Cette thèse concerne l'étude expérimentale de la transition vers la turbulence dans le cas de l'écoulement de Couette plan. Cet écoulement est linéairement stable pour tout nombre de Reynolds ($R$) et, lorsqu'il est perturbé, une coexistence entre l'état laminaire et l'état turbulent peut être observée. Nous montrons à l'aide d'une perturbation localisée et permanente -un fil perpendiculaire à l'écoulement- que les structures cohèrentes de rouleaux longitudinaux contra-rotatifs présentes autour du fil sont identiques à celles observées en bordure de spots, et que ce sont des solutions d'amplitudes finies dans la limite de l'écoulement de Couette plan non modifié. Un gel spatial de la dynamique de ces rouleaux a été réalisé à l'aide d'un petit obstacle -une perle- installé au centre de l'écoulement. Le comportement intermittent observé est révélateur d'une dynamique sous-jacente de chaos spatio-temporel pour le systéme non perturbé. Pour étudier la transition, nous utilisons des perturbations instantanées d'amplitude variable et des trempes en $R$. Nous observons un régime d'intermittence spatio-temporelle (IST) et caractérisons un nombre de Reynolds critique, $R_{\rm c}$, au dessus duquel l'IST est persistante et la fraction turbulente moyenne bien définie croît avec $R$. Un attracteur turbulent unique coexiste avec l'écoulement laminaire, et une définition propre d'une courbe d'amplitude critique est donnée. En dessous de $R_{\rm c}$, il existe des transitoires longs qui relaxent vers l'état laminaire; l'attracteur est transformé en un répulseur chaotique. Cette étude a été entreprise d'un point de vue statistique et guidée par l'étude parallèle d'un modèle numérique simple de réseau d'itérations couplés pour l'IST. Cette transition vers l'IST est identifiée comme une transition de phase discontinue.

Les séquences temporelles d'images présentent une quantité d'information bien plus importante que des images individuelles. En effet, la prise en compte du temps accroit considérablement le nombre d'états possibles ce qui se traduit par une quantité d'information plus importante (au sens entropie). Grâce à l'agilité des satellites de nouvelle génération et à leur utilisation dans des constellations, des séquences temporelles d'images satellitaires, STIS, vont maintenant être accessibles à haute résolution. Ces données sont extrêmement riches, mais en contrepartie, elles sont complexes et difficiles à interpréter manuellement. Des méthodes d'analyse automatique sont donc requises. Les STIS à haute résolution (STISHR) se distinguent des autres types de séquences existantes par la nature des changements qu'elles présentent. En effet, contrairement aux STIS à basse résolution, les STISHR contiennent des objets. Afin de tenir compte de cette particularité, une méthode d'analyse orientée objet doit donc être utilisée. De telles méthodes existent dans le domaine de la vidéo. Cependant, les objets des STISHR peuvent subir des changements radiométriques, par exemple liés à la croissance des plantes, alors que la radiométrie des objets de vidéo est généralement supposée invariante. Nous devons donc concevoir une méthode d'analyse orientée objet adaptée à la STISHR. Par ailleurs, l'échantillonnage temporel des STISHR est irrégulier et généralement sous-échantillonné par rapport aux phénomènes observables à ces résolutions spatiales. De plus, du point de vue du satellite, aux évolutions radiométriques propres aux objets de la scène se rajoutent les évolutions radiométriques liées à l'épaisseur atmosphérique. Néanmoins, hormis de faibles erreurs de recalage géométrique, la STISHR présente une redondance temporelle dans la forme des objets. Ainsi, une construction est généralement pérenne et une zone cultivable est rarement modifiée. Nous proposons donc une méthode d'analyse de la STISHR basée objet de façon à exploiter d'une part la redondance radiométrique intra objets spatiaux, et d'autre part, la redondance temporelle de forme entre ces objets. Une étude phénoménologique de la dynamique de la scène et de la STISHR nous permet d'identifier les caractéristiques d'une représentation adaptée à la description de ses changements : il s'agit d'un graphe dont les noeuds sont des objets spatiaux reliés par des arcs exprimant leur dépendance temporelle. Le calcul de ce graphe est cependant un problème difficile, et nous proposons d'en calculer une approximation. Cette approximation est calculée en deux temps. Dans un premier temps, on considère une approximation forte sur les dépendances temporelles afin de faciliter la détermination des régions spatiales. Celles-ci sont extraites grâce à un algorithme de segmentation exploitant conjointement les deux types de redondances disponibles : l'homogénéité radiométrique spatiale, et la redondance géométrique temporelle. Les noeuds du graphe ainsi déterminés, on relaxe l'approximation sur les dépendances temporelles de façon à obtenir une estimation plus fine du graphe. Nous proposons ensuite deux utilisations de ce graphe. L'une exploite ses caractéristiques structurelles telles que la valence des noeuds afin de détecter les changements géométriques. L'autre, utilise une version attribuée par des propriétés radiométriques du graphe pour mettre en évidence des comportements fréquents.

