Pour pouvoir s'orienter et se déplacer efficacement dans leur environnement, les animaux utilisent toutes sortes de stratégies. Les plus simples consistent à reproduire une séquence motrice stéréotypée, par exemple tourner à droite en sortant du nid et courir tout droit jusqu'à une source de nourriture précédemment identifiée. Des stratégies plus complexes nécessitent de se guider à l'aide de points de repère, d'autres enfin requièrent une connaissance précise de l'environnement. <br />Bien avant la découverte de l'existence dans le cerveau du rat de neurones impliqués dans le traitement de représentations spatiales, des études en psychologie animale avaient suggéré que les rongeurs étaient capables de se repérer en élaborant une sorte de carte mentale de leur environnement, une carte cognitive (Tolman, 1948). Cette proposition faisait l'objet de débats passionnés, opposant ses défenseurs à leurs homologues comportementalistes, selon qui le comportement spatial des animaux devait s'expliquer en termes de chaînes d'associations stimulus-réponse. Une vingtaine d'années plus tard, O'Keefe et Dostrovsky (1971) mettaient en évidence que les cellules pyramidales de l'hippocampe sont impliquées dans le codage de la position du rat dans l'environnement. En raison de cette corrélation fonctionnelle frappante, ces neurones furent appelés cel lules de lieu. Plus récemment, Ranck (1984) découvrait les cellules de direction de la tête (DT), des neurones du postsubiculum (une structure de la formation hippocampique) qui déchargent sélectivement lorsque la tête du rat est orientée dans une direction particulière de l'environnement.<br />Comment de tels neurones sont-ils activés « au bon moment » ? Lorsqu'un animal explore son environnement, divers signaux sensoriels et moteurs au sein du système nerveux central sont susceptibles de véhiculer des informations spatiales : par exemple, les signaux d'origine visuelle peuvent servir à s'orienter par rapport à des points de repère saillants ; ou bien encore, les signaux d'origine vestibulaire, qui codent les accélérations angulaires et linéaires de la tête, permettent de déterminer le mouvement de la tête dans l'espace.<br />Notre travail a pour but de mieux comprendre comment ces différents signaux sensoriels et moteurs contribuent à la genèse et à la mise à jour des réponses des cellules DT chez le rat. <br />Nous commencerons donc par placer notre travail dans un contexte théorique précis, en définissant tout d'abord la notion de référentiel, qui permet de caractériser les relations spatiales entre le sujet et l'environnement - ou entre les éléments de l'environnement. Puis, nous passerons en revue les signaux sensoriels et moteurs potentiellement impliqués dans l'élaboration des représentations spatiales, et leurs possibles intéractions. Nous nous attacherons à distinguer les informations spatiales fournies par les éléments de l'environnement, de celles qui sont fournies par les signaux neuraux générés par les mouvements propres du sujet. Ces considérations théoriques seront l'ob jet de la première Partie. <br />Dans la deuxième Partie, nous présenterons un ensemble de travaux de psychologie animale qui ont permis de mieux caractériser les influences des repères environnementaux et des signaux de mouvement propre sur les comportements spatiaux des rongeurs. Une revue exhaustive de ces études dépassant le cadre de notre travail, nous ne nous intéresserons ici qu'à un certain nombre de résultats choisis ayant un rapport direct avec les questions théoriques qui ont guidé nos propres travaux expérimentaux. <br />Nous présenterons ensuite quelques structures neurales impliquées dans le traitement des représentations spatiales, dont le fonctionnement pourrait constituer la base neurophysiologique d'un certain nombre de comportements spatiaux. Nous insisterons tout particulièrement sur les cellules DT (troisième Partie) et les cellules de lieu (quatrième Partie). <br />Nous verrons que les réponses de ces deux populations de neurones sont influencées à la fois par les repères environnementaux, et par les signaux produits par les mouvements propres de l'animal. Pour d'autres revues des résultats expérimentaux concernant les influences des signaux sensoriels et moteurs sur les réponses des cellules DT et des cellules de lieu, le lecteur est invité à se référer à Wiener et Zugaro (2001) et à Wiener, Rondi-Reig, et Zugaro (2001), ainsi qu'à Zugaro et coll. (2000). <br />Nous présenterons ensuite un certain nombre d'autres structures cérébrales dont les réponses sont corrélées au comportement spatial de l'animal (cinquième Partie). Il s'agira cette fois d'une présentation succincte, notre intention étant surtout de montrer comment les signaux générés par ces structures pourraient influencer les cellules DT et les cellules de lieu. <br />Nous serons alors à même de présenter nos propres travaux expérimentaux (sixième Partie). Ces travaux ont fait l'objet d'articles publiés (ou récemment acceptés) par des revues internationales à comité de lecture (Zugaro, Tabuchi, et Wiener, 2000 ; Zugaro, Berthoz, et Wiener, 2001a ; Zugaro et coll., 2001 ; Zugaro, Berthoz, et Wiener, 2001b). Un manuscrit est également en cours de rédaction en collaboration avec Robert Muller, Jeffrey Taube, Joshua Bassett, Gary Muir et Edward Golob. Ces articles sont proposés ici dans leur intégralité, précédés de résumés en français incluant dans chaque cas une présentation de la problématique, des expériences et des résultats, ainsi que d'une discussion. <br />Nous conclurons par une discussion générale.

