Le déploiement massif de capteurs couplé à leur exploitation dans de nombreux secteurs génère une masse considérable de données multivariées qui se sont révélées clés pour la recherche scientifique, les activités des entreprises et la définition de politiques publiques. Plus spécifiquement, les données multivariées qui intègrent une évolution temporelle, c’est-à-dire des séries temporelles, ont reçu une attention toute particulière ces dernières années, notamment grâce à des applications critiques de monitoring (e.g. mobilité, santé) et l’apprentissage automatique. Cependant, pour de nombreuses applications, l’adoption d’algorithmes d’apprentissage automatique ne peut se reposer uniquement sur la performance. Par exemple, le règlement général sur la protection des données de l’Union européenne, entré en application le 25 Mai 2018, introduit un droit à l’explication pour tous les individus afin qu’ils obtiennent des « meaningful explanations of the logic involved » lorsque la prise de décision automatisée a des « legal effects » sur les individus ou les affecte significativement. Les modèles d’apprentissage automatique de séries temporelles multivariées de l’état de l’art les plus performants sont des modèles difficiles à comprendre (« black-box »), qui se reposent sur des méthodes d’explicabilité applicables à n’importe quel modèle d’apprentissage automatique (post-hoc modèle-agnostique). L’axe de travail principal au sein des méthodes d’explicabilité post-hoc modèle-agnostique consiste à approximer la surface de décision d’un modèle en utilisant un modèle de remplacement explicable. Cependant, les explications du modèle de remplacement ne peuvent pas être parfaitement exactes au regard du modèle original, ce qui constitue un prérequis pour de nombreuses applications. L’exactitude est cruciale car elle correspond au niveau de confiance que l’utilisateur peut porter aux explications relatives aux prédictions du modèle, c’est-à-dire à quel point les explications reflètent ce que le modèle calcule. Cette thèse propose de nouvelles approches pour améliorer la performance et l’explicabilité des méthodes d’apprentissage automatique de séries temporelles multivariées, et établit de nouvelles connaissances concernant deux applications réelles.

L'étude des mécanismes comportementaux et cérébraux sous-tendant la modulation hédonique de la prise alimentaire chez le porc juvénile présente d'importants enjeux en termes d'applications en production porcine et en recherche biomédicale. L'objectif de cette thèse était de décrire ces déterminants par le biais du développement d'un modèle porcin des préférences et aversions alimentaires conditionnées, en utilisant des méthodes comportementales et des techniques d'imagerie cérébrale fonctionnelle. Sur le plan comportemental, nous avons validé un modèle porcin de l'aversion alimentaire conditionnée, obtenue via des injections duodénales de chlorure de lithium et caractérisée par une modification drastique des choix alimentaires. Nos résultats suggèrent également que les préférences alimentaires sont plus difficiles à induire que les aversions, et qu'un renforcement calorique et sucré, comme le saccharose, représente un stimulus efficace pour l'induction d'une préférence chez le porc. Sur le plan neurobiologique, l'exposition à des flaveurs alimentaires aux valeurs hédoniques contrastées et la perception combinée de saccharose aux niveaux oral et viscéral ont engendré des différences d'activation dans les circuits neuronaux impliqués chez l'Homme et les rongeurs, dans l'évaluation hédonique des stimuli sensoriels, la motivation, le traitement de la récompense (amygdale, cortex préfrontal, noyaux de la base) et la mémoire (hippocampe, cortex parahippocampique). Des études complémentaires sont nécessaires pour déterminer dans quelle mesure des facteurs de variation liés à l'animal ou aux paradigmes expérimentaux ont pu influencer l'expression des conditionnements.