La communication entre les différentes organelles se fait par l’intermédiaire du trafic vésiculaire, un processus qui nécessite un remodelage continu des membranes. Les vésicules fortement courbées bourgeonnent d'un compartiment donneur et fusionnent avec un compartiment accepteur. Les protéines impliquées dans le bourgeonnement et fusion des vésicules ont été largement étudiées. Récemment, la découverte de détecteurs de courbure membranaire a révélé que le trafic membranaire pourrait être régulé à un niveau supplémentaire, par la détection de la forme de la membrane. Le premier détecteur de courbure membranaire identifié était le motif ALPS (Amphipathic Lipid Packing Sensor), qui a été trouvé dans un certain nombre de protéines de la voie sécrétoire précoce et l'enveloppe nucléaire. La protéine d’arrimage GMAP-210 localisé au niveau du cis-Golgi, est composée d’une longue superhélice (coiled-coil) et d’un motif ALPS à l'extrême N-terminale. Il a été démontré in vitro, que ce motif se replie et forme une hélice amphipathique capable de se fixer sur des petits liposomes. Toutefois, l'identité des vésicules, reconnues par ce détecteur de courbure dans la cellule, reste inconnue. α-Synucléine est une autre protéine qui se lie préférentiellement à des membranes très courbées. Cette protéine localisée sur les vésicules synaptiques, est impliquée dans la régulation du taux de vésicules au niveau des terminaisons nerveuses pré-synaptiques. Connue pour son rôle central dans le développement de la maladie de Parkinson, α-synucléine contient une région non structurée en solution, mais qui forme une hélice amphipathique au contact de petits liposomes in vitro. Les hélices amphipathiques formées par le motif ALPS et α-synucléine sont très différentes aussi bien sur le plan chimique que sur le plan conformationel. Le motif ALPS possède une face hydrophobe bien développée, mais un coté polair pauvre avec très peu de résidus chargés. α-Synucléine, en revanche, a un côté hydrophobe modéré, et une face polaire zwitterionique riche en résidus chargés. L'objectif principal du projet était de comparer les propriétés de liaison aux membranaires in vivo et in vitro de ces deux hélices amphipathiques de structure opposée. L’expression de ces deux sondes chez la levure, favorise l'accumulation de structures vésiculaires de propriétés différentes. L'extrémité N-terminale de la protéine GMAP-210 contenant son motif ALPS (GMAPN) co-localisé spécifiquement avec des marqueurs de la voie sécrétoire précoce, alors une sonde contenant une portion de l’hélice amphipathique d’α-synucléine co-localise avec des marqueurs endocytiques et post-Golgiens. La mutagenèse du motif ALPS et l'inversion de la séquence de ALPS dans GMAPN confirment que ce détecteur de courbure membranaire se fixe spécifiquement aux vésicules via des interactions directes protéines-lipides, plutôt que les interactions protéines-protéines. Notre analyse a montré que ces détecteurs de courbure mammifères, exprimés dans la levure préservent leur capacité à cibler des vésicules spécifiques, vésicules de la voie sécrétoire précoce pour les motifs ALPS, et vésicules d’endocytose/post-Golgi pour α-synucléine. La composition membranaire de ces vésicules correspond à la composition des liposomes fixés par le motif ALPS et α-synucléine in vitro. Les propriétés biochimiques opposées du motif ALPS et α-synucléine, sont parfaitement adaptés à chacun de ces deux environnements membranaires dans la cellule. Le programme HeliQuest est conçu pour identifier des hélices amphipathiques capables de se lier sur les membranes, y compris les motifs ALPS. Un nouveau module conçu pour identifier les hélices amphipathiques avec des propriétés similaires à α-synucléine a été récemment élaboré. Les recherches effectuées dans les bases de données de protéines de levure et humaines ont permis d’identifier des hélices amphipathiques candidats qui ont des propriétés similaires à α-synucléine, dans de nombreuses protéines. Nous avons préparé un ensemble de sondes, dans lequel ces hélices sont insérées à la fin de la superhélice de GMAPN. Une première étude de leur co-localisation dans les cellules de levure avec un ensemble de marqueurs démontre une localisation spécifique, ce qui suggère que ces hélices peuvent avoir la capacité de cibler des membranes de manière