Rejoindre la Liste du Patrimoine mondial de l’UNESCO nourrit des espérances économiques, sociales et culturelles de la part des gestionnaires locaux, qui sont le plus souvent à l’initiative de la candidature. En effet, la valorisation du patrimoine porte des enjeux territoriaux tels que la mise en tourisme de la ville ou l’amélioration du cadre de vie pour ses habitants. Pourtant la littérature scientifique pointe aussi les effets pervers d’une patrimonialisation urbaine, notamment quand sont décrits les processus de gentrification des centres villes ou leur muséification. À l’interstice de ces aspects, notre questionnement porte sur les conséquences socio-spatiales de l’action patrimoniale sur ses ressortissants, c’est-à-dire ceux qui en sont les principaux destinataires. Notre parti pris méthodologique a été, à partir du cas de la Cité épiscopale d’Albi (Tarn) inscrite sur la Liste du Patrimoine mondial en 2010, de mobiliser une approche quantitative et qualitative auprès des principaux destinataires (résidents, commerçants, visiteurs). Le résultat de notre thèse est de confirmer que les conséquences socio-spatiales de l’action publique patrimoniale ne sont pas univoques selon les acteurs et les échelles d’analyse considérés. Elle produit des effets ambivalents par rapport aux objectifs annoncés dans le domaine de l’attractivité, dans celui de l’implication des habitants à la vie de la cité et dans le sentiment d’appartenance à la ville. De même, les pouvoirs publics n’arrivent pas à totalement empêcher la patrimonialisation de produire des effets non désirés dans le domaine de l’altération du cadre de vie des habitants. / Joining the UNESCO World Heritage Sites brings economic, social and cultural hope to the local administrators, who are, the most often, at the initiative of the application. As a matter of fact, the enhancement of the heritage carries territorial stakes such as the touristic development of the city or the quality of life improvement for the inhabitants. However, the scientific literature also points out the negative sides of an urban heritage designation, for instance, when in city centres gentrification or “museumification” processes are described. At the crossroads of these aspects, we question the socio-spatial consequences of the heritage activities on the inhabitants, i.e. those who are the main recipients. Our methodological bias was to mobilise a quantitative and qualitative approach to the main recipients (inhabitants, shopkeepers, visitors) in the case of the Episcopal City of Albi (Tarn) registered on the UNESCO’s list of world heritage in 2010. The result of our thesis is to confirm that the socio-spatial consequences of the public heritage action are not unequivocal depending on the stakeholders and the scale of analysis considered. It produces ambivalent effects compared to the goals announced regarding the attractiveness, the inhabitants' implication in the city life and sense of belonging to the city. Likewise, public authorities are not fully able to avoid the heritage activities producing undesired effects on the living conditions of the inhabitants.

Notre thèse part d’un constat issu de nos enquêtes et observations de terrain : les pratiques socio-spatiales et les discours d’une majorité des acteurs géographiques en Méditerranée occidentale semblent aujourd’hui marquées par une mise à distance et une mise en scène des phénomènes éoliens (partie 1). Or cette distanciation peut être mise en relation avec une géohistoire de l’anémologie soit l’évolution des discours scientifiques ayant conduit à une « mise en objet » du vent (partie 2). Notre hypothèse consiste à souligner l’intérêt d’une approche sensible et phénoménologique (partie 3 : perception sensible, imaginaire symbolique, expressions artistiques) afin de remettre au centre l’expérience des sociétés méditerranéennes ayant développées un savoir-habiter avec les vents. La dernière partie analyse les possibilités offertes à l’action par la prise en compte de cette approche à travers de nouvelles pratiques habitantes (architecture, énergie). / My doctoral research work is based on observations and field interviews. I revealed that thesocio-spatial practices of most of the geographical actors dealing with the winds, in the NorthWestern Mediterranean area, are characterized by technological hybridization anddeterritorialization (part 1). Change in the practices of interactions with the winds can belinked to the geohistory of anemology: overtime, scientific progresses built a paradigm ofwind modelling (part 2). My doctoral work stresses the importance of an esthetical andphenomenological approach that would include sensitive perception, symbolic imaginary, andartistic expressions (part 3). This approach would re-centre the relations between humanbeings and the winds: the very experience that North Western Mediterranean societies haveshaped by living with the winds. The last part of my dissertation analyses to which extent thisapproach based on those new ‘human’ practices (architecture, energy) could be useful forpublic action purpose (part 4).

