Le défi actuel de la production animale est de maximiser l'efficacité alimentaire tout en minimisant les coûts de production et les impacts environnementaux. L'efficacité alimentaire est influencée par les caractéristiques des animaux telles que l'utilisation de l'énergie, qui dépend de la teneur énergétique du gain de poids corporel, en particulier des lipides corporels. Cependant, il existe une variation importante des lipides corporels et de l'efficacité alimentaire chez les porcs même lorsqu'ils sont issus d'une même génétique et élevés dans les mêmes conditions. Par conséquent, comprendre les mécanismes associés à cette variation pourrait aider à améliorer la production animale et/ou à manipuler la composition corporelle chez les porcs. L'objectif de cette thèse était de comprendre les facteurs liés aux variations de la composition corporelle et à l'utilisation de l'énergie afin d'améliorer les connaissances sur les processus métaboliques responsables de la variation observée entre les animaux dans leur capacité à utiliser les nutriments alimentaires. La sensibilité à l'insuline et le comportement alimentaire ont été sélectionnés comme candidats en raison de leur influence sur la dynamique des hormones métaboliques telles que l'insuline qui régule la synthèse des lipides et des protéines. Dans ce travail, une approche originale pour décrire le comportement alimentaire tenant compte des limitations des paramètres d'alimentation conventionnels est proposée, et une technique in vivo pour estimer la lipogenèse de novo a été adaptée des isotopes radioactifs aux isotopes stables. Les résultats de ce travail suggèrent que : 1) le comportement alimentaire n'est pas un facteur important influençant l'utilisation de l'énergie chez les porcs. Cependant, l'indice pour décrire l'irrégularité de la prise alimentaire proposée dans ce travail a abouti à une approche appropriée pour décrire les comportements alimentaires individuels. Cet indice intègre la plupart des informations sur le comportement alimentaire obtenues à l'aide de plusieurs variables de comportement alimentaire conventionnelles et peut être utilisé dans des études concernant l'effet de facteurs externes ou animaux sur le comportement alimentaire. 2) contrairement au comportement alimentaire, la sensibilité à l'insuline était fortement et négativement corrélée avec les lipides corporels totaux et expliquait environ 45 % des variations des lipides corporels totaux et des protéines chez les porcs. De plus, des associations importantes entre la sensibilité à l'insuline et les processus métaboliques ont été trouvées au niveau de l'expression génétique et de la synthèse (par exemple, la synthèse des lipides). Cela indique que la sensibilité à l'insuline est un facteur important déterminant en l'utilisation de l'énergie alimentaire et des nutriments avec des implications pour la composition corporelle des porcs en finition. Ce travail a permis de comprendre le rôle de la sensibilité à l'insuline dans la modulation des réponses à l'insuline et son implication dans l'utilisation de l'énergie et la composition corporelle. En outre, cette thèse suggère que la modulation de l'utilisation de l'énergie par des facteurs externes et le comportement alimentaire ne peut être obtenue si les caractéristiques métaboliques telles que la sensibilité à l'insuline ne sont pas prises en compte au niveau individuel. / The current challenge in animal production is to maximize feed efficiency while minimizing production costs and environmental impacts. Feed efficiency is influenced by animal characteristics such as energy utilisation, which depends on the energy content of body weight gain, especially body lipids. However, there is important variation in body lipids and feed efficiency among pigs of the same genetic background. Therefore, understanding the mechanisms associated with this variation could help to improve animal production and/or manipulate body composition in pigs. The aim of this thesis was to understand factors related with body composition variations and energy utilisation to improve the knowledge regarding the metabolic processes responsible for the observed variation between individual animals in their ability to use dietary nutrients for growth. Insulin sensitivity and feeding behavior were selected as candidates due to their influence in the dynamic of metabolic hormones such as insulin that regulates lipid and protein synthesis. In this work, an original approach to describe feeding behavior accounting for limitations of conventional feeding parameters is proposed, and an in vivo technique to estimate de novo lipogenesis was adapted from radioactive to stable isotopes. The results of this work suggest that: 1) feeding behavior is not an important factor influencing energy utilisation in pigs. However, the index to describe the irregularity of feed intake proposed in this work resulted in a suitable approach for describing individual feeding behavior patterns. This index integrates most of the information on feeding behavior obtained using several conventional feeding behavior variables and can be used in studies regarding the effect of externals or animal factors on feeding behavior. 2) unlike feeding behavior, insulin sensitivity was strongly and negatively correlated with total body lipids and explained about 45 % of the total body lipids and protein variations among pigs. In addition, important associations among insulin sensitivity with metabolic processes were found at the genetic expression and synthesis level (e.g., lipid synthesis). This indicates that insulin sensitivity is an important factor determining the utilization of dietary energy and nutrients with implications for body composition in finishing pigs. This work helped to understand the role of insulin sensitivity in the modulation of insulin responses and its implication in energy utilisation and body composition. In addition, this thesis suggests than modulation of energy utilisation by external factors and feeding behavior cannot be achieved if metabolic characteristics such as insulin sensitivity are not accounted at the individual level.

