Les travaux menés lors de cette thèse portent sur le développement d'une approche passive d'Elastographie, l'imagerie de l'élasticité des tissus mous. Inspirée des techniques de corrélation de bruit sismique développée en séismologie, et du retournement temporel en acoustique. L'Elastographie passive utilise des ondes de cisaillement naturellement présentent dans le corps humain pour extraire les propriétés mécaniques des tissues biologiques. La faisabilité de cette approche passive est démontrée pour divers applications. En ultrason, un échographe à cadence lente ont été utilisés pour le guidage du traitement par ultrason à haut intensité dans une étude préclinique. Puis l'utilisation d'un échographe ultra-rapide pour la reconstruction des cartes de vitesses dans des gels calibrés ainsi que in-vivo. L'Elastographie passive par résonnance magnétique a été également mise en place pour imager les mouvements naturels dans le cerveau d'un volontaire sain et la réalisation d'une tomographie de longueurs d'ondes. En optique pour des applications en ophtalmologie ou en dermatologie, la faisabilité de l'Elastographie passive par cohérence optique a été démontrée dans un gel puis in-vivo dans l'œil d'une souris pour des. Puis une preuve du concept d'un dispositif d'imagerie d'ondes de surfaces complètement optique été testé dans des gels plan, courbé, isotrope ou anisotrope. Finalement, la limite de la résolution de l'Elastographie passive par ultrason est évaluée / The aim of this thesis was the development of a new approach called passive elastography. This approach is inspired from noise correlation methods well developed in seismology and time reversal technics in acoustics. Passive elastography uses shear waves naturally induced in the human body to extract its mechanical properties of soft tissue. The feasibility of this method was tested in several applications. First in ultrasound, slow frame rate ultrasound scanner was used to monitor high intensity focused ultrasound treatment on porcine pancreas. Then, an ultrafast ultrasound scanner was used to retrieve shear wave speed map in a calibrated phantom and in-vivo. Second, Magnetic resonance elastography was implemented to image natural motion in the brain of healthy volunteers and conduct shear wavelength tomography. Third, of ophthalmological and dermatological applications, optical coherence passive elastography was tested in a phantom and a cornea of healthy mouse. Also, a fully optical setup was established to image surface wave for elastography applications. Finally, the resolution limit of elastography was measured using and ultrasound ultrafast scanner

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal. / Ce mémoire présente le développement d'une stratégie de testing informatisée et interactive, centrée sur le diagnostic pédagogique dans le contexte de la classe. La nouvelle stratégie d'administration d'un test a été intégrée à un système de tests adaptatifs existant, conçu pour répondre à un besoin d'outils pour revaluation formative qui respectent les contraintes organisationnelles du milieu scolaire québécois. Le système développé a pour but de renseigner rapidement renseignant et l'élève de l'état des apprentissages de celui-ci sans délai, afin que renseignant puisse entreprendre des interventions correctives efficaces auprès des élèves. Le système de tests réalisé administre un test en deux phases. La première phase fournit un diagnostic structurel ainsi qu'une hypothèse du diagnostic causal reflétant les apprentissages d'un élève. La seconde phase du test permet d'établir un niveau de cohérence d'un élève présentant une difficulté cognitive préalablement identifiée dans la première phase et de communiquer ce diagnostic causal sous la forme d'un message qualitatif pour renseignant. Pour répondre aux objectifs de la première phase du test, nous avons modifié la programmation de la stratégie "stradaptative" existante pour la rendre plus flexible et indépendante des banques d'items. Nous avons procédé à la verification de l'algorithme de sélection des items "stradaptatif" par une étude de vérification simulant différents profils d'élèves. Pour répondre aux objectifs de la seconde phase, nous avons convenu d'utiliser la catégorie de leurres la plus fréquemment choisie par l'élève lors de la première phase du test comme élément d'information pour la seconde phase. Nous avons ajouté au système de tests diagnostiques existant, une stratégie de selection adaptative des items selon un modèle Rasch nécessaire pour estimer le niveau de difficulté cognitive de l'élève face à une catégorie de leurres donnée. n IV Nous avons établi, à partir des résultats des études de simulations, des intervalles de confiance pour les thêta moyens estimés correspondant à des niveaux de difficulté cognitive et des profils d'élèves différents. A partir de ces intervalles, nous avons défini trois niveaux de messages diagnostiques exprimant le niveau de cohérence de l'élève à choisir une catégorie de leurres donnée : la difficulté n'est pas cohérente, la difficulté présente un certain degré de cohérence, la difficulté est cohérente. Le diagnostic structurel et le diagnostic causal sont accessibles immédiatement après la passation du test par l'entremise de la fiche diagnostique individuelle de l'élève. Cette recherche a permis d'intégrer dans un même système de tests, la stratégie "stradaptative" dont la programmation a été rendue indépendante du contenu des banques et une stratégie complémentaire de sélection des items utilisant le modèle de Rasch qui permet de déterminer un niveau de cohérence de l'élève à choisir une certaine catégorie de leurres.

