Auswahl der wissenschaftlichen Literatur zum Thema „Comportement animal – Modèles mathématiques“

La sociologie de l’action organisée s’attache à révéler le fonctionnement réel des organisations au-delà des règles formelles qui les codifient. Suivant une formalisation de cette théorie qui permet de modéliser la structure d’une organisation par un ensemble d’objets mathématiques, nous pouvons représenter la structure des relations d’interdépendance entre les acteurs d’une organisation. Des réseaux représentant les relations de pouvoirs entretenues par ces acteurs peuvent être extraits de ces modèles d’organisation. L’analyse structurale des réseaux sociaux a développé de nombreux outils pour révéler et étudier la structure et le comportement des réseaux sociaux, en mettant l’accent notamment sur la notion de pouvoir et d’avantage structurel. Nous voyons dans cet article comment quelques-unes des techniques de l’analyse structurale peuvent être appliquées dans les réseaux de pouvoir extraits de modèles d’organisations, et enrichir ainsi la compréhension des relations de pouvoir.

Le Deep Soil Mixing est une technique d’amélioration de sols dont la part de marché devient non négligeable. Les progrès technologiques dans le domaine permettent aujourd’hui d’envisager la réalisation d’ouvrages permanents. L’utilisation structurelle du matériau sol-ciment n’est cependant pas encore réglementée comme le béton avec l’Eurocode 2, ni validée par un nombre suffisant d’études de durabilité. Ces problématiques ont donc fait l’objet d’un travail de recherche au sein du laboratoire de mécanique et matériaux du génie civil (L2MGC) avec le soutien de la Fédération Nationale des Travaux Publics (FNTP) et de l’entreprise « Spie Fondations ». Cet article présente de manière synthétique le résultat des travaux expérimentaux qui ont été conduits afin de mieux comprendre l’influence des paramètres de formulation et des conditions d’exposition sur le comportement du matériau. L’étude met tout d’abord en évidence le lien entre la conductivité hydraulique du matériau et le diamètre caractéristique des pores. Des relations mathématiques sont ensuite proposées afin d’estimer les propriétés mécaniques du matériau. Puis, les propriétés résiduelles du matériau sont analysées en situation de vieillissement accéléré et à haute température.

Abstract L'existence de problèmes d'érosion hydrique à différents endroits d'un bassin versant se manifeste souvent par la présence d'une quantité excessive de sédiments en suspension dans les cours d'eau. L'évaluation indirecte de l'érosion par la mesure des sédiments en suspension transportés à l'exutoire des bassins versants permet ainsi d'avoir une bonne idée de l'impact environnemental des activités agricoles. Il s'avère toutefois essentiel, dans une perspective de gestion de la qualité de l'eau à l'échelle d'un bassin versant, de pouvoir estimer l'érosion hydrique et le transport des sédiments en suspension afin d'identifier les zones problématiques. Cette estimation implique la manipulation d'une somme considérable d'informations pour décrire l'environnement du bassin versant et l'emploi de modèles mathématiques complexes pour simuler les processus hydrologiques et sédimentologiques en jeu. Le recours aux modèles informatiques d'érosion hydrique et aux systèmes d'information géographique (SIG) est alors de mise. Cet article présente le développement et l'application d'une approche géomatique de simulation qui implique l'utilisation conjointe du modèle hydrologique CEQUEAU, du modèle d'érosion MODÉROSS et du système d'information géographique IDRISI. Plus précisément, cet article présente de quelle façon le progiciel CEQÉROSS a été utilisé pour prédire le comportement hydrosédimentologique d'un petit bassin versant agricole du Québec. Les charges sédimentaires totales simulées à l'exutoire du bassin versant de Lennoxville s'élevaient à 27,5 tonnes et 54,1 tonnes pour les années hydrologiques 1991–1992 et 1992–1993 respectivement. Ces valeurs se comparent avantageusement aux charges sédimentaires totales de 30,3 tonnes et 51,3 tonnes observées durant ces mêmes périodes. Les résultats obtenus montrent également que la nature épisodique du transport des sédiments en suspension à l'exutoire du bassin versant de Lennoxville pendant la période 1991–1993 a été bien reproduite par CEQÉROSS. L'approche géomatique proposée est suffisamment conviviale et fiable pour s'inscrire à l'intérieur d'un ensemble d'outils de gestion agroenvironnementale.