La modélisation mathématique est largement utilisée pour effectuer des recherches sur la modélisation des maladies infectieuses. Combler le fossé entre les modèles conceptuels et leurs simulations est l'un des problèmes de la modélisation. Les langages métiers sont souvent utilisés pour addresser ces problèmes en séparant deux aspects de la modélisation : la spécification (modèles conceptuels) et la simulation (modèles informatiques). Dans cette perspective, nous développons un langage métier, appelé KENDRICK, dédié à la modélisation épidémiologique, couplé avec une plate-forme de simulation. Un autre problème de la modélisation en épidémiologie est le mélange des aspects de domaine qui doivent être séparés. Afin de faciliter l'écriture et l'évolution des modèles, il est crucial de pouvoir définir une préoccupation avec aussi peu de dépendances avec d'autres que possible et de pouvoir les combiner aussi librement que possible. Nous abordons ces défis en proposant un méta-modèle mathématique commun qui peut représenter les modèles ainsi que les préoccupations. Nous définissons ensuite les opérateurs qui permettent de combiner des préoccupations ainsi que de les appliquer dans un modèle. Le langage KENDRICK simplifie donc la programmation des simulations épidémiologiques en décomposant un modèle monolithique hautement-couplé en préoccupations modulaires. Cela rend alors plus facile la construction des modèles complexes de l'épidémiologie où plusieurs préoccupations sont considérées en même temps. / Mathematical and computational models have become widely used and demanded tools for examining mechanisms of transmission, exploring characteristics of epidemics, predicting future courses of an outbreak and evaluating strategies to find a best control-program. One of the problems of modelling is bridging the gap between conceptual models (i.e compartmental models of epidemiology) and their computer simulation (through deterministic, stochastic or agent-based implementation). Domain Specific Languages (DSLs) are often used to address such difficulties by separating two concerns of modelling, specification (conceptual model) and implementation (computational model). In this perspective, we develop a DSL called KENDRICK targeted to the epidemiological modelling and coupled with a simulation platform that allows the study of such models. The other important issue needs to be addressed in the context of epidemiological modelling is the heterogeneities introduced by separate concerns. In order to facilitate the specification of models and their evolution, it is crucial to be able to define concerns with as few dependencies with each other as possible and to combine them as freely as possible. We address such challenges by proposing a common mathematical meta-model that supports both concerns and models and enabling their compositions by some operators. We then implement our proposal language KENDRICK based on this meta-model. The language simplifies the construction of complex epidemiological models by decomposing them into modular concerns, by which common concerns can be reused across models and can be easily changed.

