Comprendre la dynamique des populations marines est essentiel à une gestion efficaceet requiert des connaissances sur la dispersion et la connectivité entre populationsqui sont encore très lacunaires. Beaucoup d’organismes marins ont un cycle de viebipartite avec une phase larvaire pélagique qui représente souvent la seule possibilitéde dispersion. De nouvelles techniques de mesure de la dispersion larvaire, parmarquage ou modélisation, ont été développées durant ces quinze dernières années.Cependant, les résultats de ces deux types d’approches ont rarement été comparésau sein d’un même système marin, limitant l’utilisation des modèles de dispersiondans les modèles de métapopulation. Dans cette thèse, nous utilisons ces deux typesd’approches pour étudier la connectivité larvaire d’un poisson de récif corallien,Dascyllus aruanus, dans le lagon sud-ouest de Nouvelle-Calédonie. Notre modèle dedispersion montre que la rétention larvaire présente une variabilité temporelle élevéeà l’échelle lagonaire et à l’échelle d’un patch de récif, et atteint périodiquement desvaleurs élevées malgré des temps moyens de résidence courts. Le marquage artificieltransgénérationnel des otolithes montre des taux d’auto-recrutement relativementbas à l’échelle de la saison reproductive, suggérant une ouverture importante despopulations, et une variabilité temporelle considérable de l’auto-recrutement. Enfin,les grandes différences entre les résultats du modèle et ceux des marquages appuientle besoin de mieux comprendre les processus qui facilitent la rétention larvaire commeles comportements de homing et la circulation des courants à très petite échelle. / Understanding marine populations dynamics is critical to their effective management,and requires information on patterns of dispersal and connectivity that are still poorlyknown. Many marine organisms have a bipartite life history with a pelagic larvalstage that often represents the only opportunity for dispersal. In the last decade,new empirical and simulation approaches to measuring larval dispersal have beendeveloped, but results from these two different approaches have rarely been comparedin the context of a single marine system, impeding the use of larval dispersal modelsin metapopulation models supporting decision making. In this doctoral research, weused both approaches to investigate larval connectivity for a coral reef fish, Dascyllusaruanus, in the South-West Lagoon of New Caledonia. Our biophysical dispersalmodel shows that larval retention exhibits considerable temporal variability at bothlagoon and patch reef scales and periodically reaches large values despite low averagewater residence time. Artificial transgenerational marking of embryonic otoliths inthe wild also showed relatively low self-recruitment rates indicating high populationopenness at the reproductive season scale, with considerable monthly variability ofself-recruitment. Large quantitative discrepancies between simulations and empiricalresults emphasize the need to better understand processes that facilitate local retention,such as homing behavior and very small scale circulation patterns.

Le système d’upwelling Nord-Ouest africain au large du Maroc, de la Mauritanie et du Sénégal est le système le plus productif au monde en terme de biomasse planctonique. La zone sénégalo-mauritanienne, située dans la partie Sud du système, soutient une importante pêcherie de Sardinella aurita, l’espèce de petit poisson pélagique la plus abondante. Dans ces systèmes la dynamique des populations de petit poisson pélagique comme la sardinelle est très liée à la variabilité de l’upwelling. Ainsi le succès du recrutement des juvéniles de poisson dépend fortement de la circulation locale où les larves peuvent être, soit retenues dans les zones de nourriceries côtières favorables à leur survie, soit dispersées vers la large où elles sont soumises à la prédation et au manque de nourriture. Dans un contexte de gestion de cette ressource partagée par plusieurs pays, comprendre les facteurs qui contrôlent les stocks des petits pélagiques le long des côtes, est un enjeu crucial pour les pêcheries de ces régions.Le premier objectif de ce travail de thèse est d’utiliser pour la première fois dans le système sénégalo-mauritanien une approche de modélisation individu centré (IBM) visant à étudier les premiers stades de vies (oeufs et larves) de la sardinelle, et à comprendre l’influence des paramètres environnementaux sur la dynamique des populations. L’évolution des individus dans leur environnement est étudiée à partir de simulations océaniques régionales dont les sorties sont utilisées comme forçages du modèle IBM.Les résultats obtenus renseignent sur la rétention larvaire en fonction des lieux et dates de ponte. L’impact de la migration verticale et de l’effet de seuil de températures létales sur la survie des larves a également été évalué. Nous montrons que la stratégie de ponte de Sardinella aurita résulte de la combinaison de deux facteurs : (1) une rétention élevée associée à la circulation locale et (2) à la disponibilité en nourriture. Le modèle révèle également une importante connectivité larvaire entre les différentes sous-zones de ponte et le Sud du système. Ceci souligne l’importance d’une gestion concertée du stock de la sardinelle à l’échelle régionale.Le second objectif de la thèse est d’étudier la variabilité interannuelle de l’habitat de ponte de la sardinelle à l’intérieur de ces zones de rétention larvaire. Un modèle couplé physique biogéochimie (ROMS-PISCES) est utilisé pour évaluer l’habitat de ponte de la sardinelle. Le volume potentiel de l’habitat de ponte (PHV) est défini comme une fonction de la température, de la salinité et de la profondeur. Nous avons également utilisé le PHV, la biomasse de plancton, le succès de la rétention et de la survie des larves pour étudier la variabilité interannuelle de l’abondance de sardinelle et les années de fort recrutement estimées à partir des campagnes acoustiques d’évaluation de stock menées durant la période 1996-2006. Nos résultats nous suggèrent que les périodes de fort volume d’habitat et de faible mortalité larvaire pourraient expliquer les périodes de biomasses importantes pendant la période 1996-1999. Cette étude nous a aussi permis de proposer des hypothèses permettant d’expliquer la période de fort recrutement observée en 1998-1999. / The North West african upwelling system off Morocco, Mauritania and and Senegal is the most productive system in the world in term of plankton biomass. South of this system, the senegalese-mauritanian zone sustains important Sardinella aurita fisheries, the main small pelagic fish. In these systems the population dynamics of small pelagic fish such as sardinella is closely linked to the variability of the upwelling. Thus the success of the recruitment of juvenile fish depends heavily on local circulation where larvae can either be retained in areas of coastal nurseries suitable for survival or dispersed into the sea where they are subject to predation and lack of food. In a management context of this shared resource by several countries, understand the factors that control the stocks of small pelagic fish along the coast, is a critical issue for fisheries in these regions.Our results provide information on larval retention based on places and dates of spawning. The impact of vertical migration and lethal temperature threshold effect on larval survival was also evaluated. We show that Sardinella aurita spawning strategy is the combination of two factors : (1) a high retention associated with local circulation and (2) the availabilityof food. The model also reveals an important larval connectivity between different spawning sub-areas and south of the system. This highlights the importance of concerted management of the stock of sardinella on a regional scale.The second aim of the thesis is to study the variability of the spawning habitat of sardinella within the larval retention areas. A coupled physical biogeochemistry (ROMS-PISCES) is used to assess the spawning habitat of sardinella. The potential spawning habitat volume (PHV) is defined as a function of temperature, salinity and depth. We also used thePHV, plankton biomass, the success of retention and larvae survival to study the variability of the abundance of sardinella and years of strong recruitment estimated from acoustic surveys assessment stock carried out during the period 1996-2006.Our results suggest to us that periods of high volume of habitat and low larval mortality could explain the periods of major biomass during the period 1996-1999. This study also allowed us to propose hypotheses to explain the period of strong recruitment observed in 1998-1999.