La scoliose idiopathique de l’adolescent (SIA) est une maladie dont la cause est encore inconnue, et qui génère des déformations complexes du rachis, du thorax et du bassin. La prévalence est de 4% dans la population adolescente au Québec. Cette pathologie affecte surtout les filles durant leur poussée de croissance pubertaire. Parmi plusieurs hypothèses émises, l’hypothèse neuroendocrinienne, impliquant une déficience en mélatonine comme agent étiologique de la SIA a suscité beaucoup d’intérêt. Cette hypothèse découle du fait que l’ablation de la glande pinéale chez le poulet produit une scoliose ressemblant sous plusieurs aspects à la pathologie humaine. La pertinence biologique de la mélatonine dans la scoliose est controversée, étant donné que la majorité des études chez l’homme n’ont pu mettre en évidence une diminution significative des niveaux de mélatonine circulante chez les patients scoliotiques. Nous avons démontré un dysfonctionnement dans la signalisation de la mélatonine au niveau des tissus musculo-squelettiques chez une série de patients atteints de SIA (Moreau & coll. 2004). Nous avons confirmé ce défaut chez un plus grand nombre de patients ainsi qu’en utilisant une nouvelle technologie (spectroscopie cellulaire diélectrique) n’ayant pas recours à un prétraitement des cellules donnant ainsi des résultats plus précis. Cette technique a montré la présence des mêmes groupes fonctionnels identifiés auparavant par la technique d’AMPc. Le dysfonctionnement de la signalisation de la mélatonine est dû à une phosphorylation accrue des protéines G inhibitrices. Ce défaut pourrait être causé par un déséquilibre de l’activité des kinases et phosphatases capables de réguler la phosphorylation des protéines Gi. Parmi ces kinases, PKCd a suscité initialement notre intérêt vu qu’elle peut phosphoryler les protéines Gi. Nous avons démontré que cette kinase interagit avec le récepteur de la mélatonine MT2 et que cette interaction varie selon le groupe fonctionnel auquel un patient SIA appartient. Par la suite nos travaux se sont dirigés vers la découverte d’effecteurs cellulaires régulés par la mélatonine et plus spécifiquement l’ostéopontine (OPN), compte tenu de son rôle présumé comme mécanorécepteur et dans certaines structures jouant un rôle dans la proprioception, le contrôle postural et la fonction vestibulaire. L’OPN a été identifiée initialement par sa surexpression au niveau protéique et de l’ARNm dans la musculature paraspinale uniquement chez les poulets scoliotiques. Nous avons également utilisé un autre modèle animal, la souris C57Bl/6 naturellement déficiente en mélatonine. Nous avons généré des souris bipèdes en amputant les membres antérieurs de souris OPN KO, des souris CD44 KO ainsi que des souris contrôles C57Bl/6. Nos résultats ont montré qu’aucune souris OPN KO (n=50) ou CD44 KO (n=60) ne développe la maladie, contrairement aux souris contrôles C57Bl/6 (n=50) dont 45% deviennent scoliotiques. Ces résultats nous ont poussés à investiguer le rôle de cette protéine dans l’étiopathogenèse de la maladie chez l’humain. Nos résultats ont montré une augmentation des niveaux circulants d’OPN chez les patients atteints de la SIA et que l’élevation en OPN corrélait avec la sévérité de la maladie. Nos études chez les enfants asymptomatiques nés de parents scoliotiques et qui sont plus à risque de développer la maladie ont aussi démontré des différences significatives au