L'étude des noyaux à la drip-line proton est un outil récent et puissant pour sonder la structure nucléaire loin de la vallée de stabilité. En particulier, le phénomène de radioactivité deux protons prédit théoriquement en 1960 a été découvert expérimentalement en 2002. Ce travail de thèse concerne une expérience réalisée au GANIL dans le but d'étudier la radioactivité 2p de 54Zn avec une chambre à projection temporelle, développée pour la détection individuelle de chaque proton et la reconstruction de leur trajectoire en trois dimensions. L'analyse des données a permis de déterminer les corrélations en énergie et en angle entre les deux protons. Celles-ci ont été comparées à un modèle théorique qui prend en compte la dynamique de la décroissance, permettant d'obtenir des informations sur la structure de l'émetteur. La statistique obtenue étant très faible, l'interprétation des résultats reste encore limitée mais ces résultats ouvrent de très belles perspectives sur les études futures des noyaux aux limites d'existence.

Cette thèse a été réalisée dans le cadre de 2 projets ANR (Vulnérabilité : Milieux et Climats) : le projet CHACCRA (Climate and Human-induced Alterations in Carbon Cycling at the River-seA connection) et le projet EXTREMA (Episodes météo-climatiques extrêmes et redistribution des masses sédimentaires et des polluants associés au sein d'un système côtier). L'objectif de ce travail doctoral a été de définir les caractéristiques écologiques des faunes de foraminifères benthiques vivant sur la plate-forme continentale dans la zone d'influence du Rhône (Golfe du Lion, Nord-ouest de la Mer Méditerranée), afin d'utiliser les faunes benthiques en tant que bioindicateurs des caractéristiques environnementales actuelles et passées. Aussi, les facteurs environnementaux contraignant la structure (densité, composition faunistique) ainsi que la distribution spatiale et la variabilité temporelle des faunes actuelles de foraminifères benthiques ont été identifiés. Il a été mis en évidence Ie rôle des apports épisodiques de sédiments lors des crues du Rhône, constituant un facteur de stress pour les faunes benthiques vivant près de l'embouchure. La nature et la quantité de matière organique détritique ainsi que les processus liés à la dégradation de cette matière sont également apparus comme des contraintes écologiques majeures contrôlant la dynamique spatiale et temporelle des communautés. Par la suite, un outil basé sur les assemblages fossiles de foraminifères benthiques préservés dans les sédiments au débouché du fleuve a été défini. Celui-ci a permis de retracer l'histoire récente (400 dernières années) du prodelta du Rhône en termes d'apports fluviatiles terrigènes et organiques.