L'apprentissage des connaissances spatiales ne figure pas dans les curriculum d'enseignement, au delà du cycle 2. Il est remplacé par celui de la géométrie des figures élémentaires. Cette absence laisse enfants et adultes démunis dans de nombreuses situations nécessitant l'usage ou la production de représentations spatiales de la vie courante ou professionnelle. Par ailleurs, l'enseignement de la géométrie au collège constitue pour un trop grand nombre d'élèves un obstacle à l'apprentissage des mathématiques.<br />La thèse est une étude des liens entre ces deux phénomènes et une tentative pour ouvrir des voies de solution à ce problème. <br />L'étude montre comment le contrat didactique de l'enseignement de la géométrie repose sur la fiction culturelle de la transparence des rapports spatiaux dans l'apprentissage de la géométrie élémentaire ; il appartient à l'élève seul de se constituer et de mettre en oeuvre les connaissances nécessaires à la compréhension de la géométrie enseignée; or ces connaissances ne sont pas « naturellement » acquises dans notre société par les interactions usuelles avec l'environnement spatial ; en cas d'échec cette fiction ne permet à l'enseignant que des remédiations inefficaces et/ou le conduit à en rejeter la responsabilité sur l'élève. <br /> L'étude théorique s'appuie sur la théorie des situations didactiques développée par G Brousseau. <br /> Les auteurs proposent de distinguer trois principaux types de rapports à l'espace appelés problématiques : la problématique pratique, la problématique de modélisation « spatio-géométrique », la problématique géométrique (déductive ou théorique). Ils montrent par de nombreux exemples comment l'absence de prise en compte ou d'articulation de ces problématiques dans l'enseignement les constitue en obstacles à l'apprentissage.<br />Pour construire des situations d'enseignement permettant le dépassement de la problématique pratique, les auteurs reprennent et étendent l'analyse des représentations de l'espace introduites par G. Galvez et G. Brousseau, micro, meso, et macro-espaces..<br />Ils développent à cet effet plusieurs processus expérimentaux, sur l'enseignement des plans, sur l'enseignement des angles et de leur mesure, sur l'introduction des raisonnements sur les figures élémentaires, et une analyse comparée de plusieurs situations d'introduction à la démonstration au collège.

