Au-delà des techniques conventionnelles de diagnostic et de suivi du cancer, l’analyse radiomique a pour objectif de permettre une médecine plus personnalisée dans le domaine de la radiothérapie, en proposant une caractérisation non invasive de l’hétérogénéité tumorale. Basée sur l’extraction de paramètres quantitatifs avancés (histogrammes des intensités, texture, forme) issus de l’imagerie multimodale, cette technique a notamment prouvé son intérêt pour définir des signatures prédictives de la réponse aux traitements. Dans le cadre de cette thèse, des signatures de la récidive des cancers du col utérin ont notamment été développées, à partir de l’analyse radiomique seule ou en combinaison avec des biomarqueurs conventionnels, apportant des perspectives majeures dans la stratification des patients pouvant aboutir à une adaptation spécifique de la dosimétrie.En parallèle de ces études cliniques, différentes barrières méthodologiques ont été soulevées, notamment liées à la grande variabilité des protocoles et technologies d’acquisition des images, qui entraîne un biais majeur dans les études radiomiques multicentriques. Ces biais ont été évalués grâce à des images de fantômes et des images multicentriques de patients pour l’imagerie TEP, et deux méthodes de correction de l’effet de stratification ont été proposées. En IRM, une méthode de standardisation des images par harmonisation des histogrammes a été évaluée dans les tumeurs cérébrales.Pour aller plus loin dans la caractérisation de l’hétérogénéité intra-tumorale et permettre la mise en œuvre d’une radiothérapie personnalisée, une méthode d’analyse locale de la texture a été développée. Adaptée particulièrement aux images IRM de tumeurs cérébrales, ses capacités à différencier des sous-régions de radionécrose ou de récidive tumorale ont été évaluées. Dans ce but, les cartes paramétriques d’hétérogénéité ont été proposées à des experts comme des séquences IRM additionnelles.À l’issue de ce travail, une validation dans des centres extérieurs des modèles développés, ainsi que la mise en place d’essais cliniques intégrant ces méthodes pour personnaliser les traitements seront des étapes majeures dans l’intégration de l’analyse radiomique en routine clinique. / Beyond the conventional techniques of diagnosis and follow-up of cancer, radiomic analysis allows to personalize radiotherapy treatments, by proposing a non-invasive characterization of tumor heterogeneity. Based on the extraction of advanced quantitative parameters (histograms of intensities, texture, shape) from multimodal imaging, this technique has notably proved its interest in determining predictive signatures of treatment response. During this thesis, signatures of cervical cancer recurrence have been developed, based on radiomic analysis alone or in combination with conventional biomarkers, providing major perspectives in the stratification of patients that can lead to dosimetric treatment plan adaptation.However, various methodological barriers were raised, notably related to the great variability of the protocols and technologies of image acquisition, which leads to major biases in multicentric radiomic studies. These biases were assessed using phantom acquisitions and multicenter patient images for PET imaging, and two methods enabling a correction of the stratification effect were proposed. In MRI, a method of standardization of images by harmonization of histograms has been evaluated in brain tumors.To go further in the characterization of intra-tumor heterogeneity and to allow the implementation of a personalized radiotherapy, a method for local texture analysis has been developed. Specifically adapted to brain MRI, its ability to differentiate sub-regions of radionecrosis or tumor recurrence was evaluated. For this purpose, parametric heterogeneity maps have been proposed to experts as additional MRI sequences.In the future, validation of the predictive models in external centers, as well as the establishment of clinical trials integrating these methods to personalize radiotherapy treatments, will be mandatory steps for the integration of radiomic in the clinical routine.

