow and pressure for the water network to satisfy consumers' demands. Besides scheduling the operation of pumps over a planning horizon, several constraints regarding hydraulic properties are considered, some for the first time in the literature. The goal is to provide a pumping plan of minimum cost that satisfies all demands and respects many operational and hydraulic constraints. We propose a nonlinear and non-convex formulation and a high-performance heuristic, focusing on minimizing the energy cost. Our method significantly improved the best solutions for several benchmark instances by up to 17%, obtaining solutions faster than the methods from the literature. Our solutions also reduce the energy consumed during peak periods, when the electrical grid is most strained. The second study delves into the water quality optimization of water distribution systems. Here, we address the quality-constrained pump scheduling problem, where besides scheduling the operation of pumps and the maintenance of the hydraulic behavior, we must ensure adequate water quality by managing the injection of chlorine through the system over a one-day planning horizon with variable chlorine injection at reservoirs, tanks, and booster nodes. This study introduces a new set of tank-quality continuity constraints that allow schedules to work over a long rolling horizon. This work proposes a Non-dominated Sorting Genetic Algorithm II to address a quality-constrained adaptation of a real big-size benchmark network from the pumping scheduling problem literature. This method significantly improved the best pumping scheduling solutions for the Florianópolis network by up to 3.74% while ensuring efficient water quality management. The third study addresses the design and maintenance of WDS. In particular, the water distribution network design problem determines the best set of pipes to supply water from the reservoirs to the consumers. The general formulation of the optimal cost design problem is very difficult to solve: it requires maintaining minimum water pressure and fulfilling the demand of all nodes while satisfying nonlinear hydraulic constraints. This leads to complex heuristics or simplifications that reduce the viability of the solutions. We propose a simple parallel neighborhood search heuristic, which focuses on minimizing the construction cost by exploiting two high-performance operators and multiple solution-space reduction criteria. Our method is tested on several benchmark instances, matching the best solutions from the literature while improving the number of hydraulic simulations required, providing a high-performance trade-off between cost and performance. Finally, our fourth research addresses the reliable water distribution network design problem. This study compares two well-known resilience functions, which work as a surrogate measure of network reliability. This problem seeks to determine the best set of pipes to supply the water demand with adequate pressure that minimizes the construction cost and maximizes the network reliability. Subsequently, a multi-objective genetic algorithm is employed to derive the cost-resilience Pareto-fronts for each function. The results from three benchmark networks are then subjected to a comparative analysis using four distinct network reliability tests, encompassing scenarios related to pipe failure, demand increase, fire flow, and pipe aging. In particular, the pipe aging reliability test incorporates a regression function designed to estimate the annual degradation of the Hazen-Williams roughness coefficient. Moreover, this research also provides a comprehensive study on robust decision-making to effectively utilize the results from the reliability tests in order to select a dependable design for a water distribution network. The algorithms developed in this thesis and the solutions we obtain for these difficult and relevant problems are not only important from a practical standpoint but also contribute to the literature of both optimization and water distribution fields. The results obtained with this thesis have the potential to save several thousands of dollars for municipalities in the short term and to contribute to sustainable development in the long term.

Bien qu’il soit reconnu comme un droit humain par les Nations Unies, l’accès à l’eau potable constitue toujours une lacune à l’échelle mondiale. Malgré le caractère criant de cette problématique, il est évalué que 42,5% de la population mondiale n’avait pas accès à une source d’eau potable améliorée à domicile en 2015. Néanmoins, l’indicateur actuellement utilisé afin d’établir le portrait de la situation à l’échelle mondiale chiffre la proportion de population ayant accès à une source d’eau potable à 91%. Mise de l’avant par plusieurs organisations, cette statistique repose sur le type de source utilisé par les ménages, sans porter considération à la localisation de la source ni même à la qualité de celle-ci. L’objectif de cette étude est d’effectuer un portrait rigoureux des conditions d’accès et des inégalités actuellement observées dans les pays en voie de développement. En s’intéressant au temps de collecte nécessaire pour atteindre une source d’eau depuis son point d’utilisation, il est possible de déterminer le potentiel pour tous d’accéder aux services d’approvisionnement en eau potable. L’analyse des données des enquêtes démographiques et de santé (DHS) de l’Agence des États-Unis pour le développement (USAID) et des enquêtes à indicateurs multiples (MICS) de l’UNICEF permet de reconnaitre l’impact du temps de collecte pour 27 pays en voie de développement. / Although it is recognized as a human right by the United Nations, a lack of access to safe drinking water still remains widespread worldwide. Despite its importance, an estimated 42.5% of the world’s population did not have access to an improved drinking water source on premises in 2015. However, the indicator currently used to monitor the global picture of access measured the proportion of the population with access to drinking water as 91%. This statistic is based on the type of source used by households, but does not consider the location nor the quality of the source. The objective of this study is to provide a rigorous picture of drinking water access conditions and inequalities currently observed in developing countries. By considering time required to reach a water source from its point of use, it is possible to determine the potential access for a sufficient amount of drinking water. The impact of water fetching collection time for 27 developing countries is determined through data analysis of household surveys from United States Agency for International Development (USAID) Demographic and Health Surveys (DHS) and UNICEF Multiple Indicator Cluster Surveys (MICS).