La perte de vision périphérique (vision tubulaire) a pour conséquence de nombreux déficits qui réduisent fortement l'autonomie des personnes qui en sont atteintes et par conséquent leur qualité de vie. Nombre de ces déficits témoignent d'une cognition spatiale dégradée mettant en jeu des relations étroites entre vision périphérique et représentations spatiales. Le double objectif de ce travail de thèse consiste à mieux comprendre la nature de ces relations et, sur la base de ces connaissances, contribuer à l'émergence de dispositifs d'assistance plus adaptés et performants, capables de suppléer l'absence de vision périphérique. Dans un premier temps, je me suis intéressé au rôle de la vision périphérique dans la construction de représentations spatiales égocentrées. J'ai d'abord collaboré à une expérience de psychophysique impliquant la détection en vision périphérique de cibles visuelles situées soit droit-devant, soit excentrées par rapport à l'axe du corps. En mesurant les temps de réaction nous avons pu démontrer que les sujets humains répondaient plus rapidement aux cibles présentées droit-devant qu'aux cibles excentrées. J'ai pris en charge une deuxième étude complémentaire portant sur le lien entre ce traitement sensoriel privilégié du droit-devant en vision périphérique et la dynamique des saccades oculaires de recentrage. En comparant les dynamiques de pro-saccades et d'anti-saccades de recentrage ou d' " excentrage ", j'ai pu mettre en évidence que la supériorité dynamique des saccades de recentrage guidées par la vision périphérique reposait à la fois sur des facteurs sensoriels et oculomoteurs. Ces travaux révèlent l'intégration précoce de signaux visuels et oculomoteurs en vision périphérique, pouvant servir à localiser les éléments visuels par rapport à soi et à privilégier le traitement des éléments situés dans l'axe droit-devant. Dans un deuxième temps, mes travaux ont abordé l'influence de la vision périphérique dans les représentations spatiales allocentrées. Pour étudier l'implication de la vision périphérique dans le codage allocentré, j'ai réalisé une expérience impliquant une tâche de pointage vers des cibles visuelles en vision centrale, accompagnées ou non d'indices visuels à différentes distances en vision périphérique. Les résultats obtenus montrent que des indices visuels capturés par la vision périphérique peuvent effectivement contribuer au codage allocentré d'une cible fixée, et ce même lorsque ces indices périphériques doivent être extraits de scène visuelles complexes en moins de 200 ms. Dans une étude complémentaire, j'ai montré que l'utilisation de ces indices allocentrés situés en périphérie avait un véritable rôle fonctionnel, accélérant les recherches visuelles. Ainsi, ces travaux révèlent une implication fonctionnelle forte de la vision périphérique dans l'extraction des relations spatiales entre éléments présents dans l'environnement visuel. J'ai voulu, durant la dernière partie de ma thèse, initier le développement d'un dispositif d'assistance dont la finalité est de suppléer les fonctions spatiales, égocentrées et allocentrées, de la vision périphérique. Comme preuve de concept, mon travail a consisté à concevoir et développer un dispositif tactile placé sur le poignet et capable de communiquer la position spatiale d'objets d'intérêt pour en simplifier leurs recherches visuelles. Les résultats obtenus chez des sujets sains avec un champ visuel artificiellement réduit (10°) montrent que l'interface tactile permet d'accélérer par trois la vitesse de recherche visuelle. Des résultats similaires ont été observés chez une personne atteinte de glaucome (champ visuel de 10x15°). Ma thèse pluridisciplinaire permet d'apporter un nouvel éclairage sur l'implication de la vision périphérique dans la construction de représentations spatiales, et elle propose de nouvelles pistes pour le développement de dispositifs d'assistance adaptés aux personnes atteintes de vision tubulaire. / The loss of peripheral vision (tunnel vision) leads to numerous deficits, reducing both independence and quality of life. These deficits reflect spatial cognition impairments, and highlight the close relationship between peripheral vision and spatial representations. This thesis has two main objectives: reaching a better understanding of the nature of these relationships, and using the acquired knowledge in order to propose adaptive, performant and innovative assistive devices able to overcome the peripheral loss. At first, I address the role of peripheral vision in egocentric space coding. I collaborated in a psychophysics experiment, involving detection of visual objects placed in peripheral vision. The visual objects formed similar images on the retina and differed only with respect to their egocentric location: either straight-ahead or eccentric with respect to the head/body midline. We found that straight-ahead objects elicit consistently shorter behavioral responses than eccentric objects. I took in charge a second study evaluating