Cette thèse a pour objectif d'étudier la dynamique spatio-temporelle des atomes refroidis par laser dans un piège magnéto-optique (PMO). Il a été montré qu'un nuage d'atomes froids dans le régime de diffusion multiple peut présenter un comportement instable sans modulation externe du système. Cependant, ces instabilités n'ont pas encore été modélisées de façon satisfaisante. Une nouvelle configuration du PMO a été mise en oeuvre pour tenter d'étudier des instabilités dans une seule direction. Ce PMO, qualifié d'anisotrope, n'utilise pas des lasers de mêmes fréquences dans chaque direction de l'espace. Il met en évidence les forts couplages existants entre les directions du piège, si bien qu'il n'est pas possible de l'utiliser pour réduire le nombre de dimensions dans lesquelles les instabilités s'établissent. Toutefois, cette étude constitue un premier pas vers une meilleure description tridimensionnelle du piège. Elle nous a notamment permis de mesurer la probabilité pour qu'un photon diffusé soit réabsorbé à l'intérieur du nuage. Cette quantité est caractéristique du PMO mais elle n'avait jusqu'à là jamais été mesurée. Nous avons également établi un modèle spatio-temporel unidimensionnel du PMO. Il est constitué d'un système d'équations non-linéaires couplées reliant la densité atomique et les intensités des faisceaux lasers. Ce système contient notamment une équation de Vlasov-Fokker-Planck, rencontrée dans de nombreux domaines de la physique. Des simulations numériques ont été effectuées dans un cas simple. D'un point de vue expérimental, l'utilisation d'une caméra rapide nous a permis de mettre en évidence la structure spatiale d'instabilités de type stochastique. / The aim of this thesis is to study the spatio-temporal dynamics of laser cooled atoms in a magneto-optical trap (MOT). Recent works have shown that in the multiple scattering regime, an atomic cloud can have an unstable behavior without external modulation of the system. Nevertheless, these instabilities have not yet been modeled in a satisfactory way. A new configuration of the MOT has been built up as a possible way to study instabilities in only one direction. This trap, called anisotropic MOT, is not made of laser beams with the same laser frequencies along each direction of space. It exhibits the strong couplings between the directions of the trap, with the result that it cannot be used to reduce the number of directions in which instabilities grow up. However, this study can be considered as a new step to a better 3D description of the MOT physics. In particular, it gives us a way to measure the probability that a scattered photon is reabsorbed inside the atomic cloud. This quantity is a characteristic of the MOT but it has never been measured so far. We also develop a 1D spatio-temporal model of the MOT. It consists in a set of coupled nonlinear equations linking the atomic density and the laser intensities. This set contains a Vlasov-Fokker-Planck equation which is used to model a lot of systems in various fields and not only in physics. Numerical simulations have been done in a simple case. In the experiment, the use of a fast video camera allows us to observe the spatial structure of one type of instabilities, the so-called stochastic instabilities.

La Méditerranée est caractérisée par des concentrations en nutriments parmi les plus faibles au monde, et qui montrent des valeurs décroissantes d’ouest en est. A l’échelle climatologique, le bassin est dominé par un régime subtropical, à l’exception de certaines zones spécifiques, qui présentent une dynamique typique des régions tempérées. Malgré l’importance des nutriments pour ces cycles, on connaı̂t peu de chose sur leur variabilité temporelle car les données disponibles sont souvent insuffisantes à l’échelle du bassin. L’objectif principal de ce travail est d’aborder cette question à différentes échelles de temps. L’exploitation de la série temporelle DYFAMED a d’abord permis de décrire le cycle saisonnier et les tendances décennales des concentrations en nutriments en Méditerranée nord-occidentale. L’analyse des données d’apports atmosphériques de la station du Cap Ferrat à complété ce travail, en évaluant l’importance relative des processus d’approvisionnement en nutriments des eaux de surface. Pour élargir l’étude à l’ensemble du bassin, nous avons par la suite considéré des mesures acquises par des flotteurs Bio-Argo (déployés dans le cadre de l’EQUIPEX NAOS), équipés de capteurs optiques mesurant les concentrations en nitrate (SUNA). Ces flotteurs sont en train de changer fondamentalement la manière dont nous observons les océans, et cette thèse est l’une des premières à documenter cette révolution technologique. Ils ont rendu possible, pour la première fois en Méditerranée, une description des cycles saisonniers des concentrations en nitrate, simultanément en différentes zones du bassin. Ces données ont aussi souligné l’importance de la variabilité temporelle haute fréquence, permettant de réévaluer le rôle de certains processus. / The