L'interprétation structurale de sections de Sismique Réflexion Multitrace-2D acquises pendant la campagne SISTEUR sur la marge de l'Équateur Central et migrées en profondeur avant sommation (PSDM) a été combinée avec la bathymétrie multifaisceaux, des modèles tomographiques de sismique grand-angle OBS, un modèle d'inversion GPS, et 13 années de sismicité relocalisée, afin de déchiffrer les causes de la variabilité de la sismicité et du Couplage Inter Sismique (CIS) le long de la subduction. La partie marine de cette marge est étroite et érosive. Elle chevauche vers l'Ouest, à 4.7 cm/an, la Ride de Carnégie. Le segment nord de la zone d'étude est bloqué, et aucun chenal de subduction n'est identifié. Ce segment révèle la présence d'un important (50 X 40+ km) massif océanique (MO) subduit, haut de ~2.5 km, et dont le flanc arrière plonge vers le continent de 2-4°, et coïncide avec la zone de CIS bloquée, et avec le socle océanique résistant (Vp= 5 km/s) de la marge. Le flanc avant du MO déduit de notre étude coïncide avec une zone de CIS partiel et des essaims de séismes chevauchant déformant le socle de la marge. A l'inverse, le segment sud est découplé, et affiche une pente sous-marine très perturbée avec des escarpements abrupts. Le contact interplaque plonge de 6-7° sous le continent et porte des monts sous-marins isolés séparés par un chenal de subduction de ~1km d'épaisseur qui agit comme lubrifiant. Un scénario en 3 étapes est proposé pour la subduction d'un MO de forme émoussée sous la marge résistante de l'Ile La Plata. Un modèle cinématique est proposé pour rendre compte de la surrection de l'île de La Plata en réponse au MO au cours des derniers 1.3-1.4 Ma.

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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.

Une forme de relief est une région reconnaissable par sa forme et ses éléments saillants. L'approche qui sera ici développée vise à automatiser l’identification de formes du relief et sera appliquée aux canyons sous-marins. Les canyons sont des vallées encaissées et incisées dans le fond marin de la pente continentale. Ils représentent les principaux conduits pour le transport des sédiments en provenance du plateau continental vers la plaine abyssale. Habituellement, l’identification automatisée des formes de relief est réalisée par des traitements d’images basés sur le pixel. Les méthodes traditionnelles exigent la segmentation et la classification d’images. Ces approches calculent des descripteurs locaux tels que la courbure et dépendent de paramètres de seuil fixés par l’utilisateur. D’ailleurs, ce type de classification d’image peut omettre les caractéristiques photo-interprétatives. En général, les photo-interpréteurs reconnaissent des canyons par leur forme globale (ils sont étroits, allongés et ont des pentes raides) et leur position (ils traversent la pente de manière orthogonale), étant observés autour d’une structure saillante qui correspond à la ligne la plus basse ou talweg. Pour pallier cette difficulté, nous travaillons sur une structure topologique et des méthodes basées sur des approches objets permettant d’extraire les éléments saillants des formes de relief. Ainsi, notre structure de base est illustrée sur un réseau de triangles irréguliers (TIN) généré à partir de données capturées par un sonar multifaisceaux dans l’estuaire du Saint Laurent. À partir du TIN, nous extrayons le réseau de surface pour extraire les éléments structurants des canyons. Ensuite, l’extraction de la ligne du fond du canyon se fait par le regroupement et l’agrégation de segments formant le squelette des canyons. En troisième lieu se réalise la caractérisation des polygones qui représentent les fonds des canyons. Finalement, les résultats sont validés par rapport à une classification fournie par des géomorphologues. / Submarine canyons are steep valleys incised into the continental slope. They are the principal channels for sediment flows from the continental shelf to the sea floor. Their importance is primordial for submarine ecosystems since they act as transportation channels for nutrients and organic substances. In addition, submarine canyons are relevant features for geomorphologists because they can explain the origin and evolution of the marine landscape. Submarine canyons’ extraction involves the automatic identification of submarines elements through geomorphometric approaches or quantitative surface analysis. Traditional methods require image segmentation and classification. These approaches compute discrete local descriptors such as the curvature and depend on threshold parameters chosen by the user. Furthermore, image classification can omit global photo-interpretative characteristics. In general, photo-interpreters identify canyons by their overall shape (narrow, elongated, steep slopes) and position (running across the continental slope in a straight line), observed around salient thalwegs. We move from pixel classification to an object-oriented approach built on a topological data structure. The surface network is a graph where critical points such as pits and peaks are connected by ridges and thalwegs. Its extraction does not require any parameter. Relevant thalwegs are selected by simplifying the surface network. Simplification parameters are not set locally at pixel level but at the structure level. The valley floor is computed around each thalweg and used to classify canyons and other channels. The method is illustrated on a triangulated irregular network generated from multibeam sounding data from the St-Lawrence estuary (Canada). Results were validated against a manual classification performed by geomorphologists.