L'espace et le temps sont des concepts indissociables et nécessaires à l'analyse de l'évolution d'entités spatio-temporelles. Modéliser ces évolutions passe par la détection des changements et des relations qui modifient et caractérisent ces entités. Ces changements sont en particulier caractérisés par des modifications liées à la position, à l'empreinte spatiale de ces entités, ou même à leur identité. Une modélisation spatio-temporelle nécessite le développement de solutions de représentation qui permettent d'identifier et d'étudier les processus mis en jeu, leurs causes et leurs conséquences. Le fait que la représentation formelle et informatique d'un phénomène entraîne une description plus ou moins simplifiée de la réalité, implique qu'une telle modélisation retienne le niveau de détail disponible et/ou souhaité de cette description. Idéalement, il devrait être possible d'étudier un phénomène à plusieurs niveaux de granularité dans l'espace et dans le temps. Si de nombreux modèles et approches ont été proposés pour modéliser des évolutions d'entités au sein de phénomènes spatio-temporels, aucun ne permet de disposer d'une structure de représentation permettant de saisir complètement la sémantique de ces applications. Cette recherche propose un modèle de graphe spatio-temporel qui permet de caractériser les principales propriétés de l'évolution d'entités spatiales. Nous distinguons dans ce cadre plusieurs concepts structurants comme les notions d'identité et de relations à travers les dimensions spatiales et temporelles. Pour un temps donné, nous catégorisons les relations spatiales et de filiation et, à travers le temps, les filiations temporelles et les relations spatio-temporelles. Les structures de graphe émergeantes permettent non seulement de caractériser l'évolution d'un ensemble d'entités spatiales, mais aussi de découvrir de nouvelles propriétés. Des fonctions de manipulation de graphe sont développées et appliquées au modèle de graphe spatiotemporel. Ces fonctions identifient des processus génériques ( e.g. vie et mort d'une entité) ou liés à une application spécifique et à sa sémantique. Afin de combiner plusieurs sources d'informations au sein d'un même graphe, des fonctions de jointure permettent l'intégration de plusieurs graphes au sein d'une représentation unifiée. Les propriétés des graphes ainsi constitués et le rôle des différentes entités présentes au sein de ces graphes sont étudiés par une qualification des différents types de routes les reliant. La consistance du modèle de graphe spatio-temporel est abordée à partir d'un algorithme de vérification de contraintes. Nous faisons la différence entre les contraintes de domaine intrinsèques au modèle de graphe, et les contraintes sémantiques dépendantes d'une application en particulier. Une extension de la démarche de modélisation est réalisée à partir d'une structure basée sur les bigraphes qui permet de représenter explicitement un phénomène spatio-temporel selon plusieurs niveaux de granularité spatiale.

Cette thèse se situe dans le domaine de la modélisation spatio-temporelle, et nos travaux portent plus particulièrement sur la gestion de l'information statistique territoriale. Aujourd'hui, la mise à disposition d'un grand volume d'informations statistiques territoriales par différents producteurs (Eurostat, l'INSEE, l'Agence Européenne de l'Environnement, l'ONU, etc.) offre une perspective d'analyses riches, permettant de combiner des données portant sur des thématiques diverses (économiques, sociales, environnementales), à des niveaux d'étude du territoire multiples : du local (les communes) au global (les états). Cependant, il apparaît que les supports, les définitions, les modalités de classification, et le niveau de fiabilité de ces données ne sont pas homogènes, ni dans l'espace, ni dans le temps. De ce fait, les données sont difficilement comparables. Cette hétérogénéité est au cœur de notre problématique, et pour lui faire face, c'est-à-dire l'appréhender, la mesurer et la contrôler, nous faisons dans cette thèse trois propositions pour permettre in fine une exploitation avisée de ce type de données. La première proposition a pour cible le support de l'information statistique territoriale, et cherche à rendre compte à la fois de son caractère évolutif et de son caractère hiérarchique. La deuxième proposition traite du problème de variabilité sémantique des valeurs statistiques associées au support, au moyen de métadonnées. Nous proposons un profil adapté du standard ISO 19115, facilitant l'acquisition de ces métadonnées pour des producteurs de données. La troisième proposition explore la mise à disposition d'outils pour analyser et explorer ces informations dans un mode interactif. Nous proposons une plate-forme dédiée aux analyses statistiques et visant à repérer des valeurs exceptionnelles (outliers en anglais), et à les mettre en relation avec leur origine, et les modalités de leur production.

Cette thèse s'inscrit dans le thème du rendu expressif qui vise à définir des outils de création et de traitement d'images ou d'animations stylisées. Les applications concernent tous les métiers nécessitant une représentation visuelle plus stylisée qu'une photographie : création artistique (jeux vidéo, film d'animation, dessins animés), restitution archéologique, documentation technique, etc. Un critère fondamental de qualité d'une image est l'absence d'artefacts visuels. Cette considération a toujours existé, mais elle est particulièrement importante dans le cas de l'informatique graphique. En effet, la nature même de l'image - des pixels discrets - est source d'artefacts. Les artefacts sont encore plus visibles lorsque l'on s'intéresse aux animations, des artefacts temporels s'ajoutant aux artefacts spatiaux. L'objectif de cette thèse est d'une part de formaliser et mesurer ces artefacts en tenant compte de la perception humaine, et d'autre part de proposer de nouvelles méthodes de stylisation interactive d'animations 3D. Nous présentons tout d'abord un ensemble de techniques pour créer et assurer la cohérence de dessins au trait extraits de scènes 3D animées. Nous proposons ensuite deux méthodes de stylisation des régions de couleur permettant la créations d'un grand nombre de motifs. Le point commun à toutes ces approches est la représentation du médium simulé (pigment d'aquarelle, coup de crayon ou de pinceau...) par une texture évoluant au cours de l'animation. Nous décrivons enfin deux expériences utilisateurs visant à évaluer perceptuellement la qualité des résultats produits par ce type de techniques.