Mediterranean Sea is characterized by nutrient concentrations among the lowest in the world, and which exhibit decreasing values eastward. At climatological scale, a subtropical-like regime dominates almost the entire basin, except for some areas where temperate like dynamics are found. Despite the importance of nutrients on these cycles, very little is known about their temporal variability, due to the overall data scarcity at basin scale. This work mainly aims to address this issue at various time scales. Data from the DYFAMED time-series were firstly examined, and allowed the description of the seasonal cycle and decadal trends of nutrient concentrations, in the northwestern Mediterranean. The analysis of atmospheric data from the Cap Ferrat station completed this work, and permitted to evaluate the relative contributions of the different processes that provide nutrients in surface. The study was then extended to the whole basin by considering measurements acquired by Bio-Argo floats (deployed in the framework of the NAOS EQUIPEX), equipped with a nitrate sensor (SUNA). These floats are about to fundamentally change the way we observe the ocean, and present work is among the first to document this ongoing technological revolution. They allowed, for the first time in the Mediterranean, the monitoring of seasonal variability of nitrate concentrations, simultaneously in different areas of the basin. This data also highlighted the significance of the high frequency temporal variability, which enables to reevaluate the role of some processes.

L’analyse en ligne et in situ constitue aujourd’hui un axe de développement stratégique pour la chimie analytique. C’est particulièrement vrai dans le domaine nucléaire pour lequel les contraintes de sécurité liées à la radioactivité des échantillons, et la nécessité de limiter au maximum les déchets issus des analyses, plaident en faveur de techniques de mesure à distance, sans prélèvement ni préparation d’échantillon. La spectroscopie d’émission de plasma créé par laser (ou LIBS pour laser-induced breakdown spectroscopy), technique d’analyse élémentaire des matériaux basée sur l’ablation laser et la spectroscopie d’émission optique, possède ces qualités. C’est donc une technique de choix pour l’analyse en ligne. Cependant, la maîtrise de la mesure est délicate pour plusieurs raisons. D’abord, la LIBS est multiparamétrique et l’effet des paramètres expérimentaux sur les performances analytiques n’est pas toujours clairement établi. Ensuite, les phénomènes physiques donnant lieu au signal LIBS sont non linéaires, couplés, et transitoires. Enfin, un système d’analyse en ligne doit être le plus robuste possible face aux variations non contrôlées des conditions de mesure. L’objectif de cette thèse est donc d’améliorer la maîtrise et les performances de l’analyse quantitative par LIBS en utilisant des méthodes multivariées capables de gérer la multidimensionalité, la non linéarité et le couplage des paramètres et des données. Pour cela, le travail se décompose en deux parties. Dans un premier temps, nous avons réalisé un plan d’expériences composite centré visant à relier les paramètres expérimentaux de l’ablation laser (énergie de l’impulsion et paramètres de focalisation du faisceau) et de la détection du signal (délai après le tir laser) aux caractéristiques physiques du plasma (masse ablatée, température) et aux performances analytiques (intensité et répétabilité du signal). L’optimisation des paramètres qui en résulte est alors interprétée comme le meilleur compromis, pour l’analyse quantitative, entre efficacité d’ablation laser et chauffage du plasma. Dans un deuxième temps, nous avons développé une méthodologie multivariée basée sur les techniques MCR-ALS, ICA et PLS, pour quantifier certains éléments dans différentes matrices métalliques en exploitant, en plus de la dimension spectrale habituelle, la dimension temporelle du signal LIBS. Cette dernière, pourtant essentielle, est généralement négligée dans la littérature. Dans cette partie, nous discutons donc de l’intérêt de cette approche par rapport aux méthodes usuelles de quantification (univariée et multivariée), et de l’apport de cette méthodologie pour diagnostiquer, comprendre et éventuellement compenser les effets de matrice observés en LIBS. / Online and in situ analysis is now a strategic development for analytical chemistry. This is especially true in the nuclear field for which the security constraints related to the radioactivity of samples, and the need to minimize waste from analyzes argue for remote measurement techniques without sampling or sample preparation. Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) technique for elemental analysis of materials based on laser ablation and the optical emission spectroscopy, has these qualities. It is a technique of choice for online analysis. However, the processes involved in LIBS, namely laser ablation, atomization, plasma formation and emission, are quite complex and difficult to control because the underlying physical phenomena are coupled and nonlinear. In addition, the analytical performance of the LIBS technique depends strongly on the choice of experimental conditions. Finally, an online analysis system should be as robust as possible face to uncontrolled variations in measurement conditions. The processes involved in LIBS, namely laser ablation, atomization, plasma formation and emission, are quite complex and difficult to control because the underlying physical phenomena are coupled and nonlinear. In addition, the analytical performance of the LIBS technique depends strongly on the choice of experimental conditions. The objective of this thesis is to improve control and performance of quantitative analysis by LIBS using multivariate methods capable of handling multi-dimensionality, nonlinearity and the coupling between parameters and data. For this, the work is divided into two parts. First the optimization is carried out using a central composite design to model the relationship between the experimental parameters of laser ablation (pulse energy and beam focusing parameters) and signal detection (delay time) to the physical characteristics of plasma (ablated mass, temperature) and the analytical performance (intensity and repeatability of the signal). The optimization parameters that results is then interpreted as the best compromise for the quantitative analysis between efficiency of laser ablation and plasma heating. Secondly, we developed a multivariate methodology based on MCR-ALS, ICA and PLS techniques to quantify certain elements in different metallic matrices operator, in addition to the usual spectral dimension, the time dimension of LIBS signal. In this part, we discuss the value of this approach over conventional methods of quantification (univariate and multivariate) and the contribution of this methodology to diagnose, understand and possibly compensate matrix effects observed in LIBS.

Motivés par des besoins en industrie microélectronique, ces travaux apportent des contributions en modélisation probabiliste de données spatiales, et en maîtrise statistique de procédés.Le problème spatial a pour spécificité d’être posé sur un domaine circulaire. Il se représente par un modèle de krigeage dont la partie déterministe est constituée de polynômes orthogonaux et la partie stochastique de processus gaussiens. Traditionnellement définis avec la norme euclidienne et la mesure uniforme sur le disque, ces choix n’exploitent pas les informations a priori sur les procédés d’usinage.Pour tenir compte des mécanismes de rotation ou de diffusion à partir du centre, nous formalisons les processus gaussiens polaires sur le disque. Ces processus intègrent les corrélations radiales et angulaires dans le modèle de krigeage, et en améliorent les performances dans les situations considérées. Ils sont ensuite interprétés par décomposition de Sobol et généralisés en dimension supérieure. Des plans d’expériences sont proposés dans le cadre de leur utilisation. Au premier rang figurent les cylindres latins qui reproduisent en coordonnées polaires les caractéristiques des hypercubes latins.Pour intégrer à la fois les aspects spatiaux et temporels du problème industriel, la maîtrise statistique de procédé est abordée en termes d’application de cartes de contrôle aux paramètres des modèles spatiaux. Les séries temporelles suivies ont aussi la particularité de comporter des données atypiques et des changements structurels, sources de biais en prévision, et de fausses alarmes en suivi de risque. Ce problème est traité par lissage robuste et adaptatif. / Driven by industrial needs in microelectronics, this thesis is focused on probabilistic models for spatial data and Statistical Process Control. The spatial problem has the specificity of being defined on circular domains. It is addressed through a Kriging model where the deterministic part is made of orthogonal polynomials and the stochastic term represented by a Gaussian process. Defined with the Euclidean distance and the uniform measure over the disk, traditional Kriging models do not exploit knowledge on manufacturing processes. To take rotations or diffusions from the center into account, we introduce polar Gaussian processes over the disk. They embed radial and angular correlations in Kriging predictions, leading to significant improvements in the considered situations. Polar Gaussian processes are then interpreted via Sobol decomposition and generalized in higher dimensions. Different designs of experiments are developed for the proposed models. Among them, Latin cylinders reproduce in the space of polar coordinates the properties of Latin hypercubes. To model spatial and temporal data, Statistical Process Control is addressed by monitoring Kriging parameters, based on standard control charts. Furthermore, the monitored time – series contain outliers and structural changes, which cause bias in prediction and false alarms in risk management. These issues are simultaneously tackled with a robust and adaptive smoothing.