Certaines réactions émotionnelles, telles que les réactions de peur, peuvent être inadaptées en élevage, sources d’atteintes au bien-être des animaux. Chez la caille, l’obtention de lignées génétiques divergentes sélectionnées d’une part sur un comportement de peur, d’autre part sur la motivation sociale, a démontré la faisabilité de sélections sur des composantes de la réactivité émotionnelle. Les cailles sélectionnées sur un comportement de peur diffèrent non seulement par leur propension générale à exprimer des comportements de peur, mais aussi en termes de qualité de la viande, de réactivité de l’axe corticotrope, d’activité du système nerveux autonome et au niveau neurobiologique. Une région du génome a été identifiée comme potentiellement impliquée dans les différences observées entre les lignées. Par ailleurs, les cailles sélectionnées pour leur faible motivation sociale se sont montrées plus indifférentes à leur environnement social que les cailles sélectionnées pour leur forte motivation sociale. Ces lignées de cailles se sont révélées comme de puissants modèles d’étude des mécanismes sous-tendant la réactivité émotionnelle chez les oiseaux. Les travaux pluridisciplinaires engagés sur ces cailles ont pour buts d’évaluer les conséquences de ces sélections, non seulement pour le bien-être animal mais aussi en termes de production, et d’identifier des indicateurs de bien-être qui pourront servir à comparer différents systèmes d’élevage des volailles.

Résumé La qualité des eaux de surface est sujette à de nombreuses fluctuations et par conséquence les gestionnaires sont souvent confrontés à des pics de pollution problématiques. À cet effet, nous présentons dans cette étude les résultats d’une exploration des séries d’analyses de la qualité des eaux de surface dans le bassin de la Tafna (Algérie). Nous avons retenu trois descripteurs de la qualité des eaux; la matière en suspension (MES), la conductivité et la demande chimique en oxygène (DCO). On dispose pour cette étude de séries de prélèvements instantanés d’une fréquence au moins mensuelle, couvrant une période de sept ans (avril 1995-mars 2002). Les stations de prélèvements choisies se situent sur les principaux cours d’eau du bassin de la Tafna (Mouillah, Isser et Tafna) de manière à couvrir l’ensemble du bassin versant. Afin d’aboutir à des conclusions exploitables, nous avons commencé, dans une première étape, par une vérification de la cohérence des résultats d’analyse, suivie d’une analyse conjointe de tous les paramètres pour explorer la structure globale des données et appréhender les principaux facteurs qui contrôlent l’évolution de la qualité physico-chimique des eaux. Nous proposons dans cette étude deux modèles mathématiques prévisionnels : le premier est un modèle de simulation du comportement de la qualité des eaux basé sur les relations concentration-débit. Le second est une approche prédictive qui permet de mettre en évidence les saisonnalités et les tendances d’évolution des paramètres étudiés.

Résumé Cette étude se pose le but d’examiner le cas spécifique d’un animal ‘mystérieux’ dans un des livres de conduite les plus célèbres du Moyen Âge, le Livre du Chevalier de la Tour Landry pour l’enseignement de ses filles. L’auteur, Geoffroi de la Tour Landry, instruit ses filles à vivre dans le monde, et il le fait en leur montrant les mauvais comportements à éviter et en leur proposant différents modèles à suivre. Dans un de ses chapitres, il mentionne quatre animaux, dont trois servent à illustrer un comportement à refuser et un, dont le nom varie dans les manuscrits, est en revanche proposé comme modèle de vertu. Dans la tentative d’identifier ce dernier animal, nous avons consulté plusieurs manuscrits ainsi que les traductions médiévales en anglais et en allemand du Livre du Chevalier de la Tour Landry, ce qui témoigne de l’importance d’une étude interlinguistique même pour les textes médiévaux.

Résumé Notre projet est, depuis une dizaine d’années, de proposer une approche du comportement animal alternative à celle, quinquagénaire, ubiquitaire et féconde, inaugurée par Thomas A. Sebeok. Née de la rencontre entre l’éthologie cognitive et la sémiotique greimassienne, cette éthosémiotique, moins attentive à la communication, au « paradigme peircien » (Brier 2008), aux signes ou à une modélisation systématique et englobante (comme celle de la biosémiotique de Kull), essaie plutôt de rendre compte de la diversité et d’une altérité animale qui ne soit ni totalement hermétique ni réductrice ni hiérarchique (anthropotéléologique). À partir d’une reprise critique de la notion uexküllienne d’Umwelt, trop fixiste et close, et d’une sémiotisation des notions de compétences phylogénétiques et ontogénétiques, nous proposons de considérer des modèles alternatifs, en particulier : celui du phénoménologue Maurice Merleau-Ponty qui propose en 1942 de distinguer des formes de comportement animal à partir des degrés d’adhérence du sujet à son milieu et celui du psychologue Jean Piaget traitant d’accommodation et d’assimilation, deux notions-clés pour rendre compte de la perméabilité et de la variabilité des sujets animaux. Même si l’exemple final d’une inter-accommodation et intercompréhension possible entre l’homme et son chien peut apparaître comme une invitation ou une incitation à reprendre les derniers travaux de Sebeok sur la communication interspécifique, à croiser un regard déjà formé et une approche en cours d’élaboration, il faut néanmoins noter les difficultés terminologiques, donc conceptuelles et interprétatives que pose toute approche interdisciplinaire.