Cette thèse traite de la question du contrôle du mouvement d'engins non-holonomes et sous-actionnés évoluant de manière coordonnée et autonome. Les différentes approches considérées sont le suivi de trajectoire (Trajectory Tracking TT) et le suivi de chemin (path following PF). Une nouvelle méthode de contrôle est proposée. Dénommée Path-Tracking (PT), elle permet de cumuler les avantages de chacune des deux précédentes méthodes, permettant de cumuler la souplesse de la convergence induite par le suivi de chemin avec le respect des contraintes temporelles du suivi de trajectoire. L'étude et la réalisation de la commande démarre avec l'étude du cas du robot nonholonome de type Unicycle' et se base sur les principes de Lyapunov' et de Backstepping'. Ces premiers résultats sont ensuite étendus au cas d'un véhicule sous-marin sous-actionné de type AUV (Autonomous Underwater Vehicle'), en analysant les similarités cinématiques entre ces deux types de véhicules. De plus, il est montré la nécessité de prendre en compte les propriétés dynamiques du système de type AUV, et la condition de Stern dominancy' est établie de façon à garantir que le problème est bien posé et ainsi que la commande soit aisément calculable. Dans la cas d'un système marin sur-actionné, qui peut ainsi effectuer des tâches de navigation au long cours et de positionnement désiré (Station keeping'), une commande hybride est proposée. Enfin, la question du contrôle coordonné d'une formation d'engins marin est abordée. Les colutions de commande pour les taches de suivi de chemin coordonné (coordinated path following') et de coordinated path tracking' sont proposées. Les principes du leader-follower' et la méthode des structures virtuelles sont ainsi traitées dans un cadre de contrôle centralisé, et le cas décentralisé est traité en utilisant certains principes de théorie des graphes. / In this dissertation, the problems of motion control of underactuated autonomous vehicles are addressed,namely trajectory tracking (TT), path following (PF), and novelly proposed path tracking whichblending the PF and TT together in order to achieve smooth spatial convergence and tight temporalperformance as well.The control design is firstly started from the benchmark case of nonholonomic unicycle-type vehicles,where the Lyapunov-based design and backstepping technique are employed, and then it is extendedto the underactuated AUVs based on the similarity between the control inputs of two kinds of vehicles.Moreover, dealing with acceleration of side-slip angle is highlighted and stern-dominant property of AUVsis standing out in order to achieve well-posed control computation. Transitions of motion control fromunderactuated to fully actuated AUVs are also proposed.Finally, coordinated formation control of multiple autonomous vehicles are addressed in two-folds,including coordinated paths following and coordinated paths tracking, based on leader-follower andvirtual structure method respectively under the centralized control framework, and then solved underdecentralized control framework by resorting to algebraic graph theory.