La radiomique suppose que des informations pertinentes non repérables visuellement peuvent être trouvées en calculant une grande quantité d’indices quantitatifs à partir des images médicales. En cancérologie, ces informations pourraient caractériser le phénotype de la tumeur et définir le pronostic du patient. Le GITC est une tumeur pédiatrique rare diagnostiquée d'après des signes cliniques et son apparence en IRM. Cette thèse présente les premières études radiomiques pour des patients atteints de GITC. Comme les intensités en IRM clinique sont exprimées en unités arbitraires, la première étape de l’étude a été la standardisation des images. Une méthode de normalisation basée sur l'estimation de l'intensité dans la matière blanche d'apparence normale s’est avérée efficace sur plus de 1500 volumes d'images. Des études méthodologiques sur le calcul des indices de texture ont abouti aux recommandations suivantes : (a) discrétiser les niveaux de gris avec une largeur constante pour tous les patients, (b) utiliser un volume d'intérêt constant ou faire attention au biais introduit par des volumes de taille et forme différentes. En s’appuyant sur ces recommandations, les indices radiomiques issus de 4 modalités d'IRM ont été systématiquement analysés en vue de prédire les principales mutations génétiques associées aux GITC et la survie globale des patients au moment du diagnostic. Un pipeline de sélection d’indices a été proposé et différentes méthodes d’apprentissage automatique avec validation croisée ont été mises en oeuvre pour les deux tâches de prédiction. La combinaison des indices cliniques avec les indices d’imagerie est plus efficace que les indices cliniques ou d’imagerie seuls pour la prédiction des deux principales mutations de l’histone H3 (H3.1 versus H3.3) associées au GITC. Comme certaines modalités d'imagerie étaient manquantes, une méthodologie adaptée à l’analyse des bases de données d’imagerie multi-modales avec données manquantes a été proposée pour pallier les limites de recueil des données d'imagerie. Cette approche permet d'intégrer de nouveaux patients. Les résultats du test externe de prédiction des deux principales mutations de l’histone H3 sont encourageants. Concernant la survie, certains indices radiomiques semblent informatifs. Toutefois, le faible nombre de patients n'a pas permis d'établir les performances des prédicteurs proposés. Enfin, ces premières études radiomiques suggèrent la pertinence des indices radiomiques pour la prise en charge des patients atteints de GITC en absence de biopsie mais l’augmentation de la base de données est nécessaire pour confirmer ces résultats. La méthodologie proposée dans cette thèse peut être appliquée à d'autres études cliniques. / Radiomics is based on the assumption that relevant, non-visually identifiable information can be found by calculating a large amount of quantitative indices from medical images. In oncology, this information could characterize the phenotype of the tumor and define the prognosis of the patient. DIPG is a rare pediatric tumor diagnosed by clinical signs and MRI appearance. This work presents the first radiomic studies for patients with DIPG. Since clinical MRI intensities are expressed in arbitrary units, the first step in the study was image standardization. A normalization method based on intensity estimation of the normal-appearing white matter has been shown to be effective on more than 1500 image volumes. Methodological studies on the calculation of texture indices have then defined the following recommendations: (a) discretize gray levels with a constant width for all patients, (b) use a constant volume of interest or pay attention to the bias introduced by volumes of different size and shape. Based on these recommendations, radiomic indices from four MRI modalities were systematically analyzed to predict the main genetic mutations associated with DIPG and the overall survival of patients at the time of diagnosis. An index selection pipeline was proposed and different cross-validated machine learning methods were implemented for both prediction tasks. The combination of clinical indices with imaging indices is more effective than the clinical or imaging indices alone for the prediction of the two main mutations in histone H3 (H3.1 versus H3.3) associated with DIPG. As some imaging modalities were missing, a methodology adapted to the analysis of multi-modal imaging databases with missing data was proposed to overcome the limitations of the collection of imaging data. This approach made it possible to integrate new patients. The results of the external prediction test for the two main mutations of H3 histone are encouraging. Regarding survival, some radiomic indices seem to be informative. However, the small number of patients did not make it possible to establish the performance of the proposed predictors. Finally, these first radiomic studies suggest the relevance of the radiomic indices for the management of patients with DIPG in the absence of biopsy but the database need to be increased in order to confirm these results. The proposed methodology can be applied to other studies.

