Ce travail de thèse porte sur la simulation interactive du comportement mécanique de corps biologiques. Nous nous sommes intéressés à la modélisation de deux aspects de la mécanique des tissus biologiques: les déformations et les ruptures. Pour aborder la modélisation des déformations, nous nous appuyons sur une étude bibliographique de la mécanique des milieux continus et des modèles déformables développés en informatique. Nous proposons ensuite un modèle volumique du foie humain de type masses-connecteurs. Ce modèle présente un comportement dynamique hétérogène et non-linéaire, conformément à la réalité. L'hétérogénéité du modèle du foie est obtenue en paramétrant la viscosité des connecteurs de façon différente pour ceux de la surface du modèle (capsule de Glisson) et ceux de son intérieur (parenchyme). Son caractère non-linéaire est modélisé par des connecteurs répondant à une loi de comportement polynomiale de degré trois. Le modèle du foie humain peut être manipulé de façon interactive à l'aide d'un dispositif à retour d'efforts. Nous proposons ensuite une approche pour modéliser en temps-réel les changements de topologie, c'est-à-dire la rupture ou la découpe de modèles déformables. Notre méthode permet de borner l'augmentation de la complexité des modèles dont la topologie est modifiée, augmentation qui est due aux opérations de remaillage. Pour cela, au lieu de "détruire" des primitives de simulation ou de les "subdiviser", comme cela est proposé dans la littérature, notre approche les "sépare" les unes des autres. Les algorithmes de changement de topologie proposés et implantés offrent une méthode générique pour simuler la rupture et la découpe de corps surfaciques, de façon interactive.

Les animaux grégaires en quête de ressources peuvent soit consacrer leurs efforts à la recherche (stratégie producteur) ou soit attendre que les producteurs réussissent à trouver ces ressources pour les y rejoindre (stratégie chapardeur). La profitabilité de chaque option peut être analysée par le jeu producteur-chapardeur. Ce jeu a été largement exploré aux plans théorique et empirique, mais plusieurs aspects demeurent toujours inexplorés. J'ai développé cinq modèles afin d'explorer l'approvisionnement social en lien avec l'utilisation d'information et les contraintes spatiales. Le premier modèle concerne l'évolution de règles d'apprentissage, des expressions mathématiques décrivant la valeur qu'un animal accorde aux options producteur et chapardeur en fonction des gains obtenus. J'ai démontré que la règle du relative pay-off sum est évolutivement stable et donc la meilleure disponible. Les paramètres de la règle attendue demeurent intrigants et demandent maintenant à être éplorés au niveau empirique. Le second modèle explorés plutôt l'effet de l'usage d'information sociale (chapardeur) chez un prédateur en examinant son effet sur l'évolution du niveau d'agrégation de ses proies. Le modèle démontre que les proies évoluent à différents niveaux d'agrégation en réponse à l'usage d'information sociale par leurs prédateurs et que cette relation affecte à la fois l'efficacité de recherche du prédateur et la survie des proies. Le troisième modèle teste l'hypothèse, générée à partir de recherche empirique sur les oies cendrées, selon laquelle la variation du niveau de hardiesse serait associée à un dimorphisme de producteurs hardis et de chapardeurs poltrons (bold et shy, respectivement) dans le jeu producteur-chapardeur. Le modèle réfute l'existence d'un tel dimorphisme, mais démontre néanmoins un effet environnemental fort des paramètres de l'approvisionnement social sur le niveau de hardiesse d'une population. Ce résultat a d'importantes implications pour le rôle de l'utilisation d'information et les effets spatiaux dans la régulation des relations entre les producteurs et les chapardeurs. J'ai développé à partir d'une approche d'automate cellulaire un modèle producteur-chapardeur pour déterminer si une règle simple (rule of thumb) fondée sur l'apprentissage social élémentaire dans un contexte spatialement explicite pouvait prédire l'atteinte d'un équilibre producteur-chapardeur. Les résultats démontrent que l'ajout de cette règle simple génère à la fois une flexibilité comportementale significative et des dynamiques complexes qui ne sont pas habituelles à ce genre de systèmes simples. Le modèle lie l'usage d'information sociale à la structure spatiale dans un modèle déterministe. Enfin, avec le cinquième modèle j'ai exploré les effets de la géométrie du paysage (la façon dont l'espace est représenté, habituellement un quadrillage régulier) sur le jeu producteur-chapardeur. Il appert que les représentations spatiales sont un déterminant-clé dans la manière dont un jeu d'approvisionnement social d'alimentation peut réellement rendre compte de l'approvisionnement des animaux. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : l'approvisionnement social, effets spatiaux, l'utilisation des informations, l'apprentissage, personnalités des animaux