Cette thèse de doctorat est composée de trois chapitres traitant de l’impact des innovations technologiques sur les marchés financiers, prenant comme cas d’étude le marché des changes. Le premier chapitre analyse l’impact des innovations technologiques sur la géographie du marché des changes. Il utilise la connexion des pays au réseau sous-marin des câbles à fibre optique comme mesure de choc technologique exogène. Les estimations montrent que l’introduction des câbles à fibre optique a contribué à concentrer la répartition des activités de trading dans quelques grandes places financières au détriment de toutes les autres. Le deuxième chapitre s’intéresse à l’impact de la technologie sur la réaction des marchés des changes à de nouvelles informations macroéconomiques et financières. Il estime que le développement des technologies de l’information et de la communication permet de réduire la volatilité sur les marchés des changes de façon significative. Enfin, le troisième chapitre montre que le trading à grande vitesse contribue à atténuer les réactions de marché aux chocs macroéconomiques exogènes. Une explication possible, qui s’appuie sur un modèle théorique, est que le trading à grande vitesse augmente la dispersion des cotations de change, qui en retour accroît le temps nécessaire pour les traders pour traiter l’information contenue dans les cotations, rendant de fait le marché moins réactif à de nouvelles informations macroéconomiques et financières. Cette thèse de doctorat propose une nouvelle façon de penser et de mesurer l’impact du progrès technologique sur les marchés financiers. La première contribution est d’utiliser le réseau sous-marin des câbles à fibre optique comme choc technologique exogène et de mesurer son impact sur la géographie des marchés des changes et la volatilité. La seconde contribution est de montrer le lien entre trading à grande vitesse, dispersion des cotations et efficience des marchés, en utilisant l’entropie des cotations comme mesure du temps nécessaire pour traiter l’information contenue dans les prix et en comprendre l’impact sur l’efficience de marché. / This PhD dissertation is a collection of three essays on how technology has been shaping financial markets, using as a case study the foreign exchange market. The first chapter investigates the impact of technological innovations on the geography of the foreign exchange market. It uses as a proxy for exogeneous technological changes the connection of countries to submarine fiber-optic cables. The estimates of this chapter suggest that technology contributes to concentrating foreign exchange trading in an handful of financial centers. The second chapter studies the impact of technology on the reaction of foreign exchange markets to macroeconomic announcements. It shows that the development of Information and Communication Technologies dampens foreign exchange markets volatility. Finally, the third chapter shows that fast trading dampens market reaction to new macroeconomic information. One possible explanation, based on a theoretical model, is that fast traders increase the dispersion in exchange rate quotes, i.e. the time traders need to process new information about market prices; in turn, entropy dampens the market’s reaction to macro news. This PhD dissertation provides a new way to measure and conceptualize technological progress with regards to financial markets. The first contribution is to treat the network of submarine fiber optic cables as an exogenous technological shock to investigate the impact of technology on the geography of foreign exchange trading and on volatility. The second contribution is to show that patterns in the distribution of quotes matters in the context of fast trading. The concept of entropy in exchange rate quotes is used to characterize how fast information diffuses on financial markets and thereby to assess the implications of fast trading on market efficiency.

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Des observations in situ et la modélisation ont été conjointement utilisées pour mieux comprendre les processus physiques qui contrôlent les échanges côte-large et étudier les transferts de matière particulaire gouvernés par l'effet des courants et des vagues dans le Golfe du Lion. Cette étude montre que les tempêtes de vent marin induisent une circulation cyclonique sur le plateau et un processus de downwelling dans les canyons sous-marins. En période automnale, lorsque la colonne d'eau est stratifiée et que l'eau du plateau est légère, le downwelling est limité en profondeur. En revanche, en hiver, les plongées d'eaux denses, formées lors des vents de nord froids sur le plateau, intensifient ce processus. D'autre part, les tempêtes de vent marin sont responsables de fortes remises en suspension sur l'ensemble du plateau (> 5 M t) et d'une exportation massive dans la partie ouest du Golfe. Le canyon du Cap Creus apparaît comme une voie d'exportation privilégiée vers le large.

Les marges continentales, passives ou actives, sont la principale voie de transfert sédimentaire entre le plateau continental et le bassin océanique profond et les plaines abyssales. Les pentes continentales sont le siège de processus d'érosion/dépôt sous le contrôle de transfert de flux particulaires continentaux chenalisés par des structures érosives, telles que les canyons sous‐marins, puis redistribues à l'ensemble de la marge. Les canyons érodent fortement les pentes continentales et contribuent à l'évolution de leur morphologie au cours du temps. On retrouve cependant des canyons sous‐marins qui ne sont pas en relation avec la présence d'un réseau fluviatile. De ce fait, la formation et l'évolution des canyons sous‐marins sont encore peu comprises. Ce travail de thèse s'intéresse aux processus de formation et d'évolution de six canyons sous-marins sur la Marge Ouest du Bassin Ligure et à dix systèmes de canyons sur la Marge Calabro-Ionienne. Le but de cette étude est de contraindre les principales caractéristiques morphométriques (longueur, largeur, profondeur, inclinaison, sinuosité), morphologique (éléments architecturaux, configuration) des canyons, de caractériser leur évolution amont‐aval et d'analyser leur structure interne, afin de mieux comprendre l'origine des canyons sous‐marins, leurs mécanismes de construction et leur évolution au cours du temps en relation avec le contexte géologique régional et leurs potentiels bassins versants subaérien. Pour cela, une approche basée sur une analyse morpho-bathymétrique et géophysiques a été mise en œuvre à partir de relevés bathymétriques complets des marges, de profils de sismiques, de Chirp et de SAR.