En raison de leur implication potentielle dans la performance et la blessure, la compréhension des coordinations musculaires des ischio-jambiers représente aujourd’hui un enjeu en sciences du mouvement. Cependant, les méthodes actuelles basées sur la mesure de l’activation musculaire ou la modélisation musculo-squelettique ne permettent pas d’identifier les facteurs influençant les coordinations pour chaque individu. Explorer ces facteurs permettrait de mieux comprendre comment le système nerveux central explore et exploite l’ensemble des coordinations musculaires possibles afin d’adopter une solution permettant de réaliser la tâche demandée. Ce manuscrit a pour objectif de décrire les coordinations musculaires des ischio-jambiers à partir de données acquises in vivo. La partie expérimentale de ce travail s’articule autour de trois études qui ont exploré le couplage entre l’activation musculaire et les propriétés mécaniques des muscles. Ces travaux ont visé à comprendre les facteurs déterminants les coordinations de chaque individu, l’effet des coordinations musculaires de chaque individu sur leur performance et leur adaptation après une blessure musculaire.Les résultats de nos études montrent que les coordinations musculaires des ischio-jambiers varient substantiellement parmi les personnes actives et les athlètes de haut niveau. Nous avons montré que ces coordinations ne sont pas déterminées par les propriétés mécaniques de chaque muscle, i.e. le déséquilibre d’activation entre les ischio-jambiers n’est pas lié au déséquilibre de capacité de production de force. Ces coordinations apparaissent également plus ou moins avantageuses pour être performant dans une tâche d’endurance réalisée jusqu’à épuisement. Enfin, après la survenue d’une blessure, les coordinations musculaires diffèrent entre les jambes blessée et non blessée. Plus précisément, la contribution du muscle blessé au couple de force total est plus faible en comparaison du même muscle de la jambe opposée. Ces différences pourraient avoir des conséquences négatives à court-terme (pour la performance) et à long terme, pouvant hypothétiquement aller jusqu’à la récidive de la blessure. / The understanding of hamstrings coordination is a trending topic in human movement science because of their potential involvement in both performance and injury. However, current experimental methods based on muscle activation recording or musculoskeletal modeling do not enable the identification of the factors that influencing muscle coordination for each individual. Addressing this issue is fundamental to understand how the central nervous system explores and exploits a set of many feasible coordination to adopt a good enough solution that enables producing a given motor task. This manuscript aims at describing hamstring coordination with in vivo data. The experimental part of this work is based on three studies that explored the coupling between muscle activation and the hamstrings mechanical properties. Also, this work aims at understanding the factors that influence muscle coordination of each individual, the effect of muscle coordination on their performance and their adaptation after a muscle injury.Our results show that hamstrings coordination varies substantially among active and elite athletes. We have shown that hamstrings coordination was not determined by the mechanical properties of each muscle, i.e. the imbalance of activation between hamstrings is not related to the imbalance of force production capacity. In addition, hamstrings coordination appears more or less advantageous in order to perform during a time to exhaustion task. Finally, muscle coordination differs between injured and uninjured legs, even after the completion of rehabilitation. Specifically, the injured muscle contributes in a lower extent to hamstring total torque in comparison with the same muscle of the opposite leg. These differences could have negative consequences in the short term (for performance) and in the long term, which could hypothetically increase the risk of reinjury.