Mieux comprendre la relation animal-végétation est nécessaire pour développer des systèmes de gestion qui favorisent le maintien par le pâturage d’une ressource suffisamment riche et abondante. Dans ces conditions, l’animal peut couvrir ses besoins nutritionnels et assurer une productivité suffisante, tout en participant à l’entretien du milieu. L’article fait le point, à partir d’un grand nombre de travaux expérimentaux, sur les facteurs qui influencent la sélection et l’utilisation des sites et stations alimentaires par les herbivores. La première partie est consacrée au cadre théorique dans lequel sont discutées les observations expérimentales. Le contexte général de la Théorie de l’Alimentation Optimale (TAO) et ses prédictions, sont décrits. L’’applicabilité’, l’utilité et la validité des modèles d’optimisation dans l’étude du comportement alimentaire des herbivores sont tout particulièrement considérées. Ensuite, est étudiée l’influence des différents facteurs, trophiques (quantité et qualité des ressources fourragères, espèce végétale), environnementaux (topographie, distance aux points d’eau, présence d’abris et risques de prédation) et animaux (capacités cognitives et organisation sociale) sur la sélection et l’utilisation des sites et des stations alimentaires par les herbivores. La TAO permet d’expliquer les stratégies alimentaires des herbivores. Cependant, les choix des animaux ne sont en général pas aussi absolus que ceux prédits. En conditions naturelles, les animaux répondent non seulement à la ressource alimentaire, mais aussi à différentes contraintes externes (environnement non alimentaire) et internes (mémoire, discrimination). D’autres approches complémentaires, telles l’’hédonisme’ et la ’sagesse nutritionnelle’, susceptibles d’influencer les choix des animaux, sont brièvement analysées.

La connaissance des relations « animal-pâturage naturel » est essentielle pour aboutir à des références techniques de gestion des écosystèmes pastoraux et à des modèles de prévision des productions animales. Dans ce but, la composition botanique du régime des ruminants a été décrite sur plusieurs types de parcours. Les suivis ont eu lieu, de 1980 à 1983, sur deux sites de la zone sylvo-pastorale du Ferlo (Sénégal). La strate herbacée a fait l’objet de descriptions qualitatives et quantitatives. Les ligneux ont été identifiés et leur densité a été estimée. Le régime des animaux a été étudié par la méthode de la « collecte du berger ». La productivité et la composition botanique des parcours ont beaucoup varié en fonction de l’année et du site. Généralement, les légumineuses et certaines autres herbacées sont plus appétées que les graminées. La composition du régime ne reflète pas celle du pâturage. La première est cependant influencée par la seconde. Les zébus consomment toujours plus de graminées que les moutons et les chèvres. Inversement, les chèvres consomment plus de ligneux que les autres espèces. Les ovins ont un régime intermédiaire entre les bovins et les caprins. Des équations de prévision de la composition botanique des régimes à partir de celles des pâturages sont données.

Durant ce doctorat financé par l'observatoire B2V des mémoires, nous avons réalisé une modélisation mathématique du comportement dans trois tâches distinctes (avec des sujets humains, des sujets singes et des rongeurs), mais qui supposent toutes une coordination entre systèmes de mémoire. Dans la première expérience, nous avons reproduit le comportement de sujets humains (choix et temps de réaction) en combinant les modèles mathématiques d'une mémoire de travail et d'une mémoire inflexible. Nous avons associé pour un sujet son comportement au meilleur modèle possible en comparant des modèles génériques de coordination de ces deux mémoires issues de la littérature actuelle ainsi que notre propre proposition d'une interaction dynamique entre les mémoires. Au final, c'est notre proposition d'une interaction au lieu d'une séparation stricte qui s'est avérée la plus efficace dans la majorité des cas pour expliquer le comportement des sujets. Dans une deuxième expérience, les mêmes modèles de coordination ont été testés dans une tâche chez le singe. Considérée comme un test de transférabilité, cette expérience démontre principalement la nécessité de coordination de mémoires pour expliquer le comportement de certains singes. Dans une troisième expérience, nous avons modélisé le comportement d'un groupe de souris confronté à l'apprentissage d'une séquence d'action motrice dans un labyrinthe sans indices externes. En comparant avec deux autres stratégies d'apprentissages (intégration de chemin et planification dans un graphe), la combinaison d'une mémoire épisodique avec une mémoire inflexible s'est révélée être le meilleur modèle pour reproduire le comportement des souris
During this PhD funded by the B2V Memories Observatory, we performed a mathematical modeling of behavior in three distinct tasks (with human subjects, monkeys and rodents), all involving coordination between memory systems. In the first experiment, we reproduced the behavior of human subjects (choice and reaction time) by combining the mathematical models of working memory and procedural memory. For each subject, we associated their behavior to the best possible model by comparing generic models of coordination of these two memories from the current literature as well as our own proposal of a dynamic interaction between memories. In the end, it was our proposal of an interaction instead of a strict separation which proved most effective in the majority of cases to explain the behavior of the subjects. In a second experiment, the same coordination models were tested in a monkey task. Considered as a transferability test, this experiment mainly demonstrates the need for coordination of memories to explain the behavior of certain monkeys. In a third experiment, we modeled the behavior of a group of mice confronted with the learning of a motor action sequence in a labyrinth without visual cues. Comparing with two other learning strategies (path integration and graph planning), the combination of an episodic memory with a procedural memory proved to be the best model to reproduce the behavior of mice

Les araignées sociales sont capables de coopérer dans différentes tâches comme la prédation, la construction de la toile commune ou le soin aux jeunes. Notre hypothèse est que lors de la construction des structures soyeuses, la coordination des différentes activités individuelles se fait par un mécanisme de type stimergique, où la structure mise en place par un individu dirige le comportement des autres individus. De part l'origine polyphylétique des sociétés d'araignées, la mise en place d'une coopération de ce type ne semble pas nécessiter une modification importante des caractéristiques éthologiques lors du passage d'un stade solitaire vers le social. L'étude d'espèces solitaires et sociales appartenant à un même genre permet de valider ces hypothèses. Les araignées solitaires et sociales ne construisent pas leur toile d'une façon séquentielle en enchaînant les comportements mécaniquement les uns après les autres, mais au contraire en adaptant leur activité auix structures déjà mises en place. Une araignée est capable d'utiliser les structures soyeuses produites par une congénère pour construire sa toile. Son comportement bâtisseur est alors entièrement dirigé par les éléments mis en place par le congénère. On peut aussi obtenir une toile parfaite et fonctionnelle en faisant se succéder plusieurs araignées solitaires au cours de la construction de la toile. Des modélisations informatiques, complétant des études effectuées sur le terrain et en laboratoire, démontrent que les prémices de phénomènes coopératifs existent chez les araignées solitaires. Le maintien de la tolérance juvénile doit permettre l'émergence d'une vie sociale chez les araignées car la coordination des activités collectives apparaîtra spontanément à partir d'un regroupement d'individus, sans nécessiter l'existence d'un système de communication spécifique à la coopération.

Les algorithmes traditionnels d'apprentissage par renforcement (RL) se concentrent principalement sur la sélection d'actions qui maximisent les récompenses, mais la prise de décision dans le monde réel implique bien plus que l'optimisation des récompenses. Elle exige également que les individus construisent des représentations internes de l'environnement, un aspect qui a reçu moins d'attention dans les études comportementales. Dans ce travail, nous présentons un cadre computationnel novateur qui approfondit notre compréhension du processus de prise de décision en intégrant ces représentations internes. Nous définissons la structure interne des agents apprenants comme une combinaison des règles d'apprentissage RL et de leurs représentations internes de l'environnement. Pour inférer ces structures, nous introduisons des méthodes d'apprentissage de structure qui extraient les modèles internes des agents à partir de données comportementales dans deux contextes : l'un où la structure interne reste statique et un autre, plus complexe, où les agents mettent à jour dynamiquement leur structure interne. Pour ce dernier cas, nous proposons le Dynamic Structure Learning (DSL), une méthode qui capture les modèles internes dynamiques et modélise le comportement individuel en fonction de l'évolution des représentations internes. Nous appliquons notre cadre d'apprentissage de structure aux données comportementales de rats lors d'une expérience de labyrinthe en T, offrant de nouvelles perspectives sur les processus d'apprentissage individuels dans des contextes réels. Nos résultats suggèrent que les différences individuelles d'apprentissage chez les rats peuvent être expliquées par leurs structures internes distinctes. La méthode DSL révèle que les rats affinent leurs représentations internes de l'environnement au fur et à mesure qu'ils apprennent, ce qui suggère que l'apprentissage réussi nécessite la construction d'un modèle interne qui s'aligne progressivement avec le monde extérieur. Cette recherche dépasse les modèles statiques et les analyses de populations, fournissant des outils afin d'explorer plus en profondeur les processus d'apprentissage individuels. Les implications de nos résultats s'étendent à la fois à l'apprentissage par renforcement et à l'intelligence artificielle, offrant de nouvelles perspectives sur la manière dont les individus construisent et adaptent leurs représentations internes de l'environnement, faisant ainsi progresser les systèmes
Traditional reinforcement learning (RL) algorithms primarily focus on selecting actions that maximize rewards, but real-world decision-making involves more than just optimizing rewards. It also requires individuals to construct internal representations of the environment, an area that has received less attention in behavioral studies. In this work, we present a novel computational framework that deepens our understanding of the decision-making process by integrating these internal representations. We define the internal structure of learning agents as a combination of RL learning rules and their internal environment representations. To infer these structures, we introduce structure learning methods that extract internal models of learning agents from behavioral data in two settings: one where the internal structure remains static and another, more complex scenario, where agents dynamically update their internal structure. For the latter case, we propose Dynamic Structure Learning (DSL), a method that captures time-varying internal models and models individual behavior as a function of evolving internal representations.We apply our structure learning framework to behavioural data from rats in a T-maze experiment, providing new insights into individual learning processes in real-world settings. Our results suggest that individual differences in learning among rats can be explained by their different internal structures. The DSL method reveals that rats refine their internal environment representations as they learn, suggesting that successful learning requires constructing an internal model that increasingly aligns with the external world.This research moves beyond static models and population-level analyses, providing tools to investigate individual learning processes in greater depth. The implications of our findings extend to both reinforcement learning and artificial intelligence, offering new perspectives on how individuals build and adapt internal representations of their environment, and advancing AI systems toward more accurate emulation of human and animal intelligence

Dans cette thèse, on étudie la modélisation mathématique et l'analyse de la dynamique des invasions, avec une application au contrôle biologique des moustiques Aedes, vecteurs de diverses maladies telles que la dengue, le zika, le chikungunya et la fièvre jaune. Nous nous concentrons sur l'étude des effets spatiaux sur la persistance et l'extinction des populations, ce qui reste un défi fondamental dans l'étude de la dynamique des populations. Les contrôles biologiques basés sur la technique de l'élevage et du lâcher sont durables et respectueux de l'environnement. Ces techniques consistent à relâcher un grand nombre d'insectes élevés en laboratoire qui sont soit stériles, soit incapables de transmettre des maladies, afin de réduire ou de remplacer la population sauvage. Des modèles de réaction-diffusion ont été appliqués et mis à jour dans ce travail pour décrire les phénomènes spatiaux qui influencent l'efficacité de ces techniques. Dans une zone isolée, on fournit une taille de domaine critique pour garantir l'efficacité du contrôle en présence d'une migration d'individus à la frontière. Dans les régions étendues, on conçoit des stratégies de lâchers mobiles pour bloquer et inverser la propagation de la population. Un modèle de métapopulation avec diffusion discrète est également utilisé pour modéliser la population en présence de zones inaccessibles. La monotonicité est l'outil clé pour analyser les modèles afin de concevoir de meilleures stratégies de relâchement. Nous utilisons également des données empiriques pour calibrer les modèles en utilisant une approche qui combine la vision mécaniste des équations différentielles et la vision statistique des données pour faire des simulations et des prédictions sur le comportement des populations de moustiques tout en appliquant ces techniques sur le terrain
In this thesis, we focus on mathematical modeling and analysis of invasion dynamics, with application to the biological control of Aedes mosquitoes, vectors of various diseases such as dengue, zika, chikungunya, and yellow fever. We focus on the study of spatial effects on population persistence and extinction, which remains a fundamental challenge in the study of population dynamics. Biological controls based on the rear and release technique are sustainable and environmentally friendly. These techniques involve releasing large numbers of insects reared in the laboratory that are either sterile or incapable of transmitting disease, in order to reduce or replace the wild population. Reaction-diffusion models have been applied and updated in this work to describe the spatial phenomena that influence the effectiveness of these techniques. In an isolated area, we provide a critical domain size to ensure the efficacy of the control in the presence of migration of individuals on the boundary. In wide regions, we design moving release strategies to block and reverse the propagation of the population. A metapopulation model with discrete diffusion is also used to model the population in the presence of inaccessible zones. The monotonicity is the key tool to analyze the models to help design better release strategies. We also use empirical data to calibrate the models using an approach that combines the mechanistic view of differential equations and the statistical view of data to make simulations and predictions about mosquito population behavior while applying these techniques in the field

La variabilité des réponses individuelles est un processus central dans le fonctionnement du troupeau. L'objectif de cette thèse est d'étudier comment la variabilité se construit à partir des interactions entre réponses biologiques et pratiques de conduite et comment les performances du troupeau se construisent à partir de cette variabilité. Ainsi, un modèle individu-centré de fonctionnement du troupeau caprin laitier a été développé. Le modèle comprend un système décisionnel, qui représente les opérations techniques d'alimentation, de reproduction et de renouvellement et un système biotechnique, qui repose sur la démultiplication d'un modèle de chèvre simulant le poids vif et la production laitière en réponse aux pratiques d'alimentation et de reproduction. Trois plans d'expériences ont testé les effets du niveau des apports alimentaires, de la segmentation du plan d'alimentation et du niveau du potentiel de production du troupeau. La variabilité intra-conduite est caractérisée par des variables de durée et de productivité de la carrière. La variabilité inter-conduites est caractérisée par les variables liées à l'efficacité alimentaire. Des efficacités similaires peuvent être obtenues avec différentes combinaisons d'options de conduite. Celles ci ne sollicitent cependant pas les mêmes bases biologiques et génèrent des proportions contrastées d'individus à l'équilibre par rapport à leur potentiel de production. Ces différences dans l'élaboration des performances pourraient conduire à des capacités d'adaptation du troupeau variables dans un environnement fluctuant. Le simulateur permettrait alors d'explorer le rôle de la variabilité dans la résilience du troupeau.