the link between the privileged sensory processing of the straight ahead direction and the dynamic of ocular saccades. Comparison between centripetal and centrifugal pro-saccades and anti-saccades revealed that the superior dynamic of centripetal saccades comes from both sensory and oculomotor factors. These works reveal the early integration of both visual and oculomotor signals in peripheral vision, leading to egocentric representations in which the straight ahead direction is highlighted. Secondly, I investigated the influence of peripheral vision in extracting allocentric spatial representations. In order to assess the role of peripheral vision in allocentric coding, I performed a memory-based pointing task toward previously gazed targets, which were briefly superimposed with visual cues placed at different eccentricities. The results showed that visual cues in peripheral (>10°) vision can contribute to the allocentric coding of a fixated target. A complementary experiment showed that these peripheral allocentric cues play a functional role, notably by facilitating visual searches. These works highlight the importance of peripheral vision in extracting functional spatial relationships between distant elements of the visual environment. Finally, I wanted to promote the development of new assistive devices, able to substitute both egocentric and allocentric spatial functions of the peripheral vision. As a proof of concept, I designed and evaluated a tactile interface mounted on wrist, communicating the spatial location of specific objects and facilitating visual search. Results showed that healthy subjects with artificial tunnel vision (10°) were able to increase by three visual search speeds thank to this tactile interface. Similar results were obtained on a glaucoma subject (field of view 10x15°). My multidisciplinary thesis highlights new roles of peripheral vision in spatial representations and proposes an innovative solution to develop assistive device for tunnel vision.

Cette thèse étudie le rôle des institutions dans la compréhension du processus de déforestation dans les pays en développement. L'approche retenue est celle de la nouvelle économie institutionnelle qui définit les institutions comme le cadre incitatif d'une économie, qui structure les interactions économiques des individus. Le cadre institutionnel est donc un élément à part entière du système économique, qui agit sur l'environnement humain à travers la modulation des incitations des agents. A ce titre, les institutions jouent donc un rôle majeur dans le processus de conservation ou de conversion des forêts. L'analyse de ce rôle est la problématique centrale de cette thèse et s'articule autour de trois grandes parties: (1) le rôle de la persistance des institutions ou rôle de l'histoire dans la compréhension de celui des institutions, (2) le rôle de la demande de bonne gouvernance, et (3) le rôle des institutions comme élément catalytique conditionnant l'effet de causes plus directes de la déforestation. La première partie conclut sur le rôle majeur de la prise en compte des legs légaux et coloniaux pour expliquer l' effet des institutions sur la déforestation. La seconde partie explique le rôle majeur de la demande de bonne gouvernance pour préserver la forêt, en étant un substitut (complément) d'une mauvaise (bonne) offre de bonne gouvernance. Enfin, la troisième partie de la thèse suggère de comprendre les institutions comme un facteur catalytique de la déforestation qui permet de comprendre l' effet des causes directes de celle-Ci telles que la productivité agricole des fermes de l'Amazonie Légale, ou les comportements stratégiques entre communes du Paraná dans la création de parcs municipaux. / This thesis investigates the role of institutions on deforestation within the framework of the New Institutional Economics. This theory states that institutions can be defined such as the incentive systm wich shape economic interactions throughout the modulations of the incentives of agents. This way, institutions are at stake in the process of deforestation and the analysis of this role is the core of this thesis, articulated around three parts : the role of institutional persistence (1), the importance of the deman for good governance (2) and the implications of institutions and governance system as an underlying framework shaping proximate causes of deforestation (3). The first part stresses the importance of taking into account colonial and legal legacies to understand the role of institutions on deforestation. The second part explains the leading role of the demand for good governance. the third part proposes two micro-Economics applications in Brazil. The role of institutions and governance systmem on forest cover is defined as a catalytic role precipitating the effect of proximate causes on deforestation such as agricultural productivity in the Legal Amazon, or strategic behaviors between counties in the creation of municipal conservation units in the state of Paranà.

