Cette thèse s'attache à l'étude des problèmes d'optimisation stochastique, en les abordant sous divers angles. Le premier chapitre donne un panorama des problèmes d'optimisation stochastique. Le deuxième chapitre montre qu'en dimension un, seuls les systèmes à espace d'état à dynamique et observation linéaire sont sans effet dual en boucle ouverte. Le troisième chapitre s'attache à montrer la nécessité de tenir compte de la structure d'information dans la discrétisation et les résultats de stabilité pour les problèmes à plusieurs pas de temps. Le quatrième chapitre propose une nouvelle famille d'algorithmes stochastiques permettant de rechercher les commandes optimales fonctionnellement sans aucune discrétisation préalable de l'aléa, et avec une garantie asymptotique d'optimalité. Le cinquième chapitre étudie les possibilités de décomposition et d'agrégation pour les problèmes stochastiques de grande taille.

Le paradigme composant propose de construire un système à partir d'éléments faiblement couplés et pour la plupart déjà existants. Le taux de réutilisation ainsi atteint entraîne une diminution des délais et des coûts de développement. Pour faire face à la complexité croissante des applications, les entreprises sont de plus en plus obligées d'avoir recours à des composants commerciaux "sur étagère", fournis par des tierces personnes, et dont la nature même impose de repenser profondément le cycle de développement d'un logiciel. Il n'est plus possible de spécifier un besoin ou une architecture sans se demander s'il existe sur le marché un composant capable de satisfaire le premier ou de s'intégrer dans la seconde. Dans ce contexte, une activité voit son importance renforcée : la sélection de composants. Cette activité est sensible : une mauvaise définition des besoins associée à une mauvaise sélection des composants peut conduire à des catastrophes financières, voire même humaines dans certains cas. Elle est de plus trés coûteuse car elle impose le parcours de marchés comportant des milliers de composants, décrits avec des formats potentiellement tres différents. La sélection devient au final trés consommatrice en temps, au point de menacer les gains que conférait à l'origine ce type d'approche. La seule solution pour espérer maintenir ces gains est de disposer d'un mécanisme de sélection qui soit autant que possible automatisé. Dans cette thèse je propose un mécanisme qui permet de sélectionner, parmi une vaste bibliothèque de composants, le candidat qui répond le mieux à un besoin spécifique, aussi bien sur le plan fonctionnel que non-fonctionnel. L'originalité de cette approche est de permettre une sélection itérative en s'appuyant sur des niveaux de description des besoins de plus en plus détaillés. À cette fin, ce mécanisme intègre des résultats de travaux provenant de domaines variés tels que la recherche de composants, le sous-typage et les métriques de qualité, au sein d'un unique concept : le composant recherché.

Les maladies neurodégénératives telles que les maladies de Huntington, de Parkinson et d'Alzheimer ont la caractéristique commune de présenter des agrégats de protéines spécifiques dans les neurones des patients atteints par ces pathologies. Le mécanisme par lequel ces structures se forment est encore inconnu. L'objectif de ce travail a consisté en l'étude du mécanisme d'agrégation des protéines à expansion de polyglutamine. Nous avons découvert que l'environnement cellulaire joue un rôle critique dans la capacité à s'agréger des protéines à expansion de polyglutamine (Rousseau et al., 2004). Ce travail suggère l'existence de modulateurs de l'agrégation des protéines à expansion de polyglutamine. En cherchant des modulateurs d'agrégation nous avons découvert que les sous unités chaperons du protéasome 19S, Rpt6 et Rpt4, augmentent l'agrégation de la protéine Huntingtine dans les cellules, alors que la réduction du niveau de Rpt6 par ARN interférence diminue la quantité de Huntingtine agrégée. Si la Huntingtine mutante est adressée au protéasome de manière ubiquitine indépendante, elle est très facilement dégradée. L'agrégation des protéines Huntingtine mutante n'est pas la conséquence d'une inhibition de l'activité protéolytique du protéasome mais fait suite à un découplage entre l'activité de dépliement médiée par le protéasome 19S et l'activité protéolytique du protéasome 20S. Ces travaux révèlent le rôle clef de l'environnement cellulaire et particulièrement du protéasome 19S dans le mécanisme d'agrégation des protéines à expansion de polyglutamine.

