Cette thèse porte sur la modélisation d’un système d’aide à l’évolution du web de données en utilisant un système multi-agents. Plus particulièrement, elle a pour but de guider l’utilisateur dans sa démarche de modification d’une base de connaissances RDF. Elle aborde les problématiques suivantes : intégrer de nouveaux triplets résultant de l'annotation des documents, proposer le changement adéquat dans les deux niveaux, ontologie et données, en se basant sur des mesures de similarités, analyser les effets de changements sur la qualité des données et la gestion des versions en prenant en considération d'éventuels conflits. Cette question de recherche complexe engendre plusieurs problématiques dont les réponses sont dépendantes les unes des autres. Pour cela, nous nous sommes orientées vers le paradigme agent pour décomposer le problème. Il s’agit de répartir les tâches dans des agents. La coopération entre les agents permet de répondre au besoin de dépendance évoqué ci-dessus pour bénéficier de l’aspect dynamique et combler les inconvénients d’un système modulaire classique. Le choix d’un tel écosystème nous a permis de proposer une démarche d’évaluation de la qualité des données en employant un modèle d’argumentation. Il s’agit d’établir un consensus entre les agents pour prendre en considération les trois dimensions intrinsèques : la cohérence, la concision la complétude, la validation syntaxique et sémantique. Nous avons modélisé les métriques d’évaluation de chaque dimension sous forme d’arguments. L’acceptation ou pas d’un argument se décide via les préférences des agents.Chaque modification donne lieu à une nouvelle version de la base de connaissances RDF. Nous avons choisi de garder la dernière version de la base de connaissances. Pour cette raison, nous avons choisi de préserver les URI des ressources. Pour garder la trace des changements, nous annotons chaque ressource modifiée. Néanmoins, une base de connaissances peut être modifiée par plusieurs collaborateurs ce qui peut engendrer des conflits. Ils sont conjointement le résultat d’intégration de plusieurs données et le chevauchement des buts des agents. Pour gérer ces conflits, nous avons défini des règles. Nous avons appliqué notre travail de recherche au domaine de médecine générale. / In this thesis, we investigate the evolution of RDF datasets from documents and LOD. We identify the following issues : the integration of new triples, the proposition of changes by taking into account the data quality and the management of differents versions.To handle with the complexity of the web of data evolution, we propose an agent based argumentation framework. We assume that the agent specifications could facilitate the process of RDF dataset evolution. The agent technology is one of the most useful solution to cope with a complex problem. The agents work as a team and are autonomous in the sense that they have the ability to decide themselves which goals they should adopt and how these goals should be acheived. The Agents use argumentation theory to reach a consensus about the best change alternative. Relatively to this goal, we propose an argumentation model based on the metric related to the intrinsic dimensions.To keep a record of all the occured modifications, we are focused on the ressource version. In the case of a collaborative environment, several conflicts could be generated. To manage those conflicts, we define rules.The exploited domain is general medecine.

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La L-asparaginase est une enzyme d’intérêt thérapeutique pour le traitement des leucémies aigües lymphoblastiques participant à l’hydrolyse de son substrat naturel L-asparagine conduisant à l’apoptose des cellules cancéreuses. À ce jour, la L-asparaginase d’origine bactérienne fait partie intégrante des formulations car possédant des activités catalytiques élevées mais provoquant de nombreux effets secondaires liés à une immunogénicité. Trois enzymes avec une activité Lasparaginase produites chez l’homme ont été découvertes récemment mais possèdent des activités catalytiques qui sont 1000 à 2000 fois inférieures aux enzymes d’origine bactérienne. Augmenter l’activité catalytique de ces enzymes par évolution dirigée pourraient permettre leurs utilisations en thérapeutique en plus de potentiellement participer à la réduction de l’immunogénicité chez les patients. Ces travaux de doctorat décrivent le développement d’outils pour l’expression etla détection de l’activité L-asparaginase à l’échelle d’une cellule individuelle. La L-asparaginase d’E. coli, utilisée en thérapeutique, a servi de référence et a permis de démontrer que le test AUR est le plus adapté pour la mesure de l’activité en microfluidique. L’expression de l’enzyme à partir de différents vecteurs d’expression a montré que l’expression périplasmique semble la plus adaptée pour le ciblage permettant un bon rendement et une bonne accessibilité pour le substrat. La viabilité des cellules à l’issu des mesures a été aussi démontrée. Ces outils pourront être directement utilisés pour le criblage de banques de mutants de L-asparaginase d’origine humaine en microfluidique. Les