Cette étude a pour but d'identifier les principales maladies coralliennes, de quantifier leurs prévalences sur les récifs de la Réunion, d'Afrique du Sud et de Mayotte et de déterminer leurs variations spatiales et saisonnières. Les résultats ont révélé la présence de six grands types de maladies coralliennes. Les prévalences totales moyennes des maladies ont été plus élevées à la Réunion (7.5 ± 2.2%) qu'en Afrique du Sud (3.9 ± 0.8%) et qu'à Mayotte (2.7 ± 0.3%). Les genres coralliens Acropora et Porites ont été les plus vulnérables aux maladies dans les trois régions étudiées. Des variations spatiales et saisonnières ont été détectées pour la maladie de la bande noire (BBD) et les syndromes blancs (WS) à la fois à la Réunion et en Afrique du Sud avec des prévalences plus élevées sur les récifs peu profonds et pendant la saison chaude. Ce travail a également pour but de caractériser deux maladies non décrites à ce jour : le syndrome des patches blancs (PWPS) et le syndrome du patch noir (PBPS) chez Porites. PWPS, observé à fois à la Réunion, en Afrique du Sud et à Mayotte est caractérisé par d'importantes fragmentations tissulaires généralement associées à des corps ovoïdes basophiles ressemblant à des agrégats bactériens. L'analyse bactérienne a révélé une grande variabilité entre les tissus infectés et sains. L'identification des pathogènes responsables de PWPS a également été réalisée en laboratoire. Sur les 14 souches bactériennes sélectionnées et testées, seule la P180R, génétiquement proche de Vibrio tubiashii a généré des signes de PWPS. Pour finir, PBPS, une forme atypique de BBD a été observée sur les récifs de la Réunion. Les suivis réalisés ont montré des variations spatiales et saisonnières avec des prévalences plus élevées sur le platier et pendant l'été. L'histologie a mis en évidence la présence de cyanobactéries et de corps basophiles dans les tissus infectés du corail. L'analyse génétique a révélé la présence d'une plus grande diversité de taxons dans les tissus infectés par PBPS que dans les tissus sains représentés par le genre Vibrio. / During the past two decades, the emergence and spread of infectious diseases have caused substantial declines in the biodiversity and abundance of reef-building corals. Despite their increased global prevalence and virulence, little is known about coral diseases on Indian Ocean coral reefs. This study aims to fill this gap in knowledge by identifying the main coral diseases and quantify their prevalence at three localities Reunion, South Africa and Mayotte, determining their spatial distribution and seasonal variation. Principal findings of this study demonstrated the presence of six main coral diseases including black band disease (BBD), white syndromes (WS), pink line syndrome (PLS), growth anomalies (GA), skeleton eroding band (SEB) and Porites white patch syndrome (PWPS). The overall disease prevalence was higher in Reunion (7.5 ± 2.2%; mean ± SE) compared to South Africa (3.9 ± 0.8%; mean ± SE) and Mayotte (2.7 ± 0.3%; mean ± SE). Acropora and Porites were the genera most vulnerable to disease. Spatial variability was detected in both Reunion and South Africa with BBD and WS more prevalent on shallow than deep reefs. There was also evidence of seasonality in two diseases: BBD and WS, their prevalence being higher in summer than winter. Corals exhibiting signs of PWPS revealed extensive tissue fragmentation, generally associated with ovoid basophilic bodies resembling bacterial aggregates within the mesoglea of the body wall. Other organisms, including Cyanobacteria, Nematoda, Ciliata and endophytic algae, were also observed on diseased tissues and were generally associated with the dead epidermis and cell debris. Results of 16S rRNA sequence analysis revealed a high variability between bacterial communities associated with PWPS-infected and healthy tissues in Porites lutea. Several bacterial ribotypes affiliated to potential putative pathogens notably Shimia marina and Vibrio hepatarius were consistently found among the 16S rRNA sequences derived from the PWPS lesions, and absent and/or poorly represented in HT. Primary pathogens involved in the PWPS were also investigated in this study using traditional culturing techniques and laboratory infection trials. Of the 14 isolates selected for the inoculation trials, only the