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International audience; In physics, chaos is not synonymous with disorder. This is the deterministic chaos which translates the existence in nature of a group of nonlinear physical phenomena, sensitive to initial conditions and whose geometric supports are fractals. In a deterministic chaos there exists a certain order in an apparent disorder. In dynamical systems theory, they are odd attractors, limit trajectories and signature of chaos in phase space. In many phenomena fractals behave as phase transition sleading to the transition from a regular state to an irregular state with modification of a scale invariant, the fractal dimension. The structure thus changes geometry. Recently, twenty years ago, in his theory of scale relativity (or fractal relativity) Laurent Nottale established the three possible laws of scale whose applications abound in different fields of science. In mathematics, fractal varieties obey an irregular geometry compatible with nature, they are not smooth and incomplete and therefore characterized by a certain roughness. They offer an experimental field of research in mathematics via computing.; En physique, le chaos n'est pas synonyme du désordre. Il s'agit ici du chaos déterministe qui traduit l'existence dans la nature d'un groupe de phénomènes physiques non linéaire, sensibles aux conditions initiales et dont les supports géométriques sont les fractales. Dans un chaos déterministe il existe un certain ordre dans un désordre apparent. En théorie des systèmes dynamique, ce sont des attracteurs étranges, trajectoires limites et signature du chaos dans l'espace des phases. Dans bien de phénomènes les fractales se comportent comme transitions de phase conduisant le passage d'un état régulier à un état irrégulier avec modification d'un invariant d'échelle, la dimension fractale. La structure change ainsi de géométrie. Récemment, il y a une vingtaine d'années, dans sa théorie de relativité d'échelle (ou la relativité fractale) Laurent Nottale établit les trois lois d'échelle possibles dont les applications abondent dans différents domaines de la science. En mathématique les variétés fractales obéissent à une géométrie irrégulière compatible avec la nature, elles sont non lisses et lacunaires et donc caractérisées par une certaine rugosité. Elles offrent un champ de recherche expérimental de mathématiques via l'outil informatique.

In physics, chaos is not synonymous with disorder. This is the deterministic chaos which translates the existence in nature of a group of nonlinear physical phenomena, sensitive to initial conditions and whose geometric supports are fractals. In a deterministic chaos there exists a certain order in an apparent disorder. In dynamical systems theory, they are odd attractors, limit trajectories and signature of chaos in phase space. In many phenomena fractals behave as phase transition sleading to the transition from a regular state to an irregular state with modification of a scale invariant, the fractal dimension. The structure thus changes geometry. Recently, twenty years ago, in his theory of scale relativity (or fractal relativity) Laurent Nottale established the three possible laws of scale whose applications abound in different fields of science. In mathematics, fractal varieties obey an irregular geometry compatible with nature, they are not smooth and incomplete and therefore characterized by a certain roughness. They offer an experimental field of research in mathematics via computing., En physique, le chaos n'est pas synonyme du désordre. Il s'agit ici du chaos déterministe qui traduit l'existence dans la nature d'un groupe de phénomènes physiques non linéaire, sensibles aux conditions initiales et dont les supports géométriques sont les fractales. Dans un chaos déterministe il existe un certain ordre dans un désordre apparent. En théorie des systèmes dynamique, ce sont des attracteurs étranges, trajectoires limites et signature du chaos dans l'espace des phases. Dans bien de phénomènes les fractales se comportent comme transitions de phase conduisant le passage d'un état régulier à un état irrégulier avec modification d'un invariant d'échelle, la dimension fractale. La structure change ainsi de géométrie. Récemment, il y a une vingtaine d'années, dans sa théorie de relativité d'échelle (ou la relativité fractale) Laurent Nottale établit les trois lois d'échelle possibles dont les applications abondent dans différents domaines de la science. En mathématique les variétés fractales obéissent à une géométrie irrégulière compatible avec la nature, elles sont non lisses et lacunaires et donc caractérisées par une certaine rugosité. Elles offrent un champ de recherche expérimental de mathématiques via l'outil informatique.

The climate system generates a strange attractor, described by a probability distribution, called the SRB measure (Sinai-Ruelle-Bowen). This measure describes the state and dynamic of the system. The goal of this thesis is first, to quantify the modification of this measure when climate changes. For this, the Wasserstein distance, stemming from the optimal transport theory, allows us determine accurately the differences between probability distributions. Used on a non-autonomous Lorenz toy model, this metric allows us to detect and quantify the alteration due to a forcing similar to anthropogenic forcing. This methodology has been applied to simulation of RCP scenarios from the IPSL model. The results are coherent with different scenarios. Second, the optimal transport gives a theoretical context for stationary bias correction: a bias correction method is equivalent to a joint probability law. A specific joint law is selected with the Wasserstein distance (Optimal Transport Correction method, OTC). This approach allows us extending bias correction methods in any dimension, correcting spatial and inter-variables dependences. An extension in the non-stationary context has been also developed (dynamical OTC method, dOTC). Those two methods have been tested in an idealized case, based on a Lorenz model, and on climate dataset (a regional climate simulation corrected with respect to the SAFRAN reanalysis).; Le système climatique génère un attracteur étrange, décrit par une distribution de probabilité, nommée la mesure SRB (Sinai-Ruelle-Bowen). Cette mesure décrit l'état et sa dynamique du système. Le but de cette thèse est d'une part de quantifier les modifications de cette mesure quand le climat change. Pour cela, la distance de Wasserstein venant de la théorie du transport optimal, permet de mesurer finement les différences entre distributions de probabilités. Appliquée à un modèle jouet de Lorenz non autonome, elle a permis de détecter et quantifier l'altération due à un forçage similaire à celui du forçage anthropique. La même méthodologie a été appliquée à des simulations de scénarios RCP du modèle de l'IPSL. Des résultats cohérents avec les différents scénarios ont été retrouvés. D'autre part, la théorie du transport optimal fournit un contexte théorique pour la correction de biais dans un contexte stationnaire : une méthode de correction de biais est équivalente à une loi jointe de probabilité. Une loi jointe particulière est sélectionnée grâce à la distance de Wasserstein (méthode Optimal Transport Correction, OTC). Cette approche étend les méthodes de corrections en dimension quelconque, corrigeant en particulier les dépendances spatiales et inter-variables. Une extension dans le cas non-stationnaire a également été proposée (méthode dynamical OTC, dOTC). Ces deux méthodes ont été testées dans un contexte idéalisé, basé sur un modèle de Lorenz, et sur des données climatiques (une simulation climatique régionale corrigée avec des ré-analyses SAFRAN).

The climate system generates a strange attractor, described by a probability distribution, called the SRB measure (Sinai-Ruelle-Bowen). This measure describes the state and dynamic of the system. The goal of this thesis is first, to quantify the modification of this measure when climate changes. For this, the Wasserstein distance, stemming from the optimal transport theory, allows us determine accurately the differences between probability distributions. Used on a non-autonomous Lorenz toy model, this metric allows us to detect and quantify the alteration due to a forcing similar to anthropogenic forcing. This methodology has been applied to simulation of RCP scenarios from the IPSL model. The results are coherent with different scenarios. Second, the optimal transport gives a theoretical context for stationary bias correction: a bias correction method is equivalent to a joint probability law. A specific joint law is selected with the Wasserstein distance (Optimal Transport Correction method, OTC). This approach allows us extending bias correction methods in any dimension, correcting spatial and inter-variables dependences. An extension in the non-stationary context has been also developed (dynamical OTC method, dOTC). Those two methods have been tested in an idealized case, based on a Lorenz model, and on climate dataset (a regional climate simulation corrected with respect to the SAFRAN reanalysis).; Le système climatique génère un attracteur étrange, décrit par une distribution de probabilité, nommée la mesure SRB (Sinai-Ruelle-Bowen). Cette mesure décrit l'état et sa dynamique du système. Le but de cette thèse est d'une part de quantifier les modifications de cette mesure quand le climat change. Pour cela, la distance de Wasserstein venant de la théorie du transport optimal, permet de mesurer finement les différences entre distributions de probabilités. Appliquée à un modèle jouet de Lorenz non autonome, elle a permis de détecter et quantifier l'altération due à un forçage similaire à celui du forçage anthropique. La même méthodologie a été appliquée à des simulations de scénarios RCP du modèle de l'IPSL. Des résultats cohérents avec les différents scénarios ont été retrouvés. D'autre part, la théorie du transport optimal fournit un contexte théorique pour la correction de biais dans un contexte stationnaire : une méthode de correction de biais est équivalente à une loi jointe de probabilité. Une loi jointe particulière est sélectionnée grâce à la distance de Wasserstein (méthode Optimal Transport Correction, OTC). Cette approche étend les méthodes de corrections en dimension quelconque, corrigeant en particulier les dépendances spatiales et inter-variables. Une extension dans le cas non-stationnaire a également été proposée (méthode dynamical OTC, dOTC). Ces deux méthodes ont été testées dans un contexte idéalisé, basé sur un modèle de Lorenz, et sur des données climatiques (une simulation climatique régionale corrigée avec des ré-analyses SAFRAN).

A droplet bouncing on a vertically vibrated liquid bath can be self-propelled by the surface waves it generates. Theses Faraday waves are sustained by the vertical bath vibration for a memory time which can be tuned experimentally. The wave field thus contains in its interference pattern a memory of the past-trajectory. The resulting entity called a walker is characterized by the interaction between the drop and its surrounding waves through this path-memory.This thesis is devoted to an experimental and theoretical investigation of such a wave-mediated path-memory. For this purpose a bouncing drop is magnetically loaded with a droplet of ferrofluid and can then be trapped in an harmonic well. The drop is thus forced to interact with its own path. The confinement induces a self-organization process between the particle and its wave packet, leading to wave-type behavior for a particle. Notions such quantization or probability of measuring an eigenstate can thus be used for the walker dynamics description. These features originate from the temporal coherence of the walker’s dynamics. In that sense, the walker is an entity extended in time, we cannot reduce to a point-like approximation. It reminds us, in another context, the pilot wave theory developped by de Broglie at the beginning of the XXst century., Une goutte rebondissant sur un bain de liquide en vibration verticale peut se mettre spontanément en mouvement, sous l’action des ondes qu’elle a elle-même générées. Celles ci, appelées ondes de Faraday sont entretenues par la vibration du bain durant un temps de mémoire qui peut être contrôlé expérimentalement. Le champ d’ondes stationnaires généré par la goutte contient ainsi dans ses motifs d’interférence une mémoire de la trajectoire précédemment suivie. L’entité résultante appelée marcheur est caractérisée par cette interaction entre la goutte et les ondes qui l’entourent, via la mémoire de chemin.Cette thèse est consacrée à l’étude expérimentale et théorique de cette mémoire de chemin. Dans ce but, une goutte de liquide encapsulant un volume de ferrofluide est piégée dans un puits de potentiel harmonique d’origine magnétique. La goutte sera ainsi amenée à interagir avec les ondes qu’elle a précédemment générées. Ce confinement induit un processus d’auto-organisation entre la goutte et l’onde sous-jacente qui mène à des comportements de type ondulatoire pour une particule. Les notions de quantifications ou de probabilité de mesure d’un état propre peuvent ainsi être appliquées au cas d’un marcheur. Ces comportements révèlent que le marcheur est un exemple d’objet étendu en temps qui ne peut être réduit à une approximation ponctuelle rappelant, dans un tout autre contexte, la théorie de l’onde pilote développée par de Broglie au début du XXème siècle.

Cette thèse s'intéresse aux interactions entre immunologie, épidémiologie et biologie évolutive. Nous utilisons une combinaison d'approches mathématiques et statistiques pour comprendre les processus gouvernant les dynamiques épidémiologiques et les phylogénies observées pour différents pathogènes de l'échelle individuelle aux populations. Nous prenons l'exemple de la grippe humaine. Trois hypothèses permettent de rendre compte de la phylodynamique particulière de la grippe: (i) il existe un mécanisme de densité-dépendance directe médié par une période temporaire d'immunité totale après infection ; (ii) le nombre de phénotypes possibles est limité, les virus les ré-explorant sans cesse ; (iii) l'évolution de l'antigène principal de la grippe est ponctuée, les échappements ponctuels à l'immunité induisant des balayages sélectifs. (iii) domine aujourd'hui et rend compte de la variabilité des épidémies de grippe, de larges échappements à l'immunité en induisant de plus grandes. Nous montrons que le formalisme ayant mené à (iii) induit de manière implicite un processus immunologique irréaliste pour la grippe. Nous révélons que les séries temporelles d'incidences grippales ne peuvent pas fournir une preuve du caractère ponctué de l'évolution antigénique, un modèle parcimonieux prenant en compte une évolution antigénique purement graduelle les reproduisant. La nature chaotique de ces dynamiques marque une limite fondamentale à la prédictibilité de la taille des épidémies de grippe et ce, indépendamment de la contingence évolutive. Nous développons un formalisme confrontable aux données pour tester les différentes hypothèses rendant compte de la phylodynamique de la grippe., No data