Le partage équitable des bénéfices dans les bassins fluviaux transfrontaliers est nécessaire pour résoudre les conflits entre les pays riverains et atteindre un consensus sur les activités de développement et de gestion du bassin versant. Le partage des bénéfices doit être discuté collectivement par tous les pays riverains pour être perçu non seulement comme efficace, mais aussi équitable. La littérature actuelle décrit principalement ce que l’on entend par le partage des bénéfices d’un point de vue conceptuel. Les arrangements institutionnels pratiques qui assurent le bien-être économique maximal, ainsi que les méthodes développées en collaboration pour encourager le partage équitable des bénéfices, ne sont toutefois pas présentés. L’objectif global de ce projet de thèse est de développer un arrangement institutionnel, qui comprend à la fois des politiques de répartition de l’eau et des mécanismes de partage des bénéfices, afin d’améliorer la gestion des ressources en eau transfrontalières et d’encourager la coopération entre les pays riverains. La méthodologie étend l’approche traditionnelle, basée sur des stratégies d’allocation très limitées en allouant efficacement les ressources en eau et le partage équitable des bénéfices découlant de l’utilisation de l’eau. Cette thèse détaille l’arrangement institutionnel développé et, à travers trois activités distinctes, les principales composantes de l’arrangement sont analysés. Dans l’arrangement institutionnel, une autorité de bassin fluvial (RBA) est l’opérateur d’un système axé sur le marché, dans lequel les politiques d’allocation économiquement efficaces sont identifiées et imposées aux usagers de l’eau, qui doit payer pour l’eau qui leur est alloué. Ces frais sont collectés et redistribués, via une règle de partage spécifique au bassin fluvial, afin d’assurer l’équité entre les usagers de l’eau. Le bassin du Nil oriental est utilisé comme étude de cas pour illustrer l’approche. Il y a des secteurs hydroélectriques et agricoles répartis dans trois pays (Egypte, Soudan et Ethiopie) et une longue histoire de non-coopération dans ce bassin. La répartition actuelle de l’eau repose sur des accords bilatéraux de l’époque coloniale, qui désignent l’Egypte et le Soudan comme les seuls bénéficiaires des eaux du Nil. La coopération future est impérative dans ce bassin pour profiter du potentiel hydroélectrique en Ethiopie, et du potentiel de l’agriculture au Soudan, ainsi que pour atténuer, autant que possible, les effets du changement climatique. Les résultats montrent que la gestion coopérative du bassin du Nil oriental, et de son infrastructure, augmenterait considérablement les bénéfices économiques à l’échelle du bassin et entraiînerait une répartition de l’eau plus efficace. L’arrangement institutionnel garantit que l’eau est retirée ouù elle a la plus grande valeur et que les investissements en amont dans des projets à faible productivité sont découragés. Le plus haut niveau de coopération est effectuée en vertu d’une institution supranationale et toutes les parties doivent se mettre d’accord sur la définition de l’équité dans le le partage des bénéfices. L’imposition d’axiomes spécifiques sur la base de cette vision collaborative de l’équité se traduit par une solution unique pour la répartition des bénéfices économiques. Une règle de partage élaborée avec la participation des parties prenantes peut être plus acceptable parce que la définition de la règle n’est pas contestée, comme ce serait le cas si les règles existantes avaientété appliquées avec leurs propres définitions de l’équité. Enfin, les résultats globaux montrent que la réalisation de compromis entre l’efficacité et l’équité peut se produire lorsque ces deux principes de répartition de l’eau sont couplés afin de maximiser les avantages de l’utilisation de l’eau, puis de réaffecter ces d’une manière équitable. / The equitable sharing of benefits in transboundary river basins is necessary to solve disputes among riparian countries and to reach a consensus on basin-wide development and management activities. Benefit-sharing arrangements must be collaboratively developed to be perceived not only as efficient, but also as equitable, and to be considered acceptable to all riparian countries. The current literature mainly describes what is meant by the term benefit sharing, in the context of transboundary river basins, and discusses this from a conceptual point of view. Practical, institutional arrangements that ensure maximum economic welfare, as well as collaboratively developed methods for encouraging the equitable sharing of benefits, are, however, not provided. The overall objective of this PhD project was to develop an institutional arrangement, that includes both water allocation policies and benefit-sharing mechanisms, to improve the sustainability of managing transboundary water resources and to encourage cooperation between riparian states. The methodology extends the traditional approach, which is based on highly constrained allocation policies, that merely complement existing management institutions, by efficiently allocating water resources and then equitably sharing the benefits derived from water use. This thesis details the institutional arrangement developed and, through three separate activities, the main components of the arrangement are analyzed. A river basin authority (RBA) is the operator of a market-based system, in which economically efficient allocation policies are identified and imposed on water users, who are charged for the water allocated to them. These charges are collected and redistributed, via a sharing rule specific to the river basin, to ensure equity among the water users. The Eastern Nile River Basin is used as the case study to illustrate the approach. There are important hydropower and agricultural sectors spread across three countries (Egypt, Sudan and Ethiopia), and there is a long history of non-cooperation in this river basin. Current water allocation is based on colonial era bilateral agreements that designate Egypt and Sudan as the only beneficiaries of the Nile waters. Future cooperation is imperative, in this basin, to take advantage of hydropower potential in Ethiopia, and agriculture potential in Sudan, as well as to mitigate, as much as possible, the effects of climate change in the near future. Results reveal that the cooperative management of the Eastern Nile River Basin and its infrastructure would significantly increase the basin-wide economic benefits and lead to more efficient water allocation. The institutional arrangement ensures that water is withdrawn where it has the greatest value (efficient water allocation is established) and that upstream investments in low productivity projects are discouraged. The highest level of cooperation is effectuated through a supranational institution and all parties must agree on the definition of fairness in the sharing of benefits.The imposition of specific axioms, based on this agreedupon vision of fairness results in a unique solution for the distribution of economic benefits. A sharing rule developed with stakeholder input may be more acceptable because the definition of the rule is not in question, as would be the case if existing rules were applied with their inherent definitions of equity. Finally, overall results show that achieving trade-offs between efficiency and equity can occur when these two principles of water allocation are coupled to first maximize the benefits from water use and then reallocate these in an equitable manner.