La connaissance de l’anatomie des muscles paravertébraux lombaires et la compréhension de leur mode d’action représentent un enjeu majeur de la prise en charge des lombalgies. L’expérience chirurgicale montre que les muscles paravertébraux constituent une volumineuse masse musculaire dépourvue de gros tendons et engainée dans un fascia inextensible. En biomécanique, la force maximale d’un muscle est positivement corrélée à la surface de section des tendons et du corps charnu. Il existe probablement, au niveau lombaire, une étonnante discordance entre le volume musculaire, qui suggère une force élevé, et celui des tendons dont la résistance mécanique est très limitée. Les modèles biomécaniques classiques semblent inappropriées pour décrire le mode d’action des muscles paravertébraux. Selon certains modèles biomécaniques dérivés de la théorie des poutres, l’augmentation de la dureté ou élasticité au sein du compartiment paravertébral serait le mécanisme principal de la stabilisation de la colonne vertébrale.Ces travaux se sont articulés autour de deux grands axes. L’axe anatomique avait pour objectif de vérifier l’hypothèse de la discordance morphologique tendon/muscle des principaux muscles paravertébraux lombaires. L’axe radiologique avait pour objectif la mise en place de protocoles d’élastographie par résonance magnétique et ultrasonore pour l’exploration de l’élasticité des différents muscles paravertébraux lombaires au repos et dans plusieurs postures différentes.Les résultats des travaux anatomiques montrent un ratio de surface tendon/muscle du multifudus et de l’iliocostalis extrêmement bas et une petite surface de section du multifidus suggérant que muscles ne sont pas capables de générer l’extension dorsale de la colonne lors de la contraction musculaire. Ils semblent plutôt stabiliser la colonne vertébrale en lui assurant une certaine rigidité assurée par un volume musculaire conséquent confiné dans une loge inextensible. Au moyen de l’élastographie, nous montrons que l’élasticité des muscles paravertébraux est la plus basse au repos, en décubitus et qu’elle n’est pas influencée par la flexion ou l’extension passive de la colonne, ni par l’étirement du fascia thoracolombaire. L’élasticité augmente lors des positions : assise, debout, penchée en avant et en arrière. Le comportement biomécanique de chaque muscle est différent selon les postures. Ces travaux confirment qu’il existe des modifications significatives de l’élasticité lors de la mise en charge de la colonne. Les lombalgies sont associées à des modifications d’élasticité de la colonne et des muscles paravertébraux observées lors de l’examen clinique, l’élastographie pourrait permettre de les explorer et de les caractériser de façon objective et non invasive. / Knowledge about the anatomy and the mode of action of the lumbar paraspinal muscles is major importance for the management of low back pain. Surgical experience shows that the paraspinal muscles constitute a voluminous muscle mass without large tendons and enclosed in an inextensible fascia. In biomechanics, the maximum strength of a muscle is positively correlated to the cross-sectional area of tendons and the muscle belly. Therefore, there is a paradox between the presumed high strength of the voluminous muscle belly and the low strength of the tendons. Traditional biomechanical models seem inappropriate for describing the mode of action of the paraspinal muscles. According to the beam theory, increasing elasticity within the paraspinal compartment would allow the stabilization of the spine.The work has two broad objectives. The first objective was to assess the assumption that there is an inconsistency betwenn the cross-sectional area of the tendon and of the belly of the main paraspinal muscles, i.e. the multifidus, the longissius and the iliocostalis. The second objective was to establish elastography protocols with magnetic resonance imaging and ultrasonography for the exploration of the elasticity of the paraspinal muscles at rest and in several different postures. Results of the anatomical studies show that the tendon-to-muscle area ratios of the longissimis and the iliocostalis were extremely small, as well as cross-sectional area of the belly of the multifidus. That suggests that paraspinal muscles are not able to provide the dorsal extension of the spine during muscle contraction. Rather, they seem to stabilize the spine by providing it with a certain rigidity ensured by a substantial muscle volume contained in an inextensible compartment. Through elastography, we have shown that the elasticity of the paraspinal muscles was the lowest at rest, in decubitus. Elasticity was not influenced by passive flexion or extension of the spine, nor by the stretching of the thoracolumbar fascia. Elasticity increased during sitting, standing, bending forward and bending backward the compared to decubitus. The biomechanical behaviour of the longissimus, the iliocostalis and multifidus differed according to the postures. This work confirms that there are significant changes in elasticity during standing postures. Low back pain is associated with stiffness changes of the spine and of the paraspinal muscles that have been observed through clinical examination. In the future, elastography could allow exploring low back pain.