spécifique. D'autres travaux seraient nécessaires pour confirmer ou pas si ces hélices amphipathiques font partie d'une nouvelle classe de détecteurs de courbure ayant les mêmes propriétés que α-synucléine. / Communication between membrane-bound organelles is mediated by vesicular trafficking, a process which requires continual membrane remodeling. Highly curved vesicles bud from a donor compartment through functioning of different coat protein complexes, and fuse with an acceptor compartment thanks to proteins of the membrane fusion machinery. The proteins involved in vesicle budding and fusion have been extensively studied. Recently, the discovery of membrane curvature sensors revealed that membrane trafficking could be regulated at an additional level, through detection of the shape of a membrane. The first membrane curvature sensor identified was the ALPS (Amphipathic Lipid Packing Sensor) motif, which has been found in a number of proteins that function in the early secretory pathway and nuclear envelope. One example is GMAP-210, a long coiled-coil tether localizing to cis-Golgi membranes, which has an ALPS motif at its extreme N-terminus. This ALPS motif was found to fold into an amphipathic helix and bind to small liposomes in vitro. However, the identity of the vesicles that this curvature sensor binds to in cells is not known. Another protein - α-synuclein - has also been reported to bind preferentially to highly curved membranes. This neuronal protein localizes to synaptic vesicles and is involved in maintaining the reserve pool of vesicles in pre-synaptic nerve terminals. α-Synuclein, known for its central role in the development of Parkinson’s disease, contains a region that is unstructured in solution, but forms an amphipathic helix upon binding to small liposomes in vitro. The chemistry and geometry of the amphipathic helices formed by ALPS motifs and α-synuclein are very different. The ALPS motif has a well-developed hydrophobic face but a poor polar side with few charged residues. α-Synuclein, in contrast, has a restrained hydrophobic side, and a zwitterionic polar face rich in charged residues. The main goal of the project was to compare the in vivo and in vitro membrane binding properties of these two amphipathic helices of opposite structure. When expressed in yeast cells, these two curvature sensors promoted the accumulation of vesicular structures possessing different characteristics. The N-terminus of GMAP-210 containing its ALPS motif (GMAPN) co-localized specifically with early secretory pathway markers, whereas a probe containing a portion of the amphipathic membrane-binding helix of α-synuclein co-localized with endocytic and post-Golgi markers. Mutagenesis of the ALPS motif and the inversion of the ALPS sequence in GMAPN support the conclusion that this membrane curvature sensor is targeted to specific vesicles in cells through direct protein-lipid, rather than protein-protein interactions. Our analysis has shown, remarkably, that mammalian curvature sensors expressed in yeast cells preserve their capacity to target specific vesicles, those of the early secretory pathway for ALPS motifs, and endocytic/post-Golgi vesicles for α-synuclein. The membrane composition of these vesicles corresponds to the preferred in vitro liposome binding properties of these membrane curvature sensors. The contrasting chemistries of ALPS motifs and α-synuclein are well adapted to each of these two major membrane environments in the cell. The HeliQuest algorithm is designed to search databases for membrane-binding amphipathic helices, including ALPS motifs. A new module designed to identify amphipathic helices with properties similar to α-synuclein has recently been developed. Searches of both yeast and human protein databases has identified candidate α-synuclein-like amphipathic helices in numerous proteins. We prepared a set of probes, in which these helices are displayed at the end of the GMAPN coiled-coil. An initial study of their co-localization in yeast cells with a set of organelle markers demonstrates specific localization patterns, suggesting that these helices may have specific membrane targeting capacities. Further work will explore the question of whether these amphipathic helices are part of a novel class of α-synuclein-like curvature sensors.