propriétés de la L-asparaginase ont aussi été utilisées pour démontrer la potentielle utilisation de billes de silice en tant que biocatalyseurs où sont confinées des bactéries. Ces billes sont des excellents supports pour la croissance de microorganismes qui peuvent rester viables au-delà d’une semaine. L’expression d’enzymes peut être induite et l’activité catalytique être aisément contrôlée en faisant varier la concentration bactérienne au sein du matériau. La combinaison de différentes populations bactériennes offre la possibilité d’effectuer des réactions en cascade. Le recyclage de ces billes pour différents cycles de réactions a également été démontré. Ces matériaux bioactifs peuvent avoir de nombreuses applications dans le domaine des biotechnologies. / L-asparaginase is an enzyme of therapeutic value for the treatment of acute lymphoblastic leukemia. Ths enzyme catalyzes the hydrolysis of L-asparagine conducting to apoptosis of cancer cells. To date, L-asparaginase of bacterial origine is used in the treatments due to high catalytic activities but causing a number of side effects linked with an immunogenicity. The human produces three enzymes with L-asparaginase activity but their catalytic activities are 1000 to 2000 times lower than the bacterial enzymes. Increase the catalytic activity of these enzymes by directed evolution could allow their uses in therapeutic in addition to potentially reduce immunogenicity in patients. This PhD work describes the development of tools for expression and detection of L-asparaginase at the single cell level for their applications in the screening of human L-asparaginase libraries in microfluidic. E. coli L-asparaginase, used in therapy, served as a reference and allowed to demonstrate that AUR assay is most suitable for measuring activity in microfluidic. Expression of the enzyme from different expression vectors showed that the periplasmic expression seems to be the most successful for screening enabling a good yield and good accessibility for the substrate. The viability of the cells following the measures has been shown. These tools might be used for the screening of mutants libraries of human L-asparaginases in microfluidic. The properties of L-asparaginase were also used to demonstrate the potential use of silica beads as biocatalysts in which bacteria are confined. These beads are excellent supports for the growth of microorganisms which may remain viable beyond one week. The expression of the enzymes may be induced and the catalytic activity can be reliably controlled by varying the concentration of bacteria within the material. The combination of various bacterial populations provides the possibility to carry out cascades reactions. The recycling of these beads for several cycles of reactions was also demonstrated. These bioactive materials have many potential applications in the field of biotechnologies.

Les LBP/BPIs sont des protéines importantes de la réponse antimicrobienne des mammifères, encore mal caractérisées chez les invertébrés. L'objectif de ce projet était d'élucider le rôle des LBP/BPIs dans la réponse immunitaire du gastéropode B. glabrata. Nous avons montré que l'une des LBP/BPI (BgLBP/BPI1) était une protéine majeure de la glande albumène et des masses d'oeufs et possédait les activités attendues des BPIs telle que la capacité de perméabilisation des bactéries.De plus, nous avons découvert une nouvelle activité biocide (anti-oomycète) inconnue jusqu'alors chez les LBP/BPI, et démontré que BgLBP/BPI1 influence à la fois la production d'oeufs et leur protection contre les infections à oomycètes. Nous avons ensuite examiné la diversité et l'évolution des BgLBP/BPIs et montré qu'au moins 5 LBP/BPIs, regroupées en 3 clades phylogénétiques, étaient exprimées chez B. glabrata. Une étude de l'expression de représentants de ces 3 clades a montré qu'ils étaient exprimés dans différents tissus, appuyant l'hypothèse de l'acquisition de spécificités fonctionnelles par les membres de cette famille multigénique. / LBP/BPIs are important immune factors of the mammalian antimicrobial response,poorly characterized in invertebrates. The aim of this work was to elucidate the role of LBP/BPIs in the immune response of the fresh-water snail B. glabrata. Firstly, we showed that one member, BgLBP/BPI1, was highly abundant in the albumen gland and the egg masses. Importantly, in addition to the expected activities of BPIs, such as the induction of bacterial permeability, we discovered a novel biocidal (antioomycete) activity that was unsuspected so far. We demonstrated that BgLBP/BPI1 is a major fitness-related protein, acting on both egg production and offspring protection against oomycete infections. Then, we investigated the sequence diversity and evolution of this LBP/BPI protein family and showed that at least 5 LBP/BPIs were expressed in B. glabrata, belonging to three distinct phylogenetic clades. Expression studies of representatives of the three clades showed that they are expressed in different tissues, differently regulated, and therefore supported the hypothesis of the acquisition of functional specificities by the members of this multigenic family.

Deux familles d'aldéhyde déshydrogénases (ALDH) phylogénétiquement et structuralement distinctes catalysent l'oxydation des aldéhydes : les ALDH phosphorylantes et les ALDH non phosphorylantes. Ces enzymes jouent un rôle essentiel au niveau cellulaire en intervenant au niveau du métabolisme et dans des processus de détoxication. En 2003, la résolution de la structure tridimensionnelle de l'enzyme bifonctionnelle 4-hydroxy-2-cétovalérate aldolase/acétaldéhyde déshydrogénase (DmpFG) de Pseudomonas sp. CF600 a permis l'identification d'une nouvelle famille d'ALDH : la sous-unité DmpF étant structuralement apparentée aux ALDH phosphorylantes alors qu'elle présente une activité de type non phosphorylante CoA-dépendante. Par la caractérisation enzymatique et structurale des orthologues MhpEF issus d'Escherichia coli et de Thermomonospora curvata, nos travaux montrent que les paramètres cinétiques de MhpF ne dépendent pas de son état oligomérique, ce qui est cas unique pour les ALDH. De plus, la résolution des structures cristallographiques de l'enzyme complexée avec du NAD+ ou du CoA, couplée à la structure en solution de la forme apoenzyme obtenue par SAXS montrent que le Rossmann fold s'accomode de la présence des cofacteurs par un vaste changement conformationnel. Enfin, l'étude du mécanisme catalytique et la résolution de la structure thioacylenzyme permettent d'identifierla MhpF comme étant un hybride des deux familles d'ALDH caractérisées jusqu'à présent / Two phylogenetically and structurally unrelated families of NAD(P)-dependent aldehyde dehydrogenases (ALDH) catalyze the oxidation of aldehydes into activated or non-activated acids. These enzymes are known to be involved in many biological functions such as cellular differentiation, central metabolism, or detoxification pathways. The crystal structure of the bifunctional enzyme, 4-hydroxy-2-ketovalerate aldolase (DmpG)/acetaldehyde dehydrogenase (DpmF) from Pseudomonas sp. CF600, leads to the identification of a new ALDH family. The DmpF subunit exhibits a non-phosphorylating CoA-dependent aldehyde dehydrogenase activity while its structure belongs to the phosphorylating ALDH superfamily. The kinetics of the MhpEF orthologs from Escherichia coli and Thermomonospora curvata show that the kinetic parameters of MhpF do not depend of its oligomeric state, which is unique for an ALDH. In addition, the crystal structures of the enzyme with NAD+ or CoA, as well as the solution structure of the apoenzyme using SAXS, reveal the dynamics of the overall Rossmann fold between apo or cofactors-bound conformers, which is necessary to carry on the catalytic cycle. Finally, the catalytic mechanism and the structure of the thioacylenzyme intermediates indicate that MhpF is a hybrid between both ALDH families characterized to date

Ces dernières années, plusieurs modèles d'évolution moléculaire, basés sur l'hypothèse que les séquences des protéines évoluent sous la contrainte d'une structure bien définie et constante au cours de l'évolution, ont été développés. Cependant, un tel modèle repose sur l'expression de la fonction représentant le lien entre la structure et sa séquence. Les potentiels statistiques proposent une solution intéressante, mais parmi l'ensemble des potentiels statistiques existants, lequel serait le plus approprié pour ces modèles d'évolution ? Dans cette thèse est développé un cadre probabiliste d'optimisation de potentiels statistiques, dans le contexte du maximum de vraisemblance, et dans une optique de protein design. Ce cadre intègre différentes méthodes d'optimisation, incluant la prise en compte de structures alternatives pour l'optimisation des potentiels, et fournit un cadre robuste et des tests statistiques (à la fois dans le contexte de l'optimisation des potentiels mais aussi dans le contexte de l'évolution moléculaire) permettant de comparer différentes méthodes d'optimisation de potentiels statistiques pour les modèles soumis à des contraintes structurales. / In the field of molecular evolution, so called Structurally constrained (SC) models have been developped. Expressed at the codon level, they explicitely separe the mutation (applied to the nucleotide sequence) and the selection (applied to the encoded protein sequence) factors. The selection factor is described as a function between the structure and the sequence of the protein, via the use of a statistical potential. However, the whole evolutionary model depends on the expression of this potential, and one can ask wether a potential would be better than another. In this thesis, is developped a probabilistic framework to optimize statistical potentials especially meant for protein design, using a maximum likelihood approach. The statistical potential used in this thesis is composed by a contact potential and a solvent accessibility potential, but the probabilistic framework can easily be generalized to more complex statistical potentials. In a first part, the framework is defined, and then an algorithmical enhancement is proposed, and finally, the framework is modified in order to take into account misfolded structures (decoys). The framework defined in this thesis and in other works allows to compare different optimization methods of statistical potentials for SC models, using cross-validation and Bayes factor comparisons.