bacterial strain P180R mostly phylogenetically closely related8 to Vibrio tubiashii with its closest known sister taxon, V. hepatarius, was shown to cause signs resembling those of PWPS and satisfied the four Henle-Koch’s postulates. P180R displayed focalised and progressive tissue paling 12 h after inoculation and visible lesions of PWPS were observed 12 h thereafter. Signs of PWPS appeared on 90% of the exposed coral fragments (27 of 30) under controlled environmental conditions. Moreover, the virulence of this marine pathogen was tested and seemed to be strongly dependent on seawater temperature, resulting in significantly higher tissue loss at 30°C than 28°C and 26°C. Finally, a multidisciplinary approach involving field surveys, gross lesion monitoring, histopathology and 454-pyrosequencing was investigated to characterize an atypical form of BBD named PBPS. Histology revealed cyanobacterial penetration of the compromised tissue as well as the presence of basophilic bodies resembling bacterial aggregates in the living tissue, adjacent to the bacterial mat. Bacterial 16S rRNA sequences yielded a broader diversity of bacterial taxa in PBPS-infected tissues than in healthy tissue, represented by the genus Vibrio (24.9%), followed by sulfate-reducers or sulfide-oxidizers such as Desulfovibrio (20%), Clostridium (12.9%) and Arcobacter (9.9%). PBPS appears to be a multi-stage disease triggered by cyanobacterial invasion and resulting in secondary infections by environmental bacteria that grow in mucus-like decomposing tissue.

Dans la plupart des sociétés développées, en France aussi, on assiste aujourd’hui à une augmentation des disparités sociales et économiques entre les territoires, à l’apparition et à la persistance de quartiers « en difficulté », concentrant les populations les plus fragiles. La « ségrégation spatiale » apparait comme une norme d’organisation urbaine et le territoire comme un enjeu de cohésion sociale. De nombreuses études issues de l’économie et de la sociologie ont cherché à expliquer les écarts de situations observés, notamment sur le marché du travail, entre ces populations. Trois mécanismes principaux expliquent l’impact du lieu d’habitation sur la réussite sur le marché du travail des individus : le spatial mismatch, l’environnement social et la discrimination en raison du lieu de résidence. Dans cette thèse de doctorat nous nous intéressons à ce dernier mécanisme à travers lequel le lieu de résidence affecte les performances sur le marché du travail des individus. Au travers de trois études couvrant trois chapitres, nous mettrons en évidence trois éléments importants dans l’analyse de la discrimination liée au lieu de résidence : le sentiment de discrimination, la discrimination salariale et la discrimination à l’embauche. Ceux-ci sont illustrés par des méthodologies différentes : une analyse de données d’enquêtes subjectives, une analyse de données d’enquêtes objectives et enfin une analyse de données expérimentales. Les résultats principaux sont les suivants. Nous avons montré qu’il y a des effets spécifiques du lieu de résidence sur le ressenti de discriminations des jeunes. Nous avons montré que le lieu de résidence a une influence directe sur la probabilité de trouver un emploi à la sortie des études ainsi que sur le salaire associé à cet emploi. A l’aide d’une décomposition des écarts salariaux nous avons montré qu’il existe une probable discrimination relative au lieu de résidence qui affecte notamment les jeunes femmes. Nous avons trouvé un effet déterminant du département de résidence sur les chances d’accès à l’embauche des individus. Le même effet existe aussi, de manière plus faible, au niveau de la réputation du quartier de résidence des candidats. Une analyse de l’ordre des réponses faites aux candidats a confirmé ces résultats et a même révélé une discrimination encore plus forte. A partir de ces résultats, nous proposons des recommandations de politiques publiques liées aux différents aspects de la discrimination liée au lieu de résidence. / In most of the developed societies, in France too, we are now witnessing an increase of the social and economic disparities between regions, an occurrence and persistence of neighborhoods "in difficulty", concentrating the most vulnerable populations. "Spatial segregation" appears as a norm of urban