Les modes de déchirement sont connus pour détériorer le confinement et limiter les performances dans les machines de fusion. Plusieurs études sur les modes de déchirements ont été menées, en incluant un degré croissant de complexité dans le modèle physique afin de mieux comprendre les observations expérimentales. Une de ces extensions est l'introduction d'une description du plasma comme un fluide à deux espèces, ions et électrons, dont les dynamiques sont fortement différentes. Un autre mécanisme physique connu pour être important est la courbure du champ magnétique non perturbé. Dans cette thèse, nous étudions les questions de la stabilité linéaire et de l'évolution non linéaire des îlots magnétiques, en présence de la courbure des lignes de champ et de la rotation diamagnétique, avec le code MHD non linéaire XTOR-2F, qui inclut le transport anisotrope de chaleur et les effets géométriques. Cette analyse est appliquée à une décharge entièrement non-inductive de Tore Supra. Ce mode d'opération est crucial pour démontrer la possibilité d'un fonctionnement continu sur un réacteur de type tokamak. Dans cette thèse, la possibilité d'une stabilisation complète des modes de déchirement par la rotation diamagnétique, en présence de la courbure toroidale des lignes de champ magnétique, est démontrée. Dans le domaine linéairement stable, le mode est métastable: le niveau de saturation dépend de la taille de l'îlot initial. Dans le domaine non linéaire, la saturation de l'îlot est fortement réduite par la rotation diamagnétique et par le nombre de Lundquist. La question de l'extrapolation des résultats obtenus vers la future generation de machines de fusion est également abordée / Tearing modes are known to deteriorate the confinement and limit plasma performance in fusion devices. Various studies of this mode have been performed lately including an increasing level of complexity in the physical description which is required for understanding of experimental observations. One of such extensions is the introduction of diamagnetic rotation into the system. Another physical mechanisms known to be important for tearing mode dynamics is the curvature of unperturbed magnetic field lines and neoclassical physics. In this thesis we investigate the issues of linear stability of the tearing modes in a presence of both curvature and diamagnetic rotation using the non linear full-MHD toroidal code XTOR-2F, which includes anisotropic heat transport, diamagnetic and geometrical effects. This analysis is applied to one of the fully non-inductive discharges on Tore-Supra. Such experiments are crucially important to demonstrate reactor scale steady state operation for the tokamak. In this thesis, the possibility of full linear stabilization of the tearing modes by diamagnetic rotation in the presence of toroidal curvature is shown. In the linearly stable domain, the mode is metastable: saturation level depends on the seed island size. In the non linear regime, the saturation of n=1, m=2 mode is found to be strongly reduced by diamagnetic rotation and by Lundquist number. The question of extrapolation of the obtained results towards future generation of fusion devices is also addressed. In particular, for ITER size machines, the toroidal curvature is expected to be more important due to higher performance factor β.

Nous étudions la commandabilité du système de contrôle décrivant le procédé de roulement, sans glissement ni pivotement, de deux variétés riemanniennes n-dimensionnelles, l'une sur l'autre. Ce modèle est étroitement associé aux concepts de développement et d'holonomie des variétés, et il se généralise au cas de deux variétés affines. Les contributions principales sont celles données dans quatre articles, attachés à la fin de la thèse.Le premier d'entre eux «Rolling manifolds and Controllability : the 3D case»traite le cas où les deux variétés sont 3-dimensionelles. Nous donnons alors, la liste des cas possibles pour lesquelles le système n'est pas commandable.Dans le deuxième papier «Rolling manifolds on space forms», l'une des deux variétés est supposée être de courbure