Soutenance de François Gu

L’accroissement exponentiel de la population mondiale, couplé à la densification des zones urbaines, exige une planification soignée des infrastructures ainsi qu’une gestion efficace des flux piétons afin d’assurer le confort et la sécurité. L’étude des foules n’est pas un problème récent : des préoccupations similaires ont été prises en compte lors de la conception du Colisée sous l’Empire romain. Cependant, les avancées technologiques des dernières décennies (caméras, simulations, etc.) permettent désormais une analyse quantitative plus approfondie. Bien que les accidents soient rares au XXIe siècle - comme en témoignent le grand nombre de concerts ou d’événements sportifs qui se déroulent sans encombre - le risque demeure non nul : Love Parade en 2010, pèlerinage du Hajj en 2015, concert de Travis Scott en 2021. Dans cette thèse expérimentale, mon objectif est de comprendre la dynamique des foules denses. Pour ce faire, nous avons mené plusieurs campagnes expérimentales afin de définir un événement de référence. Nous avons ainsi identifié le Chupinazo, l’ouverture du festival de San Fermín à Pampelune, en Espagne, comme un système modèle. Cet évènement rassemble annuellement plus de 5000 participants. La densité peut atteindre 9 personnes/m2, sans qu’aucun accident n’ait été signalé. En traitant la foule dense comme un milieu continu et à travers une approche combinant analyses expérimentales, théoriques et des simulations, nous avons mis en lumière un comportement inédit des foules denses. Nos résultats expérimentaux montrent qu’au-delà d’une densité critique de 4 personnes/m2, les foules denses peuvent osciller spontanément à une fréquence dépendant du confinement. J’ai pu montré que ces oscillations présentaient les caractéristiques suivantes : 1) elles résultent d’un effet collectif ; 2) elles affectent uniquement l’orientation du champ de vitesse et non sa norme ; 3) la chiralité des orbites décrites par les individus est équitablement répartie entre le sens horaire et trigonométrique. J’ai confirmé ces conclusions en étudiant la Love Parade 2010. À partir de ces résultats, nous avons élaboré une théorie mécanique de champ moyen des foules. Notre théorie ne repose sur aucune hypothèse comportementale, et décrit quantitativement l’émergence spontanée d’oscillations chirales dans des foules denses confinées.