organization and territory as an issue of social cohesion. Many economic and sociological studies have sought to explain the differentials observed between these populations, particularly in the labor market. Three main mechanisms explain the impact of the place of residence on the individuals' labor market achievement: the spatial mismatch, the social environment and the discrimination based on place of residence. In this doctoral dissertation we focus on this last mechanism through which the place of residence affects the individuals' labor market achievement. Across three studies covering three chapters, we highlight three important elements in the analysis of discrimination related to place of residence: the feeling of discrimination, wage discrimination and employment discrimination. These are illustrated by different methods: an analysis of subjective survey data, an analysis of objective survey data and, finally, an analysis of experimental data. The main results are as follows. We have shown that there are specific effects of place of residence on the feeling of discrimination among young people. We have shown that the place of residence has a direct influence on the probability of finding a job after the school as well as on the salary associated with the job. Using a decomposition of wage differentials we have shown that there is a potential discrimination related to the place of residence that affects especially young women. We found a major impact of the residential county on the individuals’ chances of access to hiring. The same effect also exists, more weakly, at the level of the neighborhood reputation. An analysis of the order of answers to job candidates confirmed these results and revealed an even stronger discrimination. On the basis of these results, we propose policy recommendations related to different aspects of discrimination based on place of residence.

A la croisée de la sociologie des relations interethniques et des minorités et de la sociologie urbaine, cette thèse étudie dans leurs dimensions sociales et spatiales les recompositions, expansions et contractions des frontières entre groupes placés en situation minoritaire. Elle s’appuie sur les résultats d’une enquête qualitative, ethnographique et comparative menée au sein de trois marchés de la périphérie de Nice où se concentrent des individus minorisés et marginalisés. D’une part, elle analyse les rapports sociaux qui se jouent dans le fonctionnement et l’appropriation de ces espaces urbains marchands par des acteurs en situation minoritaire. Elle montre quels sont les effets concrets de telles appropriations sur le partage de l’espace, leurs relations, mais aussi les liens entre eux et leur environnement. D’autre part, elle décrit les formes d’expression publique des identités telles qu’elles se donnent à voir dans les interactions marchandes et non marchandes en cherchant à comprendre comment ces espaces de commerce orientent la façon dont les relations interethniques s’organisent dans la coprésence. En mettant en évidence l’intersection des différentes formes de domination en actes au sein de ces espaces, la thèse montre ainsi les variations de l’expérience minoritaire. / Combining the sociological study of interethnic relations and minorities and urban sociology, this thesis focuses on the reconfigurations, expansions and contractions of the boundaries between groups placed in a minority situation. This thesis draws on the results of qualitative, ethnographic and comparative investigation carried out in three marketplaces located on the outskirts of Nice where these minority groups and marginalized people are concentrated. First, this thesis studies the social relations at stakes in the functioning and appropriation of these marketplaces by minority groups. It allows to understand how this appropriation appears in the sharing of space, their relation and the links between them and their environment. Secondly, the thesis describes the various forms identities are expressed during market and non-market interactions, trying to understand how these commercial spaces orientate the way interethnic relations are organized in co-presence. By highlighting the intersection of the different forms of domination in action within these spaces, the thesis thus explores the multiplicity of minority experience.

