Cette thèse comporte deux parties. L'objectif de la première partie était l'implémentation d'une méthode de résolution de l'équation dynamique de Landau-Lifshitz-Gilbert fondée sur l'approximation des éléments finis. Deux approches ont été présentées: la première reposant sur une formulation avec contrainte et la seconde mettant en œuvre des fonctions tests dans le plan tangent à l'aimantation. Seule la seconde approche reproduit la dynamique obtenue en différences finies sur des cas tests. Dans la seconde partie, le but était d'étudier le déplacement de parois de domaines magnétiques sous l'effet d'un champ magnétique ou d'un courant polarisé en spin dans des systèmes à anisotropie perpendiculaire. Il a été nécessaire d'introduire dans l'équation dynamique les termes dus au transfert de spin. Des systèmes idéaux et des systèmes avec différents types de défauts ont été étudiés. Les résultats numériques ont été comparés avec les données expérimentales disponibles.

Nous étudions le processus d'appropriation du déplacement par les élèves dans un environnement de géométrie dynamique, afin de mieux comprendre les difficultés qu'ils rencontrent pour l'utiliser, comme l'ont révélé certaines études. En nous appuyant sur l'approche instrumentale (Rabardel) et la structure des schèmes donnée par Vergnaud et Gomes, nous avons étudié la genèse instrumentale du déplacement et les différents schèmes qui constituent les instruments déplacement. <br />A l'aide d'une méthodologie mixte, relevant à la fois de l'ingénierie didactique et de l'observation naturaliste, nous avons pu observer et analyser différentes utilisations du déplacement et leurs genèses instrumentales. Nous avons travaillé pendant toute une année scolaire avec un enseignant et deux classes de sixième, mettant en œuvre une quinzaine de situations utilisant Cabri-géomètre.<br />Nous avons identifié les schèmes d'usage et les schèmes d'action instrumentée relatifs au déplacement, comme les schèmes d'usage de « déplacement d'un objet » ou de « distinction des différents types de points du logiciel », ou les schèmes d'action instrumentée « déplacer pour valider une construction » ou « vérification que deux droites sont perpendiculaires ». Grâce à ces schèmes, nous avons caractérisé les instruments déplacement et mieux compris leurs appropriations et les difficultés des élèves.

Au cours des années 90, la localisation de l'emploi et de la population, ainsi que la géographie des déplacements en Ile-de-France se sont considérablement modifiées. Les rapports entre le centre de l'agglomération et sa périphérie ont évolué. Les villes nouvelles, qui se sont développées à partir des années soixante, ont largement participé à ce phénomène. Leur contribution à l'évolution des dynamiques territoriales a fait l'objet de différents travaux. En revanche, leur fonctionnement interne a été longtemps peu étudié. C'est dans ce cadre que se situe notre recherche. Outre l'objectif qui leur était assigné de réorganiser la région parisienne, les villes nouvelles devaient aussi, selon leurs concepteurs, constituer de vraies villes. Afin de rendre compte de l'évolution de l'organisation francilienne et de surmonter les difficultés attachées au terme de ville lorsque que l'on parle des villes nouvelles, nous avons adopté pour notre recherche la notion de bassin de vie. Au cours des années quatre-vingts, l'émergence de cette notion, dans le champ de la recherche urbaine et de l'aménagement, témoigne des changements qui ont modifié les dynamiques territoriales. Elle révèle aussi la recherche d'un vocabulaire apte à rendre compte de ces évolutions urbaines. Nous défendons la thèse que, quarante ans après leur création, les villes nouvelles sont devenues, des bassins de vie. Partant de l'hypothèse que les mobilités résidentielles et les mobilités quotidiennes participent à l'émergence d'un bassin de vie et témoignent d'un processus d'ancrage, nous analysons les pratiques de mobilité des habitants. La ville nouvelle de Marne-la-Vallée est notre terrain d'étude.