constante. On peut alors réduire l'étude de commandabilité à l'étude du groupe d'holonomie d'une certaine connexion vectorielle et on démontre, par exemple, que si la variété à courbure constante est une sphère n-dimensionelle et si ce groupe de l'holonomie n'agit pas transitivement, alors l'autre variété est en fait isométrique à la sphère.Le troisième article «A Characterization of Isometries between Riemannian Manifolds by using Development along Geodesic Triangles» décrit, en utilisant le procédé de roulement (ou développement) le long des lacets, une version alternative du théorème de Cartan-Ambrose-Hicks, qui caractérise, entre autres, les isométries riemanniennes. Plus précisément, on prouve que si on part d'une certaine orientation initiale, et si on ne roule que le long des lacets basés au point initial (associé à cette orientation), alors les deux variétés sont isométriques si (et seulement si) les chemins tracés par le procédé de roulement sur l'autre variété, sont tous des lacets.Finalement, le quatrième article «Rolling Manifolds without Spinning» étudie le procédé de roulement et sa commandabilité dans le cas où l'on ne peut pas pivoter. On caractérise alors les structures de toutes les orbites possibles en termes des groupes d'holonomie des variétés en question. On montre aussi qu'il n'existe aucune structure de fibré principal sur l'espace d'état tel que la distribution associée à ce modèle devienne une distribution principale, ce qui est à comparer notamment aux résultats du deuxième article.Par ailleurs, dans la troisième partie de cette thèse, nous construisons soigneusement le modèle de roulement dans le cadre plus général des variétés affines, ainsi que dans celui des variétés riemanniennes de dimensiondifférente. / We study the controllability of the control system describing the rolling motion, without slipping nor spinning, of two n-dimensional Riemannian manifolds, one against the other.This model is closely related to the concepts of development and holonomy of the manifolds, and it generalizes to the case of affine manifolds.The main contributions are those given in four articles attached to the the thesis.First of them "Rolling manifolds and Controllability: the 3D case"deal with the case where the two manifolds are 3-dimensional. We give the listof all the possible cases for which the system is not controllable.In the second paper "Rolling manifolds on space forms"one of the manifolds is assumed to have constant curvature.We can then reduce the study of controllability to the study of the holonomy groupof a certain vector bundle connection and we show, for example, thatif the manifold with the constant curvature is an n-sphere and ifthis holonomy group does not act transitively,then the other manifold is in fact isometric to the sphere.The third paper "A Characterization of Isometries between Riemannian Manifolds by using Development along Geodesic Triangles"describes, by using the rolling motion (or development) along the loops,an alternative version of the Cartan-Ambrose-Hicks Theorem,which characterizes, among others, the Riemannian isometries.More precisely, we prove that if one starts from a certain initial orientation,and if one only rolls along loops based at the initial point (associated to this orientation),then the two manifolds are isometric if (and only if) the pathstraced by the rolling motion on the other manifolds, are all loops.Finally, the fourth paper "Rolling Manifolds without Spinning"studies the rolling motion, and its controllability, when slipping is allowed.We characterize the structure of all the possible orbits in terms of the holonomy groupsof the manifolds in question. It is also shown that there does not exist anyprincipal bundle structure such that the related distribution becomes a principal distribution,a fact that is to be compared especially to the results of the second article.Furthermore, in the third chapter of the thesis, we construct carefully the rolling modelin the more general framework of affine manifolds, as well as that of Riemannian manifolds,of possibly different dimensions.