niveau des concentrations en OPN en comparaison avec les sujets sains. En effet, plusieurs enfants à risque présentaient des niveaux d’OPN supérieurs à 800ng/ml suggérant un plus grand risque de développer une scoliose indiquant aussi que l’augmentation des niveaux en OPN précède le début de la maladie. / Adolescent idiopathic scoliosis (AIS) is the most common form of scoliosis that affects a significant number of young teenagers, mainly females. Historically, several hypotheses were postulated to explain the aetiology of AIS. The neuroendocrine hypothesis involving a melatonin deficiency as the source for AIS has generated great interest. This hypothesis stems from the fact that experimental pinealectomy in chickens, and more recently in rats maintained in a bipedal mode, produces scoliosis. The biological relevance of melatonin in idiopathic scoliosis is controversial since no significant decrease in circulating melatonin level has been observed in a majority of studies. Analysis of melatonin signal transduction in musculoskeletal tissues of AIS patients demonstrated for the first time a defect occurring in a cell autonomous manner in different cell types isolated from AIS patients suffering of the most severe form of that disease. We confirmed this defect by analysing more AIS patients and by using a new technology (cellular dielectric spectroscopy) which gives more precise results because it allows the measurement and analysis of receptor activation without the need to pretreat cells. This technique showed the same functional classification into three functional groups as identified by cAMP technique. Melatonin signalling dysfunction is caused by phosphorylation of serine residues affecting the activity of G inhibitory (Gi) proteins normally associated with melatonin receptors present at the cell surface. This defect could be caused by an imbalance in the activity of kinases or phosphatases that can regulate Gi proteins phosphorylation. Among these kinases PKCd was initially of interest because it has been shown that it can phosphorylate Gi proteins. We showed that this kinase interacts with melatonin receptor MT2 and that this interaction varies from one functional group to another. Thereafter, we moved one step further to characterise downstream effector regulated by melatonin. This work has led to the identification of osteopontin (OPN) which is a relevant candidate because it can act as a mecanosensor and it is involved in proprioception, postural and vestibular control. OPN was initially identified in pinealectomized chickens where it was shown to be upregulated at protein and mRNA levels only in scoliotic ones. We also used another animal model, C57Bl/6 mice which are naturally deficient in melatonin. We generated bipedal mice by amputating forelimbs of OPN knock-out mice, CD44 knock-out mice as well as C57Bl/6 wild type mice. Our results showed that all bipedal mice OPN Knock-out or CD44 Knock-out did not develop scoliosis contrasting with C57Bl/6 wt mice where 45% develop scoliosis. These results prompted us to investigate the role of this protein in scoliosis etiopathogenesis in humans. We showed an increase in the OPN circulating levels in AIS patients and this elevation correlates with disease severity. Elevated plasma OPN levels were also found in the asymptomatic at-risk group (offspring of scoliotic patients), suggesting that these changes precede scoliosis onset.

L'enseignement, l'apprentissage et l'évaluation du raisonnement clinique en sciences infirmières est un défi pour les éducateurs de cette profession et leurs étudiants. Depuis plusieurs décennies, les chercheurs et les éducateurs dans le domaine des sciences de la santé ont travaillé pour élaborer des instruments d'évaluation dans le but de pouvoir mesurer le raisonnement clinique (Charlin, Bordage & Van der Vleuten, 2003). Plusieurs études semblent appuyer le test de concordance de script (TCS) en termes de validité, fiabilité, faisabilité et applicabilité pour plusieurs disciplines et différents contextes (Carrière & al, 2009). Deschênes et ses collaborateurs (2006; Deschênes, Charlin, Gagnon & Goudreau, 2011) ont mis au point et validé un TCS spécifiquement pour le raisonnement clinique en sciences infirmières (RCI). Comme l'évaluation a un impact important sur les stratégies d'apprentissage des étudiants (Sibert et al, 2001; Durak, Caliskan & Bor, 2007), les outils d'évaluation valides et fiables qui permettraient l'identification des problèmes spécifiques dans le développement du raisonnement clinique en sciences infirmières seraient très utiles pour guider les décisions concernant l'éducation (Gierl, 2007). Nous avons donc mené une étude pour explorer le potentiel diagnostique des questions d'un TCS. La question de recherche est la suivante: «Dans quelle mesure chaque question d’un TCS visant à évaluer le RCI peut-elle être reliée à des catégories et des stratégies de pensée spécifiques?" Avec une sous-question: «Comment peut-on décrire le potentiel diagnostique d’un TCS pour évaluer le RCI?". Nous avons fait une deuxième analyse de contenu des données qui ont été obtenues dans une étude précédente dans laquelle cinq vignettes (15 questions) du TCS de Deschênes (2006) ont été utilisées. Les résultats ont montré les catégories et stratégies de pensées utilisées pour répondre à certaines questions du TCS selon les groupes de participants. Aussi, nos résultats ont permis de découvrir des disparités importantes entre les groupes, notamment que le RCI des expertes est si différent des étudiantes, qu’il ne peut servir de référence. Enfin, cette étude démontre que le TCS a un potentiel diagnostique niveau par niveau (1ère, 2e, 3e année et expertes) et non d’un niveau à un autre. / Teaching, learning and assessing clinical nursing reasoning is a challenge for both nurse educators and their students. For several decades, researchers and educators in the field of health sciences, worked to develop assessment instruments that would effectively measure clinical reasoning (Charlin, Bordage & Van der Vleuten, 2003). Several studies seem to support the script concordance test (SCT) in terms of validity, reliability, feasibility and applicability in different disciplines and contexts (Carrière & al, 2009). Deschênes and her collaborators (2006; Deschênes, Charlin, Gagnon & Goudreau, 2011) developed and validated one SCT specifically for clinical nursing reasoning. Since evaluation has a great impact on students’ learning strategies (Sibert & al, 2001; Durak, Caliskan & Bor, 2007), valid and reliable assessment instruments that would allow the identification of specific problems in the development of clinical nursing reasoning would be very useful to guide educational decisions (Gierl, 2007). We therefore conducted a study to explore the diagnostic potential issues of SCT. The research question is: "To what extent each issue of SCT to assess clinical nursing reasoning can it be linked to categories and specific thinking strategies?" with a sub-question: "How can we describe the diagnostic potential of SCT to evaluate the clinical nursing reasoning?”. We did a second content analysis on think aloud data that were obtained in a previous study in which five vignettes (15 items) from Deschênes’ (2006) SCT were used. The results showed categories thoughts and strategies used to address issues of TCS by groups of participants. Thus, our results revealed significant differences between the groups, such that the clinical nursing reasoning is so different from expert students, it can’t serve as a reference. Finally, this study demonstrates that TCS has a diagnostic potential but level by level (1st, 2nd, 3rd year and experts).