L’élaboration de stratégies efficaces de protection des captages d’eau souterraine adaptées à un milieu rural nécessite une bonne compréhension des liens entre la qualité de l’eau captée et les activités agricoles menées à proximité de ces captages. Il est toutefois difficile d’évaluer l’impact de modifications de pratiques agricoles ou les résultats de la gestion du territoire sur l’aire d’alimentation d’un captage municipal. Afin d’apporter des éléments de réponse face à ce constat, une investigation a été réalisée sur l’aire d’alimentation d’un captage municipal d’eau potable en territoire agricole au Québec (Pont-Rouge), faisant appel à des mesures de terrain et des simulations numériques. L’étude a porté principalement sur les ions nitrates et les bactéries indicatrices de contamination fécale, principaux indicateurs de pollution de l’eau souterraine en zone agricole. Une série de 38 piézomètres ont été installés sur l’aire d’alimentation dans le but de mesurer des paramètres physico-chimiques et bactériologiques de la qualité de l’eau. Parallèlement à ce suivi de terrain, un modèle déterministe d’écoulement de l’eau souterraine et de transport des nitrates en aquifère granulaire à nappe libre a été élaboré dans le but d’évaluer l’applicabilité du modèle pour la prédiction des teneurs en nitrates au captage municipal. Le calage du modèle comprend une analyse de sensibilité des principaux paramètres et variables du modèle, une étape d’ajustement à des résultats de terrain pour une période déterminée, ainsi qu’une validation du modèle. Suite au calage du modèle, la simulation de divers scénarios a permis de prévoir les effets de changements des pratiques agricoles et de mieux comprendre les teneurs en nitrates mesurées par le passé au captage de la ville. Les résultats d’analyses physico-chimiques démontrent l’impact significatif des activités agricoles sur la qualité de l’eau souterraine, particulièrement les teneurs en nitrates. Les résultats d’analyses microbiologiques montrent pour leur part la forte variabilité des mesures de bactéries indicatrices de contamination fécale au sein de l’aquifère étudié. Enfin, les résultats de modélisation numérique et des scénarios suggèrent que le modèle est adapté pour la simulation des teneurs en nitrates au captage municipal, et qu’une meilleure gestion des pratiques agricoles peut améliorer significativement la qualité de l’eau au captage. / A sound scientific basis for decision-making about land management and groundwater protection includes a proper understanding of the relationships between agricultural activities and the quality of pumped water at a municipal well. There is a need to assess both nitrate and bacterial contamination in a capture area, and to ensure that regulations through protection areas are adapted to prevent risks to consumer health. For this purpose, field monitoring and numerical simulations were performed on the actual case of a municipal well in an agricultural area in the province of Québec (Canada). A number of 38 piezometers were installed within the capture area in order to monitor physico-chemical and bacteriological parameters in groundwater. At the same time, a three-dimensional Water flow and Nitrate transport Global Model (WNGM) in unconfined aquifer was developed in order to simulate nitrate concentrations in the aquifer and in the municipal well, in relation with agricultural practice. Model calibration was performed using water level and nitrate concentration measured in the aquifer. The simulations of several scenarios provided a better understanding of past trends of nitrate concentrations in the municipal well, as well as predictions of nitrate concentrations in the municipal well assuming different land management practices within the capture area. The results of physico-chemical monitoring demonstrate the impact of agricultural activities on groundwater quality, particularly on nitrate levels. The results of bacteriological monitoring show a significant variability of bacteria content in groundwater. Finally, the results of the numerical simulation demonstrate that modelling is able to provide valid and useful prediction of nitrate levels in the municipal well, and that better agricultural practice can improve significantly groundwater quality at the well.

Depuis quelques décennies, le système alimentaire repose principalement sur une agriculture industrielle, spécialisée et de plus en plus concentrée. Il suscite aujourd’hui de vives critiques du fait de ses externalités négatives sur l’environnement, l’occupation du territoire et l’emploi. Parmi les formes émergentes de gouvernance urbaine, figurent diverses initiatives, prises dans de nombreuses villes, visant à favoriser une reconnexion entre l’alimentation et une agriculture de proximité. Mais une ville peut-elle se nourrir localement ? Et à quelles conditions ? L’évaluation du potentiel de relocalisation de la production alimentaire pose de nombreux défis concernant l’échelle pertinente et les indicateurs à mobiliser. Notre recherche conduite dans la région de Québec vise à étudier l’adéquation entre ce qui est produit et ce qui est consommé localement. La méthodologie et le modèle développés permettent de répondre aux interrogations suivantes : Serions-nous capables de répondre à tous nos besoins grâce à la production locale ? Si non, dans quelle proportion ? À partir de diverses bases de données statistiques compilées, notre recherche montre que la zone d’étude pourrait produire 155% des besoins