Le littoral subit de constants changements : son évolution est induite à la fois par des processus biophysiques – houles, tempêtes, courants marins, agents météorologiques –, et par une anthropisation notoire, particulièrement accentuée au cours des derniers siècles. En France, sur les côtes de la Manche, la variété et la richesse des types de côtes ont suscité l’inspiration de nombreux artistes notamment depuis le milieu du 19e siècle. Musées, archives, collections privées, détiennent de précieux témoignages visuels de l’histoire des lieux. Cette thèse vise à mettre en évidence la valeur informative de l’iconographie artistique des rivages à travers l’observation des évolutions géomorphologiques du littoral. La première partie contextualise la démarche générale en exposant un certain nombre de considérations théoriques essentielles au centre desquelles figurent les enjeux d’une géomorphologie moderne, le statut des images en géographie et une rétrospective de l’histoire des représentations picturales du paysage. La seconde partie explore concrètement le potentiel pressenti de l’exploitation des documents artistiques en tant que source d’information à l’échelle des rivages normano-bretons. A partir d’un corpus représentatif restreint d’œuvres d’art, une méthodologie est développée. Enfin, la troisième et dernière partie des travaux présente une application de la méthodologie élaborée dans un contexte précis. Le territoire considéré est celui de la Rance maritime avec pour principale problématique l’identification et l’évaluation des modifications architecturales et sédimentologiques intervenues au niveau du trait de côte et sur l’estran. Les résultats de cette approche sont diffusés au sein d’une interface numérique visant à être consultée, et à terme alimentée, par un large public. / The shoreline is submitted to constant changes : its evolution results from both biophysical processes – swells, storms, ocean currents, meteorological factors –, and significant anthropisation, strongly accentuated during the last centuries. In France, on the coast of the Channel, variety and sumptuousness of types of coasts have aroused the inspiration of numerous artists, especially since the middle of the 19th century. Museums, archives, private collections possess precious records of the story of places. This research aims to reveal the informative value of artistic shoreline iconography to observe geomorphological evolutions of the coast. The first part contextualizes the general approach, setting out some essential theoretical considerations centered on modern geomorphology, the status of images in geography and a retrospective of the history of landscape pictorial representations. The second part concretely explores the foreseen potential of using artistic documents as knowledge sources at the scale of the French coasts of the Channel. From a limited corpus of art works, a methodology is developed. Finally, the third and last part of the work presents an application of the developed methodology in a precise context. The territory considered is the Rance estuary, with, as main issue, the identification and evaluation of architectural and sedimentological modifications that occurred in the coastline and foreshore. Results are released through a dedicated Website, which intends to be consulted, and eventually contributed, by a large public.

