Réseaux de proximité humaine : analyse, modélisation et processus dynamiques

Modern technologies allow to access to more and more detailed information on human interactions. In this context, the SocioPatterns collaboration has allowed to develop an infrastructure based on radio-identi cation devices, that records human proximity patterns at a fine grained resolution, among voluntary individuals. This infrastructure has been deployed in diverse contexts, such as scienti c conferences, a museum, a primary school, or a hospital department. The mere analysis of these data represents a high stake for the study of human dynamics and raises fundamental issues such as the need of adequate tools and analysis techniques. This thesis presents the statistical characterization of physical proximity dynamics, put into relation with the context and other available metadata such as the age, the gender of participants or the structure of their virtual social networks. Although contact patterns considerably di ffer amongst the various contexts, the empirical distributions of interaction durations and of inter-contact times are very similar. An agent-based model, presented in this thesis, suggests simple microscopic interaction rules able to produce the complex macrostructure of interaction durations. In the last place, the characterization of contact dynamics constitutes a determining step for understanding spreading mechanisms of diseases such as the in uenza. The human proximity data have allowed to analyze the level of information needed on contact dynamics for the elaboration of epidemiological models of contagion. Such models allow to better estimate the impact of public health strategies, e.g. the closure of school classes and targeted vaccinations.Les technologies modernes permettent d'avoir des renseignements toujours plus précis sur les interactions entre individus. Dans ce contexte, la collaboration SocioPatterns a permis de développer une infrastructure mesurant, avec une très grande résolution temporelle, la proximité face-à-face d'individus volontaires, portant des badges de radio-identi cation. Cette infrastructure a été déployée dans divers contextes, tels que des conférences scienti ques, un musée, une école ou encore un service hospitalier. La simple analyse de ces données représente un enjeu majeur pour l'étude de la dynamique humaine et soulève des questions aussi fondamentales que la recherche d'outils et de techniques d'analyse adaptés. Cette thèse présente la caractérisation statistique de la dynamique de proximité physique, mise en relation avec le contexte et les autres métadonnées disponibles, telles que l'âge, le sexe des individus, ou bien la structure de leurs réseaux sociaux virtuels. Si la structure des contacts diff ère considérablement selon le contexte, les distributions empiriques des durées des interactions et entre interactions sont très similaires. Un modèle individu-centré, présenté dans cette thèse, propose des règles d'interactions microscopiques simples susceptibles de donner lieu à cette structure macroscopique complexe des temps d'interaction. Enfin, la caractérisation de la dynamique des contacts entre individus constitue une étape cruciale pour comprendre les mécanismes de propagation de maladies telles que la grippe dans une population. Les données de proximité humaine ont permis d'étudier la quantité d'informations nécessaires sur la dynamique des contacts pour la construction de modèles épidémiologiques de contagion. De tels modèles permettent de mieux estimer a priori l'impact de stratégies de santé publique telles que la fermeture de classes et les vaccinations ciblées