Este trabalho apresenta um método para análise do contorno de gotas de chuva artificial em imagem digital, o qual se caracteriza como uma ferramenta para melhor compreensão dos processos agrícolas que envolvem o uso de chuvas artificiais, como a irrigação e a aplicação de defensivos, sendo desenvolvido com o uso de técnicas para análise de formas bidimensionais e processamento de sinais, como representação de formas por contornos paramétricos, análise de Fourier e filtragem gaussiana. Os resultados obtidos demonstram precisão na análise de imagens de aglomerados de gotas, acrescentando as características de descritor apresentadas pela curvatura, assim como a flexibilidade de calibração oferecidas pela abordagem multi-escala adotada, possibilitando a obtenção de erros de medida não maiores que 5%, para os padrões circulares testados com raios entre 10 e 200 pixels / This work presents a method for contour analysis of artificial rain drop based on both digital image and curvature processing. The method is characterized as a tool, which allows a better understanding of the raindrops in irrigation and agrochemicals spraying processes. Its development was based on parametric contours representation of shapes, Fourier analysis, and Gaussian filtering. Results show the suitability of the method, which presents errors smaller than 5% for curvature determination in the range of the radius variation in betwen 10 and 200 pixels as well as the ability for raindrop clusters analysis

Uma generalização dos modelos de Toda bidimensionais pela inclusão de campos de Dirac é estudada através de métodos algébricos que possibilitam a construção de cargas e soluções para o modelo. Após desenvolver o formalismo matemático necessário, as cargas conservadas do modelo em questão são determinadas para soluções sóliton, a partir da órbita do vácuo. Uma comparação direta com o modelo de sine-Gordon revela que o mesmo processo de interação entre os sólitons ocorre em ambas as teorias, indicando a possibilidade deste modelo ser utilizado para analisar a equivalência entre esse modelo e os de sine-Gordon e Thirring. / A generalization of two dimensional Toda models by the inclusion of Dirac fields is studied through algebraic methods that allow the construction of charges and solutions. After developing the necessary mathematical formalism, the conserved charges of such model are determined forsoliton solutions belonging to the orbits of the vacuum. A direct comparison between Toda model coupled to matter fields and sine-Gordon model shows that the same interaction process among solitons occurs in both theories, indicating the possibility of this model to be used to analyze the equivalence between sine-Gordon and Thirring models.

O objetivo desta pesquisa é estudar a variabilidade e tendência dos elementos climáticos pluviosidade e temperatura, em quatro localidades do estado de São Paulo - Pirassununga, Rio Claro, São Carlos e São Simão -, que constituem parte da área de treinamento de voo da Academia da Força Aérea, para confirmar a hipótese de que essas alterações indicam indícios de mudanças climáticas de curto prazo, em escala local e que essas mudanças poderão afetar, no futuro, o planejamento das missões de treinamento de voo na AFA. Para isso foram utilizados, primeiramente, os dados mensais e anuais de temperatura e pluviosidade de uma série temporal de 34 anos (1976 a 2009) e, depois, de uma série mais curta, de 16 anos (1994 a 2009). Para a análise das condições climáticas de São Carlos, Rio Claro e São Simão foram utilizados os dados mensais e anuais de temperatura e pluviosidade de uma série temporal de 16 anos (1994 a 2009). Para efeito da análise estatística da variabilidade climática da temperatura e pluviosidade dentro da série temporal escolhida, foram aplicados os cálculos da média aritmética, do desvio padrão, do coeficiente de variação e da amplitude térmica. Para a análise da tendência, aplicou-se a técnica da regressão linear e os testes estatísticos não-paramétricos, conhecidos como testes de Mann-Kendall e Curvatura de Sen. Os resultados da pesquisa mostraram que a variabilidade mensal e anual da pluviosidade para as quatro localidade é semelhante e bem acentuada e que não existem tendências significativas para essa variável nas quatro localidades. Para as temperaturas em Pirassununga, a temperatura média apresentou grande variabilidade mensal. Para Rio Claro, São Carlos e São Simão a variabilidade anual das temperaturas foi baixa, próxima da estabilidade, com exceção da temperatura mínima, que apresentou grande variabilidade para as três localidades. Quanto à tendência para Pirassununga, apenas a temperatura média apresentou tendência decrescente e significativa. Os resultados obtidos para as temperaturas de Rio Claro, São Carlos e São Simão indicam tendências crescentes e/ou decrescentes, mas todas insignificantes. / The aim of this research is to study the variability and tendency in climatic elements, rainfall and temperature in four cities in the state of São Paulo: Pirassununga, Rio Claro, São Carlos and São Simão which are part of the flight training area of the Air Force Academy, in order to confirm the hypothesis that those alterations indicate signs of climatic variations in the short term, according to the local parameters and that those variations may change the schedule of the flight training missions at AFA. Monthly and annual data regarding to temperature and rainfall, recorded during a period of 34 years (1976-2009) were firstly considered during the study, followed by a shorter period of 16 years (1994-2009). In order to analyze the climatic conditions in São Carlos, Rio Claro and São Simão, monthly and annual data about temperature and rainfall collected during a period of 16 years (1994-2009) were considered. For purposes of statistical analysis of the climatic variability of temperature and rainfall within the chosen period of time, calculation of the arithmetic mean, standard deviation, coefficient of variation and temperature range were applied. In order to analyze such tendency, the linear regression model and non-parametric statistical tests, known as Mann-Kendall and Sen Curvature were applied. The results of the research showed that the monthly and annual variability of the rainfall in the four cities is similar and well marked and that there are not significant tendencies in that variable in the four cities. Relating to temperature in Pirassununga, the average temperature showed large monthly variability. In Rio Claro, São Carlos and São Simão, the annual temperature variability was low, tending to be stable, except for the minimum temperature which showed a large variability. Concerning to Pirassununga, just the average temperature tended to be decreasing and significant. The results obtained for the temperatures in Rio Claro, São Carlos and São Simão tended to be increasing and/or decreasing, but such tendencies were irrelevant.