La modélisation de processus complexes peut impliquer un grand nombre de variables ayant entre elles une structure de corrélation compliquée. Par exemple, les phénomènes spatiaux possèdent souvent une forte régularité spatiale, se traduisant par une corrélation entre variables d’autant plus forte que les régions correspondantes sont proches. Le formalisme des graphes pondérés permet de capturer de manière compacte ces relations entre variables, autorisant la formalisation mathématique de nombreux problèmes d’analyse de données spatiales. La première partie du manuscrit se concentre sur la résolution efficace de problèmes de régularisation spatiale, mettant en jeu des pénalités telle que la variation totale ou la longueur totale des contours. Nous présentons une stratégie de préconditionnement pour l’algorithme generalized forward-backward, spécifiquement adaptée à la résolution de problèmes structurés par des graphes pondérés présentant une grande variabilité de configurations et de poids. Nous présentons ensuite un nouvel algorithme appelé cut pursuit, qui exploite les relations entre les algorithmes de flots et la variation totale au travers d’une stratégie de working set. Ces algorithmes présentent des performances supérieures à l’état de l’art pour des tâches d’agrégations de données geostatistiques. La seconde partie de ce document se concentre sur le développement d’un nouveau modèle qui étend les chaînes de Markov à temps continu au cas des graphes pondérés non orientés généraux. Ce modèle autorise la prise en compte plus fine des interactions entre noeuds voisins pour la prédiction structurée, comme illustré pour la classification supervisée de tissus urbains. / Modeling complex processes often involve a high number of variables with anintricate correlation structure. For example, many spatially-localized processes display spatial regularity, as variables corresponding to neighboring regions are more correlated than distant ones. The formalism of weighted graphs allows us to capture relationships between interacting variables in a compact manner, permitting the mathematical formulation of many spatial analysis tasks. The first part of this manuscript focuses on optimization problems with graph-structure dregularizers, such as the total variation or the total boundary size. We first present the convex formulation and its resolution with proximal splitting algorithms. We introduce a new preconditioning scheme for the existing generalized forward-backward proximal splitting algorithm, specifically designed for graphs with high variability in neighbourhood configurations and edge weights. We then introduce a new algorithm, cut pursuit, which used the links between graph cuts and total variation in a working set scheme. We also present a variation of this algorithm which solved the problem regularized by the non convex total boundary length penalty. We show that our proposed approaches reach or outperform state-of-the-art for geostatistical aggregation as well as image recovery problems. The second part focuses on the development of a new model, expanding continuous-time Markov chain models to general undirected weighted graphs. This allows us to take into account the interactions between neighbouring nodes in structured classification, as demonstrated for a supervised land-use classification task from cadastral data.

Les noyaux des cellules eucaryotes contiennent différents compartiments définis fonctionnellement ou structurellement et à multiples échelles qui présentent une distribution spatiale très ordonnée. Un défi majeur est alors d'identifier les règles selon lesquelles les compartiments nucléaires sont organisés dans l'espace et de décrire comment ces règles peuvent varier en fonction des conditions physiologiques ou expérimentales. Les statistiques spatiales ont rarement été utilisées à cette fin et se sont généralement limitées à l'évaluation de l'aléatoire complet. Ici, nous développons une approche de statistiques spatiales qui combine la cytologie, l'analyse d'image et la modélisation spatiale pour mieux comprendre les configurations spatiales à l'intérieur du noyau. Notre première contribution est un cadre méthodologique qui permet de tester des modèles d'organisation spatiale au niveau de la population. Plusieurs modèles spatiaux ont été proposés et mis en œuvre, en particulier l'aléatoire, l'aléatoire orbitale, la régularité maximale, l'aléatoire territoriale et l'aléatoire territoriale orbitale, pour analyser la distribution d'objets biologiques dans des domaines 3D finis et de formes arbitraires. De nouveaux descripteurs spatiaux, combinés aux descripteurs classiques, sont utilisés pour comparer les motifs observés à des configurations attendues sous les modèles testés. Une version non biaisée d'un test statistique publié précédemment est proposé pour évaluer la qualité de l'ajustement des modèles spatiaux sur les distributions observées. Après, nous étudions les propriétés de l'approche proposée à partir de données réelles et simulées. La robustesse de l'approche proposée aux erreurs de segmentation et la fiabilité des évaluations spatiales sont examinées. En outre, la base d'une méthode pour comparer les distributions spatiales entre différents groupes expérimentaux est proposée. Dans la dernière partie de ce travail, notre approche est appliquée à des images de noyaux cellulaires de la feuille chez A. thaliana, pour analyser la distribution spatiale de compartiments dynamiques et plastiques d'hétérochromatine, les chromocentres, qui