La conservation et la gestion sur le long terme de la biodiversité nécessitent une connaissance de la répartition des taxons, mais également une estimation précise de leur diversité spécifique ainsi que des processus de spéciation ayant permis leur formation. Cependant, la mesure de la richesse phylétique peut être biaisée par l'utilisation de caractères taxinomiques ne permettant pas de délimiter les espèces de manière appropriée. Ce travail de thèse propose d'explorer la diversité phylétique à plusieurs niveaux taxinomiques (générique, spécifique et intra-spécifique) des Aglaopheniidae, une famille d'hydrozoaires, notamment présente dans le Sud-Ouest de l'océan Indien. Dans un premier temps, en utilisant des phylogénies basées sur plusieurs marqueurs (mitochondriaux et nucléaires), ce travail démontre que la diversité phylétique de cette famille est, au minimum, sous-estimée de moitié : tous les genres de la famille sont polyphyléthiques ou présentent un statut monophylétique restant à confirmer. Dans un deuxième temps, l'utilisation de méthodes de délimitation d'espèces basées sur des données moléculaires met en évidence la diversité cryptique très élevée des morpho-espèces étudiées, révélant l'intérêt potentiel des protocoles de taxinomie intégrative chez les organismes morphologiquement simples. Enfin, l'étude de génétique des populations d'une espèce incubatrice d'Aglaopheniidae révèle l'importance de la structuration des populations et de l'isolement par la distance chez cette espèce à plusieurs échelles géographiques (de quelques kilomètres à plusieurs milliers), impliquant une potentielle diversité cryptique extrêmement importante chez cette famille. L'ensemble des connaissances acquises lors de ce travail de thèse fournit un nouveau regard sur la diversité de la famille des Aglaopheniidae, soulignant le potentiel impact du cycle de reproduction sur la diversité phylétique et les processus de spéciation des hydrozoaires incubateurs. Cette thèse met en évidence l'importance de l'utilisation de plusieurs procédures complémentaires de délimitation d'espèces pour étudier la diversité des organismes morphologiquement simples. / Designing biodiversity conservation plans requires knowledge on the biogeographic distribution of taxa but also accurate estimates of species richness and diversification processes. However, measuring the phyletic richness can be biased by the use of inappropriate taxonomical characters, leading to erroneous species delimitation and diversity estimates. This work explores the phyletic richness at several taxonomic levels (generic, specific and intraspecific) of the hydrozoan family Aglaopheniidae (Agassisz, 1862), with a particular focus on the South-Western Indian Ocean. Firstly, using several newly constructed phylogenies based on mitochondrial and nuclear markers, this study reveals that the phyletic diversity of this family is at underestimated by at least 50%: all studied genera are polyphyletic or with doubtful monophyletic status. Then, using several species delimitation methods based on molecular markers, it sheds light on the richness of cryptic diversity of this family, enlightening the potential of using an integrative taxonomic approach on these morphologically simple organisms. Finally, the population genetics of an Aglaopheniidae brooding species shows a high populations structuring with pervasive pattern of isolation by distance at several geographic scales (several to thousands of kilometres), implying a potentially high cryptic diversity existing in this family. The results of this work provide new insights on Aglaopheniidae diversity, underlining the potential influence of reproductive mode on the phyletic diversity and diversification processes of brooding hydrozoan brooders. This thesis further highlights the relevance of using several complementary species delimitation procedures to study the diversity of morphologically simple organisms.

La communication intercellulaire est essentielle pour le développement et la survie d'organismes multicellulaires. Dans le règne végétale, une des voies privilégiée pour la communication intercellulaire est la voie symplastique qui implique des canaux aux dimensions nanométriques connectant les cellules entre elles, leur permettant d'échanger directement photo-assimilats, miARN, protéines, oligoéléments etc. Observés pour la première fois en 1880 par le botaniste autrichien Eduard Tangl (Tangl 1880; Kohler & Carr 2006), ils ont longtemps été considérés comme de simples trous perméables permettant la diffusion de matériel cellulaire (Lee & Lu 2011; Oparka & Roberts 2001). Etant donné leurs taille nanoscopique, ce n'est que dans les années 1960, avec la démocratisation de la Microscopie Électronique en Transmission (MET) qui permet d'atteindre , que les premiers modèles ultrastructuraux sont établis (Lopez-Saez 1965; Robards 1970). Ils font état d'un canal d'environ 30 à 40 nm de diamètre avec un élément central cylindrique traversant le pore, appelé le desmotubule, connecté au Réticulum Endoplasmique des deux cellules (Figure 1 of our review Tilsner et al. 2016). Dans les années 1980 notre compréhension des plasmodesmes a quelque peu évolué et nous savons maintenant que ces structures ne sont pas de simples trous mais des structures membranaires très spécialisées et régulées (Lucas & Lee 2004; Faulkner & Maule 2011; Furuta et al. 2012). Le modèle ultrastructural actuel découle de la congrégation d'études ultrastructurale, physiologiques et pharmacologiques plus ou moins anciennes dépeignant une structure morphologiquement très souple et changeant de conformation au cours du développement. Les plasmodesmes peuvent réguler leur ouverture/fermeture par la constriction de leurs extrémités grâce à l'accumulation entre la membrane plasmique et la paroi végétale d'un polymère de sucre, la callose qui va pousser la membrane plasmique contre le desmotubule et en obstruer les entrées. Cette modulation permettrait majoritairement de réguler les flux intercellulaires qui impliquent les plasmodesmes. Cependant nos connaissances sur les remaniements membranaires prenant place durant le développement des plasmodesmes et sur la régulation de leur perméabilité sont encore imparfaites.La microscopie électronique en transmission, malgré l'ancienneté de la technique, est l'une des plus résolutive, largement utilisée en biologie. Avec l'amélioration des techniques de préservation d'échantillons, notamment les cryo- méthodes, elle permet d'atteindre à l'heure actuelle des résolutions inférieures à 5 nm en condition contrastée et inclus en résine et peut descendre en dessous du nanomètre pour la cryo-microscopie. Ce potentiel permet aisément l'étude des sous-compartiments cellulaires de l'ordre du µm tel que mitochondries, chloroplastes, noyaux etc. (Frey et al. 2002) mais permet également l'étude ultrastructurale précise de structures de l'ordre de la dizaine de nm (Beck et al. 2007; Al-Amoudi et al. 2007).En revanche, dans son utilisation classique, la microscopie électronique ne permet pas d'accéder à la troisième dimension de l'espace, rendant difficile l'interprétation de structure à l'architecture quelque peu compliquée. En effet, les images produites ne sont que des projections en deux dimensions d'objets en trois dimensions. Cela a mené au développement de la tomographie électronique en transmission (Crowther et al. 1970), méthode basée sur un concept mathématiques formulé par Johann Radon au XIXe siècle. Ce n'est que dans les années 2000 que la tomographie électronique a pris un essor significatif grâce au couplage avec des méthodes d'automatisation informatiques. / Plasmodesmata were first observed by Austrian botanist Eduard Tangl in 1880. He devoted himself to studying the anatomy and cytology of plants and his greatest discovery, of course, was the observation and first characterization of plasmodesmata (Tangl 1880, 1884 and 1885). Despite not having access to their ultrastructure, he observed thin striations (see front page engraving) between cotyledon cells of Strychnos nuxvomica and in the endosperm of seeds and described them as being conductive ducts. Already at the time, he was evoking the idea that these strands "unite them [the cells] to an entity of higher order", in other words formulating the first definition of a symplastic domain. lt is only in 1901 that Strasburger finally names these canals "plasmodesmata". His discovery led to a radical change in our conception of the plant entity and brought in new concepts such as the symplasm (Munch 1930) and transmembrane fluxes between cells, which are now being tackled with great interest by numerous research teams around the globe.Because of their size, plasmodesmata ultrastructure was not accessible until the advent of electron microscopy and they were long thought to be simple holes connecting plant cells one-another with no specific regulation. lt is only with the advent of electron microscopy and chemical fixation that botanists started to gain interest in this structure again. And even with these methods allowing the observation of structures down to several nanometers in size, there are still debates on the nature of the canal, its constituents and physiology (Lopez-Saez J. 1965, Robards A. 1970, Ding et al. 1992, Tilney et al. 1991, Overall and Gunning 1982, Schulz et al. 1995).Nowadays, with the advent of modern cryopreservation and three-dimensional electron tomography methods, great improvements are to be done in the understanding of the ultrastructure and physiology of these mysterious canals. More particularly by understanding the link between the membranous rearrangements taking place in these pores and the molecular transit regulation.My work has led us to view plasmodesmata as specialised Membrane Contact Sites (MCS). Hence, by analogy with MCS found in mammals, yeast and plants, this work embraces an original angle on the speculation of the composition and role of the desmotubule-plasma-membrane tethering complex. The work produced during my thesis allowed me to contribute to the publication of one review and two articles, which will constitute the introduction and two main sub-sections of the results chapter, respectively. The introductory review has been published in 2016 in Annual Review of Plant Biology. The first one is still under reviewing at Nature Plant and the other has been published in The Plant Cell journal in April 2015.