Endozytose erfordert hohe Membrankrümmung und führt zu Flächenänderungen der Membranhälften. Dies kann durch eine Oberflächendifferenz zwischen den Schichten initiiert werden, die durch geänderte Lipidzusammensetzungen hervorgerufen werden kann. Daher wurde die Hypothese aufgestellt, dass Lipid-Transporter zu Beginn der Endozytose für veränderte Flächenverhältnisse verantwortlich sind. Um den Einfluss veränderter Flächen auf Endozytose zu untersuchen, wurden die Oberflächenverhältnisse der Membran durch Zugabe von Phospholipiden verändert und anschließend Endozytose gemessen. Abhängig von der Sorte wurden die Lipide nur in die äußere Schicht eingebaut oder auch auf die innere Seite transportiert, wodurch die entsprechende Seite vergrößert wurde. Die Zugabe verschiedener Aminophospholipide, die auf die innere Membranseite transportiert werden, führte zu gesteigerter „bulk flow“ Endocytose in K562-Zellen. Darüber hinaus deuten die Ergebnisse darauf hin, dass Clathrin-vermittelte Endozytose von Hep2-Zellen ebenfalls stimuliert wurde. Umgekehrt hatte die Zugabe von Lipiden, die auf der äußeren Hälfte bleiben, reduzierte „bulk flow“- oder Clathrin-vermittelte Endozytose in verschiedenen Zelllinien zur Folge. Bemerkenswert ist, dass auch Clathrin-vermittelte Endozytose durch die Lipidzugabe beeinflusst wurde, obwohl gerade in diesem Weg viele Proteine involviert sind, die Krümmung induzieren können. Dies passt zu einem neuen Modell wie Lipidtransporter in Endozytose involviert sind. Durch den Transport von Lipiden und die zusätzliche Interaktion mit Endozytoseproteinen, könnten diese Transporter zwei Mechanismen zur Erzeugung von Krümmung miteinander verbinden: Membrankrümmung induziert durch eine Flächenasymmetrie zwischen den Membranhälften und durch Wechselwirkung mit Proteinen. Die Ergebnisse dieser Arbeit deuten darauf hin, dass die für Endozytose notwendige Krümmung durch die durch Lipidtransport induzierte Flächenasymmetrie der Membranschichten unterstützt wird. / Endocytic engulfment requires high local membrane curvature and causes significant area changes of the membrane leaflets. This can be initiated by differences between the surface areas of the two monolayers related to leaflet specific modulation of lipid composition. Thus, it was proposed that lipid translocators, pumping phospholipids from the outer to the inner leaflet, account for monolayer area asymmetry as an early step in endocytosis. To elucidate the influence of this asymmetry on endocytosis, surface area relation was altered by adding exogenous phospholipids to living cells and changes in endocytic activity were quantified. Depending on the lipid species, exogenous lipids were only incorporated into the outer layer or subsequently translocated across the plasma membrane thereby increasing either the outer or inner surface area. Addition of different analogues of aminophospholipids, which are translocated to the inner leaflet, led to an enhancement of bulk flow endocytosis in K562 cells. Moreover, our data indicate that clathrin-mediated endocytosis of Hep2 cells was stimulated as well. Inversely, addition of phospholipids, which remain on the outer layer, reduced bulk flow or clathrin-mediated endocytosis in various cell lines. Notably, also clathrin-mediated endocytosis was influenced by the addition of lipids, although many proteins noted for their ability to induce membrane curvature are known to be implicated in this pathway. This corroborates a recent model how aminophospholipid translocases are implicated in endocytosis. Upon translocating lipids and additionally interacting with endocytic accessory proteins, lipid translocators could integrate two processes to generate curvature: membrane bending based on monolayer area asymmetry and protein-related mechanisms. Collectively, findings in the present study suggest that curvature generation in endocytosis is supported by the induction of monolayer area asymmetry mediated by the translocation of lipids.