Depuis "toujours", en Génie Logiciel comme dans toutes les ingénieries, afin réduire la complexité et pour améliorer la réutilisation, le produit à construire est divisé en parties construites indépendamment et ensuite assemblées. L'approche récente de l'Ingénierie Dirigée par les Modèles (IDM, ou MDE pour Model-Driven Engineering), fait de même, en proposant "simplement" que les parties à construire et à assembler soient des modèles et non pas des programmes. C'est ainsi que le problème de la composition de modèles est devenu un thème important de l'IDM, et le sujet de cette thèse. En effet, un système logiciel réel est bien trop complexe pour pouvoir être décrit par un seul modèle. De nombreux modèles devront être créés pour le spécifier, soit à divers niveaux d'abstraction, soit selon divers points de vue, soit encore selon des domaines fonctionnels differents et complémentaires. Dans ce travail, nous partons de l'hypothèse que de tels domaines métiers existent. Un domaine est un champ d'expertise avec 1) les savoir-faire et les connaissances capturés et formalisés sous la forme d'un langage de modélisation dédié au domaine (un Domain-Specific Modeling Language (DSML)), et 2) des outils et des environnements supportant le développement d'applications dans ce domaine. Une application, dans un domaine, est décrite par un modèle (conforme au métamodèle du domaine). Dans ce travail, nous faisons aussi l'hypothèse que ces domaines sont exécutables ; les modèles du domaine sont exécutés par une machine virtuelle du domaine. En IDM, comme dans les autres approches du Génie Logiciel, la réutilisation impose que le processus d'assemblage des parties puisse se faire sans avoir à modifier celles-ci, ni bien sur l'environnement qui les a produit ou qui les exécute. Appliqué à notre contexte, cela signifie qu'il faut être capable de composer des modèles sans les modifier et sans modifier ni l'éditeur ni la machine virtuelle du domaine dont ils sont issus. C'est le problème que nous abordons dans notre travail. Nous montrons que pour atteindre cet objectif, il faut d'abord composer les domaines c'est à dire composer leurs métamodèles et leurs machines virtuelles, puis les modèles. Nous montrons dans ce travail comment ces compositions peuvent être réalisées sans modifier les éléments compos és, en utilisant des relations dites horizontales entre les métamodèles, et des liens entre les modèles. Cette approche est validée d'abord par la réalisation d'un certain nombre de domaines composites, et par de nombreuses compositions de modèles opérationnelles. Une partie importante du travail a consisté à définir Codèle, un langage de composition de modèles et de métamodèles, et à réaliser l'environnement d'assistance correspondant. Codèle assiste les ingénieurs pour composer de façon systématique les domaines, et rend automatique ou semi-automatique la composition de tous modèles provenant de ces domaines. Nous présentons l'outil Codèle et nous évaluons son usage dans divers projets.

Nous étudions le problème de la composition par coordination, dans lequel un groupe de composants de domaines distincts doivent travailler ensemble pour réaliser une application. Sachant que toute connexion directe entre deux composants de deux domaines différents engendre des problèmes d'évolution, nous avons exploré la coordination comme une façon de composer. Nous avons caractérisé le problème de la coordination entre domaines, et montré les modèles de conteneurs comme une solution rudimentaire à ce problème. Nous avons étudié le monde de la coordination, et nous avons introduit la "fédération", comme une architecture logicielle qui permet de structurer les applications comme un ensemble de composants qui coopèrent pour atteindre un but commun. Nous avons défini l'univers commun (les relations entre les composants de domaines distincts) et les contrats de coordination (la matérialisation des règles de jeu), comme les structures de base d'une fédération

Dans le contexte de l'Ingénierie Dirigée par les Modèles, l'utilisation de multiples paradigmes de modélisation pour développer un système complexe est à la fois inévitable et essentielle. Les modèles qui représentent un tel système sont donc hétérogènes, ce qui rend tout raisonnement global sur le système difficile. L'objectif de la modélisation multi-paradigme est de faciliter l'utilisation conjointe de modèles hétérogènes pendant le cycle de développement. Les travaux exposés dans cette thèse concernent l'étude de l'hétérogénéité des modèles et la conception d'une approche pour la modélisation multi-paradigme des systèmes. Nous caractérisons les causes de l'hétérogénéité des modèles par rapport au cycle de développement puis identifions différents types d'hétérogénéité. En nous basant sur ces causes d'hétérogénéité, nous proposons un cadre d'étude pour le domaine de la modélisation multi-paradigme avec différents axes de recherche. La multidisciplinarité de la modélisation multi-paradigme rend applicables des techniques issues de différents domaines. Nous proposons un état de l'art et une classification des techniques dont nous avons étudié la pertinence par rapport à l'hétérogénéité. La gamme des techniques présentées inclut les transformations de modèles, la composition de méta-modèles, la composition de modèles, l'adaptation de composants, la co-simulation ou encore les méga-modèles. Nous présentons ensuite ModHel'X, l'approche de composition de modèles pour la modélisation multi-paradigme que nous avons développée. Elle s'appuie sur le concept de modèle de calcul et permet : 1. de spécifier la sémantique d'un langage de modélisation de manière exécutable à travers la spécialisation opérationnelle d'une sémantique abstraite pour les modèles de calcul ; 2. de spécifier explicitement les mécanismes de composition à utiliser entre des modèles hétérogènes via une structure de modélisation appelée bloc d'interface ; 3. de simuler le comportement global de modèles hétérogènes par un algorithme générique d'exécution que nous avons défini. Une implémentation de ModHel'X a été réalisée sous la forme d'un framework s'appuyant sur EMF (Eclipse Modeling Framework).