Nous ne pouvons tout voir. L'attention, notre capacité à filtrer et moduler les informations, nous permet d'interagir de façon efficace avec le monde. Nous avons utilisé une technique non-invasive de modulation de l'activité cérébrale, la Stimulation Magnétique Transcrânienne (SMT) pour manipuler l'activité d'une région clé du réseau de l'attention spatiale, le champ oculomoteur frontal (FEF) droit. L'accent est mis sur les connexions anatomiques observées en IRM de diffusion sous-tendant la modulation de la perception visuelle. Après avoir présenté nos connaissances tirées de données comportementales, physiologiques et anatomiques ainsi que les techniques utilisées, nous présentons nos études qui montrent une amélioration des performances visuelles après des impulsions simples ou des trains d'impulsions de SMT à une fréquence spécifique (30Hz) appliqués sur le FEF droit juste avant l'apparition d'une cible visuelle. Nous examinons ensuite si des différences interindividuelles de connectivité anatomique influencent la modulation perceptive induite par SMT. Nous décrivons un faisceau fronto-tectal qui connecte le FEF avec le colliculus supérieurs et montrons que la probabilité de connexion entre ces deux régions dans l'hémisphère droit influence la contribution du FEF sur la détection visuelle. Nous décrivons aussi les trois branches du faisceau longitudinal supérieur et démontrons l'influence de la 1ère branche dans l'hémisphère droit sur la modulation visuelle induite par des trains de SMT à 30 Hz. Ces résultats suggèrent un rôle important de la connectivité anatomique dans la possibilité de synchroniser les aires d'un réseau à une fréquence spécifique. / We are unable to see everything. Attention, our ability to filter, select and modulate information, allows us to interact efficiently with the world. We employed a non-invasive brain stimulation technique, the Transcranial Magnetic Stimulation (TMS), to manipulate in humans the activity of a key area of the attentional network, the right Frontal Eye Field (FEF). Our work focuses on the characterization with diffusion MRI of anatomical connections and their role underlying the modulation of visual perception. We first introduce previous behavioral, physiological and anatomical findings and the techniques used in our work. We then present evidence showing an improvement of visual performances tied to activity patterns consisting in either single pulses or frequency-specific rhythmic TMS bursts (30Hz) applied over the right FEF, prior to the onset of a visual target. We also examine whether inter-individual differences in white matter connectivity could influence the modulatory role that the FEF exerts on visual perception. We describe a fronto-tectal pathway connecting the FEF with the superior colliculus and show that the probability of connection between these two sites in the right hemisphere influences the FEF contributions to visual detection. We also characterize the three branches of the superior longitudinal fasciculus connecting frontal and parietal lobes and demonstrate an influence of its first branch in the right hemisphere on visual modulation induced by frequency-specific TMS bursts. Our results suggest a crucial role in the modulation of visual perception of the anatomical connectivity to synchronize areas of a network at a specific frequency.

Cartographier la connectivité fonctionnelle du cerveau à partir des donnés d'IRMf est devenu un champ de recherche très actif. Cependant, les outils théoriques et pratiques sont limités et plusieurs tâches importantes, telles que la définition empirique de réseaux de connexion cérébrale, restent difficiles en l’absence d'un cadre pour la modélisation statistique de ces réseaux. Nous proposons de développer au niveau des populations, des modèles joints de connectivité anatomique et fonctionnelle et l'alignement inter-sujets des structures du cerveau. Grâce à une telle contribution, nous allons développer des nouvelles procédures d'inférence statistique afin de mieux comparer la connectivité fonctionnelle entre différents sujets en présence du bruit (bruit scanner, bruit physiologique, etc.). / Mapping the functions of the human brain using fMRI data has become a very active field of research. However, the available theoretical and practical tools are limited and many important tasks like the empirical definition of functional brain networks, are difficult to implement due to lack of a framework for statistical modelling of such networks. We propose to develop at the population level, models that jointly perform estimation of functional connectivity and alignment the brain data across the different individuals / subjects in the population. Building upon such a contribution, we will develop new methods for statistical inference to help compare functional connectivity across different individuals in the presence of noise (scanner noise, physiological noise, etc.).