La stabilité structurale du sol peut être utilisée pour estimer l'érodibilité du sol, paramètre clef des modèles d'érosion. Afin d'améliorer les connaissances sur les facteurs et processus contrôlant la stabilité structurale, cette thèse avait pour objectif d'étudier la variabilité de la stabilité structurale à pas de temps court (quelques jours) ainsi que les processus physico-chimiques qui en sont à l'origine. Des études de terrain ont permis de caractériser une dynamique rapide de la stabilité structurale pour un sol donné avec notamment : des différences importantes entre surface et sub-surface ; une forte variabilité selon la localisation du site (mais une faible variabilité pour un même site) ; et une forte variabilité à pas de temps court liée à la teneur en eau du sol. Les variations de stabilité structurale à pas de temps court apparaissent majoritairement contrôlées par des processus physico-chimiques fortement liés aux cycles d'humidité. Une synthèse bibliographique a montré que l'occurrence de certains de ces processus nécessitait d'être vérifiée, notamment pour le réarrangement particulaire. Des expérimentations en laboratoire ont montré que la structure interne des agrégats était affectée pas les cycles d'humidité à l'échelle millimétrique comme micrométrique. Cependant, les réarrangements de particules observés n'ont pas pu être strictement reliés aux variations de stabilité structurale. Les résultats de ces expérimentations confirment le suivi de terrain : la teneur en eau du sol a un rôle majeur dans les variations de stabilité structurale à pas de temps court. Dans la plupart des cas, les différences de stabilité mesurées correspondaient à des érodibilité du sol contrastées. Les modèles d'érosion devraient donc inclure cette variabilité pour améliorer leurs prédictions.

Le travail de thèse a porté sur une réflexion relative aux méthodes de classification automatique des données pour lesquelles il est bien connu qu'un effet « méthode » existe. Après une première partie qui présente la problématique générale de l'analyse des données et propose un survey des méthodes de classification, les travaux originaux de la thèse sont exposés. Ils relèvent de trois approches interconnectées : une approche basée sur l'agrégation d'opinions, une approche prétopologique et une approche basée sur l'agrégation des préférences. Chacune de ces approches se fonde sur un paradigme différent et propose une nouvelle vision des techniques de classification permettant d'apporter éventuellement de l'information exogène dans la méthode.

Nos études portent sur le complexe soluble CuII-Aβ. (i) Nous avons montré en titration isotherme calorimétrique que le peptide Aβ possède 2 sites de fixation pour le cuivre avec des constantes de dissociation espectives de 100nM et 10µM. (ii) A pH 7,4 les complexes sont hétérogènes. La RPE et la RMN proposent que la forme majoritaire fait intervenir les 3 Histidines de la séquence (en position 6, 13 et 14) et la fonction carboxylique de l'Asp1. (iii) Nous avons également montré que les complexes CuII-Aβ sont capables de produire des radicaux hydroxyles HO•. La quantité de HO• générée a par ailleurs été corrélée aux potentiels d'oxydo-réduction des complexes. (iv) L'influence des métaux sur l'agrégation (vitesse, formation d'oligomères, type d'agrégats formés) a été analysée.

Historiquement, les inégalités d'oracle ont été développées comme des outils particulièrement efficaces pour l'adaptation à un paramètre inconnu en statistique mathématique. Initialement dédiées à la démonstration de propriétés statistiques de certains estimateurs, elles peuvent s'inscrire dans le cadre plus général du problème l'agrégation où elles sont au centre de la définition d'une vitesse optimale d'agrégation. Elles constituent alors d'une part des outils mathématiques et d'autre part des résultats précis et non asymptotiques.<br />Les travaux faisant l'objet de cette thèse présentent différentes utilisations des inégalités d'oracle, d'abord dans un cadre général d'agrégation puis dans des modèles statistiques plus particuliers, comme l'estimation de densité et la classification. Les résultats obtenus sont une palette non exhaustive mais représentative de l'utilisation des inégalités d'oracle en statistique mathématique.

Le transport réactif des NPs en milieu poreux regroupe trois principaux processus : l'agrégation, le dépôt et le transport des NPs. Le système réel est caractérisé par la complexité et l'interdépendance de ces trois processus. En plus, ces derniers ne possèdent pas forcément la même échelle propre d'étude ou de modélisation. Cela explique la difficulté majeure pour décrire simultanément tous ces processus couplés et interdépendants dans un seul modèle aisément utilisable. Au départ, nous avons simplifié ce système en séparant les différents processus. Ensuite, nous résolvons le problème d'échelle, par l'approche d'homogénéisation ou par l'approche multi-échelles. La séparation du problème, en plusieurs processus et sur plusieurs échelles d'espace, facilite la résolution numérique et la compréhension des processus élémentaires. Dans cette étude, une approche multi-échelles a été développée pour modéliser ces trois processus (l'agrégation, le dépôt et le transport des NPs), chacun dans sa propre échelle. Nous avons considéré deux échelles de taille, l'échelle microscopique ou d'interface (nanométrique), et l'échelle mésoscopique correspondant à la taille des pores (micrométrique). A l'échelle microscopique, les processus d'agrégation et de dépôt ont été modélisés, de manière similaire, avec la théorie DLVO. Les propriétés électrostatiques de surface des NPs ou de la roche sont décrites par un modèle de complexation de surface développé sous PhreeqC. Ce modèle d'interface est testé pour deux types de matériaux, le titane pour les NPs et la silice pour la roche. A l'échelle mésoscopique, le dépôt est quantifié par la théorie classique de la filtration (CFT : Classical Filtration Theory) dans la phase initiale où le filtre est propre. Le processus de transport a été simulé par un modèle de réseau de pores (PNM : Pore Network Model) à l'échelle mésoscopique. Ce modèle de transport est couplé avec le modèle d'agrégation-dépôt et indirectement avec le modèle de complexation de surface en un seul modèle appelé PhreeqC Pore Network Transport(PPNT1.0).