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

L'intérêt des prédateurs généralistes dans la lutte biologique par conservation est peu étudié en verger de pommiers. Cette thèse visait à déterminer le rôle de prédateurs généralistes invertébrés (principalement carabes et araignées) et vertébrés (mésanges et chauves souris) dans le contrôle de trois ravageurs clés du pommier et de définir les éléments paysagers qui leur sont favorables. Pour cela, nous avons effectué des suivis de populations dans des vergers en agriculture biologique et nous les avons associés à des mesures de prédation des ravageurs par analyse moléculaire des contenus stomacaux et faeces des prédateurs à l'aide d'amorces spécifiques développées à cet effet. Nous montrons que les ravageurs sont consommés dès leur apparition dans les vergers, notamment les pucerons par les araignées de la frondaison, ce qui suggère que ces prédateurs ont un potentiel de régulation important. De plus une complémentarité temporelle semble exister entre araignées et carabes dans le contrôle des tordeuses. L'influence des éléments paysagers intra et extra verger diffère selon les taxa de prédateurs considérés. Ce dernier résultat suggère des compromis dans les aménagements à réaliser pour favoriser leur action et la nécessité d'une meilleure compréhension de leur écologie. / Generalist predators have been merely studied in conservation biological control studies in apple orchards. This work aimed to determine the potential of invertebrate (arthropods, mainly carabids and spiders) and vertebrate (great tits and bats) predators at suppressing three key apple pests and then to devise which landscape features are beneficial to them. For this purpose, we monitored pest and predator populations in organic apple orchards of southeastern France and related their abundance and diversity to measures of pest predation using molecular gut content and faeces analysis with specific primers designed for this purpose. We found that pests were consumed as soon as they arrived in the orchard, in particular aphid by canopy spiders, indicating that these predators are likely to be efficient. We also observed some temporal complementarity in predation of tortricids by spiders and carabids. Finally, the influence of landscape features within and surrounding the orchards was different for the different studied taxa suggesting the need for compromises in orchard management for enhancing natural enemy populations and for a better consideration of the ecology of these predators.

Les entérovirus (EV) sont des agents étiologiques de nombreuses pathologies chez les adultes et les enfants, y compris la poliomyélite qui a été éradiquée en France. Aujourd’hui, la surveillance d’EV se déroule dans le cadre de la vigilance post-éradication, et fournit des données épidémiologiques importants sur des entérovirus non polio.A Marseille, la surveillance a amené à l’analyse de 654 souches isolées entre 1985 et 2005. Les EV de l'espèce B étaient prédominants, parmi lesquels l’echovirus 30 (E30) a été le plus fréquemment isolé et l’E13 a émergé lors de l’épidémie en 2000. Notre analyse des souches cliniques sur 20 ans renforce la stratégie de sérotypage par la VP1. L'analyse phylogénétique a identifié des souches de différents sérotypes, avec des régions nonstructurales génétiquement proches associées aux VP1 divergents. Ceci contredit le modèle actuel de la recombinaison et pourrait être à l’origine de l'émergence d’E13 épidémique.Deux épidémies majeures d’E30 ont été décrites en 2000 et 2005. Entre elles, le protocole de diagnostic d’EV a été modifié: en 2000, la détection s’est fait par la culture cellulaire et la RT-PCR classique; en 2005, la technique de la RT-PCR en temps réel a été utilisée. Ainsi, l’épidémie de 2005 a été caractérisée par une réduction significative du délai nécessaire de livrer les résultats du diagnostic et de la durée du séjour hospitalier.Nous avons également adapté un système moléculaire pour la détection d'EV71. EV71 est associé à des épidémies du syndrome pied, main, bouche en Asie, mais peut aussi engendrer des complications neurologiques fatales. Nous avons testé 365 échantillons positifs pour l’EV. 3 cas d'EV71 du génogroupe C2 ont été détectés entre 2009 et 2011 chez les enfants sans histoires de voyage récent, ce qui confirme la circulation actuelle de ce génogroupe en France.Les entérovirus ont le potentiel de provoquer des épidémies fréquentes, à cause de leur diversité génétique importante et de leur capacité de réémergence. Il est nécessaire de maintenir la surveillance d'EV par la détection et l'analyse des virus en circulation, et de développer d’autres techniques rapides de détection et d’identification. / Enteroviruses are single-stranded RNA viruses associated with a myriad of pathologies in adult and paediatric populations, the most notable of which, poliomyelitis, has been eradicated in France. Today, enterovirus surveillance is carried out in the context of post-eradication monitoring, and provides important epidemiological data for nonpolio enteroviruses.In Marseille, surveillance efforts culminated in the compilation and analysis of 654 strains isolated between 1985 and 2005. Predominant serotypes belonged to the B species: Echovirus 30 (E30) was the most frequently isolated serotype and E13 emerged during the 2000 epidemic. Our analysis of clinical strains over 20 years lends credence to the VP1 serotyping strategy. Phylogenetic analysis identified strains of different serotypes which were genetically similar in the nonstructural regions despite distinct VP1 regions. This observation contradicts the current model of recombination and could explain the emergence of epidemic E13.Two large outbreaks of E30 were described in 2000 and 2005, in between which EV diagnostic protocol was changed: in 2000, detection was performed using cell culture and classic RT-PCR techniques; in 2005, this was done via real-time RT-PCR. As a result, the 2005 outbreak was characterised by a significant decrease in the time needed to deliver diagnostic results, as well as in the length of hospital stay.We also adapted a real-time molecular assay for the detection of EV71. EV71 is associated with major outbreaks of hand, foot and mouth disease in the Asia-Pacific region, but can also cause fatal neurological complications. We screened 356 EV-positive samples and detected three cases of genogroup C2 EV71 infection between 2009 and 2011 in young children with no history of travel, confirming the current circulation of EV71 in France.Enteroviruses have the potential to cause frequent epidemics, due to their great genetic diversity and their propensity for re-emergence. This underscores the need to maintain EV surveillance by analysing past and present circulating viruses, as well as to develop more rapid detection and identification techniques.