A l'heure actuelle, la plupart des bases de données spatiales sont gérées de manière indépendante.<br />Cette indépendance pose différents problèmes : elle multiplie les efforts de maintenance et de mise à<br />jour, elle rend difficile la mise en œuvre d'analyses multi-niveaux et ne garantit pas une cohérence<br />entre les sources.<br />Une gestion conjointe de ces sources nécessite leur intégration qui permet de définir des liens<br />explicites entre les bases et d'en fournir une vision unifiée. Notre thèse s'inscrit dans ce cadre. Le sujet<br />que nous traitons porte en particulier sur la mise en correspondance des données et l'évaluation de la<br />cohérence inter-représentations. Nous cherchons à analyser automatiquement chaque différence de<br />représentation entre les données appariées afin d'en déduire si celle-ci résulte des critères de saisie<br />différents des bases ou d'erreurs de saisie. Cette évaluation vise à garantir une intégration cohérente<br />des données.<br />Pour étudier la conformité des représentations nous proposons d'exploiter les spécifications des<br />bases. Ces documents décrivent les règles de sélection et de modélisation des objets. Ils constituent<br />des métadonnées de référence pour juger si les représentations sont équivalentes ou incohérentes.<br />L'utilisation de ces documents est toutefois insuffisante. Les spécifications décrites en langue naturelle<br />peuvent être imprécises ou incomplètes. Dans ce contexte, les données des bases constituent une<br />seconde source de connaissances intéressante. L'analyse des correspondances à l'aide de techniques<br />d'apprentissage automatique permet d'induire des règles rendant possible la justification de la<br />conformité des représentations.<br />La méthodologie que nous proposons repose sur ces éléments. Elle se compose de deux méthodes :<br />MECO et MACO. La première est la Méthode d'Evaluation de la COhérence. Elle comprend plusieurs<br />étapes : l'enrichissement des données, le contrôle intra-base, l'appariement, le contrôle inter-bases et<br />l'évaluation finale. Chacune de ces étapes exploite des connaissances déduites des spécifications ou<br />induites des données par apprentissage automatique, en appliquant MACO (Méthode d'Acquisition de<br />connaissances pour l'évaluation de la COhérence). L'intérêt d'utiliser l'apprentissage est double. Outre<br />le fait qu'il permet d'acquérir des règles pour l'évaluation, il met en évidence l'écart toléré sur les<br />données par rapport aux spécifications papiers.<br />Notre approche a été mise en œuvre sur des bases de données de l'IGN présentant différents<br />niveaux de détail.

Les relations spatiales telles que l'adjacence, les distances, les directions ou encore les symétries <br />constituent un élément essentiel des descriptions d'agencement spatial entre les objets d'une scène et sont donc utiles à un grand nombre de tâches d'interprétation d'images. La reconnaissance de structures cérébrales constitue notre cadre d'application. Le cerveau est en effet une scène structurée dans <br /> laquelle les objets partagent une grand nombre de relations<br /> spatiales pertinentes. <br /> <br />Notre travail de thèse est articulé autour des questions suivantes. <br />Comment représenter des relations spatiales ? Comment les utiliser pour <br />formaliser la description d'une scène, en l'occurrence la description de <br />structures neuroanatomiques ? Comment les utiliser à des fins de segmentation <br />d'images et de reconnaissance de formes, en particulier dans le cadre des structures cérébrales ?<br />Dans un premier temps, nous nous intéressons à un type de relation particulier : <br />les symétries planes, qui sont importantes dans le cadre de l'imagerie <br />cérébrale et ont été l'objet de moins d'attention que d'autres types de relations.<br /> Nous proposons une méthode pour quantifier le degré de<br /> symétrie dans les objets flous et les images via une mesure de symétrie ainsi qu'un algorithme pour<br />localiser le plan de symétrie d'un objet donné. L'application de cette méthode au plan de symétrie du cerveau est précise et robuste comme l'a montré l'évaluation menée sur des images synthétiques et réelles.<br />Puis nous montrons comment la description des structures cérébrales peut se faire<br /> à l'aide d'un ensemble de relations spatiales et comment une telle description <br />peut être formalisée par un graphe hiérarchique synthétique. Cette description est <br />comparée avec celle obtenue à partir d'un atlas iconique, grâce à une structure appelée graphe hiérarchique exemple. <br />Enfin, les deux dernières parties traitent de l'utilisation des relations spatiales <br />en segmentation d'images. Une méthode pour intégrer de telles connaissances à un <br />modèle déformable via la construction d'une force externe est proposée. Elle se distingue nettement des autres approches disponibles puisque les relations sont directement introduites pour la recherche des contours des objets. Nous<br /> présentons ensuite une procédure complète de segmentation de structures cérébrales internes fondée <br />sur la description précédente et sur un modèle déformable. Les premiers résultats obtenus, évalués visuellement, sont prometteurs.