Dans cette thèse est défendu l'intérêt d'évaluer la santé d'un système/objet industriel multi-composants à travers un bilan de santé multi-niveaux hiérarchiques. Elle a donc pour objet principal de justifier les éléments essentiels du concept de bilan de santé générique qui représente l'état réel d'un système sous la forme d'un vecteur d'indicateurs de différentes natures. Vis-à-vis de ce fondement, la thèse se focalise plus spécifiquement sur les fonctions de détection des anomalies-normalisation et agrégation d'indicateurs pour élaborer un index synthétique représentatif de l'état de santé global pour chaque élément du système. Il est ainsi proposé, une nouvelle approche de détection conditionnelle des anomalies. Cette approche a pour intérêt de quantifier la déviation pour chaque indicateur par rapport à son mode de comportement nominal tout en prenant en compte le contexte dans lequel évolue le système. Une extension à l'exploitation de l'intégrale de Choquet en tant qu'opérateur d'agrégation des indicateurs est aussi proposée. Cette extension concerne, d'une part, un processus d'apprentissage non supervisé des capacités pour le niveau le plus inférieur dans l'abstraction, à savoir celui des composants, et d'autre part, une approche de mise en oeuvre de leur inférence d'un niveau à l'autre. Ces propositions sont appliquées sur un moteur diesel de navire, système essentiel du projet BMCI du pôle MER-PACA dans lequel s'inscrit cette thèse.

Le comportement d’agrégation est considéré comme le premier pas vers des niveaux de socialité supérieurs. La compréhension des facteurs clés permettant l’émergence des décisions collectives chez les groupes composés d’individus simples (ayant une connaissance limitée de leur environnement) est donc fondamentale pour étudier l’évolution de la socialité. A l’heure actuelle, la majorité des études se sont focalisées sur les espèces les plus sociales, et notamment celles formant des groupes monospécifiques. A contrario, les larves nécrophages de Diptères (asticots) forment sur un même cadavre des agrégats hétérospécifiques pouvant contenir des milliers d’individus, leur offrant divers bénéfices(production de chaleur, d’enzymes). De part ces observations in natura, ces insectes apparaissent être un bon modèle biologique dans un contexte évolutif d’étude des comportements collectifs. Ce travail de thèse s’attache à mettre en évidence et quantifier les phénomènes d’agrégations des larves de Lucilia sericata (Diptera :Calliphoridae) et les mécanismes qui sous-tendent ces regroupements. Après une description introductive des groupes hétérospécifiques chez les arthropodes, nous présentons pour la première fois la démonstration expérimentale d’un comportement d’agrégation actif des larves. Nous avons également démontré l’effet d’attraction/rétention sur les larves d’un composé cuticulaire déposé au sol par les individus et reconnu par leurs congénères. Cette reconnaissance se fait probablement via l’utilisation d’un comportement exploratoire caractéristique que nous avons décrit et quantifié :le scanning. Puis, nous avons mis en évidence la capacité des larves de deux espèces proches phylogénétiquement et écologiquement, L. sericata et Calliphora vomitoria, à faire un choix collectif en groupe monospécifique comme en hétérospécifique. Ces résultats suggèrent l’existence d’une reconnaissance interspécifique de vecteurs d’agrégation (e.g. le signal larvaire). Enfin, nous avons mis en évidence l’existence de préférendums thermiques chez ces espèces, et la capacité des larves à sélectionner collectivement cette température préférentielle. Dans son ensemble, ce travail offre des connaissances inédites sur la vie de ces groupes. Il ouvre des perspectives d’étude prometteuses sur les comportements collectifs interspécifiques et les bénéfices évolutifs liés à l’agrégation. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished