La numérisation de plus en plus rapide de signaux à très large bande-passante permet aujourd'hui d'envisager de nombreuses applications pour les systèmes de télécommunication, les mesures expérimentales ou les systèmes radar. Les signaux issus des capteurs peuvent être analysés directement, en évitant la conversion en fréquences intermédiaires. Dans ce travail, nous nous intéressons plus particulièrement au système d'échantillonnage pour des applications radar, qui nécessitent une amélioration significative de la résolution des systèmes existants. L'objectif que nous visons inclus les spécifications suivantes : une fréquence d'échantillonnage de 40 GEch/s, une bande-passante supérieure à 15 GHz et une résolution de 10 bits effectifs à 8 GHz. Partant des excellents résultats obtenus sur les architectures mono-coup à entrelacement temporel, nous avons choisi d'adapter leur principe à un fonctionnement répétitif. Nous avons aussi choisi de baser cette étude sur la technologie TBH sur InP car elle présente les meilleures potentialités pour notre application. Deux éléments de base de ces systèmes ont fait l'objet d'une optimisation particulière pour améliorer la résolution du système : l'inverseur pour minimiser le jitter et l'échantillonneur-bloqueur, principalement pour améliorer la linéarité. Partant de ces résultats, trois architectures innovantes ont été proposées. Pour chacune nous avons conçu un système dont nous avons simulé les performances

L'estimation des abondances de population est essentielle pour comprendre les dynamiques de population, les interactions entre espèces et estimer les risques de transmission d'agents pathogènes dans les populations. Plusieurs méthodes d'échantillonnages, basées sur des hypothèses spécifiques permettent d'estimer ces abondances : les méthodes par comptages uniques, par « distance sampling », par échantillonnages successifs ou par capture marquage recapture. Nous nous sommes intéressés à l'abondance des tiques Ixodes ricinus, vecteurs de nombreux agents pathogènes. Cette abondance est classiquement estimée par le nombre de tiques capturées lors d'échantillonnages uniques réalisés sur différentes unités d'observation. Cependant, de nombreuses études remettent en cause cette hypothèse forte et suggèrent que le taux d'échantillonnage est variable selon les conditions d'échantillonnage (type de végétation,…) mais ne prennent pas en compte ce taux d'échantillonnage pour autant. A partir d'une méthode d'échantillonnage par « removal sampling » (RS), (i) nous avons montré que les conditions environnementales influençaient le taux d'échantillonnage et l'indicateur d'abondance usuel i.e. le nombre de tiques capturées lors d'un seul échantillonnage (ii) nous avons proposé une méthode pour détecter l'indicateur d'abondance, basés sur le nombre cumulé de capture, le moins soumis aux variations du taux ; (iii) par une approche Bayésienne hiérarchique, nous avons estimé simultanément l'abondance de tiques des unités d'observation et la valeur du taux d'échantillonnage en fonction du type de végétation et de l'heure d'échantillonnage. Nous avons montré que le taux d'échantillonnage sur des arbustes (entre 33,9 % et 47,4%) était significativement inférieur au taux d'échantillonnage sur des feuilles mortes (entre 53,6 % et 66,7%). De plus, nous avons montré que le modèle RS tend vers un modèle de Poisson iid lorsque la taille de la population N0 tend vers l'infini ce qui pose des problèmes d'indétermination pour estimer les paramètres N0 et τ, le taux d'échantillonnage. Nous avons également montré que (i) les estimateurs Bayésiens divergent lorsque les lois a priori sont des lois vagues ; (ii) les lois a priori β(a, b) avec a > 2 sur τ conduisaient à des estimateurs Bayésien convergents. Enfin, nous avons proposé des recommandations quant au choix des lois a priori pour τ afin d'obtenir de bonnes estimations pour N0 ou pour τ. Nous discutons de la pertinence des méthodes RS pour les tiques et des perspectives envisageables pour (i) estimer le risque acarologique représenté par la population de tiques potentiellement actives sur une unité d'observation, (ii) estimer un risque à l'échelle d'une parcelle, à savoir comment répartir l'effort d'échantillonnage entre le nombre d'unités d'observation et le nombre d'échantillonnages successifs par unités d'observation. / The estimation of animal abundance is essential to understand population dynamics, species interactions and disease patterns in populations and to estimate the risk of pathogens transmission. Several sampling methods such as single counts, distance sampling, removal sampling or capture mark recapture could be used to estimate abundance. In this study, we are investigated the abundance of Ixodes ricinus ticks, which are involved in the transmission of many pathogens. Tick abundance is commonly estimated by the number of nymphs captured during a single observation (a cloth dragged on a given surface). In this case, analyses of abundance patterns assumes that the probability of detecting a tick, hence the sampling rate, remains constant across the observations. In practice, however, this assumption is often not satisfied as the sampling rate may fluctuate between observation plots. The variation of sampling rate is never taken into account in estimations of tick abundance. Using a removal sampling design (RS), (i) we showed that the sampling rate and the usual abundance indicator (based on a single drag observation per spot) were both influenced by environmental conditions ; (ii) we proposed a method to determine the abundance indicator the least influenced by sampling rate variations ; (iii) using a hierarchical Bayesian model, we estimated simultaneously the abundance and the sampling rate according the type of vegetation, and the time of sampling. The sampling rate varied between 33,9 % and 47,4 % for shrubs and 53,6 % and 66,7 % for dead leaves. In addition, we show that the RS model tends to Poisson iid model when the population size N0 tends to infinite. This result conduct to infinite estimations for N0. We show that (i) Bayesian estimators were divergent for vague prior ; (ii) β(a, b) prior for a > 2 on τ conduct to convergent estimators. Then, we proposed recommendations for prior choice for τ parameter to give good estimations of N0 or τ. We discuss the relevance of RS for ticks and the possible perspectives to (i) estimate the acarologic risk associated to all potential active ticks for given spot, (ii) estimate the risk at the larger scale, i.e. how to distribute the sampling effort between number of spot and number of consecutive sampling by spot.

Un système robotique agit par le mouvement dans un monde physique. La capacité deplanification de mouvement est donc une composante essentielle de l'autonomie du système et constitue un domaine de recherche très actif en Robotique. Le champ d'application de ces méthodes dépasse aujourd'hui le cadre de la Robotique et intéresse des domaines aussi diversifiés que la CAO, la logistique industrielle, l'animation graphique ou la biologie moléculaire. Dans tous ces domaines on est confronté au mouvement de systèmes complexes contenant des chaînes cinématiques fermées. Cette thèse traite de la planification de mouvement pour de tels systèmes. La première partie présente notre contribution théorique et technique. Après avoir proposé une formulation générale de la planification de mouvement sous contrainte de fermeture cinématique, nous décrivons une méthode qui s'inscrit dans le cadre des techniques d'exploration par échantillonnage. Les outils algorithmiques que nous proposons permettent une application efficace de ces techniques à des systèmes mécaniques complexes. La deuxième partie traite de l'utilisation de ces outils pour la résolution de divers problèmes. En Robotique, nos algorithmes ont été appliqués à la synthèse de mouvement de mécanismes parallèles, à la manipulation coordonnée ainsi qu'à la planification de tâches de manipulation d'objets. Enfin, nous abordons une application originale à la biologie structurale pour l'étude des capacités de mobilité de boucles protéiques. Les résultats obtenus à travers ces applications montrent l'efficacité et la généralité de notre approche.

Les activités d'origines anthropiques entraînent des modifications profondes du paysage : dans ce contexte, le succès de dispersion revêt une grande importance pour la persistance à long terme des populations animales et végétales. La génétique du paysage est une discipline récente qui permet de détecter et de modéliser les flux de dispersion de manière indirecte par le biais de l'identification des flux de gènes dans l'espace. Bien qu'il ait été suggéré delongue date qu'un échantillonnage individu-centré pouvait permettre de s'affranchir de certains biais liés à unedélimitation a priorides populations, les études portant sur des organismes présentant une distribution spatiale discontinue restent malgré tout le plus souvent basées sur un échantillonnage réalisé à l'échelle populationnelle. C'est sur cette thématique qu'ont porté mes travaux de thèse. Des résultats obtenus par simulations montrent qu'augmenter le nombre de points échantillonnés dans l'espace au détriment du nombre d'individus par agrégat peut permettre une meilleure détection de l'influence de la matrice sur les flux de gènes, quelque soit le régime de dispersion et le contexte paysager considérés. Appliqué à l'étude de la dispersion du triton alpestre Ichthyosaura alpestris, d'une part en paysage fragmenté par des infrastructure linéaires de transport (isolation par barrières aux flux de gènes IBB) et d'autres part en paysage agricole (isolation par résistance de la matrice paysagère IBR), l'échantillonnage individu-centré apparaît comme une alternative flexible et efficace à l'échantillonnnage populationnel classique.

L'objet de cette thèse est le développement et l'étude des algorithmes de planification de mouvement pour les systèmes hautement dimensionnés que sont les robots humanoïdes et les acteurs virtuels. Plusieurs adaptations des méthodes génériques de planification de mouvement randomisées sont proposées et discutées. Une première contribution concerne l'utilisation de techniques de réduction de dimension linéaire pour accélérer les algorithmes d'échantillonnage. Cette méthode permet d'identifier en ligne quand un processus de planification passe par un passage étroit de l'espace des configurations et adapte l'exploration en fonction. Cet algorithme convient particulièrement bien aux problèmes difficiles de la planification de mouvement pour l'animation graphique. La deuxième contribution est le développement d'algorithmes randomisés de planification sous contraintes. Il s'agit d'une intégration d'outils de cinématique inverse hiérarchisée aux algorithmes de planification de mouvement randomisés. On illustre cette méthodes sur différents problèmes de manipulation pour robots humanoïdes. Cette contribution est généralisée à la planification de mouvements corps-complet nécessitant de la marche. La dernière contribution présentée dans cette thèse est l'utilisation des méthodes précédentes pour résoudre des tâches de manipulation complexes par un robot humanoïde. Nous présentons en particulier un formalisme destiné à représenter les informations propres à l'objet manipulé utilisables par un planificateur de mouvement. Ce formalisme est présenté sous le nom d'"objets documentés".

Les enjeux industriels et financiers associés au démantèlement des installations nucléaires sont considérables. Après l'enlèvement des procédés et des matières nucléaires, les bâtiments font l'objet d'un assainissement complet des structures de génie civil. Pour cela, un état radiologique initial doit être réalisé pour définir le zonage déchet opérationnel. La méthodologie développée repose sur un séquençage des étapes d'investigation : analyse historique et fonctionnelle, cartographie surfacique puis investigations en profondeur. Cette méthodologie, associée à des outils d'analyse et de traitement des données, permet d'optimiser les coûts d'investigation et les volumes de déchets produits. Une campagne de mesures surfaciques, menée dans une installation nucléaire du CEA au début de la thèse, a permis d'éprouver la méthodologie proposée et d'exploiter la pertinence du traite-ment des données par géostatistique : analyse exploratoire et variographique, cartographies d'estimation, analyses de risque, comparaison de modèles isofactoriels pour modéliser les distri-butions statistiques très contrastées et la structuration des valeurs extrêmes. Des prélèvements destructifs viennent compléter les différentes cartographies surfaciques et sont intégrés grâce au traitement multivariable. La catégorisation des déchets découle finalement du risque de dépassement de seuils radiologiques. L'approche géostatistique permet également de dresser un inventaire des structures spatiales des contaminations radiologiques dans les installations nucléaires. Des recommandations d'échantillonnage sont ainsi produites afin de rationnaliser la stratégie d'investigation et d'en optimiser les coûts.

Les insectes sont encore aujourd’hui peu pris en compte dans les programmes de conservation de la biodiversité, malgré leur rôle majeur dans le fonctionnement des écosystèmes terrestres. Du fait de leur grande diversité, et d’une grande méconnaissance des patrons de structuration des communautés, la conservation de ces organismes se heurte à des problématiques liées à l’évaluation et à la hiérarchisation des enjeux ainsi qu’à l’estimation de la richesse spécifique des communautés. Parce qu’ils constituent deux groupes d’insectes particulièrement impactés par les changements environnementaux, les Rhopalocères et les Odonates constituent une part importante des insectes protégés en Europe. Dans ce contexte de faible prise en compte de la diversité entomologique en biologie de la conservation, cette thèse a eu pour objectifs (1) de mesurer les dynamiques récentes (déclin, stabilité ou essor) de ces deux taxa en France, et d’identifier les facteurs climatiques et écologiques susceptibles de les conditionner, (2) pour les Rhopalocères, d’utiliser une description fine des réseaux d’interaction entre les larves et leurs plantes-nourricières pour questionner les statuts de conservation selon une approche systémique (3) et enfin, dans un objectif résolument opérationnel, d’évaluer les liens entre les gains d’informations et les efforts/coûts d’échantillonnage mobilisés au cours des études d’impacts.L’étude comparative des dynamiques temporelles des populations de ces deux taxons a été réalisée à l’échelle de trois pays d’Europe de l’Ouest grâce à une analyse diachronique des patrons de répartition des espèces sur un pas de temps de 35 ans. Ce travail a mis en évidence une forte corrélation entre l’artificialisation des paysages (urbanisation, intensification agricole, régression des zones humides) et le déclin de nombreuses espèces, majoritairement caractérisées par des exigences écologiques strictes et actuellement non protégées. A cette même échelle, l’analyse de l’architecture du réseau d’interactions entre les larves de Rhopalocères et leurs plantes nourricières a quant à elle révélé une structure modulaire en relation avec la taxonomie des partenaires, ainsi qu’un lien entre le degré de spécialisation et la vulnérabilité des espèces (sans que la similarité du régime alimentaire des espèces ne semble conditionner leur statut de conservation). Une dernière partie a été ciblée sur l’évaluation du degré d’exhaustivité des inventaires entomologiques réalisés lors d’études d’impact réalisées en amont d’aménagements. Une procédure de repasse systématique et calibrée, sur des sites échantillonnés en garrigue méditerranéenne, a permis de mettre en évidence les limites des protocoles actuels, en termes d’estimation de la richesse spécifique et de détection d’espèces à enjeux. Sur cette base, des recommandations sont formulées pour optimiser les protocoles d’échantillonnage à mettre en œuvre pour la détection des espèces à enjeux.Cette thèse contribue à l’articulation entre problématiques fondamentale et besoins opérationnels, en permettant à la fois une meilleure compréhension des mécanismes de structuration des communautés d’insectes et la formulation de recommandations pour une meilleure application locale des politiques de conservation. / Insects are still poorly considered in biodiversity conservation programs, despite their major role in the functioning of terrestrial ecosystems. Because of their great diversity, and a great lack of knowledge of community structuring patterns, the conservation of these organisms faces major challenges related to the evaluation and prioritization of issues as well as the estimation of the species richness of communities. Because they constitute two groups of insects particularly impacted by environmental changes, butterflies and dragonflies are an important part of protected insects in Europe. In this context of low consideration of entomological diversity in conservation biology, this thesis aims to (1) measure the recent dynamics (decline, stability or expansion) of these two taxa in France, and to identify the climatic and ecological factors likely to condition them, (2) for butterflies, to use a fine description of the interactions network between the larvae and their hostplants to question the conservation status according to a systemic approach (3) and finally, with a clearly operational objective, to evaluate the links between the information gains and the efforts / sampling costs mobilized during environmental impact assessments.The comparative study of the temporal dynamics of the populations of these two taxa was carried out at the scale of three countries of Western Europe through a diachronic analysis of the species distribution patterns on a time step of 35 years. This work has highlighted a strong correlation between the artificialisation of landscapes (urbanization, agricultural intensification, regression of wetlands) and the decline of many species, mainly characterized by strict ecological requirements and currently unprotected. On this same scale, the analysis of the architecture of the interactions network between butterfly larvae and their food plants revealed a modular structure in relation to the taxonomy of the partners, as well as a link between the degree specialization and species vulnerability (although the similarity of the species' diet did not seem to condition their conservation status). A final part was focused on the evaluation of the completeness of entomological surveys carried out during environmental impact assessments. A systematic and calibrated return procedure, on sites sampled in Mediterranean scrublands, allowed highlighting the limits of the current protocols in the estimation of species richness and the detection of protected or vulnerable species.This thesis contributes to the articulation between fundamental issues and operational needs, by allowing both a better understanding of the structuring mechanisms of insect communities and the formulation of recommendations for a better local application of conservation policies.

Les activités d'origines anthropiques entraînent des modifications profondes du paysage : dans ce contexte, le succès de dispersion revêt une grande importance pour la persistance à long terme des populations animales et végétales. La génétique du paysage est une discipline récente qui permet de détecter et de modéliser les flux de dispersion de manière indirecte par le biais de l'identification des flux de gènes dans l'espace. Bien qu'il ait été suggéré delongue date qu'un échantillonnage individu-centré pouvait permettre de s'affranchir de certains biais liés à unedélimitation a priorides populations, les études portant sur des organismes présentant une distribution spatiale discontinue restent malgré tout le plus souvent basées sur un échantillonnage réalisé à l'échelle populationnelle. C'est sur cette thématique qu'ont porté mes travaux de thèse. Des résultats obtenus par simulations montrent qu'augmenter le nombre de points échantillonnés dans l'espace au détriment du nombre d'individus par agrégat peut permettre une meilleure détection de l'influence de la matrice sur les flux de gènes, quelque soit le régime de dispersion et le contexte paysager considérés. Appliqué à l'étude de la dispersion du triton alpestre Ichthyosaura alpestris, d'une part en paysage fragmenté par des infrastructure linéaires de transport (isolation par barrières aux flux de gènes IBB) et d'autres part en paysage agricole (isolation par résistance de la matrice paysagère IBR), l'échantillonnage individu-centré apparaît comme une alternative flexible et efficace à l'échantillonnnage populationnel classique. / Anthropogenic activitites lead to profound landscape alterations : dispersal success thus holds a paramount importance for long-term persistence of populations. Landscape genetics is a recent discipline aiming to detect and describe dispersal patterns through indirect estimations of gene flow. Although the use of an individual-based sampling scheme has been proposed for a ;ong time to get round the issue of an a priori delimitation of population boundaries, most landscape gentic studies are still based on a population-based sampling scheme. results from simulations showed that decreasing the sampling coverage on individuals within populations in favour of a better sampling coverage of aggregates through space allowed a better detection of the impacts of landscape on gene flow, whatever the individual dispersal behaviour or the landscape configuration. when considering the dispersal patterns in the alpine newt Ichthyosaura alpestris, both in the vicinity of large transport infrastructures (Isolation-by-barrier IBB) and in agricultural landscape (Isolation-by-landscape-resistance IBR), the individual-based sampling scheme proved to be a flexible and efficient methodological alternative to the more conventional population-based sampling scheme.

Un système de surveillance environnementale collecte et analyse continuellement les flux de données générés par les capteurs environnementaux. L'objectif du processus de surveillance est de filtrer les informations utiles et fiables et d'inférer de nouvelles connaissances qui aident l'exploitant à prendre rapidement les bonnes décisions. L'ensemble de ce processus, de la collecte à l'analyse des données, soulève deux problèmes majeurs : le volume de données et la qualité des données. D'une part, le débit des flux de données générés n'a pas cessé d'augmenter sur les dernières années, engendrant un volume important de données continuellement envoyées au système de surveillance. Le taux d'arrivée des données est très élevé par rapport aux capacités de traitement et de stockage disponibles du système de surveillance. Ainsi, un stockage permanent et exhaustif des données est très coûteux, voire parfois impossible. D'autre part, dans un monde réel tel que les environnements des capteurs, les données sont souvent de mauvaise qualité, elles contiennent des valeurs bruitées, erronées et manquantes, ce qui peut conduire à des résultats défectueux et erronés. Dans cette thèse, nous proposons une solution appelée filtrage natif, pour traiter les problèmes de qualité et de volume de données. Dès la réception des données des flux, la qualité des données sera évaluée et améliorée en temps réel en se basant sur un modèle de gestion de la qualité des données que nous proposons également dans cette thèse. Une fois qualifiées, les données seront résumées en utilisant des algorithmes d'échantillonnage. En particulier, nous nous sommes intéressés à l'analyse de l'algorithme Chain-sample que nous comparons à d'autres algorithmes de référence comme l'échantillonnage probabiliste, l'échantillonnage déterministe et l'échantillonnage pondéré. Nous proposons aussi deux nouvelles versions de l'algorithme Chain-sample améliorant sensiblement son temps d'exécution. L'analyse des données du flux est également abordée dans cette thèse. Nous nous intéressons particulièrement à la détection des anomalies. Deux algorithmes sont étudiés : Moran scatterplot pour la détection des anomalies spatiales et CUSUM pour la détection des anomalies temporelles. Nous avons conçu une méthode améliorant l'estimation de l'instant de début et de fin de l'anomalie détectée dans CUSUM. Nos travaux ont été validés par des simulations et aussi par des expérimentations sur deux jeux de données réels et différents : Les données issues des capteurs dans le réseau de distribution de l'eau potable fournies dans le cadre du projet Waves et les données relatives au système de vélo en libre-service (Velib). / An environmental monitoring system continuously collects and analyzes the data streams generated by environmental sensors. The goal of the monitoring process is to filter out useful and reliable information and to infer new knowledge that helps the network operator to make quickly the right decisions. This whole process, from the data collection to the data analysis, will lead to two keys problems: data volume and data quality. On the one hand, the throughput of the data streams generated has not stopped increasing over the last years, generating a large volume of data continuously sent to the monitoring system. The data arrival rate is very high compared to the available processing and storage capacities of the monitoring system. Thus, permanent and exhaustive storage of data is very expensive, sometimes impossible. On the other hand, in a real world such as sensor environments, the data are often dirty, they contain noisy, erroneous and missing values, which can lead to faulty and defective results. In this thesis, we propose a solution called native filtering, to deal with the problems of quality and data volume. Upon receipt of the data streams, the quality of the data will be evaluated and improved in real-time based on a data quality management model that we also propose in this thesis. Once qualified, the data will be summarized using sampling algorithms. In particular, we focus on the analysis of the Chain-sample algorithm that we compare against other reference algorithms such as probabilistic sampling, deterministic sampling, and weighted sampling. We also propose two new versions of the Chain-sample algorithm that significantly improve its execution time. Data streams analysis is also discussed in this thesis. We are particularly interested in anomaly detection. Two algorithms are studied: Moran scatterplot for the detection of spatial anomalies and CUSUM for the detection of temporal anomalies. We have designed a method that improves the estimation of the start time and end time of the anomaly detected in CUSUM. Our work was validated by simulations and also by experimentation on two real and different data sets: The data issued from sensors in the water distribution network provided as part of the Waves project and the data relative to the bike sharing system (Velib).

Les objectifs de cette thèse sont multiples: 1. concevoir un nouvel outil d'échantillonnage des expériences utilisant les technologies mobiles, qui soit durable et évolutif, et qui permette d'implémenter des tests cognitifs mobiles; 2. utiliser cet outil pour obtenir des informations écologiques sur les comportements et les performances cognitives; 3. valider la méthode; 4. analyser les interactions entre comportement et performance afin d'identifier les comportements sains ou à risque. / This thesis has several objectives: 1. design a new experience sampling tool that is durable and evolutive, and allows to implement mobile cognitive tests; 2. use this tool to obtain ecological information on behaviors and cognitive performance; 3. validate the method; 4. analyze the relationships between behavior and performance to identify which behaviors are healthy or risky.