This study seeks to identify and examine issue transformation in public policies, and to understand the relationship between issue transformation and policy change. The focus for this investigation, the information resources management (IRM) policy subsystem, is examined as a 28-year case study, concluding at the end of 2002. Study results are documented textually, and visually in an exploratory, "virtual reality-based" Policy World. This study examines the questions: "In what ways are the core issues underlying public policies transformed over time, and what is the relationship between issue transformation and policy change?" Using the advocacy coalition framework (ACF) for explaining policy change over considerable periods of time, this research identifies and examines the issues over which policy coalitions contend, and seeks to identify issue transformation in the IRM policy subsystem's 28-year history. Augmenting the traditional paper-based dissertation is an exploratory, "virtual reality-based" case study, called "Policy World," that visualizes both the policy subsystem environment and critical elements of the external policy system. Visually depicting the richness, texture, and artifacts of policy activities aids policy learning, and promotes understanding of the dynamic and complex environment of issue transformation and policy change. In confirming issue transformation, this study contributes to the advocacy coalition framework by detailing the initiation and maturation of a policy subsystem. In demonstrating issue transformation's role as facilitating policy continuity through policy change, this study contributes to policy theory. As a chronology of IRM's issue transformation and policy change, this study documents the rise of IT-enabled governance for public administrators and educators. Policy World provides an interactive, experiential learning environment for public administration scholars and practitioners wanting substantive knowledge of both policy theory and Federal IRM policies. Public administration literature notes both the need for and the lack of an information resource management component to public administration education. Information visualization concepts are combined with interactive designs and hosting on the World Wide Web, to provide wide access to Policy World and extend educational opportunities in public policy and information resources management wherever desired. / Ph. D.

L'IRM conventionnelle est considérée comme l'outil non invasif de référence pour le diagnostic, le bilan pré-thérapeutique et le suivi post-thérapeutique des tumeurs cérébrales de l'enfant et de l'adulte. Cependant, en raison de son manque de spécificité aussi bien pour certains diagnostics différentiels que pour l'évaluation de la réponse radiologique, différentes modalités d'IRM sont aujourd'hui ajoutées à l'examen conventionnel dans le but d'affiner l'exploration de ces tumeurs. L'utilisation d'une modalité unique n'est malgré tout pas suffisante pour établir une évaluation diagnostique ou pronostique optimale des tumeurs cérébrales. C'est pourquoi nous nous sommes intéressés à la combinaison de données issues des différentes modalités d'IRM dans le but d'obtenir une meilleure caractérisation, en termes de différenciation et d'évolutivité de ces néoplasmes. Dans ce contexte, nous avons investigué par IRM multimodale 1) les tumeurs épileptogènes de l'enfant, pour lesquelles il est crucial de déterminer le diagnostic préopératoire afin d'aider à la prise en charge chirurgicale ; 2) les tumeurs oligodendrogliales de l'adulte, difficilement distinguables et dont les décisions thérapeutiques reposent sur la détermination du grade et du profil moléculaire ; et enfin 3) la réponse des glioblastomes aux traitements anti-angiogéniques. / Conventional MRI is considered as the gold standard method for the non-invasive diagnosis, pretherapeutic assessment and follow-up of brain tumors in adults and in children. However, due to its lack of specificity for both differential diagnosis and evaluation of the response to treatment, several MR modalities are now added to the conventional exam in order to refine the exploration of these tumors. The use of a single modality is however not yet sufficient to establish an accurate diagnosis or prognosis for brain tumors. For this reason, we were interested in the combination of data from different MR modalities in order to obtain a better characterization of these neoplasms. In this context, we used multimodal MRI to investigate 1) pediatric epileptogenic tumors, for which it is crucial to establish a preoperative diagnosis in order to make appropriate surgical and therapeutic decisions; 2) oligodendroglial tumors in adults, hardly distinguishable and which therapeutic decisions are mainly based on the determination of the tumoral grade and molecular profile; and 3) the response of glioblastoma to anti-angiogenic treatments. Through this work, we have shown that the association of different imaging modalities provides a significant contribution to the differential pre-therapeutic diagnosis of epileptogenic brain lesions in children and also of oligodendroglial tumors in adults as well as a support for the early assessment of tumoral response to anti-angiogenic therapies.

Le soudage du bois est une technique d'assemblage sans adhésif de deux pièces de bois, leur soudure étant produite par friction mécanique sous pression des deux pièces. Ce procédé, applicable à des pièces de bois plates, d'essences identiques ou différentes, se prête à la fabrication de meubles et à la menuiserie. Cependant, le joint obtenu n'est pas de classe "extérieur", ce qui le réserve à un usage "intérieur". En effet, un joint destiné à une utilisation extérieure ou en milieu à humidité variable doit présenter une résistance élevée à l'eau. L'objectif principal de cette thèse est d'étudier la résistance à l'eau du bois soudé. A cet effet, des méthodes d'essais complémentaires et non-destructrices ont été utilisées, comme le scanner ou l'imagerie par résonance magnétique (IRM). L'influence des paramètres de soudage et des propriétés du bois sur, d'une part, la formation et la propagation des fissures dans la ligne de soudure, et sur, d'autre part, la densité et l'absorption d'eau de la soudure a été ainsi étudiée. Les expériences de cette thèse seront menées sur des échantillons de pin (Pinus sylvestris) de dimensions 200 mm x20 mm x 40 mm, coupés dans la direction longitudinale du fil du bois. La Norme Européenne EN 205 a servi de cadre pour déterminer la résistance des échantillons de pin en traction-cisaillement. Les méthodes d'essais (non-destructrices) ont été utilisées selon leur pertinence: le scanner a servi à étudier la formation et la propagation des fissures; l'imagerie par résonance magnétique (IRM) a permis quant à elle de caractériser la pénétration et l'infiltration d'eau dans le bois soudé.Le mécanisme d'adhérence du pin a été étudié grâce à la RMN MAS (spectrométrie à résonance magnétique nucléaire avec polarisation croisée et rotation à l?angle magique) du carbone13 et à la micro-densitométrie par rayons X. Ces différentes méthodes, non destructrices, offrent l'avantage d'une analyse non invasive et l'élimination de facteurs parasites liés à la préparation et à la coupe du bois. Voici en résumé les résultats obtenus les plus marquants: (1) Le scanner et l'imagerie par résonance magnétique (IRM) sont des méthodes de recherche particulièrement polyvalentes et adaptées à l'étude des bois soudés. (2) L'utilisation de bois de coeur, une pression de soudage de 1.3 Mpa et un temps de soudage de 1.5 s permettent d'augmenter la résistance à l'eau du pin soudé. (3) Des tests d'optimisation ont montré que la résistance du pin en traction-cisaillement est plus sensible aux variations de temps de soudage qu'au temps de refroidissement et qu'elle peut être optimisée à plus de 9.7 MPa en respectant une pression de 1.3 Mpa, un temps de soudage > 3.5 s et un temps de refroidissement < 60 s. (4) La résistance à l'eau du bois soudé peut être améliorée dans une certaine mesure en faisant varier paramètres de soudage et propriétés des essences, mais dans tous les cas, le recours à un imperméabilisant naturel et écologique reste nécessaire. (5) Le pin soudé possède une résistance à l'eau et en traction-cisaillement inhabituellement élevée, cela pouvant s'expliquer par une teneur en composés extractifs augmentée. (6) Des essais sous IRM ont montré que les causes de rupture du joint varient suivant l'essence: faible résistance à l'eau de la ligne de soudure dans le cas du hêtre soudé, retrait et expansion du bois dans le cas du pin soudé. (7) Les extractifs du pin améliorent nettement la résistance à l'eau du joint soudé, mais à un niveau qui ne lui permet cependant pas la certification "extérieur" sans protection. En revanche, il peut être certifié "semi-extérieur" avec protection. / Wood welding is a mechanical friction process allowing the assembly of timber without any adhesives. The process consists of applying mechanical friction, under pressure, alternately to the two wood surfaces to be welded. This process can be applied to weld two flat pieces of timber, originating from the same or different tree species, and can be used in the manufacture of furniture and wood