L' étude réalisée s'est portée sur la détermination de l’âge à partir d’investigations sur l’alvéolyse humaine.Le manque de fiabilité de l’attache épithéliale comme indicateur d’âge et l’absence de corrélation de la translucidité dentinaire sur dents entières ou coupées ont démontré l'intérêt d'un nouveau modèle odontologique d'estimation de l'âge. Nous avons, pour cela, , recruté une série importante de scanners (500)à visée implantaire assortis d’un questionnaire médico-administratif administré en face à face. Une base équilibrée en terme de sex-ratio et de classes d’âge a été constituée avec comme critère d’inclusion des secteurs dentés et observables. La deuxième phase a consisté à pratiquer des mesures biométriques de la hauteur de perte d’os alvéolaire par rapport au référent classique que constitue la jonction émail Cément. A partir des données relevées, et ajustées sur les variables individuelles et comportementales recueillies dans le questionnaire, nous avons établi une corrélation avec la variable continue, l’âge. Nous avons pu proposer un modèle d’estimation de l’âge alternatif à celui de la méthode odontologique de Lamendin avec une fiabilité identique mais applicable sur des classes d’âges de 25 à 60 ans.Cette méthode a été validée par une étude comparative de trois indicateurs d'erreurs et la formule optimisée par la méthode Bootstrap. Les modèles ont été, ensuite, appliqués sur une série de crânes anciens complets (32) et sur une population contemporaine (50). Enfin, nous avons ouvert la perspective ,à partir du même protocole, d'estimation de l'alvéolyse à partir de l'âge ajusté ou non sur les différentes variables retenues dans l'étude principale. / The study carried out concerned to the determination of the age from investigations on the human alveolar bone loss. The lack of reliability of the tie epithelial as indicator of age and the absence of correlation of the transparency of the dentin on whole or cut teeth demonstrated the interest of a new odontological model of estimation of the age. We have, for it, recruited an important series of scanners (500) for implantological treatment matched by a medical administrative questionnaire administered opposite to face. A base balanced in term of sex-ratio and age groups was established with as criterion of inclusion of the toothed and observable sectors. The second phase consisted in practicing biometric measures of the height of loss of alveolar bone with regard to the classic referent that the junction enamel Cement establishes .From the data, and adjusted on the individual and behavioral variables collected in the questionnaire, we established a correlation with the continuous variable, the age. We were able to propose a model of estimation of the age in that of the odontological method of Lamendin with an identical but applicable reliability on age groups from 25 to 60 years. This method was validated by a comparative study of three indicators of errors and the formula optimized by the Bootstrap method. The models were, then, applied to a series of ancient complete skulls (32) and to a contemporary population (50). Finally, we opened the prospect, from the same protocol, from the estimation of the alveolar bone loss from the adjusted age or not on the various variables held) in the main study.

L’âge est un paramètre du profil biologique des individus immatures que l’on peut estimer de manière suffisamment fiable et précise. Les méthodes utilisées ne respectent pas toutes des critères méthodologiques valides et sont donc relativement critiquables. Une analyse de 256 méthodes utilisées en anthropologie biologique a qualifié et quantifié les biais et limites de construction et d’application et propose une classification objective des méthodes mettant en évidence celles qui sont valides. Cette analyse a servi à élaborer le protocole d’une nouvelle méthode standardisée. Les surfaces de l’os iliaque, la cinquième vertèbre lombaire et la clavicule ont été reconstruites à partir de CT scans avec le logiciel AVIZO®. Des variables biométriques et non-biométriques ont été obtenues sur ces trois os. Des équations non-paramétriques de type Multivariate Adaptive Regression Splines (MARS) prédisant l’âge à partir des variables ont été calculées avec le logiciel statistique R®. Les variables iliaques, les hauteurs latérales vertébrales et la longueur maximale de la clavicule ont donné les meilleures prédictions de l’âge. Aucune différence significative entre les âges réels et estimés n'a été observée sur trois échantillons-test de Marseille, Toulouse et la collection ostéologique Luis Lopes. Les résultats sont meilleurs ou comparables à ceux d’autres méthodes. Des probabilités d’âge en fonction des indicateurs non-biométriques ont donné des résultats suffisamment fiables, mais pas assez précis pour être valides. Notre méthode d’estimation de l’âge a 95% de fiabilité et 90% de justesse. Elle est statistiquement valide et utilisable en contexte médico-légal et archéologique. / Age is one of the parameters of a juvenile biological profile that can be estimated with sufficient reliability and precision. Many juvenile age estimation methods do not follow valid methodological criteria. A critical analysis of 256 methods used in physical anthropology was done to qualify and quantify biases and limitations of method construction and application. An objective and practical classification of methods highlighting those respecting valid sampling protocols and statistical criteria was constructed. This analysis provided a protocol for a new standardised juvenile age estimation method. Surfaces of the iliac bone, fifth lumbar vertebra and clavicle were reconstructed from CT scans of individuals from Marseilles using the AVIZO® software. Biometric growth variables and non-biometric maturation indicators were taken on the three bones. Non-parametric Multivariate Adaptive Regression Splines (MARS) models were calculated with the R® software to predict age using the variables. The best models were obtained with variables of the ilium, left and right vertebral heights and maximal clavicular length. These models were validated on three samples from Marseilles, Toulouse and the Luis Lopes osteological collection. They were comparable or better than other age estimation methods. Posterior probabilities of age were calculated using maturation stages of four iliac epiphyses. Results were reliable, but precision was too low for validation. Our new juvenile age estimation method can predict age with 95% reliability and 90% accuracy. It is standardised, statistically valid, integrates changes in variability and is applicable in a forensic or bioarchaeological context.

La morphométrie géométrique permet la visualisation dynamique 3D de la base du crâne et une prévision de leurs variations liées à la croissance. Le but de ce travail est de proposer des méthodes fiables et précises pour estimer l’âge fœtal et caractériser un stade de développement par sa conformation osseuse. Les os temporal, occipital et sphénoïde de 33 fœtus âgés de la 19ème à la 24ème semaine d’aménorrhée (S.A.) ont été reconstruits en 3D et 44 landmarks ont été positionnés. L’étude par morphométrie géométrique a permis de déterminer les maxima de variation morphologique, ainsi que d’étudier les trajectoires ontogénétiques. Les formules établies permettent l’estimation de l’âge à ±2,44 semaines. Les points de césure classiquement utilisés en anthropologie ont été confirmés. Nous avons établi une chronologie des conformations entre la 19ème, la 27ème et la 41ème S.A. L’os sphénoïde et occipital présentent un rythme de croissance commun alors que l’os temporal diffère. Nous avons confirmé ces structures anatomiques comme étant des critères indirects de maturation permettant d’estimer l’âge. / Geometric morphometric techniques allow the 3D visualization of the skull base and a forecast of their related growth variations. The aim of this work is to provide reliable and accurate methods to estimate fetal age and stage of development characterized by bone conformation. The temporal bone, occipital and sphenoid in 33 fetuses aged from the 19th to the 24th week of amenorrhea (W.A) were reconstructed in 3D and 44 landmarks were positioned. Geometric morphometrics was used to determine the maxima of morphological variation and ontogenetic trajectories. The established formulas allow the estimation of age at ±2.44 weeks. Hyphenation points conventionally used in anthropology have been confirmed. We have established a chronology of the conformations between 19th, 27th and 41st WA. The sphenoid and the occipital bone have a common growth rate, while the temporal bone differs. We confirmed these anatomical structures as indirect criteria of maturation to estimate age.

Les enfants font rarement l’objet d’une étude complète et approfondie en bioarchéologie et leur intégration à la population adulte est souvent limitée. Or, il est reconnu que leurs vestiges dentaires et squelettiques apportent de nombreuses connaissances quant à leur mode de vie et l’environnement dans lequel ils ont grandi. Nous proposons de vérifier ce postulat à partir d’un large échantillon d’individus immatures (N=613, du sujet périnatal à l’adolescent tardif), daté du haut Moyen Âge européen (essentiellement, 9e-11e siècles) et provenant de populations au mode de vie contrasté (urbain vs. rural) : Cherbourg Notre-Dame, Norroy-le-Veneur (France), Mikulcice Kostelisko et Prušánky 1 (République tchèque) ; plus la collection de référence de Spitalfields (Londres, UK) pour certains aspects méthodologiques. Une problématique triple est présentée : à la fois synthétique, comparative et méthodologique, elle cerne ainsi l’ensemble des sujets traitant des individus immatures en bioarchéologie. Si les facteurs biologiques (âge au décès, variabilité intra- et inter-population, profils de croissance squelettique) ne permettent pas de discerner distinctement les individus selon leur mode de vie (hormis les indicateurs de stress non spécifique et les lésions carieuses), les pratiques funéraires — spécifiques selon les cultures — mettent parfaitement en évidence les différences entre les populations. En outre, une étude adaptée à la part non-adulte de la population permet de démontrer des modalités biologiques à partir de collections archéologiques, résultat inédit au vu de tous les facteurs de biais connus. Enfin, de nouveaux outils méthodologiques ont été mis en place (estimation secondaire de l’âge, séquences de minéralisation dentaire, profils de croissance squelettique par analyse de transition) permettant une meilleure intégration des individus immatures aux larges études populationnelles, soulignant l’importance de cette part de la population en bioarchéologie. / Thorough bioarchaeological studies of children populations are few, and their integration into the adult population is often limited. Nevertheless, it is well known that non-adult’s teeth and skeletal remains give a wealth of information about their brief lives, and on the environment where they grew. This study is based on a large skeletal sample (N= 613 individuals ranging from perinates to late adolescence), dated from the Early Middle Age (essentially 9th-11th centuries AD) and belonging to very different lifestyle populations (urban vs. rural): Cherbourg Notre-Dame, Norroy-le-Veneur (France), Mikulcice Kostelisko and Prušánky 1 (Czech Republic) ; plus the identified collection from Spitalfields (London, UK) used for methodological issues. The topic of the study is threefold: Synthetic, comparative, and methodological, in order to give a global point of view on the children in a given bioarchaeological context. The biological patterns studied (age at death, intra- and inter-population variability, skeletal growth profiles) do not demonstrate significant differences between lifestyle, whereas non-specific stress indicators, caries lesions, and funerary practices do and can describe the environment where the children grew. It has also been possible to detect and demonstrate biological patterns within archaeological samples, which is a great result, totally unexpected considering all the biases of such studies. Finally, new methodological approaches have been built (secondary age estimation, dental mineralization sequences, skeletal growth profiles with the transition analysis), allowing a better integration of the immature individuals among large population syntheses. They highlight the non-adult part of population’s great contribution to bioarchaeology.

L'estimation de l'âge au décès est une étape fondamentale de l'identification reconstructive en anthropologie médico-légale. La méthode de Brooks et Suchey est couramment utilisée et elle est basée sur l'observation des processus de maturation et de dégénérescence de la symphyse pubienne. Cependant, l'échantillon de référence peut avoir un effet sur l'estimation de l'âge. La méthode de Brooks et Suchey a été testée sur de nombreuses collections et les auteurs notent que l'estimation de l'âge est affectée par la variabilité interpopulationnelle. En outre, dans le domaine de la paléodémographie, les chercheurs ont mis en évidence que la structure par âge de l'échantillon cible avait tendance à ressembler à celle de l'échantillon de référence. Ainsi, les auteurs soulignent l'importance de disposer d'échantillons spécifiques à chaque population avec une répartition uniforme de l'âge. Ainsi pour l'estimation de l'âge au décès, ces critiques soulignent la nécessité de disposer de données spécifiques à la population française avec une structure par âge uniforme de l'échantillon de référence. Les techniques d'imagerie médicale, en particulier la tomodensitométrie, fournissent un moyen adapté pour développer une telle base de données. L'objectif de notre première étude était d'évaluer la fiabilité de la méthode de Brooks et Suchey sur un échantillon virtuel d'individus masculins français contemporains. Nous avons réalisé une étude rétrospective à partir de 680 symphyses pubiennes d'individus masculins adultes ayant bénéficié d'un examen tomodensitométrique dans deux hôpitaux (Toulouse et Tours, France) entre janvier 2013 et juillet 2014. Les résultats mettaient en évidence une surestimation de l'âge réel pour les stades I et II et une sous-estimation de l'âge réel pour les stades IV, V et VI. En outre, les stades moyens de l'échantillon de référence étaient significativement plus faibles pour le groupe d'âge de 14 à 25 ans et étaient significativement plus élevés pour les individus de plus de 35 ans. L'objectif de notre deuxième étude était de tester un échantillon de référence virtuel avec une structure par âge uniforme afin d'améliorer la précision de l'estimation de l'âge chez les individus de plus de 40 ans. Nous avons construit, de façon rétrospective, un échantillon de référence virtuel composé de 1100 symphyses pubiennes à partir d'examens tomodensitométriques réalisés dans deux hôpitaux entre janvier 2013 et juillet 2015. Un échantillon test composé de 75 symphyses pubiennes a été construit à partir d'examens tomodensitométriques post-mortem réalisés à l'Institut Médico-Légal de Montpellier (France).Comparativement à l'échantillon de référence de Brooks et Suchey, l'utilisation de notre échantillon a amélioré la précision pour les individus masculins de plus de 55 ans et une moindre sous-estimation pour les individus masculins de 56 à 70 ans. De la même façon, on notait une amélioration de la précision pour les individus féminins de plus de 70 ans et une moindre sous-estimation pour les individus féminins de plus de 55 ans. Les contributions de notre travail sont les suivantes : la méthode de Suchey-Brooks devrait être utilisée avec prudence en France, car l'estimation de l'âge est limitée par un manque de fiabilité liée à la variabilité interpopulationnelle. Nos résultats sont concordants avec les résultats précédents et les confirment pour la population française. À l'avenir, la méthode Suchey-Brooks pourrait bénéficier d'une actualisation de l'échantillon de références par la création de nouveaux échantillons spécifique à chaque population. Par ailleurs, notre travail a permis de présenter une large base de données de symphyses pubiennes pouvant constituer un échantillon de référence virtuel français qui pourrait permettre d'améliorer la fiabilité et la précision de l'estimation de l'âge au décès, en particulier chez les individus de plus de 40 ans. / Age at death estimation is a major step in forensic identification. The Suchey-Brooks' method is commonly used and based on observation of the maturation and degeneration processes of pubic symphysis. However, the reference sample may have an effect on the estimated age. The Suchey-Brooks' sample has been tested on numerous collections and the authors note that the estimated age is affected by the interpopulation variability. In addition, in the area of ??paleodemography, researchers found the age structure of the target sample tended to be similar to the reference sample. Thus, the authors highlight the importance of having samples "population specific" with a uniform distribution of age, especially for contemporary French individuals. Medical imaging techniques, particularly computed tomography, provide a suitable means for developing such a database. The aim of our first study was to test the reliability of the Suchey-Brooks' method on a virtual sample of contemporary French male individuals. We carried out a retrospective study of 680 pubic symphyses of adult male individuals who underwent a computed tomography examination in two hospitals (Toulouse and Tours, France) between January 2013 and July 2014. The results showed an overestimation of the actual age for phases I and II and an underestimation of the actual age for stages IV, V and VI. In addition, the mean stages of the reference sample were significantly lower for the 14 to 25 age group and were significantly higher for individuals over 35 years of age. The aim of our second study was to test a virtual reference sample with a uniform age structure in order to improve the accuracy of the age estimation in individuals over 40 years of age. We retrospectively built a virtual reference sample of 1100 pubic symphyses from CT scans carried out in two hospitals between January 2013 and July 2015. A test sample composed of 75 pubic symphyses was built from post-mortem computed tomography examinations performed at the forensic department of Montpellier (France). Compared to the Suchey-Brooks' reference sample, using our sample improved precision for male individuals over 55 years of age and a smaller underestimation for male individuals aged 56 to 70 years. Similarly, there was an improvement in accuracy for females over 70 and a smaller underestimation for females over 55 years of age. Contributions of our work are as follows: the Suchey-Brooks' method should be used with caution in France, as the age estimate is limited by a lack of reliability related to interpopulation variability. Our results are consistent with the previous results and confirm them for the French population. In the future, the Suchey-Brooks method could benefit from an update of the sample of references by creating new samples specific to each population. In addition, our work allowed us to present a large database of pubic symphyses that could constitute a virtual French reference sample that could improve the reliability and accuracy of the age at death estimation.