La dépression majeure (DM) est une pathologie complexe et hétérogène associée avec des altérations du réseau cérébral, une dérégulation de l’axe hypothalamus-pituitaire-surrénales et avec des déficits de la neurogenèse adulte hippocampique (NHA). De nombreuses évidences pointent sur l’implication de la NHA dans les troubles de l’humeur et les troubles anxieux, ce qui a conduit à la formulation de l’ « hypothèse neurogénique », laquelle postule que des neurones néo-formés dans l’hippocampe du sujet adulte sont impliqués dans l’étiologie et dans l’efficacité du traitement de la DM. L’objectif de cette étude a été de déterminer le rôle des neurones formés à l’âge adulte après que les animaux aient été exposés à un stress ainsi que les mécanismes sous-jacents. Nos résultats suggèrent que l’augmentation de la neurogenèse est suffisante pour estomper les effets d’un stress chronique au niveau comportemental et hormonal, et donc pour induire un effet de type antidépresseur, comportementalement et physiologiquement. Les effets surviennent sans doute via le noyau du lit de la strie terminale antéro-dorsale
Major depressive disorder (MDD) is a complex and heterogeneous disorder hypothesized to be associated with alterations in brain circuitry, dysregulations of the hypothalamic–pituitary–adrenal axis and impairments in adult hippocampal neurogenesis (AHN). Multiple lines of evidence point to the involvement of AHN in mood and anxiety disorders, leading to the formation of the “neurogenesis hypothesis”, which postulates that adult-born hippocampal neurons are involved in the etiology and treatment efficacy of MDD. The purpose of this study was to determine the role of adult-born neurons after the onset of stress exposure and the mechanism that underlies the observed results. Our results suggest that increasing neurogenesis is sufficient to buffer against the effects of chronic stress on certain behavioral and endocrine levels and thus to display antidepressant-like effects, both behaviorally and physiologically. Adult-born neurons might have exerted some of their effects via the anteromedial division of the bed nucleus of the stria terminalis (BSTMA)

L’objectif général de cette thèse est de développer des modèles mécanistes de l’utilisation de l’espace qui sont basés sur les déplacements des animaux, afin de comprendre et d’anticiper la répartition spatiale des populations animales dans des environnements hétérogènes et dynamiques. J’utilise et je développe des méthodologies qui intègrent autant la modélisation mathématique de la dynamique spatio-temporelle des déplacements que des analyses statistiques de données simulées et empiriques de déplacement. Dans mon premier chapitre, j’effectue une série de simulations afin de clarifier combien de grappes sont nécessaires lors d’une estimation par équations d’estimation généralisées, pour correctement tenir compte de la corrélation dans les données de déplacement et obtenir des inférences robustes sur la sélection de l’habitat. Mes simulations révèlent que 30 individus indépendants, chacun étant assigné à une grappe, suffisent pour éviter la mesure biaisée de l’incertitude sur la sélection de l’habitat lors des déplacements dans un environnement hétérogène. Dans le cas où moins de 30 individus sont disponibles, il est possible d’augmenter le nombre de grappes en divisant les données des individus, cependant il faut s’assurer de la présence d’une autocorrélation temporelle et d’une faible hétérogénéité interindividuelle dans les données. Dans mon deuxième chapitre, je développe un modèle statistique de déplacement permettant d’identifier différentes phases comportementales par lesquelles passent les individus (p. ex., alimentation, déplacements entre les parcelles de ressource) et de révéler la sélection de l’habitat spécifique à chaque phase, pour l’ensemble de la population et à partir de données collectées irrégulièrement. L’analyse de données simulées et empiriques de déplacement de trois grands herbivores dont le bison des prairies (Bison bison bison), le cerf à queue noire (Odocoileus hemionus) et le zèbre des plaines (Equus quagga) démontrent la robustesse et la bonne capacité de prévision du modèle. Cet outil statistique est également flexible puisque j’évalue différents processus écologiques à partir de ces données tels que l’alimentation, la migration ou encore les réponses comportementales face à un prédateur. De plus, je montre la nécessité de tenir compte des phases comportementales pour correctement caractériser la sélection de l’habitat lors des déplacements des animaux. Le développement mathématique que j’ai effectué dans mon troisième chapitre permet de coupler les déplacements des individus au sein d’un réseau de parcelles de ressources et le temps de résidence dans les parcelles afin de prévoir, de façon mécaniste, la répartition spatiale d’une population dans un environnement hétérogène. De plus, j’illustre une méthodologie pour identifier et prévoir le réseau théorique le plus représentatif de l’espèce étudiée. Je démontre à partir de l’application du modèle aux données de bisons des prairies, que la topologie du réseau théorique est cruciale pour correctement anticiper l’utilisation de l’espace d’une population, ainsi que pour implémenter des plans de gestion ou de conservation les plus réalistes possibles. Dans mon chapitre 4, je teste empiriquement la robustesse d’un réseau de parcelles de ressources lorsque celui-ci est perturbé par une fragmentation anthropique du paysage. Les résultats révèlent que les caribous des bois (Rangifer tarandus caribou) reconnectent certaines parcelles favorisant ainsi la robustesse du réseau. Cependant, les prévisions de la répartition spatiale des individus obtenues en utilisant le modèle mécaniste développé dans le chapitre 3 démontrent que, malgré la reconnexion, l’utilisation des parcelles de ressources par les caribous change suite à la perturbation. De plus, ce changement est plus soutenu lorsque ce sont les parcelles les plus connectées (c.-à-d., les pôles) qui sont fragmentées. Ma thèse apporte une contribution méthodologique pour mieux tenir compte de la corrélation dans les données de déplacement et intégrer les phases comportementales lors de l’analyse de la sélection de l’habitat dans des paysages hétérogènes. Mon travail permet aussi de faire le lien entre la théorie des réseaux et l’utilisation de l’espace pour prévoir d’une façon mécaniste la répartition spatiale des populations animales dans des environnements hétérogènes et dynamiques. Mon doctorat donne également lieu à une évaluation du contexte dans lequel la théorie des réseaux peut s’appliquer à l’écologie spatiale. Finalement, ma thèse vient améliorer notre compréhension mécaniste des déplacements de quatre espèces de grands herbivores.
In my thesis, I develop mechanistic models of space use based on animal movement, to understand and to predict population distribution in heterogeneous and dynamic landscapes. Used and developed methodologies couple mathematical modelling of the spatio-temporal dynamics of animal movement together with statistical analysis of simulated and empirical movement datasets. In my first chapter, I proceed in a series of simulations to clarify how many clusters are needed when using generalized estimating equations to correctly account for the correlation in movement data and to obtain robust inference on habitat selection. My simulations reveal that 30 independent individuals, each assigned to a cluster, are sufficient to avoid biased evaluation of the uncertainty on habitat selection along movement in heterogeneous environments. When less than 30 individuals are available, destructive sampling can be used but solely when temporal correlation is present and inter-individual heterogeneity is low in the data. In my second chapter, I develop a statistical movement model that allows to identify successive behavioral phases (e.g., foraging phase, inter-patch movement) together with behavior-specific habitat selection parameters, over the whole population and using temporally irregular data. Analysis of simulated and empirical movement data from three large herbivores including plains bison (Bison bison bison), mule deer (Odocoileus hemionus) and plains zebra (Equus quagga) show the robustness and the high predictive capacity of the model. This statistical tool is also flexible since I assess multiple ecological processes from those datasets such as foraging behavior, migratory behavior or prey-predator interactions. In addition, I show how accounting for behavioral phases in habitat selection analysis is crucial to correctly characterize habitat selection along animal movement. In my third chapter, I develop a mathematical framework to couple movement of individuals among a network of resource patches with residency time in patches to mechanistically predict space use in heterogeneous landscapes. In addition, I illustrate a methodology to identify and predict the most representative theoretical network for the target species. I show from model application on data of plains bison that the theoretical network topology is crucial to correctly infer population space use and implement realistic management and conservation planning. In my chapter 4, I empirically assess the robustness of a network of resource patches following landscape fragmentation from anthropogenic source. The analysis shows that woodland caribou (Rangifer tarandus caribou) reconnect some patches, thus causing robustness in their spatial networks. However, predictions on space use from the mechanistic model developed in chapter 3 reveal that, despite the rewiring, patch use change following the fragmentation. Moreover, this change is stronger when the most connected patches (i.e., the hubs) are impacted. My thesis provides a methodological contribution to better account for correlation in movement data and integrate behavioral phases in habitat selection analysis in heterogeneous landscapes. Besides, my work links network theory and space use to mechanistically predict population distribution in heterogeneous and dynamic environments. My research also assesses the context in which network theory can be applied to spatial ecology. Finally, my thesis improves our mechanistic understanding of animal movement in four species of large herbivores.