Les courants de turbidité dans les canyons sous-marins contribuent largement au transfert sédimentaire à travers des marges continentales. L’étude géologique des canyons sous-marins et des systèmes turbiditiques associés a permis des avancées fondamentales dans la compréhension de l’évolution des courants de turbidité.Ces études sont cependant limitées à des interprétations a posteriori, basées sur la répartition des dépôts et des évidences morphologiques. Cette thèse vise à l’application de la modélisation numérique des courants de turbidité, sur la base des processus physiques, à deux canyons sous-marins de la côte Méditerranée Occidentale.Des courants de turbidité liés au chalutage de fond sont modélisés dans le canyon de La Fonera. Les résultats du modèle permettent de spatialiser ce transport; ainsi le modèle peut être un point de départ pour l’identification de zones de pêche au chalut avec un moindre impact. L’absence d’un plateau continental au niveau de Nice a permis une alimentation continue du système turbiditique du Var indépendamment des variations du niveau marin. Ainsi ce système s’avère un laboratoire naturel pour l’étude du contrôle climatique sur l’activité turbiditique. L’influence des forces de Coriolis dans l’évolution spatiale des courants de turbidité et dans la construction de la Ride sédimentaire du Var est modélisée et mise en évidence pour la première fois.La modélisation numérique des courants de turbidité ne peut pas fournir à présent des résultats de qualité prédictive du fait de la quantité limitée d’information disponible pour établir les conditions initiales de l’écoulement qui impactent largement son évolution et dépôts. Malgré ce fait, la modélisation numérique permet d’élargir les interprétations du fonctionnement sédimentaire des canyons étudiés, d’identifier les chemins empruntés par les écoulements et leur dépôt final et de mieux préparer des cibles (mouillages et carottage) lors des campagnes à la mer. / Turbidity currents in submarine canyons are the main contribution for sediment transfer across the continental margins. Geological studies of submarine canyons and associated turbiditic systems for more than 30 years led to an extraordinary breakthrough in the understanding of how turbidite systems evolve. However, these studies remain limited to a posteriori interpretations, based on the distribution of deposits and morphological evidences. The overarching aim of this thesis is to apply a 2DH process-based model to simulate large-scale turbidity currents on two different submarine canyons in the western Mediterranean coast.The work in La Fonera canyon, in the Catalan margin, focuses on the modelling of sediment transport and accumulation resulting from trawling activities on the canyon flanks. The numerical process-based provides a 3D visualization of potential trawling impacts on sediment dynamics. The study represents a starting point for the assessment of the sedimentary impact of bottom trawling in deep continental margins. The present work can help in the identification of trawling areas with lesser impacts. The Var Sedimentary System, located in the vicinity of Nice (France), is connected to the Var River during both low and high-stands and it can be considered as a natural laboratory for the study of the climatic control on the turbiditic activity. The influence of Coriolis forces on the spatial evolution of the hyperpycnal flows and hence in the construction of the Var Sedimentary Ridge (VSR) is evidenced and supported for the first time.The major drawback is the limited amount of information for the necessary initial and boundary conditions; hence modelling results might not be of predictive quality. However, modelling results provide a full-scale vision of the system allowing the identification of sediment pathways and deposition areas on the basis of physical processes and enlarge the present knowledge of the canyons studied. The results obtained may help in the identification of strategic mooring and coring sites to further advance the state of our knowledge on sediment dynamics of the different cases studies.