Dans cette thèse, nous nous intéressons à l'étude des courbes discrètes et ses applications en analyse d'images. Nous avons proposé une amélioration de l'estimation de courbure reposant sur le cercle circonscrit. Celle-ci repose sur la notion de segment flou maximal d'épaisseur [nu] et sur la décomposition d'une courbe discrète en sa séquence de segments flous maximaux. Par la suite, nousavons appliqué cette idée en 3D afin d'estimer la courbure et la torsion discrète en chaque point d'une courbe 3D. Au niveau de l'application, nous avons développé une méthode rapide et fiable pour détecter les points dominants dans une courbe 2D. Un point dominant est un point dont la courbure est localement maximale. Les points dominants jouent un rôle très important dans la reconnaissance de formes. Notre méthode utilise un paramètre qui est l'épaisseur des segments flous maximaux. Reposant sur cette nouvelle méthode de détection des points dominants, nous avons développé des méthodes sans paramètres de détection des points dominants. Celles-ci se basent sur une approche multi-épaisseur. D'autre part, nous nous intéressons particulièrement au cercles et arcs discrets. Une méthode linéaire a été développé pour reconnaître des cercles et arcs discrets. Puisnous avons fait évoluer cette méthode afin de travailler avec des courbes bruitées en utilisant une méthode de détection du bruit. Nous proposons aussi une mesure de circularité. Une méthode linéaire qui utilise cette mesure a été aussi développée pour mesurer la circularité des courbes fermées. Par ailleurs, nous avons proposé une méthode rapide pour décomposer des courbes discrètes en arcs et en segments de droite. / In this thesis, we are interested in the study of discrete curves and its applications in image analysis. We have proposed an amelioration of curvature estimation based on circumcircle. This method is based on the notion of blurred segment of width [nu] and on the decomposition of a curve into the sequence of maximal blurred segment of width [nu]. Afterwards, we have applied this idea in 3D to estimate the discrete curvature and torsion at each point of a 3D curve. Concerning the applications, we have developed a rapid et reliable method to detect dominant points of a 2D curve. A dominant point is a point whose the curvature value is locally maximum. The dominant points play an important role in pattern recognition. Our method uses a parameter: the width of maximal blurred segments. Based on this novel method of dominant point detection, we proposed free-parameter methods for polygonal representation. They are based on a multi-width approach. Otherwise, we are interested in discrete arcs and circles. A linear method has been proposed for the recognition of arcs and circles. We then develop a new method for segmentation of noisy curves into arcs based on a method of noise detection. We also proposed a linear method to measure the circularity of closed curves. In addition, we have proposed a robust method to decompose a curve into arcs and line segments

Neisseria meningitidis est une bactérie diderme qui colonise le nasopharynx humain de façon commensale. Occasionnellement, elle franchit la barrière nasopharyngée et accède à la circulation sanguine où elle peut provoquer un choc septique et/ou une méningite Le pouvoir pathogène de N. meningitidis est lié à sa capacité à interagir avec les cellules endothéliales humaines. Après avoir adhéré aux cellules grâce à des organelles filamenteux, les pili de type IV, les bactéries induisent une déformation de la membrane plasmique de la cellule hôte sous la forme de protrusions riches en actine ressemblant à des filopodes. Ces protrusions permettent aux bactéries de résister aux forces de cisaillements générées par le flux sanguin et de proliférer à la surface des cellules. Contrairement à de nombreuses autres bactéries pathogènes, cette déformation de la membrane plasmique ne nécessite pas de polymérisation d’actine. Cependant, les mécanismes cellulaires et moléculaires de cette déformation sont inconnus. Dans cette étude, nous montrons que