Cette thèse concerne les stratégies de recherches de cible dites intermittentes, qui alternent des phases lentes permettant la détection de la cible, et des phases rapides sans détection. Un exemple à l'échelle macroscopique est celui d'animaux en quête de nourriture. Nous en proposons un modèle, alternatif aux célèbres stratégies de Lévy, et montrons analytiquement que le temps moyen de recherche peut être minimisé en fonction des durées moyennes de chaque phase. Un premier exemple à l'échelle microscopique est celui de la recherche par des protéines de cibles sur l'ADN. Nous calculons analytiquement la distribution de la distance parcourue le long de l'ADN lors d'une excursion 3D, l'adaptons à une expérience de molécule unique et montrons que les trajectoires observées combinent des diffusions 1D et 3D. Un autre exemple cellulaire concerne le transport actif de vésicules, qui diffusent ou se lient à des moteurs assurant un déplacement balistique. Nous optimisons la constante cinétique dans un modèle général de réaction limitée par ce type de transport. Finalement, ces stratégies intermittentes pourraient constituer un mécanisme de recherche générique. Nous étudions de manière systématique l'influence de la modélisation de la phase de détection et de la dimension de l'espace, et montrons que l'optimalité des stratégies intermittentes est un résultat robuste.

Les problèmes de partitionnement de graphique sont une classe bien connue des problèmes d'optimisation combinatoire NP-difficiles avec un large éventail d'applications, telles que la conception de plans VLSI, la physique statistique, la planification d'une équipe sportive, la segmentation d'images et la structuration de protéines. En raison de la grande complexité de ces problèmes, les approches heuristiques et métaheuristiques sont couramment utilisées pour aborder les problèmes difficiles. Cette thèse considère trois problèmes représentatifs de cette famille, incluant le problème "max-k-cut", le problème "max-bisection" et le problème de séparation de sommets (VSP). Elle vise à élaborer des algorithmes heuristiques efficaces basés sur une ensemble d'opérateurs de recherche complémentaires. Plus précisément, nous développons une heuristique à opérateur multiple (MOH) pour "max-k-cut", un algorithme de recherche Tabu itérée (ITS) pour "max-bisection" et un algorithme "path relinking" (PR-VSP) pour VSP. Des résultats expérimentaux sur des jeux de test standard démontrent que les algorithmes proposés rivalisent favorablement avec les approches existantes de la littérature. L'utilisation combinée de plusieurs opérateurs de recherche est analysée afin de mettre en évidence l'influence de ces opérateurs sur la performance des algorithmes. / Graph partitioning problems are a class of well-known NP-hard combinatorial optimization problems with a wide range of applications, such as VLSI layout design, statistical physics, sports team scheduling, image segmentation, and protein conformation for instances. This thesis considers three representative problems in this family, including the max-k-cut problem, the max-bisection problem and the vertex separator problem (VSP). Due to high computational complexity, heuristic and metaheuristic approaches are commonly used for approximating the challenging problems. This thesis is devoted to developing efficient metaheuristic algorithms based on a collection of complementary search operators. Specifically, we develop a multiple operator heuristic (MOH) for max-k-cut, an iterated tabu search (ITS) algorithm for max-bisection and a path relinking (PR-VSP) algorithm for VSP. Extensive computational experiments and comparisons demonstrate that the proposed algorithms compete favorably with state-of-the-art approaches in the literature. The combined use of multiple search operators is analyzed to shed lights on the influence over the performance of the algorithms.

Pour étudier l'impact des changements environnementaux dans un écosystème marin côtier, il est nécessaire d'utiliser des espèces indicatrices. Il est essentiel de distinguer les performances de recherche de nourriture qui résultent des changements de l’environnement. L'objectif de ma thèse était d'étudier l'influence des facteurs intrinsèques et extrinsèques sur l'activité de recherche alimentaire des manchots pygmée (Eudyptula minor). J'ai démontré que la thermocline a permis aux oiseaux d'approcher le comportement optimal. Cependant, la thermocline est un élément instable. Je n'ai trouvé aucun effet des caractéristiques des individus sur le comportement et le succès. Mon travail suggère que les conditions environnementales sont les principaux facteurs qui influencent le comportement des manchots pygmée qui sont donc de bons indicateurs. / To study the impact of environmental changes in a coastal marine ecosystem, it is necessary to use indicator species. It is crucial to understand the foraging performances that proceed from environmental changes. The aim of my thesis was to examine the influence of intrinsic and extrinsic factors on the foraging activity of the little penguins (Eudyptula minor). The thermocline allowed birds to approach optimal behaviour. However, the thermocline is an unstable element. I did not find any effect of individual characteristics on their foraging behaviour and success. My work suggests that environmental conditions are major factors that will influence the behaviour of little penguins, allowing me to conclude that little penguins are good ecological indicators.

Le compromis d’allocation de l’énergie entre les fonctions concurrentielles de la reproduction et de la maintenance (et à long terme la survie) est largement tributaire de la capacité de l’organisme à acquérir des ressources dans son milieu. Les mécanismes physiologiques sousjacents aux décisions d’acquisition et d’allocation de l’énergie sont actuellement peu connus. Le but de cette thèse est d’étudier le rôle de deux hormones, la corticostérone et la prolactine, dans ces prises de décisions chez un oiseau marin longévif, le manchot Adélie (Pygoscelis adeliae), et ce, pendant une phase couteuse en énergie : la période d’élevage des poussins. Pour ce faire, nous avons conduit des approches expérimentales couplant d’une part la manipulation hormonale (augmentation des niveaux de corticostérone ou diminution des niveaux de prolactine) et la mesure du comportement en mer grâce à l’utilisation d’enregistreurs miniaturisés de l’effort de plongée. Par ailleurs, le budget temps, la condition corporelle, le régime alimentaire (analyses des isotopes stables du carbone et de l’azote) ainsi que le succès de reproduction des individus ont été considérés. A l’échelle de la plongée, nous avons observé des rôles positifs et négatifs de la corticostérone et de la prolactine, respectivement, sur le comportement de recherche alimentaire. De façon contradictoire, il semble que la corticostérone ait eu un effet négatif à plus large échelle (e.g. diminution de la durée des voyages alimentaires). La complexité de l’implication de ces deux hormones dans le compromis entre survie et reproduction est finalement discutée à la lumière de ces résultats. / The trade-off in the allocation of energy between the competitive functions of reproduction and maintenance (and survival in the long term basis) is largely dependent on the capacity of organisms to acquire resources in its environment. However, physiological mechanisms underlying decisions of energy acquisition and allocation are currently poorly known. Theaim of this PhD is to examine the role of two hormones, corticosterone and prolactin, in these decision processes in a long-lived seabird, the Adélie penguin (Pygoseclis adeliae) during an energetically costly period: the chick-rearing stage. To achieve this, we conducted experimental approaches coupling hormonal manipulation (increasing corticosterone levels ordecreasing prolactin levels) and the monitoring of at-sea behaviour by using miniaturised time-depth recorders. Moreover, time budget, body condition, diet (via stable isotopes analyses) and reproductive success of individuals were considered. At the dive scale, we observed positive and negative roles of corticosterone and prolactin on the foraging behaviour, respectively. However on the contrary, it seems that corticosterone had a negative effect at a larger scale (e.g. a decrease in at-sea trip duration). The complexity of the involvement of these hormones in the trade-off between survival and reproduction is discussed in the light of these results.