This thesis presents a comprehensive set of results, obtained through an innovative experimental methodology, that have important and extensive implications for the fields of integrative biology and complex systems. The main objective of the thesis is to study the inter-individual interactions involved during the initiation and coordination of movement in gregarious vertebrates, and in particular in the sheep Merinos d’Arles (Ovis aries). Key questions are, when an individual initiates a movement, what information is taken into account by conspecifics, how is this information spread across the group, and what mechanisms underlie the collective decision processes? To answer these questions, we created an experimental paradigm to trigger, in a standardized way, the movement of trained individuals that were then placed in a group of naïve conspecifics. Using two types of stimuli, a sound (public) and a vibration (private), we could evaluate the individual response of followers, and the effect of the behavioural state on this response. An additional set of experiments also provided recordings of spontaneous initiations of movement. Our results suggest that every individual in a group can initiate a collective movement. Our quantitative analysis then showed that, in Mérinos sheep, the individual decision to follow depends on a double mimetic effect; individuals take into account both the number of already departed individuals and the number of individuals which have not yet departed. A comparison between three experimental situations reveals that the decision rule is unique and that the behavioural state of potential followers only slightly affects the collective dynamics. Our approach, a combination of experimentation and modelling, provides original results that contribute to the understanding of individual and collective decision-making processes, and of the mechanisms involved during collective movement. The experimental paradigm that was proposed here, and the mathematical tools that were used, open interesting perspectives for new experimental studies and for the generalization of the behavioural rules exposed in this thesis.

Grâce à la forte association entre la nage et l'utilisation d'habitat chez les poissons, la morphologie influence davantage le mouvement comparativement à d'autres groupes d'organisme. Toutefois, malgré le nombre grandissant d'études qui explorent le comportement de déplacement chez les poissons et la morphologie individuelle, cette étude est la première, à notre connaissance, qui relie ces deux aspects du phénotype. Nous avons suivi le déplacement d'une communauté de poissons d'une rivière de la région des Laurentides (QC, Canada) durant 16 semaines à l'aide d'étiquettes à transpondeurs passifs intégrés (PIT tags). Sur une distance de 1 km, différentes sections correspondant à différents microhabitats (rapides, fosses, coulées) ont été visitées chaque semaine afin de tracer le parcours hebdomadaire de chaque individu marqué de plusieurs espèces de poissons. L'hétérogénéité d'habitat que l'on observe en rivières permet l'évaluation du lien entre l'adaptation aux conditions locales, la variation phénotypique au niveau interindividuelle ainsi que le comportement de déplacement. Les fluctuations temporelles de température et de niveau d'eau ont aussi été mesurées sur une base horaire grâce à l'emploi d'enregistreurs de donnés placés le long du tronçon de la rivière. Les populations observées ont toutes présenté une diversité de comportement de déplacement, soit stationnaires, mobiles ou émigrant. Malgré les grandes fluctuations environnementales durant l'été, seulement une petite partie des individus marqués se sont déplacés, ce qui suggère que la dynamique environnementale n'agit pas en tant que déclencheur au mouvement. De plus, toutes les espèces ont présenté des différences morphologiques selon leur préférence d'habitat et le type de comportement de déplacement adopté. Selon ce dernier facteur, les différences étaient constantes puisque les individus provenant de différentes espèces convergeaient à travers plusieurs aspects de leur morphologie. Nos résultats supportent l'hypothèse de l'hétérogénéité de la population, qui attribue la présence de deux sous-groupes phénotypiquement distincts à l'intérieur d'une population. Les futures recherches devront se consacrer à comprendre comment ce polymorphisme est maintenu au sein des populations et son implication à l'évolution et à la coexistence des espèces. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Communautés de poissons, mouvement, morphologie, comportement de déplacement, individu, PIT tags, dynamique de l'habitat, ruisseaux.

La conservation du caribou forestier est un enjeu clé de la gestion écosystémique. Le plan de rétablissement du caribou forestier, publié par le Québec en 2009, propose une approche de gestion forestière qui comprend le maintien de la connectivité entre des massifs de protection afin de faciliter les déplacements du caribou. Cependant, la majorité des études sur le caribou forestier se concentrent sur des périodes sédentaires soient l'hiver et la mise bas. Dans cette étude nous avons étudié le comportement du caribou boréal du Nord-du-Québec durant une période de déplacement, la dispersion printanière, afin de mieux caractériser les attributs d'habitats qui semblent faciliter la connectivité. Dans le premier chapitre de ce mémoire, nous privilégions une méthode d'analyse (partition récursive) à base individuelle qui permet d'obtenir des dates correspondant à trois saisons critiques dans le cycle de vie annuel du caribou forestier soient l'hiver, la dispersion printanière, et la mise bas. Ensuite nous comparons les dates obtenues par cette approche avec a) des dates obtenues par une méthode effectuée sur des données communes à la population (régression polynomiale mixte), et b) celles ayant été établies par consensus des experts pour notre région d'étude. Les résultats démontrent que même à l'intérieur d'une saison relativement stable il y a une variabilité individuelle et annuelle importantes quant à la période temporelle qui y correspond. Le modèle estimé sur les données communes de la population n'a pas obtenu les mêmes dates que celui estimé à l'échelle individuelle. Par ailleurs, les dates obtenues par consensus des experts différaient de façon importante des dates obtenues au moyen de l'étude du comportement des individus, particulièrement l'hiver et à la mise bas. Les dates correspondant à la mise bas étaient les moins différentes dans les trois cas. Nous concluons qu'afin de réduire le biais dans les études de sélection d'habitat, lors de la délimitation de la saison d'intérêt il est préférable d'utiliser des méthodes quantitatives qui sont basées sur le signal biologique de mouvements des individus d'une population plutôt que d'adopter des dates fixes et/ou établies a priori pour une région. Dans le deuxième chapitre nous abordons en premier lieu le patron de déplacement printanier du caribou forestier. En général, le caribou n'a pas utilisé les mêmes parcours de déplacement d'une année à l'autre, quoiqu'il semble avoir montré une certaine fidélité à sa destination finale (site de mise bas). Les mouvements des individus étaient orientés mais il n'y avait pas de direction prédominante à l'échelle de la population. Les caribous en déplacement à proximité d'un réseau routier important (>5km/km2) tendaient à tourner en rond sans se rendre très loin (i.e. tortuosité élevée), alors que les caribous en déplacement au-delà de 30 km d'un réseau routier important faisaient des déplacements plus directionnels (quasi-linéaire) et se rendaient nettement plus loin. Ceci pourrait indiquer que les chemins forestiers imposent un effet de barrière à la dispersion du caribou, ce qui pourrait avoir des conséquences néfastes pour la survie des populations sous forme de trappes écologiques. Le deuxième élément abordé dans chapitre deux est la sélection d'habitat du caribou forestier durant ses déplacements printaniers. Nous avons d'abord quantifié sa distribution printanière par le biais d'un modèle de mouvement Brownian bridge (MMBB), qui génère une surface de probabilité continue que nous avons ensuite utilisé comme variable réponse dans un modèle de sélection d'habitat. En général le caribou n'a pas démontré de sélection ou d'évitement fort vis-à-vis les attributs de son environnement durant ses déplacements saisonniers. Il a toutefois manifesté des tendances qui reflètent des compromis entre chercher une nourriture de qualité et minimiser le risque de prédation et les coûts énergétiques des déplacements. Par exemple, le caribou tendait à sélectionner des landes à lichen et des milieux humides tout en évitant des secteurs ayant une forte densité en coupes et/ou en chemins forestiers. Il tendait également à se tenir plus proche des basses terres et des cours d'eau lorsqu'accessible (à l'intérieur de 500 m). Par ailleurs, les chemins forestiers semblaient provoquer un comportement d'évitement chez le caribou boréal jusqu'à 15 kilomètres de distance, et les coupes forestières jusqu'à 10 kilomètres. Nous concluons que, étant donné le faible degré de fidélité aux parcours de déplacement printanier, planifier des corridors de déplacement fixes ne semble pas une approche très prometteuse pour maintenir la connectivité des paysages. Cela étant dit, la fidélité du caribou à ses parcours de déplacement risque d'être plus importante sur des territoires fortement aménagés puisque la connectivité de ses paysages serait moindre. Néanmoins, puisque le caribou en déplacement semble éviter les perturbations récentes, une densité accrue d'interventions forestières sur le paysage ne pourrait que nuire à la connectivité du territoire pour cet animal. Afin de mieux viser la conservation de cette espèce menacée, nous suggérons de minimiser la coupe ainsi que les chemins forestiers dans les secteurs encore occupés par le caribou forestier. Lorsque les interventions y sont envisagées, nous recommandons de ne passer qu'une fois par voie d'hiver en faisant des coupes localisées de petite envergure (coupe partielle, coupe sélective), tout en assurant la réhabilitation des chemins forestiers par la suite. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : caribou forestier, écotype boréal, comportement de déplacement, dispersion printanière, méthodes quantitatives, variabilité temporelle, consensus des experts, connectivité du paysage, Brownian bridge movement model (BBMM), sélection d'habitat, resource selection probability function (RSPF), réponse fonctionnelle.