caloriques de sa population. Elle montre aussi que du fait d’une forte présence de l’élevage, la couverture réelle des besoins alimentaires tombe à 38 %. Enfin, par le jeu des échanges intra-canadiens et internationaux, le taux de couverture des besoins locaux par les produits locaux varie, selon les produits consommés, de moins de 5% à plus de 400%. Une enquête terrain nous a permis d’explorer les représentations des acteurs agroalimentaires face à la question de l’alimentation locale. Tous se sont montrés en faveur d’une relocalisation de l’alimentation. Tous estiment en revanche que le prix des aliments locaux est plus élevé, ce qui ne joue pas en leur faveur. Mots clés : système alimentaire local, alimentation locale, capacité de production alimentaire, autosuffisance alimentaire, bassin d’approvisionnement, calorie, Québec. / Based mainly on industrial, specialized and increasingly concentrated agriculture, the food system of the industrialized countries is now highly criticized because of its negative externalities on the environment, land use and employment. In order to reconnect food and agriculture and to reduce the distances traveled by food, many initiatives seek to reduce the number of intermediaries in the food system and bring geographically closer production and consumption. In Canada, large cities have programs that promote local food. We developed a methodology and a model to answer these questions: Would we be able to meet all our needs through local production? If not, in which proportion? From available statistics, we evaluated the potential production of the regions under study (Capitale-Nationale and Chaudière-Appalaches) and then analyzed the adequacy between production and food consumption. Results show that the studied territory could produce up to 155% of the calories needed by its population, but livestock farming pulls the theoretical coverage of food needs down to 38%. The actual coverage rate of local needs by local products varies from less than 5% to more than 400%, depending on the food item. This percentage is unique to the region, but our model could be applied at different scales, and in any region. A field survey allowed us to seek the representation of agri-food stakeholders in the local food issue. All stakeholders are in favor of relocating food. On the other hand, they all believe that the price of local food is higher, which does not play in favor of local food. Key words: local food system, local food, food production capacity, food self-sufficiency, foodshed, calorie, Quebec. / Résumé en espagnol

L'accès aux aliments est un pré-requis à la satisfaction du droit fondamental à une alimentation saine et équilibrée. Cette étude s'intéresse aux opportunités d'accès aux fruits et légumes frais (FLF) dans la région de Québec. Elle se divise en deux phases : la conceptualisation d'une typologie des sources d'approvisionnement alimentaire (SAA) ainsi que la spatialisation des détaillants alimentaires et leur offre de FLF. Il ressort de la première phase une multitude de SAA qu'il est possible de regrouper en trois axes : réseau commercialisé de distribution alimentaire; voies palliatives et alternatives; autres sources. La seconde partie met en lumière les différences dans la distribution des détaillants alimentaires où un meilleur accès aux fruits et légumes est perçu en milieu urbain en comparaison avec le milieu rural. La quantité et la diversité des FLF observés sont associées avec le type de détaillants alimentaires; non pas avec l'indice de défavorisation matérielle et social du milieu, ni sa nature urbaine ou rurale. Cette étude a poursuivi le questionnement sur les environnements alimentaires et montre que d'autres études seront nécessaires afin de clarifier les différences des milieux explorés.

Dans ce mémoire, nous étudions un système prédateur-proie de Gause généralisé avec une récolte de proie contrôlée et une fonction de réponse de Holling de type III généralisée. Nous introduisons une fonction de récolte contrôlée sur les proies tenant compte du nombre de proies et dépendant d'un seuil de récolte. Ceci permet de rendre le système réaliste, d'optimiser la récolte, et de prévenir la possibilité d'extinction des espèces que le système avec récolte constante pouvait avoir pour toutes valeurs de paramètres. Ce type de fonction de récolte implique a priori la manipulation d'un système discontinu: nous étudions donc des techniques de lissage de ces discontinuités par régularisation. Nous faisons d'abord un retour sur les systèmes sans et avec récolte de proie constante en traçant les diagrammes de bifurcations exacts et les portraits de phase de ces systèmes. Ensuite, nous étudions le système discontinu et les méthodes de régularisation afin de choisir la plus optimale. Finalement, nous assemblons le tout avec l'étude du système avec récolte de proie régularisé, en passant par l'étude complète du système avec approvisionnement de proie, et donnons les différents effets sur les portraits de phase selon les conditions initiales. / In this master thesis, we study a generalized Gause predator-prey system with controlled prey harvest and a generalized Holling response function of type III. We introduce a controlled prey harvesting function taking into account the number of preys with a harvesting threshold. This makes the system realistic, it optimizes the harvesting, and it prevents the possibility of species' extinction which exists in the system with constant harvest for all parameters. This type of harvesting function a priori implies handling a discontinuous system : therefore we study smoothing techniques of such discontinuities by regularization. We first return on systems without and with constant harvest by drawing the exact bifurcation diagrams and phase portraits of those systems. Then, we study the discontinuous system and the regularization methods in order to choose the optimal one. Finally, we put together everything by studying the regularized prey harvesting system through a complete study of the prey stocking system, and we highlight the different effects on the phase portraits under the initial conditions.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

En biologie évolutive, la variation phénotypique a longtemps été réduite au substrat sur lequel agissait la sélection naturelle. Toutefois, la constance intra-individuelle et le maintien intra-populationnel de certains comportements conduisirent au milieu des années 90 au développement du concept de personnalité animale, basé sur la caractérisation de traits tels que la néophobie, l’agressivité, les tendances exploratoires ou la prise de risque. De nombreuses études montrent que la personnalité est soumise à la sélection naturelle et est reliée à certaines stratégies biodémographiques, telles que la dispersion ou le comportement anti-prédateur.Les liens entre la personnalité animale et les stratégies d’appariement et d’approvisionnement, deux composantes fondamentales de la vie des organismes, ont pourtant été négligés jusqu’ici. Nous nous sommes donc attachés au cours de cette thèse à déterminer l’influence de la personnalité sur certains comportements sexuels et alimentaires à l’aide d’un organisme modèle en écologie comportementale : le Diamant mandarin (Taeniopygia guttata). Puis, à l’inverse, nous avons souligné le rôle des sélections naturelle et sexuelle dans le maintien des variations de personnalité.Nos principaux résultats indiquent que certains traits de personnalité mesurés sont inter-corrélés au niveau de notre population captive d’oiseaux, définissant un syndrome comportemental. De plus, la personnalité prédit de manière différentielle le succès d’approvisionnement entre les contextes de compétition par exploitation et par interférence. Ainsi, les individus proactifs sont dominants lors d’épisodes de compétition par interférence mais souffrent d’un plus faible succès d’approvisionnement lors de jeux producteur-chapardeur. Ces résultats soulèvent la possibilité que la sélection naturelle favorise différentes personnalités dans différents contextes, offrant un mécanisme d’explication du maintien des variations intra-populationnelles de personnalité. De plus, ils suggèrent que la personnalité contraint l’optimalité des comportements à travers les situations. Enfin, dans un contexte de choix du partenaire, nous avons montré que la personnalité des femelles utilisées dans des tests de préférence par association influence les mesures de la sélectivité, des scores de préférence et de leur répétabilité.L’étude conjointe de la personnalité animale et des stratégies d’appariement et d’approvisionnement constitue ainsi une voie prometteuse dans l’explication du maintien des variations de personnalité par sélections naturelle et sexuelle, ainsi que dans l’étude de l’influence de la personnalité sur les stratégies biodémographiques des organismes en contextes alimentaire et sexuel / In evolutionary biology, phenotypic variation has for a long time been considered as the raw material on which natural selection acts. However, research on the consistency of behaviour led to the development of the animal personality concept during the 1990s. This concept was based on the characterization of traits such as neophobia, aggressiveness, exploratory tendencies and risk-taking behaviour. Since then, several studies have shown that personality can evolve through natural selection and is related to many life-history traits, such as dispersal or anti-predator behaviour.Pairing strategies and foraging strategies are two fundamental components of an organism’s life, but their relationships with personality have so far been neglected. In this thesis, we determined the extent to which personality influences sexual and feeding behaviour, using the zebra finch (Taeniopygia guttata) as a model organism. Our work highlights the role of natural and sexual selection on the maintenance of personality variation.Some personality traits are related to each other within our sample, defining a behavioural syndrome. Moreover, personality predicted feeding success in competitive situations, but differently for scramble and interference competition. Proactive individuals were dominant in interference competition but had lower feeding success in producer-scrounger games. Interestingly, these results suggest that natural selection could favour different personalities depending on the context, perhaps explaining the maintenance of personality variation within populations. Moreover, personality could constrain behavioural optimality across situations. Finally, in a mate-choice context, we found that female personality influences selectivity, preference and its repeatability during spatial association tests.The joint study of personality and pairing and foraging strategies thus represents a promising avenue of research for understanding the maintenance of personality variation through natural and sexual selection. Moreover, personality can considerably influence some life-history traits in sexual and foraging contexts