L'information géographique est maintenant un produit de masse fréquemment manipulé par des utilisateurs non-experts en géomatique qui ont peu ou pas de connaissances de la qualité des données qu'ils utilisent. Ce contexte accroît significativement les risques de mauvaise utilisation des données et ainsi les risques de conséquence néfaste résultant de ces mauvaises utilisations. Cette thèse vise à fournir à des utilisateurs experts ou des experts en qualité une approche leur permettant d'évaluer la qualité des données et ainsi être à même de conseiller des utilisateurs non-experts dans leur utilisation des données. Cette approche se base sur une structuration des données de qualité dans une base de données multidimensionnelle et une communication dynamique et contextuelle utilisant des indicateurs de qualité affichés dans un système SOLAP (Spatial On-Line Analytical Processing) combiné à un système d'information géographique.

André MEYNIER, héritier de la géographie rurale française, étudia, avec le concours de la télédétection, les formes des parcellaires bocagers et y détecta ce qu'il nomma des " ellipses bocagères ". Il y consacra plusieurs articles, parmi lesquels "les ensembles cadastraux circulaires en Bretagne ", dans les Annales de Bretagne, (Rennes, 1945) et "la genèse du parcellaire breton " (Norois, Poitiers, 1966). Après la révolution épistémologique de la géographie française des années 1960 et 1970, cet objet d'étude tomba progressivement en désuétude, sort qui fut d'ailleurs celui de la géographie rurale morphologique dans son ensemble. Dans cette thèse, cet objet - élargi à la notion de forme spatiale héritée, donc liée au temps historique long au sens braudélien - est exhumé pour en réexaminer la pertinence au regard des paradigmes de la géographie contemporaine. Comment insérer le temps long - parfois perçu comme permanence et immobilité, du moins à l'échelle de l'actualité - dans une géographie à vocation dynamique ? Comment les nouveaux courants géographiques auraient-ils pu s'emparer de cet objet qu'un regard rapide condamne à une accusation de passéisme ? Les réflexions engagées se veulent ouvertes à tous les courants de la géographie et n'en rejettent aucun. L'objectif est aussi de développer une dialectique disciplinaire qui transgresse les paradoxes apparents. Pour explorer ces problématiques, les formes spatiales héritées sont choisies non plus en Bretagne mais en France du Nord et au Benelux, où les espaces boisés, notamment ardennais, jouent un rôle majeur dans les limites de finages ; ce sont aussi des espaces frontaliers, ce qui permet la mise en relation avec des discontinuités. Cet espace, situé au seuil du monde Hercynien vaudra quelques escapades vers l'est où il se prolonge, engageant à un voyage vers le monde slave.

Les terres noires sont des sédiments urbains épais et sombres, situés entre les stratifications antiques et médiévales des anciennes agglomérations. Leur étude est un enjeu pour comprendre les sociétés du premier Moyen Âge et leurs pratiques des espaces urbains. L'interprétation de ces niveaux nécessite la mise en place d'études fines, recourant notamment à la géoarchéologie. En se fondant sur un inventaire des observations de terres noires, dans cinq régions du nord de la France (Haute-Normandie, Picardie, Île-de-France, Champagne-Ardenne et Lorraine), 20 stratifications de terres noires, réparties à Beauvais, Metz et Noyon, ont fait l'objet d'une approche géoarchéologique. L'important potentiel d'information contenu dans les terres noires a pu être démontré. La complexité de leur organisation a pu être soulignée, grâce à l'analyse stratigraphique et celle de leur structuration latente. La caractérisation physico-chimique de 89 unités stratigraphiques ainsi que l'analyse micromorphologique de 79 lames minces a permis d'identifier les processus à l'origine de la formation des terres noires et, au-delà, de proposer des activités et des pratiques socio-spatiales urbaines qui ont pu les créer. La diversité des apports à l'origine des terres noires a pu être mise en évidence. Ce sont souvent de petits dépôts rythmés et hétérogènes, pouvant correspondre à des rejets d'activités multiples, domestiques ou artisanales, ou parfois à des aménagements d'espaces intérieurs ou extérieurs. Cette recherche apporte donc des informations substantielles à l'étude des espaces urbains entre Antiquité et Moyen Âge et propose une approche et des pistes de travail pour en analyser la complexité.