La sylviculture intensive modifie la composition, la structure et la dynamique des peuplements, réduisant notamment la densité et la diversité des attributs forestiers caractéristiques des stades de sénescence (bois mort et micro-habitats portés par les arbres). Ces éléments représentent des habitats essentiels pour les espèces lignicoles. A l’échelle du massif, la planification des opérations sylvicoles va créer une discontinuité spatiale de ces micro-habitats, pouvant être perçue comme une source de fragmentation pour de nombreuses espèces. Cependant, les effets ont été peu explorés au sein des forêts tempérées exploitées. L’objectif de cette thèse est d’évaluer l’effet de la disponibilité des micro-habitats (quantité et configuration) à de multiples échelles spatiales sur les communautés et les populations d’espèces lignicoles, afin de fournir in fine des connaissances pour la spatialisation des stratégies de conservation. Nous avons proposé une méthodologie statistique permettant de prédire la distribution des micro-habitats au sein du massif de Compiègne (France). En s’appuyant sur cette cartographie prédictive, nous avons montré que différentes guildes de coléoptères saproxyliques, définies en fonction de traits d’histoire de vie liés aux capacités de dispersion, répondaient à la structure du paysage à différentes échelles spatiales. La modélisation de la dynamique des métapopulations d’une bryophyte épixylique (Dicranum viride) nous a permis de mettre en évidence l’importance de la dispersion sur les processus de colonisation/extinction qui sous-tendent les patrons d’occurrence des espèces observés à l’échelle du massif. Nos résultats soulignent le rôle central du bois mort et des micro-habitats, qui peuvent être considérés comme un levier de gestion pertinent. Augmenter leur quantité et optimiser leur arrangement spatial intra et inter-peuplement apparaît essentiel pour assurer la persistance des espèces lignicoles au sein des massifs forestiers gérés. / Intensive forestry induces a simplification of forest stand structure, composition, and dynamics, resulting in a decrease of density and diversity of old-growth forest attributes (deadwood and tree-related microhabitats). These elements represent critical habitats for lignicolous species. At the landscape scale, forest management planning create a spatial discontinuity of these microhabitats, which can be perceived as a fragmentation process for many species. Although habitat fragmentation is currently recognized as one of the major threats to biodiversity, its impact on species in managed temperate forest are still poorly understood. The objective of this work was to evaluate the effect of microhabitat availability (quantity and configuration) on species communities and populations, at multiple spatial scales, in order to provide evidence-based recommendations regarding the spatial arrangement of conservation strategies. We proposed a statistical methodology to predict the microhabitats distribution within the complex of the Compiègne forest (France). Based on this predictive mapping, we showed that different guilds of saproxylic beetles, defined according to their life history traits related to dispersal abilities, respond to the landscape structure at different spatial scales. Modelling metapopulation dynamics of an epixylic bryophyte (Dicranum viride) has highlighted the importance of dispersal on colonization/extinction processes that underlie the species’ occurrence patterns observed at the forest scale. Our results emphasize the key role of deadwood and tree-related microhabitats, which can be considered as relevant management leverage. Increase their quantity and optimize their spatial arrangement within and between forest stands, appears to be essential for persistence of the lignicolous species within managed forests.

Cette thèse est structurée autour de contributions dans les domaines des réseaux domestiques et mobiles. Dans le contexte des réseaux domestiques, nous nous occupons à la fois de la caractérisation du trafic et de la dégradation des performances des applications. Dans le cas des réseaux mobiles, nous sommes intéressés par comprendre la relation entre la technologie sans fil et les opportunités de contact entre les nœuds mobiles. Nous résumons les principales contributions de cette thèse dans ce qui suit. Partie I (Optimisation des performances des applications dans les réseaux domestiques). L?augmentation du taux d'accès à Internet à la maison conduit à plus de populations avec des réseaux domestiques. Un réseau domestique connecte plusieurs appareils à l'internet permettant aux différents membres d'un ménage de partager l'accès à Internet et aux ressources du réseau local. Par conséquent, les applications fonctionnant en parallèle peuvent interférer les unes avec les autres. Par exemple, les enfants peuvent jouer à des jeux en ligne ralentissant la navigation sur le web de leurs parents. Le premier objectif de cette thèse est de contrôler l'utilisation des ressources du réseau domestique afin d'optimiser la performance des applications concurrentes. La passerelle domestique est responsable de la connexion du réseau domestique au reste de l'Internet. Parce que la passerelle a une vue d'ensemble de tout le trafic en provenance et vers le réseau domestique, elle est le point de départ idéal pour l'optimisation des applications. Dans cette thèse, nous proposons un système qui fonctionne sur la passerelle domestique pour détecter des dégradations de performances et optimiser l'allocation des ressources pour obtenir