L'Ultra Large Bande est une technique de transmission radio qui consiste à utiliser des signaux dont le spectre s'étale sur une large bande de fréquences, typiquement de l'ordre de 500 MHz à plusieurs GHz. Elle fut d'abord utilisée pour des applications radars puis transposée aux applications de télécommunications, suscitant ainsi un intérêt grandissant au sein de la communauté académique et industrielle. Les principales caractéristiques de cette technologie lui confèrent le statut d'un candidat prometteur pour les systèmes de communications radio haut-débit à courte portée. Cette thèse poursuit un objectif double. Le premier consiste à améliorer l'analyse de performances des antennes ULB et à en proposer de nouvelles structures soit pour la mesure de canal, soit pour les communications. Dans cet objectif, des descripteurs temporels particulièrement pertinents pour le mode impulsionnel sont introduits et appliqués aux antennes réalisées. Le deuxième objectif de cette thèse est de caractériser les réseaux ULB corporels. Dans ce contexte, la question de l'interaction antenne ULB/corps s'est naturellement posée. De nombreuses simulations et mesures sur des personnes volontaires ont permis d'étudier cette question. Une campagne extensive de mesures du canal ULB sur le corps a été ensuite réalisée, ce qui a permis de proposer un modèle statistique capable de reproduire les effets de ce canal de manière réaliste, en configuration statique.

L'utilisation de la communication sans fil dans les applications de contrôle offre de nombreux avantages comme la mobilité... Toutefois, la communication sans fil souffre de nombreux inconvénients tels que la perte d'information, délais aléatoires. Ces problèmes sont essentiellement induits par le non déterministe du comportement de la communication sans fil qui peut avoir un impact négatif sur la performance du système. L'objectif de ce travail porte sur l'amélioration des performances de Systèmes Discrets Contrôlés via un Réseau Sans fil. Ses systèmes sont caractérisés par une commande logique distribuée sur des automates programmables et des boîtiers d'entrées/sorties déportés communiquant via un réseau de communication sans fil, IEEE 802.11. L'approche proposée repose sur un processus de co-conception basé : un, sur une modélisation conjointe des comportements de la commande et du réseau au travers de modèles SED déterministes pour la commande et stochastiques pour le réseau, et sur la simulation pour évaluer les performances des SDCR sans fil et notamment leur temps de réponse. Deux, la proposition d'un algorithme qui alloue dynamiquement les priorités définies par l'IEEE 802.11e sur les trafics de communication en fonction des besoins et des états de la commande; cet algorithme est évalué sur un cas d'étude, pour lequel la communication sans fil induit des risques de collision entre des équipements d'une installation industrielle, en utilisant l'environnement de simulation précédemment défini. Les simulations montrent une amélioration de la performance du système surtout dans des cas où le réseau est très chargé.

Cette thèse vise à fournir et éprouver de nouveaux outils théoriques, numériques et informatiques de calculs de modes non linéaires pour des structures à non linéarité géométrique et discrétisées par éléments finis. La surface invariane de l'espace des phases caractérisant le mode non linéaire est décrite à partir d'une famille d'orbites périodiques solutions des équations du mouvement. Chaque orbite périodique est discrétisée en temps (schéma de Newmark et de Simo) et formulée à l'aide d'un système d'équation global contenant toutes les inconnues à tous les pas de temps, c'est la méthode simultanée, par opposition à la méthode de tir classique. Les familles d'orbites solutions du système global sont obtenues par la méthode de continuation MAN (Méthode Asymptotique Numérique). Des variations autour de la MAN sont aussi abordées. Il s'agit d'apports liés au contrôle de la continuation au passage des points de bifurcations à l'aide d'une perturbation ajoutée au système d'équation non linéaire. On présente un outil-logiciel, MANLAB, permettant la continuation interactive de diagrammes de bifurcation complexes, qui est appliquée à la continuation de famille d'orbites périodiques.