En écologie des populations, les distributions spatiales d'espèces sont étudiées afin d'inférer l'existence de processus sous-jacents, tels que les interactions intra- et interspécifiques et les réponses des espèces à l'hétérogénéité de l'environnement. Nous proposons d'analyser les données spatiales multi-spécifiques sous l'angle des assemblages d'espèces, que nous considérons en termes d'abondances absolues et non de diversité des espèces. Les assemblages d'espèces sont une des signatures des interactions spatiales locales des espèces entre elles et avec leur environnement. L'étude des assemblages d'espèces peut permettre de détecter plusieurs types d'équilibres spatialisés et de les associer à l'effet de variables environnementales. Les assemblages d'espèces sont définis ici par classification non spatiale des observations multivariées d'abondances d'espèces. Les méthodes de classification basées sur les modèles de mélange ont été choisies afin d'avoir une mesure de l'incertitude de la classification et de modéliser un assemblage par une loi de probabilité multivariée. Dans ce cadre, nous proposons : 1. une méthode d'analyse exploratoire de données spatiales multivariées d'abondances d'espèces, qui permet de détecter des assemblages d'espèces par classification, de les cartographier et d'analyser leur structure spatiale. Des lois usuelles, telle que la Gaussienne multivariée, sont utilisées pour modéliser les assemblages, 2. un modèle hiérarchique pour les assemblages d'abondances lorsque les lois usuelles ne suffisent pas. Ce modèle peut facilement s'adapter à des données contenant des variables de types différents, qui sont fréquemment rencontrées en écologie, 3. une méthode de classification de données contenant des variables de types différents basée sur des mélanges de lois à structure hiérarchique (définies en 2.). Deux applications en écologie ont guidé et illustré ce travail : l'étude à petite échelle des assemblages de deux espèces de pucerons sur des feuilles de clémentinier et l'étude à large échelle des assemblages d'une plante hôte, le plantain lancéolé, et de son pathogène, l'oïdium, sur les îles Aland en Finlande

Le but de ces travaux est de proposer une contribution au recalage d'images TDM-TEP dans les régions thoraciques et abdominales. Notre méthodologie est fondée sur l'introduction de contraintes anatomiques au recalage non linéaire appliqué sur les intensités. Cette introduction est faite d'une manière explicite, en divisant la procédure en une phase d'initialisation recalant les structures segmentées dans les deux images, et une deuxième phase de recalage à niveaux de gris, raffinant l'étape précédente de l'algorithme. Les transformations sont modélisées dans les deux étapes à partir de Free Form Deformations (FFD). La segmentation est réalisée selon une procédure hiérarchique de reconnaissance de formes. La mesure fournie par le protocole d'évaluation que nous avons développé indique une erreur inférieure à 1cm pour les structures les plus significatives (poumons, foie, reins, coeur), sauf pour le stomach (erreur d'1.5cm).

Depuis la politique de réformes lancée par Deng Xiaoping à la fin 1978, la Chine s'est ouverte sur le monde et de nombreux touristes internationaux visitent aujourd'hui ce pays. Les statistiques officielles surestiment cependant la forme internationale du tourisme : il existe en effet un tourisme intérieur chinois qui est largement sous-estimé. Il est le produit de la nouvelle société de loisirs qui se développe dans les principales métropoles du pays. Les pratiques sociales et spatiales de ces nombreux touristes de l'intérieur sont encore méconnues, autant sur le plan de leurs formes que de leurs fondements ; en particulier dans les lieux fréquentés par les deux populations touristiques, mais encore plus dans les sites uniquement fréquentés par les Chinois. Cette thèse propose donc un travail pionnier sur cette question de la dissemblance des pratiques touristiques observées entre touristes intérieurs et touristes occidentaux, ainsi que sur les effets géographiques de cette dernière : selon qu'un site est orienté au profit de l'une ou l'autre de ces populations, les aménagements ne seront pas les mêmes, ce qui intéresse au premier titre la géographie de la Chine en général, l'approche géographique du tourisme en particulier. A partir de l'échelle nationale tout d'abord, puis à partir de deux provinces du sud-ouest du pays, ce travail entame un état des lieux du tourisme intérieur chinois. Il analyse ensuite les pratiques spatiales chinoises en face d'espaces naturels et urbains, notamment selon les différentes générations de touristes. Il démontre enfin que le tourisme intérieur chinois est un outil de développement dans le Sud-Ouest, un instrument qui a été utilisé par l'Etat pour produire des lieux urbains aux dynamiques spatiales méconnues.