Bien que le diagnostic des roulements par analyse vibratoire soit un domaine très développé, la recherche sur les représentations parcimonieuses des signaux de vibration est encore nouvelle et difficile pour le diagnostic des machines tournantes. Dans cette thèse, de méthodes nouvelles ont été développées, au moyen de différents modèles stochastiques, associées à des algorithmes efficaces afin de servir l’industrie dans le diagnostic des roulements. Tout d’abord, les modèles parcimonieux présentés dans la littérature sont revus. Les principales publications concernant le diagnostic des machines tournantes ont également été considérées. Enfin, en discutant des avantages et des inconvénients des représentations parcimonieuses, une interprétation des structures creuses d’un point de vue Bayésien est proposée, ce qui donne lieu à deux nouveaux modèles de diagnostic des machines tournantes. Dans un second temps, un nouveau modèle stochastique est proposé : il introduit une variable cachée relative à l’apparition d’impacts et estime le contenu spectral des transitoires correspondants ainsi que le spectre du bruit de fond. Cela donne lieu à un algorithme de détection automatique - sans besoin de pré-filtrage manuel - à partir duquel les fréquences de défaut peuvent être révélées. Le même algorithme permet également de filtrer le signal de défaut de manière très efficace par rapport à d’autres approches basées sur l’hypothèse stationnaire. La performance de l’algorithme est étudiée sur des signaux synthétiques. L’efficacité et la robustesse de la méthode sont également vérifiées sur les signaux de vibration mesurés sur un banc d’essai (engrenages et paliers). Les résultats sont meilleurs ou au moins équivalents à ceux de l’analyse d’enveloppes classique et du kurtogramme rapide. Dans un troisième temps, un nouveau schéma pour l’extraction de signaux cyclostationnaires (CS) est proposé. En considérant la variance périodique en tant que variable cachée, un filtre temporel est conçu de manière à obtenir la reconstruction intégrale des signaux CS caractérisés par une fréquence cyclique préétablie, qui peut être connue à priori ou estimée à partir de la corrélation spectrale. Un intérêt particulier de la méthode est sa robustesse lorsqu’elle est appliquée sur des données expérimentales ainsi qu’une capacité d’extraction supérieure par rapport au filtre de Wiener conventionnel. Finalement, ces exemples expérimentaux témoignent de l’utilisation polyvalente de la méthode à des fins de diagnostic de signaux composés. Pour finir, une analyse comparée utilisant le calcul rapide de la corrélation spectrale est réalisée sur une base de données publiquement disponible et largement utilisée. C’est un point crucial qui fixe un défis non-trivial à résoudre. / Although vibration-based rolling element bearing diagnostics is a very well-developed field, the research on sparse representations of vibration signals is yet new and challenging for machine diagnosis. In this thesis, several novel methods have been developed, by means of different stochastic models, associated with their effective algorithms so as to serve the industry in rolling element bearing diagnostics. First, the sparsity-based model (sparse code, in natural image processing) is investigated based on the current literature. The historical background of sparse representations has been inquired in the field of natural scenes. Along three aspects, its mathematical model with corresponding algorithms has been categorized and presented as a fundamental premise; the main publications are therefore surveyed in the literature on machinery fault diagnosis; finally, an interpretation of sparse structure in the Bayesian viewpoint is proposed which then gives rise to two novel models for machinery fault diagnosis. Second, a new stochastic model is introduced to address this issue: it introduces a hidden variable to indicate the occurrence of the impacts and estimates the spectral content of the corresponding transients together with the spectrum of background noise. This gives rise to an automatic detection algorithm – with no need of manual prefiltering as is the case with the envelope spectrum – from which fault frequencies can be revealed. The same algorithm also makes possible to filter out the fault signal in a very efficient way as compared to other approaches based on the stationary assumption. The performance is investigated on synthetic signals with a high noise-to-signal ratio and also in the case of a mixture of two independent transients. The effectiveness and robustness of the method are also verified on vibration signals measured on a test-bench (gears and bearings). Results are found superior or at least equivalent to those of conventional envelope analysis and fast kurtogram. Third, a novel scheme for extracting cyclostationary (CS) signals is proposed. By regularizing the periodic variance as hidden variables, a time-varying filter is designed so as to achieve the full-band reconstruction of CS signals characterized by some pre-set characteristic frequency. Of particular interest is the robustness on experimental data sets and superior extraction capability over the conventional Wiener filter. It not only deals with the bearing fault at an incipient stage, but it even works for the installation problem and the case of two sources, i.e. bearing and gear faults together. Eventually, these experimental examples evidence its versatile usage on diagnostic analysis of compound signals. Fourth, a benchmark analysis by using the fast computation of the spectral correlation is provided. One crucial point is to move forward the benchmark study of the CWRU data set by uncovering its own unique characteristics.

Les métastases hépatiques du cancer colorectal (MHCR) sont fréquentes et sont associées à une mortalité significative. Ces dernières décennies, des progrès thérapeutiques importants ont permis d'en améliorer le pronostic. Plus particulièrement, le rôle des résections hépatiques s'est considérablement élargi dans la maladie métastatique limitée au foie, conduisant à un changement radical dans la prise en charge. Ceci a naturellement eu des répercussions sur l'imagerie, qui doit être très performante au niveau lésionnel, nécessitant des sensibilité et spécificité très élevées. Si les techniques modernes ont permis une amélioration très nette en termes de sensibilité, en particulier grâce aux produits de contraste hépatospécifiques et de l'imagerie pondérée en diffusion, l'amélioration de la spécificité est moins claire et moins bien évaluée. Pourtant, la spécificité est tout aussi importante dans ce contexte, où les erreurs diagnostiques sont coûteuses, avec des chirurgies inutiles en cas de faux positifs, et des résections incomplètes en cas de faux négatifs. Ces deux situations sont accompagnées d'une morbi-mortalité très importante. Le présent travail de thèse va donc explorer de nouvelles pistes dont l'objectif ultime serait d'améliorer la spécificité de l'imagerie des MHCR. La première étude confronte l'apparence des métastases d'origine colorectale en IRM de haute résolution et leur histologie sous-jacente. Cette étude originale démontre que la fibrose tumorale apparait en hypersignal T2 et la nécrose tumorale en hyposignal T2 et hypersignal T1, ce qui va à l'encontre du dogme classique. La seconde étude explore la faisabilité de la fusion d'images IRM/échographie dans l'exploration de lésions hépatiques focales chez des patients ayant un cancer colorectal. Cette étude montre qu'un nombre significatif de lésions ne peuvent être visualisées à l'échographie qu'en utilisant la fusion, ouvrant la voie à une meilleure caractérisation lésionnelle en combinant les atouts de l'échographie et de l'IRM. Enfin, la troisième étude, complétée d'une revue iconographique, analyse le comportement IRM des lésions hépatiques après injection d'un produit de contraste intravasculaire. Elle montre une accumulation progressive du contraste au sein des angiomes, mais pas dans les métastases, conduisant à des apparences très différentes sur la phase tardive. Ceci était aussi observé dans les lésions de petites tailles, ce qui devrait permettre une meilleure spécificité dans les cas difficiles / Colorectal cancer liver metastases (CRCLM) are common and result in significant mortality. During the past decades, important therapeutic advances have improved the prognosis signficantly, especially through a marked expansion of the role of hepatic resections in liverlimited metastatic disease, leading to a radical change in management. This was naturally accompanied by an equally radical change in the imaging paradigm, now centered at the lesion level and not at the patient level, requiring very high sensitivity and specificity. While modern techniques have