lorsque des bactéries individuelles adhèrent à la cellule hôte, la membrane plasmique se déforme en adhérant le long des fibres de pili de type IV de façon similaire au mouillage d’un liquide sur un solide. Les pili de type IV agissent donc comme un échafaudage extracellulaire qui guide les protrusions de membrane plasmique indépendamment du cytosquelette d’actine. Nous montrons également que la capacité de la membrane plasmique à se déformer le long de structures adhésives nanométriques est une propriété intrinsèque des cellules endothéliales. Ces travaux décrivent le mécanisme d’une étape importante de la pathophysiologie de N. meningitidis et mettent en évidence des propriétés nouvelles de la membrane plasmique des cellules humaines qui pourraient être impliquées dans d’autres processus fondamentaux de biologie cellulaire. / Neisseria meningitidis is a diderm bacterium that is naturally found in the human nasopharynx as a commensal. Occasionally, it can cross the mucosa and reach the underlying blood vessels where it enters the circulation. Once in the bloodstream, it can cause severe septic shock and/or meningitis. The ability of N. meningitidis to cause disease is tightly linked to its ability to interact with human endothelial cells. In particular, upon bacterial adhesion via filamentous organelles called type IV pili, bacteria remodel the host cell plasma membrane in the form of actin-rich, filopodia-like protrusions. These protrusions allow bacteria to resist blood flow-generated shear stress and proliferate on top of the host cells. Unlike many other bacterial pathogens, plasma membrane remodeling induced by N. meningitidis does not require actin polymerization. Yet, the cellular and molecular mechanisms of this process are unknown. Here, we show that upon adhesion of individual bacteria, the host cell plasma membrane deforms by adhering along type IV pili fibers in a wetting-like fashion. Therefore, type IV pili act as an extracellular scaffold that guide plasma membrane protrusions in an F-actin-independent manner. We further show that the ability of the plasma membrane to deform along nanoscale adhesive structures is an intrinsic property of endothelial cells. Therefore, this study uncovers the mechanism of a key step of N. meningitidis pathophysiology and reveals novel properties of human cell plasma membrane that could be at play in other fundamental cellular processes.

A second-order Lagrangian system is a generalization of a classical mechanical system for which the Lagrangian action depends on the second derivative of the state variable. Recent work has shown that the dynamics of such systems c:an be substantially richer than for classical Lagrangian systems. In particular, topological properties of the planar curves obtained by projection onto the lower-order derivatives play a key role in forcing certain types of dynamics. However, the application of these techniques requires an analytic restriction on the Lagrangian that it satisfy a twist property. In this dissertation we approach this problem from the point of view of curve shortening in an effort to remove the twist condition. In classical curve shortening a family of curves evolves with a velocity which is normal to the curve and proportional to its curvature. The evolution of curves with decreasing action is more general, and in the first part of this dissertation we develop some results for curve shortening flows which shorten lengths with respect to a Finsler metric rather than a Riemannian metric. The second part of this dissertation focuses on analytic methods to accommodate the fact that the Finsler metric for second-order Lagrangian system has singularities. We prove the existence of simple periodic solutions for a general class of systems without requiring the twist condition. Further; our results provide a frame work in which to try to further extend the topological forcing theorems to systems without the twist condition. / Includes bibliography. / Dissertation (Ph.D.)--Florida Atlantic University, 2014. / FAU Electronic Theses and Dissertations Collection