ont un rôle important dans la structure du génome. Des noyaux isolés et des cryo-sections provenant de plantes de type sauvage ont été analysés. Nous montrons que les chromocentres présentent une distribution très régulière, ce qui confirme les résultats publiés précédemment. En utilisant nos nouveaux descripteurs, nous démontrons pour la première fois, objectivement et quantitativement, que les chromocentres présentent une localisation préférentielle périphérique. En employant un nouveau modèle spatial, nous rejetons l'hypothèse selon laquelle l'organisation régulière observée est uniquement expliquée par un positionnement périphérique. Nous démontrons en outre que les chromocentres affichent une régularité spatiale proche de la régularité maximale à l'échelle globale, mais pas à l'échelle locale. Enfin, nous utilisons des simulations pour tester un modèle selon lequel le positionnement des chromocentres est déterminé par les territoires chromosomiques et par des interactions avec l'enveloppe nucléaire. Nous avons ensuite vérifié s'il la distribution des chromocentres pouvait être modifiée par différentes mutations. Nous avons analysé les données de noyaux des mutants crwn et kaku, qui sont connus pour influencer la morphologie nucléaire. Les résultats suggèrent que ces mutations impactent en effet la morphologie nucléaire et les caractéristiques de l'hétérochromatine, mais ne modifient pas la régularité de la distribution des chromocentres même si la distance à la frontière du noyau est affectée. La généricité du cadre proposé pour analyser les distributions d'objets dans des domaines 3D finis et la possibilité d'ajouter de nouveaux modèles et descripteurs spatiaux devrait permettre d'analyser des organisations spatiales au sein de différents systèmes biologiques et à différentes échelles. / Eukaryotic cell nuclei contain distinct functionally or structurally defined compartments at multiple scale that present a highly ordered spatial arrangement. Several studies in plants and animals have pointed out to links between nuclear organization and genome functions. A key challenge is to identify rules according to which nuclear compartments are organized in space and to describe how these rules may vary according to physiological or experimental conditions. Spatial statistics have been rarely used for this purpose, and were generally limited to the evaluation of complete spatial randomness. In this Thesis, we develop a spatial statistical approach, which combines cytology, image analysis and spatial modeling to better understand spatial configurations inside the nucleus. Our first contribution is a methodological framework that allows to test models of spatial organization at the population level. Several spatial models have been developed and implemented, including randomness, orbital randomness, maximum regularity, territorial randomness or orbital territorial randomness of biological objects within finite 3D domains of arbitrary shape. New spatial descriptors, in combination with classical ones, are used to compare observed patterns to expected configurations under the tested models. An unbiased version of a previously published statistical test is proposed to evaluate the goodness-of-fit of spatial models over populations of observed patterns. In the second part of this Thesis, we investigate the properties of the proposed approach using simulated and real data. The robustness of the proposed approach to segmentation errors and the reliability of the spatial evaluations are examined. Besides, the basis for a method to compare spatial distributions between different experimental groups is proposed. In the last part of this work, the proposed approach is applied on A. thaliana leaf cell nuclei images to analyze the spatial distribution of chromocenters, which are dynamic and plastic heterochromatic compartments that have an important structural role in the genome. A first application was to analyze isolated and cryo-section nuclei from wild type plants. We show that chromocenters present a highly regular distribution, confirming previously published results. Using new spatial statistical descriptors, we then demonstrate objectively and quantitatively, for the first time, that chromocenters exhibit a preferentially peripheral localization. Employing a new spatial model, we then reject the hypothesis that the regular organization is explained solely by the peripheral positioning. We further demonstrate that chromocenters organization displays a close-to-maximum spatial regularity at the global scale, but not at the local one. Lastly, we use simulations to examine a model according to which chromocenters positioning is constrained by chromosome territories and by interactions with the nuclear boundary. The second application was to elucidate whether chromocenters distribution could be altered under different mutations. We analyze nuclei data from crwn and kaku mutants, which are known to affect nuclear morphology. The results suggest that these mutations impact on nuclear morphology and on heterochromatin features but do not alter the regularity of chromocenters distribution even when the relative distance to the border is affected. The genericity of the proposed framework to analyze object distributions in finite 3D domains and its expandability to add more spatial models and spatial descriptors should be of interest to decipher spatial organizations within biological systems at various scales.

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