Dans cette thèse nous étudions le rôle de la motivation intrinsèque dans l’émergence et le développement des systèmes communicationnels. Notre objectif est d’explorer comment des populations d’agents artificiels peuvent utiliser un système de motivation computationnel particulier, appelé l’autotelic principle, pour réguler leur développement linguistique et les dynamiques qui en résultent au niveau de la population.Nous proposons d’abord une mise en œuvre concrète de l’autotelic principle. Le noyau de ce système repose sur l’équilibre des défis, des tâches à accomplir afin d’atteindre un objectif, et des compétences, les capacités que le système peut utiliser pour accomplir les différentes tâches. La relation entre les deux éléments n’est pas stable mais se déstabilise régulièrement lorsque de nouvelles compétences sont acquises, ce qui permet au système de tenter des défis de plus grande complexité. Ensuite, nous testons l’utilité de ce système de motivation dans une série d’expériences sur l’évolution du langage. Dans le premier ensemble d’expériences, une population d’agents artificiels doit développer une langue pour se référer à des objets ayant des caractéristiques discrètes. Ces expériences se concentrent sur la façon dont les systèmes communicatifs non ambigus peuvent émerger lorsque l’autotelic principle est utilisé pour réguler le développement du langage en étapes de difficulté croissante. Dans le deuxième ensemble d’expériences, les agents doivent créer un langage artificiel pour communiquer sur des couleurs. Dans cette partie, on explore comment le système de motivation peut contrôler la complexité linguistique des interactions pour un domaine continu et on examine aussi la validité de l’autotelic principle en tant que mécanisme permettant de réguler simultanément plusieurs stratégies linguistiques de difficulté similaire. En résumé, nous avons démontré à travers de notre travail que l’autotelic principle peut être utilisé comme un mécanisme général pour réguler la complexité du langage développé de manière autonome en domaines discrets et continus. / This thesis studies the role of intrinsic motivation in the emergence and development of communicative systems in populations of artificial agents. To be more specific, our goal is to explore how populations of agents can use a particular motivation system called autotelic principle to regulate their language development and the resulting dynamics at the population level.To achieve this, we first propose a concrete implementation of the autotelic principle. The core of this system is based on the balance between challenges, tasks to be done to achieve a goal, and skills, the abilities the system can employ to accomplish the different tasks. The relation between the two elements is not steady but regularly becomes destabilised when new skills are learned, which allows the system to attempt challenges of increasing complexity. Then, we test the usefulness of the autotelic principle in a series of language evolution experiments. In the first set of experiments, a population of artificial agents should develop a language to refer to objects with discrete values. These experiments focus on how unambiguous communicative systems can emerge when the autotelic principle is employed to scaffold language development into stages of increasing difficulty. In the second set of experiments, agents should agree on a language to communicate with about colour samples. In this part, we explore how the motivation system can regulate the linguistic complexity of interactions for a continuous domain and examine the value of the autotelic principle as a mechanism to control several language strategies simultaneously. To summarise, we have shown through our work that the autotelic principle can be used as a general mechanism to regulate complexity in language emergence in an autonomous way for discrete and continuous domains.

Ces travaux de recherche portent sur l'aide à l'exploration de bases de données.La particularité de l'approche proposée repose sur un principe de co-évolution de l'utilisateur et d'une interface intelligente. Cette dernière devant permettre d'apporter une aide à la compréhension du domaine représenté par les données. Pour cela, une métaphore de musée virtuel vivant a été adoptée. Ce musée évolue de façon incrémentale au fil des interactions de l'utilisateur. Il incarne non seulement les données mais également des informations sémantiques explicitées par un modèle de connaissances spécifique au domaine exploré.A travers l'organisation topologique et l'évolution incrémentale, le musée personnalise en ligne le parcours de l'utilisateur. L'approche est assurée par trois mécanismes principaux : l'évaluation du profil de l'utilisateur modélisé par une pondération dynamique d'informations sémantiques, l'utilisation de ce profil dynamique pour établir une recommandation ainsi que l'incarnation des données dans le musée.L'approche est appliquée au domaine du patrimoine dans le cadre du projet ANTIMOINE, financé par l'Agence Nationale de la Recherche (ANR). La généricité de cette dernière a été démontrée à travers son application à une base de données de publications mais également à travers l'utilisation de types d'interfaces variés (site web, réalité virtuelle).Des expérimentations ont permis de valider l'hypothèse que notre système s'adapte aux évolutions des comportements de l'utilisateur et qu'il est capable, en retour, d'influencer ce dernier. Elles ont également permis de comparer une interface 2D avec une interface 3D en termes de qualité de perception, de guidage, de préférence et d'efficacité. / This thesis focus on a proposition that helps humans during the exploration of database. The particularity of this proposition relies on a co-evolution principle between the user and an intelligent interface. It provides a support to the understanding of the domain represented by the data. A metaphor of living virtual museum is adopted. This museum evolves incrementally according to the user's interactions. It incarnates both the data and the semantic information which are expressed by a knowledge model specific to the domain of the data. Through the topological organization and the incremental evolution, the museum personalizes online the user's exploration. The approach is insured by three main mechanisms: the evaluation of the user profile modelled by a dynamical weighting of the semantic information, the use of this dynamic profile to establish a recommendation as well as the incarnation of the data in the living museum. The approach has been applied to the heritage domain as part of the ANTIMOINE project, funded by the National Research Agency (ANR). The genericity of the latter has been demonstrated through its application to a database of publications but also using various types of interfaces (website, virtual reality).Experiments have validated the hypothesis that our system adapts itself to the user behavior and that it is able, in turn, to influence him.They also showed the comparison between a 2D interface and a 3D interface in terms of quality of perception, guidance, preference and efficiency.

Le remplacement dentaire consiste en la formation d'une nouvelle dent qui viendra prendre la place d'une ancienne dent, permettant ainsi un renouvellement des tissus dentaires ainsi que de leur environnement (parodonte). Pour comprendre l'évolution du remplacement dentaire, il est nécessaire de rechercher un modèle biologique pertinent. En raison du lien étroit qui existe entre le remplacement des dents et des tissus parodontaux, je me suis intéressé au remplacement, à l’implantation et à l’attache dentaire. Ce travail a été réalisé avec deux objectifs : clarifier la terminologie associée au remplacement, à l’implantation et à l’attache, et passer en revue les connaissances actuelles et les hypothèses concernant la diversité et l’évolution de ces trois caractères.Dans une seconde partie, j’ai étudié le remplacement continu des dents chez les archosauriens, qui présentait un remplacement dentaire continu. J'ai étudié les dents des derniers groupes d'oiseaux à dents. Pour étudier le dentaire continu, j'ai étudié les mécanismes de remplacement dentaire chez le crocodile du Nil, par le biais de la microtomographie à rayons X. Les embryons de crocodile du Nil présente deux types de dents. L'étude de l'expression génétique de la voie Notch a révélé que ces types de dent présentaient un développement très similaire, différant simplement par l’avortement des plus précoces. De plus, la voie Notch semble impliquée dans le remplacement dentaire chez le crocodile du Nil Dans une troisième partie, j'ai étudié une alternative au remplacement de dent dans le groupe ayant perdu le remplacement de dent continu. Pour ce faire, j’ai participé à l’étude du phacochère commun et les différentes adaptations de sa dentition à un régime alimentaire très abrasif. Je me suis principalement concentré sur le processus de dérive mésiale des dents; et tous les processus physiologiques associés à cette dérive pour comprendre et reconnaître ce phénomène / Dental replacement consists in the formation of a new tooth which will come take the place of a former tooth, allowing for a renewal of the dental tissues as well as their environment (periodontium). To understand the evolution and the dynamics of tooth replacement, it is necessary to search for a relevant biological model. Because of the strong link between the replacement of teeth and periodontal tissues, I searched the diversity and evolutionary history of tooth replacement, attachment and implantation in extant and fossil amniotes. This work presented two objectives: clarify the terminology associated with replacement, implantation and attachment and review the current knowledges and hypothesis concerning the diversity and the evolution of the three features. In a second part, I studied continuous tooth replacement in archosaurians which present a continuous tooth replacement. First I investigated the teeth of the last groups of toothed-birds. To study the developmental mechanisms of continuous replacement, I studied the mechanisms of dental replacement in the Nile crocodile, through X-ray MicroCT. Nile crocodile’s embryos present two type of teeth. The study of the genetic expression of the Notch pathway revealed that surface teeth and submerged teeth present a very similar development, and the main difference is the interruption of the development in the earliest. The Notch pathway also seems to be involved in tooth replacement in this species. In a third part, I studied one alternative to tooth replacement in group which lost the continuous tooth replacement. To do so, I studied the common warthog and the different adaptations of its dentition to highly abrasive diet. I mainly focused of the process of mesial drift, and all the physiological processes associated with drift to understand and recognize this phenomenon