Modélisation d'un fluide non newtonien qui pour de faibles taux de cisaillement dans un écoulement viscométrique admet une première et deuxième différence de contrainte normale respectivement positive et non nulle. Étude de fluides de Rivlin-Ericksen de complexités 2 et 3. Résultats d'existence sur l'écoulement d'un fluide de grade 2.

Le but de l'animation en synthese d'images est de definir des concepts et des outils pour permettre a l'utilisateur de produire des sequences animees. Les travaux que nous presentons s'inscrivent dans le domaine de la problematique liee a la definition des mouvements des objets mis en scene. L'etude que nous avons realisee porte sur un modele de haut niveau. Les objectifs qui ont guides cette recherche sont la conception et la realisation d'un systeme capable d'animer un nombre important d'objets et de prendre en compte les interactions qu'ils subissent. Nous introduisons pour cela le concept de personnage auquel nous associons un comportement. Un personnage est un objet autonome, actif dont l'evolution dans le temps est le produit de l'evaluation de son comportement en fonction de la connaissance qu'il possede sur son environnement local. Nous decomposons l'ensemble des personnages en trois sous-classes (les personnages acomportementaux, reflexes et intelligents) selon le niveau de comportement qui leur est associe. Les personnages peuvent n'etre soumis seulement aux lois de la physique, reagir automatiquement a des situations simples ou utiliser un raisonnement, fonde sur des regles et un moteur d'inference (comme en prolog) pour analyser la situation dans laquelle ils se trouvent pour decider des actions a realiser. Dans les deux derniers cas, ils utilisent un ensemble de capteurs qui leur permettent d'acquerir des informations sur l'environnement et de determiner la situation presente. Nous introduisons le concept de capteur bati sur un mecanisme actif d'interrogation. Nous presentons aussi des solutions dans le domaine de la coherence d'animation. Plus particulierement, nous introduisons une nouvelle approche pour l'echantillonnage de la dimension temporelle. Grace au systeme realise en langage eiffel sur stations de travail unix dans le cadre de cette these, nous avons produit les sequences animees

Ce travail constitue une contribution a la connaissance de l'interaction des flammes de diffusion turbulente avec le milieu environnant en mouvement. Plus precisement l'etude presentee a pour but essentiel de mieux comprendre le comportement dynamique d'une telle flamme sous influence d'un ecoulement transverse, l'evolution du champ des principales grandeurs aerothermochimiques a l'interieur de la flamme ainsi que son effet radiatif vers le milieu ambiant. L'outil d'analyse est un modele de type integral. Une analyse dimensionnelle de la flamme de diffusion a ete presentee. Elle couvre differents regimes caracteristiques d'ecoulement. Ensuite une estimation analytique du taux d'entrainement dans les flammes de diffusion a ete mis en evidence. Les resultats montrent que les flammes de diffusion sont sujet a une variation sensible de l'entrainement du a des importantes differences de masse volumique. Une approche integrale a ete appliquee pour predire le comportement d'une flamme de diffusion turbulente. La determination de l'ensemble des parametres a l'interieur de la flamme est effectuee a l'aide d'un systeme d'equations differentielles qui represente les lois de conservation. Le passage a l'echelle locale a ete fait a l'aide des profils de similitude. Egalement, notre modelisation tient compte d'un modele de turbulence et un modele des suies dans le but d'estimer l'emissivite de la flamme et la puissance rayonnee. Les resultats de la modelisation sont compares a ceux issus des experiences menees dans une soufflerie subsonique. Les mesures effectuees sur des flammes de diffusion ayant une longueur maximale de l'ordre de 2,5m concernent differents elements geometriques de la flamme, le champ moyen des temperatures, la distribution des principales especes chimiques et quelques caracteristiques du champ radiatif. L'etude dans son ensemble peut mener a une maitrise plus parfaite de l'impact d'une flamme de diffusion turbulente sur l'environnement ; elle fournit une assistance dans le domaine de prevention gaziere

L’étude scientifique du comportement animal s’est en partie développée en réaction à des excès « anthropomorphiques », où l’observateur projetait chez l’animal une forme de psychologie populaire. En conséquence, le langage théorique des représentations mentales a été largement proscrit de l’éthologie pendant une bonne partie du xx e siècle. Même si la méthodologie du behaviorisme – centrée sur l’observation et la mesure du comportement – constitue toujours la règle, l’avènement de la révolution cognitive, les études de terrain de longue durée sur des populations animales dans leurs conditions naturelles, ainsi qu’un intérêt accru pour la cognition physique et sociale, ont replacé le cadre théorique des représentations mentales au premier plan. L’intérêt porté aux représentations mentales vient en partie de la capacité qu’ont certaines espèces à catégoriser, réaliser des inférences ou prendre des décisions flexibles qui vont au-delà du simple flux perceptif. Enfin, l’étude du rôle causal des modèles mentaux chez les animaux a été largement enrichie par des considérations écologiques et évolutives sur l’espèce animale en question.