La musique et la parole reposent sur une organisation temporelle. En effet, l’anticipation, l’organisation et le groupement temporel y sont nécessaires. Il serait donc possible que des processus domaine-généraux sous-tendent ces deux processus temporels soient mis en jeu.Pour tester cette hypothèse, trois expériences utilisant des mesures comportementales et électrophysiologiques (EEG) ont été menées afin de déterminer si la perception et la production de la parole peuvent bénéficier d’un amorçage rythmique (i.e. la présentation au préalable d’un rythme musical qui peut renseigner sur les structures temporelles de la parole). En utilisant ces mesures, nous avons montré que le traitement phonologique de pseudo-mots parlés est renforcé lorsque la parole est conforme aux prédictions temporelles des auditeurs (Cason & Schön, 2012). Le traitement phonologique des phrases peut également être amélioré et cet effet d’amorçage augmenté grâce à un entrainement avec les rythmes musicaux (Cason, Astésano & Schön, soumis). Dans une troisième étude, nous avons montré que l’amorçage rythmique peut augmenter la production phonologique chez les enfants sourds (Cason, Hidalgo & Schön, soumis).Ces trois études montrent que la régularité du rythme musical (plus important que dans la parole) semblerait permettre, de manière générale, la formation de prédictions temporelles précises et une trace mnésique également améliorer la production de la parole chez les enfants souffrants de troubles auditif. / Music and speech are both reliant on how events occur in time. Both require anticipation about when and what events will occur as well as a temporal and hierarchical organisation of salient and less salient events. These may rely on common, domain-general processes.With this in mind, three experiments using behavioural and electrophysiological (EEG) measures were conducted which aimed to investigate whether speech perception and production can benefit from rhythmic priming (inducing temporal expectations through music, and which can inform a listener about temporal structures in speech). We have found that phonological processing of spoken pseudowords is enhanced when speech conforms to listener expectations, as measured by behavioural (reaction time) and EEG data (Cason & Schön, 2012). Phonological processing of sentences can also be enhanced via rhythmic priming (behavioural measures) and this priming effect is augmented through training with the musical rhythms (Cason, Astésano & Schön, submitted).Overall, it seems that the regularity of musical rhythm (over speech rhythm) allows a listener to form precise temporal expectations and a metrical memory trace which can impact on phonological processing of words and sentences, and that rhythmic priming can also enhance articulation performance in hearing-impaired children, perhaps via an enhanced phonological perception.

Cette thèse s’intéresse à l’analyse de séries temporelles d’images satellites à moyenne résolution spatiale. L’intérêt principal de telles données est leur haute répétitivité qui autorise des analyses de l’usage des sols. Cependant, deux problèmes principaux subsistent avec de telles données. En premier lieu, en raison de la couverture nuageuse, des mauvaises conditions d’acquisition, ..., ces données sont souvent très bruitées. Deuxièmement, les pixels associés à la moyenne résolution spatiale sont souvent “mixtes” dans la mesure où leur réponse spectrale est une combinaison de la réponse de plusieurs éléments “purs”. Ces deux problèmes sont abordés dans cette thèse. Premièrement, nous proposons une technique d’assimilation de données capable de recouvrer des séries temporelles cohérentes de LAI (Leaf Area Index) à partir de séquences d’images MODIS bruitées. Pour cela, le modèle de croissance de plantes GreenLab estutilisé. En second lieu, nous proposons une technique originale de démélangeage, qui s’appuie notamment sur des noyaux “élastiques” capables de gérer les spécificités des séries temporelles (séries de taille différentes, décalées dans le temps, ...)Les résultats expérimentaux, sur des données synthétiques et réelles, montrent de bonnes performances des méthodologies proposées. / This PhD dissertation is concerned with time series analysis for medium spatial resolution (MSR) remote sensing images. The main advantage of MSR data is their high temporal rate which allows to monitor land use. However, two main problems arise with such data. First, because of cloud coverage and bad acquisition conditions, the resulting time series are often corrupted and not directly exploitable. Secondly, pixels in medium spatial resolution images are often “mixed” in the sense that the spectral response is a combination of the response of “pure” elements.These two problems are addressed in this PhD. First, we propose a data assimilation technique able to recover consistent time series of Leaf Area Index from corrupted MODIS sequences. To this end, a plant growth model, namely GreenLab, is used as a dynamical constraint. Second, we propose a new and efficient unmixing technique for time series. It is in particular based on the use of “elastic” kernels able to properly compare time series shifted in time or of various lengths.Experimental results are shown both on synthetic and real data and demonstrate the efficiency of the proposed methodologies.

Cette thèse étudie la sémantique des constructions gradables du point de vue de la langue des signes, en se basant sur les données de la Langue des Signes Italienne (LIS). Des travaux récents sur les langues des signes (Lillo-Martin and Klima (1990), Sandler & Lillo-Martin (2006) Schlenker (2011), entre autres) ont montré l’importance de les inclure dans le domaine empirique des recherches sémantiques. En effet, la modalité visuelle et l’iconicité permettent parfois de réaliser de façon explicite des éléments abstraits du système logique du langage qui restent implicites dans les langues parlées. Ainsi, la contribution unique des langues des signes dans les débats sémantiques ouvre de nouvelles perspectives pour mieux comprendre le fonctionnement du système logique des langues.La thèse contient trois études de cas. La première étude se concentre sur les adjectifs gradables et les constructions comparatives. Nous proposons des arguments en faveur de l’existence des variables de degrés (Kennedy 1999) : i) en LIS, une classe d’adjectifs gradables représente explicitement les degrés et les échelles dans l’espace des signes, (ii) grâce à un morphisme iconique, les échelles sont représentées comme un ensemble de points ordonnés dont chaque point représente un degré, (iii) les expressions qui se réfèrent aux degrés peuvent devenir des antécédents pour des pronoms de degré, comme dans le domaine nominal, temporel et modal. De plus, nous montrons que ces constructions sont des comparatives mixtes qui expriment une comparaison explicite et que les trois différents marqueurs comparatifs (MORE, iconic-more et ∃--icon-more) présentent différentes propriétés morpho- syntaxiques et sémantiques : le premier marqueur, MORE, n’est pas iconique et se comporte plus ou moins comme le comparatif anglais « more ». Par contre, on observe une différence intéressante entre les marqueurs iconiques ∃-icon-more et iconic-more. En effet, ils présentent différentes propriétés articulatoires. Le marqueur iconic-more a un mouvement qui se termine par une forte décélération alors que le mouvement du marqueur ∃-icon-more ne l’a pas. Nous montrons que la présence et l’absence de décélération sont associées à des interprétations sémantiques différentes. La présence du marqueur iconic-more donne lieu à une lecture exacte alors que ∃-icon-more donne lieu à une lecture existentielle. Pour expliquer ce contraste, nous soutenons que le lieu marqué par une forte décélération du mouvement correspond à un pronom déictique. En revanche, les marqueurs ∃-icon-more et MORE ont une interprétation existentielle comme dans les langues parlées. Dans la deuxième étude, nous étendons le domaine empirique des constructions gradables en incluant parmi celles-ci les constructions temporelles. Dans les constructions temporelles, les moments auxquels se passent les événements et les relations temporelles sont explicitement représentées dans l’espace de signation grâce à un morphisme iconique qui représente l’échelle temporelle comme une ligne horizontale. Ces constructions possèdent exactement les mêmes propriétés sémantiques que les constructions comparatives. Plus précisément, les marqueurs temporels ont des interprétations déictiques et existentielles parallèles à celles des constructions comparatives et des pronoms anaphoriques pouvant être utilisés pour se référer aux moments représentés explicitement dans espace de signation Enfin, la dernière est une étude comparative entre les composants iconiques des adjectifs absolus de la LIS et un geste co-verbal en italien ayant approximativement le sens de « complètement ». Nous montrons que la composante iconique et le geste co-verbal apportent tous les deux une contribution non assertive et que leur contribution peut ne pas être prise en compte (ne pas être copiée) dans la résolution de l’ellipse. Ces propriétés suggèrent que l’on peut analyser la composante iconique des adjectifs absolus de la LIS comme un élément gestuel. / The aim of this dissertation is to investigate gradable constructions in Italian Sign Language (LIS). In the semantic literature, the debate about the existence of degrees as ontological elements has been very active. In this dissertation, we show that Italian Sign Language pro- vides evidence not only for the existence of degrees, but also for degree-denoting variables. First, degrees can be overtly represented as ordered points (i.e loci) in signing space by means of an iconic mapping. Second, degree expressions can be established on points in space (i.e loci), which can be anaphorically linked to later pointing pronouns, as in the nominal do- main, temporal and modal domains. Additionally, focusing on comparative constructions, we show that articulatory properties of comparative markers influence the interpretation of comparatives. Specifically, the presence/absence of sharp deceleration makes visible a specific degree which is then interpreted as a deictic element. Furthermore, we show that the visibility of degrees is not just limited to the adjectival domain but that it extends to the temporal domain, but it extends to the temporal domain. Specifically, in temporal constructions the temporal scale is iconically represented as a set of ordered points in the horizontal plane. Moreover, temporal markers, as comparatives markers, express a relation between the time arguments of the two clauses. To account for these properties, we propose an analysis of temporal clauses in terms of comparative clauses. Finally, we move to LIS absolute gradable adjectives and show that the iconic component of some of these adjectives can be analyzed as co-speech gestures. However, while co-speech gestures are optional, the iconic component of LIS absolute adjectives is an integral part of the adjectives and it cannot be omitted.

Les séries temporelles sont l'un des types de données les plus courants dans divers domaines scientifiques, industriels et financiers. Selon le contexte, l'analyse des séries temporelles est effectuée à diverses fins: prévision, estimation, classification et détection des tendances et des événements. Grâce aux capacités exceptionnelles de la perception visuelle humaine, la visualisation reste l'un des outils les plus puissants pour l'analyse de données, en particulier pour les données temporelles. Avec la croissance de volume et de la complexité des jeux de données, de nouvelles techniques de visualisation sont clairement nécessaires pour améliorer l'analyse des données. Elles visent à faciliter l'analyse visuelle dans le cas où des situations ou des tâches sont bien spécifiées, ou à favoriser l'analyse exploratoire non guidée.La visualisation est basée sur le "mapping visuel", un processus qui consiste à associer les valeurs de données aux canaux visuels comme la position, la taille et la couleur des éléments graphiques. A cet égard, la forme la plus connue de visualisation des séries temporelles, c'est-à-dire les graphiques linéaires ("line charts" en anglais), consiste en une mise en correspondance des valeurs de données avec la position verticale de la ligne. Cependant, un seul mapping visuel ne convient pas à toutes les situations et objectifs analytiques.Notre but est d'introduire des alternatives au mapping visuel conventionnel et de trouver des situations dans lesquelles, la nouvelle approche compense la simplicité et la familiarité des techniques existantes. Nous présentons une revue de l'état de l'art sur la visualisation des séries chronologiques, puis nous nous concentrons sur les approches existantes du mapping visuel.Ensuite, nous présentons nos contributions. Notre première contribution est une étude systématique d'un «mapping visuelle composite» qui consiste à utiliser des combinaisons de canaux visuels pour communiquer différentes facettes d'une série temporelle. Au moyen de plusieurs expériences avec des utilisateurs, nous comparons les nouveaux mappings visuels à une technique de référence existante et nous mesurons la vitesse et la précision des utilisateurs dans différentes tâches analytiques. Nos résultats montrent que les nouvelles conceptions visuelles conduisent à des performances analytiques proches de celles des techniques existantes sans être inutilement complexes ou nécessiter un entraînement. De plus, certains mappings proposés surpassent les techniques existantes dans les situations de contraintes spatiales. L'efficacité spatiale est d'une grande importance pour la visualisation simultanée de grands volumes de données ou de visualisation sur de petits écrans. Les deux scénarios font partie des défis actuels de la visualisation de l'information. / Time series are one of the most common types of recorded data in various scientific, industrial, and financial domains. Depending on the context, time series analysis are used for a variety of purposes: forecasting, estimation, classification, and trend and event detection. Thanks to the outstanding capabilities of human visual perception, visualization remains one of the most powerful tools for data analysis, particularly for time series. With the increase in data sets' volume and complexity, new visualization techniques are clearly needed to improve data analysis. They aim to facilitate visual analysis in specified situations, tasks, or for unguided exploratory analysis.Visualization is based upon visual mapping, which consists in association of data values to visual channels, e.g. position, size, and color of the graphical elements. In this regard, the most familiar form of time series visualization, i.e. line charts, consists in a mapping of data values to the vertical position of the line. However, a single visual mapping is not suitable for all situations and analytical objectives.Our goal is to introduce alternatives to the conventional visual mapping and find situations in which, the new approach compensate for the simplicity and familiarity of the existing techniques. We present a review of the existing literature on time series visualization and then, we focus on the existing approaches to visual mapping.Next, we present our contributions. Our first contribution is a systematic study of a "composite" visual mapping which consists in using combinations of visual channels to communicate different facets of a time series. By means of several user studies, we compare our new visual mappings with an existing reference technique and we measure users' speed and accuracy in different analytical tasks. Our results show that the new visual designs lead to analytical performances close to those of the existing techniques without being unnecessarily complex or requiring training. Also, some of the proposed mappings outperform the existing techniques in space constraint situations. Space efficiency is of great importance to simultaneous visualization of large volumes of data or visualization on small screens. Both scenarios are among the current challenges in information visualization.

La criticité des programmes dépasse constamment de nouvelles frontières car ils sont de plus en plus utilisés dans la prise de décision (voitures autonomes, robots chirurgiens, etc.). Le besoin de développer des programmes sûrs et de vérifier les programmes existants émerge donc naturellement.Pour prouver formellement la correction d'un programme, il faut faire face aux défis de la mise à l'échelle et de la décidabilité. Programmes composés de millions de lignes de code, complexité de l'algorithme, concurrence, et même de simples expressions polynomiales font partis des problèmes que la vérification formelle doit savoir gérer. Pour y arriver, les méthodes formelles travaillent sur des abstractions des états des programmes étudiés afin d'analyser des approximations de leur comportement. L'analyse des boucles est un axe entier de la vérification formelle car elles sont encore aujourd'hui peu comprises. Bien que certaines d'entre elles peuvent facilement être traitées, il existe des exemples apparemment très simples mais dont le comportement n'a encore aujourd'hui pas été résolu (par exemple, on ne sait toujours pas pourquoi la suite de Syracuse, simple boucle linéaire, converge toujours vers 1).L'approche la plus commune pour gérer les boucles est l'utilisation d'invariants de boucle, c'est à dire de relations sur les variables manipulées par une boucle qui sont vraies à chaque fois que la boucle recommence. En général, les invariants utilisent les mêmes expressions que celles utilisées dans la boucle : si elle manipule explicitement la mémoire par exemple, on s'attend à utiliser des invariants portant sur la mémoire. Cependant, il existe des boucles contenant uniquement des affectations linéaires qui n'admettent pas d'invariants linéaires, mais polynomiaux.Les boucles linéaires sont elles plus expressives que ce qu'il paraîtrait ?Cette thèse présente de nouvelles propriétés sur les boucles linéaires et polynomiales. Il est déjà connu que les boucles linéaires sont polynomialement expressives, au sens ou si plusieurs variables évoluent linéairement dans une boucle, alors n'importe quel monôme de ces variables évolue linéairement. La première contribution de cette thèse est la caractérisation d'une sous classe de boucles polynomiales exactement aussi expressives que des boucles linéaires, au sens où il existe une boucle linéaire avec le même comportement. Ensuite, deux nouvelles méthodes de génération d'invariants sont présentées.La première méthode est basée sur l'interprétation abstraite et s'intéresse aux filtres linéaires convergents. Ces filtres jouent un rôle important dans de nombreux systèmes embarqués (dans l'avionique par exemple) et requièrent l'utilisation de flottants, un type de valeurs qui peut mener à des erreurs d'imprécision s'ils sont mal utilisés. Aussi, la présence d'affectations aléatoires dans ces filtres rend leur analyse encore plus complexe.La seconde méthode traite d'une approche différente basée sur la génération d'invariants pour n'importe quel type de boucles linéaires. Elle part d'un nouveau théorème présenté dans cette thèse qui caractérise les invariants comme étant les vecteurs propres de la transformation linéaire traitée. Cette méthode est généralisée pour prendre en compte les conditions, les boucles imbriquées et le non déterminisme dans les affectations.La génération d'invariants n'est pas un but en soi, mais un moyen. Cette thèse s'intéresse au genre de problèmes que peut résoudre les invariants générés par la seconde méthode. Le premier problème traité est problème de l'orbite (Kannan-Lipton Orbit problem), dont il est possible de générer des certificats de non accessibilité en utilisant les vecteurs propres de la transformation considerée. En outre, les vecteurs propres sont mis à l'épreuve en pratique par leur utilisation dans le model-checker CaFE basé sur la verification de propriétés temporelles sur des programmes C. / The criticality of programs constantly reaches new boundaries as they are relied on to take decisions in place of the user (autonomous cars, robot surgeon, etc.). This raised the need to develop safe programs and to verify the already existing ones.Anyone willing to formally prove the soundness of a program faces the two challenges of scalability and undecidability. Million of lines of code, complexity of the algorithm, concurrency, and even simple polynomial expressions are part of the issues formal verification have to deal with. In order to succeed, formal methods rely on state abstraction to analyze approximations of the behavior of the analyzed program.The analysis of loops is a full axis of formal verification, as this construction is still today not well understood. Though some of them can be easily handled when they perform simple operations, there still exist some seemingly basic loops whose behavior has not been solved yet (the Syracuse sequence for example is suspected to be undecidable).The most common approach for the treatment of loops is the use of loop invariants, i.e. relations on variables that are true at the beginning of the loop and after every step. In general, invariants are expected to use the same set of expressions used in the loop: if a loop manipulates the memory on a structure for example, invariants will naturally use expressions involving memory operations. However, there exist loops containing only linear instructions that admit only polynomial invariants (for example, the sum on integers $sumlimits_{i=0}^n i$ can be computed by a linear loop and is a degree 2 polynomial in n), hence using expressions that are syntacticallyabsent of the loop. Is the previous remark wrong then ?This thesis presents new insights on loops containing linear and polynomial instructions. It is already known that linear loops are polynomially expressive, in the sense that if a variable evolves linearly, then any monomial of this variable evolves linearly. The first contribution of this thesis is the extraction of a class of polynomial loops that is exactly as expressive as linear loops, in the sense that there exist a linear loop with the exact same behavior. Then, two new methods for generating invariants are presented.The first method is based on abstract interpretation and is focused on a specific kind of linear loops called linear filters. Linear filters play a role in many embedded systems (plane sensors for example) and require the use of floating point operations, that may be imprecise and lead to errors if they are badly handled. Also, the presence of non deterministic assignments makes their analysis even more complex.The second method treats of a more generic subject by finding a complete set of linear invariants of linear loops that is easily computable. This technique is based on the linear algebra concept of eigenspace. It is extended to deal with conditions, nested loops and non determinism in assignments.Generating invariants is an interesting topic, but it is not an end in itself, it must serve a purpose. This thesis investigates the expressivity of invariantsgenerated by the second method by generating counter examples for the Kannan-Lipton Orbit problem.It also presents the tool PILAT implementing this technique and compares its efficiency technique with other state-of-the-art invariant synthesizers. The effective usefulness of the invariants generated by PILAT is demonstrated by using the tool in concert with CaFE, a model-checker for C programs based on temporal logics.

Le Cameroun est un pays engagé dans une stratégie de développement volontariste, faisant toutefois face à d’importantes difficultés de croissance économique et à une corruption chronique. Suivant ce contexte, la présente étude a pour objet d’effectuer une analyse théorique et empirique des effets de la corruption sur la croissance économique du Cameroun. A cet effet, notre premier axe d’analyse vise à déterminer la nature de la corrélation entre la corruption et la croissance économique au Cameroun. Notre étude révèle qu’à long terme, la corruption affecte négativement le taux de croissance économique, suivant des effets directs d’une part, et suivant des effets indirects d’autre part, à travers l’investissement privé, le niveau d’éducation et les dépenses publiques. Dès lors, un deuxième axe d’analyse nous a paru intéressant à aborder, cherchant cette fois à évaluer l’effet indirect de la corruption sur la croissance économique via les distorsions dans la répartition des dépenses publiques. Les résultats obtenus ici montrent que la corruption provoque des distorsions tendant d’une part, à accroître les allocations aux des dépenses publiques d’investissement, pour un effet induit non significatif sur la croissance économique, et d’autre part, à réduire la part des dépenses publiques de fonctionnement, pour un effet induit négatif sur la croissance économique. / Cameroon is an economy committed to an expansionist development strategy, yet faced with major economic growth challenges and chronic corruption. In this context. The purpose of this study is, therefore, to carry out a theoretical and empirical analysis of the effects of corruption on Cameroon's economic growth. The first analysis framework is aimed at determining the nature of causal relationship between corruption and economic growth in Cameroon. The estimations reveal that in long run, an increase in the level of corruption leads to a reduction in the rate of economic growth. This negative relationship is following a direct effect as well as indirect effects through private investment, education and public spending. The second axis of analysis seeks to assess the indirect effect of corruption on economic growth through distortions in the distribution of public expenditure. Our results show that corruption brings about distortions aimed at increasing allocations to public investment spending thereby producing an insignificant effect on economic growth on the one hand, and reducing the share of public recurrent expenditure with a negative effect on economic growth, on the other hand.