Les enfants font rarement l'objet d'une étude complète et approfondie en bioarchéologie et leur intégration à la population adulte est souvent limitée. Or, il est reconnu que leurs vestiges dentaires et squelettiques apportent de nombreuses connaissances quant à leur mode de vie et l'environnement dans lequel ils ont grandi. Nous proposons de vérifier ce postulat à partir d'un large échantillon d'individus immatures (N=613, du sujet périnatal à l'adolescent tardif), daté du haut Moyen Âge européen (essentiellement, 9e-11e siècles) et provenant de populations au mode de vie contrasté (urbain vs. rural) : Cherbourg Notre-Dame, Norroy-le-Veneur (France), Mikulčice Kostelisko et Prušánky 1 (République tchèque) ; plus la collection de référence de Spitalfields (Londres, UK) pour certains aspects méthodologiques. Une problématique triple est présentée : à la fois synthétique, comparative et méthodologique, elle cerne ainsi l'ensemble des sujets traitant des individus immatures en bioarchéologie. Si les facteurs biologiques (âge au décès, variabilité intra- et inter-population, profils de croissance squelettique) ne permettent pas de discerner distinctement les individus selon leur mode de vie (hormis les indicateurs de stress non spécifique et les lésions carieuses), les pratiques funéraires — spécifiques selon les cultures — mettent parfaitement en évidence les différences entre les populations. En outre, une étude adaptée à la part non-adulte de la population permet de démontrer des modalités biologiques à partir de collections archéologiques, résultat inédit au vu de tous les facteurs de biais connus. Enfin, de nouveaux outils méthodologiques ont été mis en place (estimation secondaire de l'âge, séquences de minéralisation dentaire, profils de croissance squelettique par analyse de transition) permettant une meilleure intégration des individus immatures aux larges études populationnelles, soulignant l'importance de cette part de la population en bioarchéologie.

Les progrès récents des réseaux de neurones artificiels (plus connus sous le nom d'apprentissage profond) ont permis d'améliorer l’état de l’art dans plusieurs domaines de la vision par ordinateur. Dans cette thèse, nous étudions des techniques d'apprentissage profond dans le cadre de l’analyse du genre et de l’âge à partir du visage humain. En particulier, deux problèmes complémentaires sont considérés : (1) la prédiction du genre et de l’âge, et (2) la synthèse et l’édition du genre et de l’âge.D’abord, nous effectuons une étude détaillée qui permet d’établir une liste de principes pour la conception et l’apprentissage des réseaux de neurones convolutifs (CNNs) pour la classification du genre et l’estimation de l’âge. Ainsi, nous obtenons les CNNs les plus performants de l’état de l’art. De plus, ces modèles nous ont permis de remporter une compétition internationale sur l’estimation de l’âge apparent. Nos meilleurs CNNs obtiennent une précision moyenne de 98.7% pour la classification du genre et une erreur moyenne de 4.26 ans pour l’estimation de l’âge sur un corpus interne particulièrement difficile.Ensuite, afin d’adresser le problème de la synthèse et de l’édition d’images de visages, nous concevons un modèle nommé GA-cGAN : le premier réseau de neurones génératif adversaire (GAN) qui produit des visages synthétiques réalistes avec le genre et l’âge souhaités. Enfin, nous proposons une nouvelle méthode permettant d’employer GA-cGAN pour le changement du genre et de l’âge tout en préservant l’identité dans les images synthétiques. Cette méthode permet d'améliorer la précision d’un logiciel sur étagère de vérification faciale en présence d’écarts d’âges importants. / The recent progress in artificial neural networks (rebranded as deep learning) has significantly boosted the state-of-the-art in numerous domains of computer vision. In this PhD study, we explore how deep learning techniques can help in the analysis of gender and age from a human face. In particular, two complementary problem settings are considered: (1) gender/age prediction from given face images, and (2) synthesis and editing of human faces with the required gender/age attributes.Firstly, we conduct a comprehensive study which results in an empirical formulation of a set of principles for optimal design and training of gender recognition and age estimation Convolutional Neural Networks (CNNs). As a result, we obtain the state-of-the-art CNNs for gender/age prediction according to the three most popular benchmarks, and win an international competition on apparent age estimation. On a very challenging internal dataset, our best models reach 98.7% of gender classification accuracy and an average age estimation error of 4.26 years.In order to address the problem of synthesis and editing of human faces, we design and train GA-cGAN, the first Generative Adversarial Network (GAN) which can generate synthetic faces of high visual fidelity within required gender and age categories. Moreover, we propose a novel method which allows employing GA-cGAN for gender swapping and aging/rejuvenation without losing the original identity in synthetic faces. Finally, in order to show the practical interest of the designed face editing method, we apply it to improve the accuracy of an off-the-shelf face verification software in a cross-age evaluation scenario.