allowed a significant improvement in terms of sensitivity, especially through the use of hepatospecific contrast agents and diffusion imaging, the benefits in term of specificity are less clear, with only few studies focusing on and reporting the specificity of the techniques. However, specificity is equally important in this context, where diagnostic errors are costly, resulting either in unnecessary surgeries in case of false positives or in incomplete resections in case of false negatives. In this setting, our thesis will examine the results of three studies, which objective is to offer possible solutions to better understand the imaging of metastases and improve the specificity of liver imaging of CRCLM. The first study analyzes the association between high resolution MRI appearance of CRCLM and their underlying histology, showing that tumor fibrosis was in hypersignal on T2 Weighted Imaging while tumor necrosis was in hyposignal on T2 Weighted Imaging and hypersignal on T1 Weighted Imaging, which goes against the classical teaching about these lesions. The second study assesses the feasibility of using an MRI/Ultrasound fusion system in the exploration of liver lesions in patients with colorectal cancer. This study shows that more lesions were detected with ultrasound when using the fusion system, suggesting that a fusion system may allow a better characterization of lesions by combining the complementary information of MRI and ultrasound. Finally, the third study and its accompanying pictorial essay, explored the behavior of liver lesions after injection of an intravascular contrast agent. The main finding of this study was that hemangioma were accumulating the contrast over time while metastases were not, a key differentiating feature. This finding was found even in small lesions, often difficult to diagnose, suggesting that using such contrast in the exploration of liver lesions in patients with CRCLM would result in a higher specificity of the method

L'étude présentée dans ce mémoire concerne le diagnostic des machines électriques à l'aide d'une association innovante entre la modélisation à évènements discrets, la Simulation Comparative et Concurrente (SCC) et les Réseaux de Neurones Artificiels (RNAs). Le diagnostic des machines électriques est effectué à partir d'une analyse temporelle des signaux statoriques et rotoriques à l'aide de réseaux de neurones de type Feed-Forward. Afin de comparer les différentes configurations de ces réseaux de neurones, l'approche proposée dans ce document utilise la simulation comparative et concurrente implémentée grâce au formalisme à évènements discrets DEVS (Discrete EVent system Specification). L'intégration des algorithmes de la SCC et des RNAs au sein du formalisme DEVS a été effectuée de manière générique et indépendamment du simulateur en développent des extensions et une librairie de modèles dans l'environnement de modélisation et de simulation à évènements discrets DEVSimPy. L'application de cette nouvelle solution pour le diagnostic des machines électriques permet de détecter les défauts à partir d'une architecture logiciel facilement portable sur des systèmes embarqués de type FPGA. / This thesis deals with the time-domain analysis of the electrical machines fault diagnosis due to early short-circuits detection in both stator and rotor windings. It also introduces to the Discrete EVent system Specification (DEVS) a generic solution to enable concurrent and comparative simulations (CCS). The DEVS-based CCS is an extension introduced using an aspect-oriented programming (AOP) to interact with the classic DEVS simulator. A new DEVS-based artificial neural network (ANN) is also introduced with a separation between learning and calculation models. The DEVS-based CCS is validated on the proposed ANN DEVS library inside the DEVSimPy environment. The concurrent ANN contributes in the time-domains analysis for the electrical machine fault diagnosis. This new method is based on data coming directly from the sensors without any computation but with a new dedicated preprocessing technique. Later, some enhancements are brought to the artificial neural network based on a new multistage architecture reducing the training time and errors compared to the single ANN. The new architecture and techniques has been validated on real data sixteen non-destructive windings faults analysis and localization.