les meilleures performances des applications. En même temps, les passerelles résidentielles classiques ne comportent aucun mécanisme pour garantir une performance optimale aux applications. Une autre contribution de cette thèse est donc de proposer une approche d'optimisation des performances des applications pour les réseaux domestiques. En particulier, nous étudions la faisabilité du suivi des performances des applications sur les passerelles résidentielles. Nous montrons que, bien que la passerelle domestique a des ressources limitées, elle a encore la capacité de faire plus que simplement la transmission des paquets. Elle peut recueillir et exporter toutes les informations nécessaires pour effectuer notre méthode d'optimisation des performances. Partie II (Reproduction de traces de mobilité). La meilleure façon d'analyser ou de valider un protocole ou même le choix de conception dans les réseaux tolérants aux perturbations est à travers un déploiement réel. Néanmoins, en raison des difficultés de mise en œuvre et même de coûts financiers, I seulement quelques expérimentations ont été rapportées dans la littérature. En conséquence, plusieurs travaux s'appuient toujours sur des modèles de mobilité synthétiques. Alors que les modèles de mobilité synthétiques sont utiles pour isoler les paramètres spécifiques d'une solution ou aider à enquêter sur l'évolutivité d'un système, ils ne peuvent pas toujours refléter les conditions réelles. D'autre part, les traces de contact sont connues pour mieux représenter la mobilité de la vie réelle, mais aussi d'être difficile à obtenir. Et si une trace réelle était suffisante pour obtenir plusieurs autres, comme si nous avions effectué plusieurs expérimentations ? à cette fin, nous nous appuyons sur la mobilité plausible, un algorithme capable d'inférer un mouvement spatial à partir de traces de contact et nous proposons un système de reproduction de traces de mobilité qui, à partir d'une unique trace de contact réelle, offre de multiples traces de contact inspirées de la trace originale. / This thesis is structured around contributions in the areas of domestic and mobile networks. In the context of home networks, we deal with both home traffic characterization and application performance degradation. In the case of mobile networks, we are interested in understanding the relationship between wireless technology and contact opportunities among nodes on the move.

Les réseaux de capteurs sans fil sont déployés pour assurer la surveillance de phénomènes physiques. La précision de l’information recueillie dépend fortement des positions des capteurs déployés. Ces positions doivent satisfaire les exigences de l’application en termes de couverture et de connectivité. Par conséquent, les algorithmes de déploiement sont nécessaires pour déterminer les positions optimales des capteurs. Cette thèse se concentre sur le déploiement de capteurs sans fil, d’une part lorsque ces noeuds sont capables de se positionner de manière autonome, et d’autre part lorsque leur déploiement est assisté par des robots mobiles. Dans les deux cas, ce déploiement doit, non seulement répondre aux exigences de l’application en termes de couverture et connectivité, mais aussi minimiser le nombre de capteurs nécessaires tout en satisfaisant diverses contraintes (e.g. obstacles, énergie, connectivité tolérant les défaillances). Nous avons proposé des algorithmes de déploiement autonome qui évitent les oscillations des noeuds : ADVFA, GDVFA et OA-DVFA pour surveiller des zones 2D et 3D-DVFA pour surveiller un espace 3D. Lorsque le déploiement est assisté par robots mobiles, nous avons proposé deux approches pour optimiser la durée du déploiement. La première se base sur la théorie de jeux pour optimiser la durée des trajectoires de deux robots (TRDS) et la deuxième se base sur l'optimisation multi-objectifs avec un nombre de robots supérieur ou égale à 2 (MRDS). Les objectifs à satisfaire sont : optimiser la durée de la trajectoire la plus longue, équilibrer les durées des trajectoires des robots et minimiser le nombre de robots utilisés, en évitant les obstacles. / Wireless sensor networks are deployed to monitor physical phenomena. The accuracy of information collected depends on sensor node positions. These positions must meet the application requirements in terms of coverage and connectivity. Therefore, deployment algorithms are necessary to determine the optimal positions of sensor nodes. This thesis focuses on the deployment of wireless sensor nodes, first when these nodes are autonomous, and secondly when they are static and the deployment is assisted by mobile robots. In both cases, this deployment must not only meet the application requirements in terms of coverage and connectivity, but also minimize the number of sensors needed while satisfying various constraints (e.g. obstacles, energy, fault-tolerant connectivity). We proposed autonomous deployment algorithms that avoid node oscillations: ADVFA, GDVFA and OA-DVFA to monitor 2D areas and 3D-DVFA to monitor a 3D space. In case of a deployment assisted by mobile robots, we proposed two approaches to optimize the deployment duration. The first one is based on game theory to optimize the length of the paths of two robots (TRDS) and the second is based on the multi-objective optimization, with a number of robots greater than or equal to 2 (MRDS). The objectives to be met are: optimizing the duration of the longest tour duration, balancing the durations of the robot tours and minimizing the number of robots used, while bypassing obstacles.

L'Internet des objets est un domaine en plein essor, qui a reçu une attention considérable à la fois académique et industrielle. En particulier, les réseaux de capteurs sans fil connectent les objets à Internet via une passerelle. Dans ce contexte, les réseaux de capteurs sous-marins sont un axe de recherche très récent qui joue un rôle clé dans plusieurs applications de surveillance, semblant être primordiales envers l’environnement et la santé humaine. Par conséquent, un déploiement judicieux et efficace des réseaux des capteurs sous-marins s’avère crucial. Dans cette thèse, nous abordons la problématique du déploiement 3D des réseaux de capteurs sous-marins dans une rivière caractérisée par l’irrégularité géographique de l’événement à surveiller. Notre application spécifique concerne la surveillance de la qualité de l’eau dans les rivières. L’instabilité de la qualité de l’eau est à l’origine de la répartition non uniforme de la pollution dans l’environnement 3D sous-marin. Dans cette optique, nous étudions séparément le déploiement 3D des réseaux de capteurs sous-marins pour détecter la pollution issue i) d’une substance chimique liquide et ii) d’un contaminant solide. Ces problèmes de déploiement sont NP-difficile et exigent une optimisation combinatoire judicieuse. Afin de surmonter cette complexité, nous proposons plusieurs heuristiques de déploiement et nous abordons le problème en trois étapes. En premier lieu, notre objectif est la génération de la meilleure topologie des stations géographiques de détection afin d’assurer la détection totale de la substance chimique le long de la rivière. Pour cela, nous proposons une première stratégie, BackTracking Field Installation Deployment Algorithm (BT-FIDA), basée sur l’algorithme du Backtracking. Par la suite, nous étudions la meilleure topologie des capteurs chimiques au sein de chaque station de détection. L’objectif est d’assurer une barrière de couverture totale de la substance polluante avec le minimum de coût. La solution est obtenue grâce à notre deuxième proposition, 2D-Underwater Barrier Deployment Algorithm (2D-UBDA), basée sur une optimisation non-linéaire et mixte. Enfin, on s’intéresse à la détection d’un polluant de type solide pour garantir la qualité de surveillance et la connectivité du réseau tout en minimisant le coût de déploiement. Pour cela, nous proposons une nouvelle heuristique de déploiement, 3D-UWSN-Deploy, basée sur la répartition cubique du volume surveillé et l’optimisation linéaire et mixte. Les résultats obtenus confirment une performance satisfaisante de nos algorithmes par rapport à la littérature. / The Internet of Things (IoT) is a booming field that has received considerable attention from both academy and industry. In particular, wireless sensor networks are connecting things to the Internet through a gateway. In this context, Underwater Wireless Sensors Network (UWSN) is a very recent network topic which is playing a key role in several sensing application, seeming to be mandatory towards environment and human health. Thus, suitable deployment of underwater sensors for efficient monitoring is a crucial task. In this thesis, we address the issue of deploying an underwater sensor network in a 3D area characterized by the geographical irregularity of the sensed event. Our specific application context regards the water river monitoring. The irregularity of water quality in river comes from the unsteady repartition of pollution within the 3D water environment. In this context, we separately study the 3D underwater sensor deployment problem to detect water pollution issued from i) chemical liquid and ii) solid wastes. The deployment problems require combinatorial optimization and are NP-hard. To overcome the great complexity involved, we propose several heuristic deployment strategies and we tackle the problem in three stages. In the first stage, our objective is to generate the best deployment of geographical Field Installations (FIs) to ensure the full detection of chemical pollutant along the river. An FI can be seen as a virtual wall able to detect the moving pollutant chemical substance over it. For this, we propose a novel backtracking-based deployment strategy named BackTracking Field Installation Deployment Algorithm (BT-FIDA) which minimizes the number of FIs while ensuring full coverage of the river. In the second stage, we aim to find the best topology of chemical sensors inside an FI in order to form a barrier detection of the polluting substance with the minimum deployment cost. This is performed thanks to our second proposal based on a mixed integer optimization namely 2D Underwater Barrier Deployment Algorithm (2D-UBDA). Finally, in the third stage, we move to the detection of a solid pollutant within an FI. Our objective is to minimize the number of deployed underwater sensors while ensuring i) the required Quality of Monitoring (QoM) (i.e., differentiated probabilistic detection) and ii) wireless network connectivity. To generate the best topology, we propose a novel deployment heuristic, named 3D-UWSN-Deploy, based on a sub-cube tessellation of the monitored FI and a mixed integer linear program optimization. Simulation results show that our contributions outperform the related deployment strategies.