Cette thèse porte sur la détermination autonome de stratégies de navigation pour un robot mobile évoluant dans un environnement extérieur initialement inconnu et non structuré. Ces stratégies concernent le choix de buts intermédiaires à rallier pour atteindre un but final, d'un mode de déplacement à appliquer, et de la prochaine tâche de perception à effectuer. Le mémoire est composé de deux parties: la première présente les algorithmes développés afin de construire une représentation topologique de l'environnement adaptée à la prise des diverses décisions stratégiques, et la seconde concerne les prises de décision proprement dites. Ètant données la complexité et la diversité d'un environnement extérieur naturel d'une part, et les grandes incertitudes que l'on a sur les données fournies par les capteurs d'autre part, nous avons favorisé pour la construction de la représentation topologique de l'environnement une technique de classification probabiliste. Les données tridimensionnelles (issues d'un télémètre laser ou d'un système de stéréovision) sont ainsi rapidement analysées de manière à produire une description de la zone perçue en termes de régions liées à la navigabilité du robot. Les données acquises de différents points de vue sont fusionnées en un modèle global, dans lequel figurent les incertitudes résultant des caractéristiques du capteur, et qui est structuré en un graphe de connexité de régions. C'est sur la base de ce modèle global, des modèles des capacités de déplacement et de perception du robot, et de la définition de la mission à réaliser (critères portant sur le temps et l'énergie à minimiser), que sont effectués les choix stratégiques. Une analyse du problème montre que sa difficulté provient essentiellement de sa complexité algorithmique et du caractère incertain des modèles de l'environnement et des capteurs. Une approche réaliste est présentée: elle consiste à déterminer le chemin au sein du graphe minimisant un coût, lequel prend en compte, outre les différents critères à minimiser, les incertitudes liées au modèle de l'environnement. Des résultats obtenus lors d'expérimentations sur un robot mobile réel sont présentés et analysés tout au long du mémoire

Cette thèse porte sur la limite singulière d'équations et de systèmes d'équations paraboliques non-inéaires de type bistable, avec des conditions initiales générales. Nous prouvons des propriétés de génération d'interface et analysons le déplacement d'interface. Nous obtenons une estimation nouvelle et<br />optimale de l'épaisseur et de la localisation de la zone de transition, améliorant ainsi des résultats connus pour différents problèmes modèles.

Les structures de tenségrité sont des systèmes constructifs à barres et câbles en état d'autocontrainte, légers et souvent déployables qui présentent de nombreuses applications potentielles dans le domaine du génie civil. L'objectif de ce travail est d'étudier le comportement mécanique et le pliage d'un anneau de tenségrité à base pentagonale. Nous souhaitons mettre en valeur les qualités mécaniques de ce système en tant que structure porteuse, la facilité et la rapidité du pliage/dépliage en tant que structure déployable. L'étude est menée selon deux approches : modélisation et expérimentation. La première consiste à analyser le comportement mécanique et à modéliser le déploiement de la structure. Pour la seconde, un premier prototype est conçu puis bâti dans le but d'étudier le comportement réel et vérifier l'adéquation avec l'étude théorique. De plus, une méthode statique permettant d'identifier la tension dans les câbles en tenant compte d'inertie de flexion des câbles a été développée.

Suite aux lancements successifs de satellites pour l'observation de la Terre dotés de capteur SAR (Synthetic Aperture Radar), la masse de données SAR disponible est considérable. Dans ce contexte, la fusion des mesures de déplacement issues de l'imagerie SAR est prometteuse à la fois dans la communauté de la télédétection et dans le domaine géophysique. Dans cette optique, cette thèse propose d'élargir les approches conventionnelles en combinant les techniques de traitement des images SAR, les méthodes de fusion d'informations et la connaissance géophysique. Dans un premier temps, cette thèse a pour objectif d'étudier plusieurs stratégies de fusion, l'inversion jointe, la pré-fusion et la post-fusion, afin de réduire l'incertitude associée d'une part à l'estimation du déplacement en 3 dimensions (3D) à la surface de la Terre, d'autre part à la modélisation physique qui décrit la source en profondeur du déplacement observé en surface. Nous évaluons les avantages et les inconvénients de chacune des stratégies en ce qui concerne la réduction de l'incertitude et la robustesse vis à vis du bruit. Dans un second temps, nous visons à prendre en compte les incertitudes épistémiques, en plus des incertitudes aléatoires, présentes dans les mesures et proposons les approches classiques et floues basées sur la théorie des probabilités et la théorie des possibilités pour modéliser ces incertitudes. Nous analysons et mettons en évidence l'efficacité de chaque approche dans le cadre de chaque stratégie de fusion. La première application consiste à estimer les champs du déplacement 3D à la surface de la Terre dus au séisme du Cachemire en octobre 2005 et à l'éruption du Piton de la Fournaise en janvier 2004 sur l'île de la Réunion. La deuxième application porte sur la modélisation de la rupture de la faille en profondeur liée au séisme du Cachemire. Les principales avancées sont évaluées d'un point de vue méthodologique en traitement de l'information et d'un point de vue géophysique. Au niveau méthodologique, afin de lever les principales difficultées rencontrées pour l'application de l'interférométrie différentielle à la mesure du déplacement induit par le séisme du Cachemire, une stratégie de multi-échelles basée sur l'information a priori en utilisant les fréquences locales de phase interférométrique est adoptée avec succès. En ce qui concerne la gestion de l'incertitude, les incertitudes aléatoires et épistémiques sont analysées et identifiées dans les mesures du déplacement. La théorie des probabilités et la théorie des possibilités sont utilisées afin de modéliser et de gérer les propagations des incertitudes au cours de la fusion. En outre, les comparaisons entre les distributions de possibilité enrichissent les comparaisons faites simplement entre les valeurs et indiquent la pertinence des distributions de possibilité dans le contexte étudié. Par ailleurs, la pré-fusion et la post-fusion, 2 stratégies de fusion différentes de la stratégie d'inversion jointe couramment utilisée, sont proposées afin de réduire autant que possible les incertitudes hétérogènes présentes en pratique dans les mesures et pour contourner les principales limitations de la stratégie d'inversion jointe. Les bons cadres d'application de chaque approche de la gestion de l'incertitude sont mis en évidence dans le contexte de ces stratégies de fusion. Au niveau géophysique, l'application de l'interférométrie différentielle à l'étude du séisme du Cachemire est réalisée pour la première fois et compléte les études antérieures basées sur les mesures issues de la corrélation des images SAR et optiques, les mesures télésismiques et les mesures de terrain. L'interférométrie différentielle apporte une information précise sur le déplacement en champ lointain par rapport à la position de la faille. Ceci permet d'une part de réduire les incertitudes associées aux mesures de déplacement en surface et aux paramètres du modèle, et d'autre part de détecter les déplacements post-sismiques qui existent potentiellement dans les mesures cosismiques qui couvrent la période de mouvement post-sismique. Par ailleurs, la prise en compte de l'incertitude épistémique et la proposition de l'approche floue pour gérer ce type d'incertitude, fournissent une vision différente de l'incertitude de mesure connue par la plupart des géophysiciens et complétent la connaissance de l'incertitude aléatoire et l'application de la théorie des probabilités dans ce domaine. En particulier, la gestion de l'incertitude par la théorie des possibilités permet de contourner le problème de sous-estimation d'incertitude par la théorie des probabilités. Enfin, la comparaison du déplacement mesuré par les images SAR avec le déplacement mesuré par les images optiques et le déplacement issu des mesures sur le terrain révèle toute la difficulté d'interpréter différentes sources de données plus ou moins compatibles entre elles. Les outils développés dans le cadre de cette thèse sont intégrés dans le package MDIFF (Methods of Displacement Information Fuzzy Fusion) dans l'ensemble des "EFIDIR Tools" distribués sous licence GPL.