joinery. The only limitation is that the joint is not exterior-grade, but only suitable for interior joints. Exterior use, or use in an environment with varying humidity demands water resistance of the welded joints. The main objective of this thesis is to study the water resistance of the welded wood. This is complemented with special attention to non-destructive test methods such as X-ray Computed Tomography (CT-) scanning and Magnetic Resolution Imaging (MRI). The influence of welding parameters and wood properties on crack formation and crack propagation in the weldline was investigated. The influence of these parameters on weldline density and water absorption in the weldline were also studied. Investigations in this thesis are based on welded samples of Scots pine (Pinus sylvestris) of the dimensions 200 mm × 20 mm × 40 mm which were cut in the longitudinal direction of the wood grain. The tensile-shear strength of the welded Scots pine samples were determined using European standard EN 205. Different non-destructive methods such as X-ray Computed Tomography (CT-) scanning to study crack formation and propagation, and magnetic Resolution Imaging (MRI) to characterize water penetration and the distribution mechanism in welded wood were used. Solid state CPMAS 13C NMR spectrometry and X-ray microdensitometry investigations were carried out to study the mechanism of adhesion in Scots pine. These various non-destructive methods offer the advantage of non-invasive analysis and the elimination of any artifacts present due to preparation and sectioning. The most important results are summarized as follows: (1) X-ray Computed Tomography (CT-) scanning and Magnetic Resolution Imaging (MRI) are versatile research methods applicable to investigations of welded woods. (2) Water resistance of welded Scots pine can be increased using heartwood, a welding pressure of 1.3 MPa, and a welding time of 1.5 s. (3) Optimization tests showed that the tensile-shear strength of Scots pine was more sensitive to welding time changes than holding time and could be optimized to more than 9.7 MPa using 1.3 MPa welding pressure, > 3.5 s welding time, and < 60 s holding time. (4) Changing welding parameters and wood properties can increase water resistance of welded wood to some extent, but treating the weldline with certain natural and environmentally-friendly water repellents is still necessary. (5) Welded Scots pine shows unusually high water resistance and tensile-shear strength. This may be explained by there being more extractives compounds in Scots pine. (6) MRI experiments showed that the origin of the joint failure in welded beech is poor water resistance of the weldline, while swelling and shrinkage of wood are the main reasons for joint failure of welded Scots pine. (7) Extractives in Scots pine dramatically improve water resistance of the welded joint, but not to a level to classify the joint as an unprotected exterior grade. However, it can qualify as a joint for protected semi-exterior application.

Cette thèse présente des développements techniques et méthodologiques visant une alternative viable pour le traitement des cancers digestifs (rectum, œsophage). Par rapport aux méthodes standards de thérapie, les ultrasons de contact de haute intensité sous guidage IRM sont une approche moins invasive. L’IRM offre 2 avantages: bonne résolution spatiale et contrôle en temps réel de la température. Cette méthode de traitement demande efficacité et sécurité. Trois prototypes d’antenne RF intégrées à des transducteurs ultrasonores ont été réalisés afin d’améliorer la résolution spatiale et temporelle des images IRM et la précision de la mesure de température. Les antennes intégrées ont montré une meilleure sensibilité par rapport à une antenne extra corporelle standard. Des images IRM haute résolution, anatomiques (voxel0.4x0.4x5 mm3) et de thermométrie (voxel 0.75x0.75x8 mm3, 2s/image) ont été acquises in-vivo.La température a été mesurée, dans un rayon de 20 mm au-delà du ballon, avec un écart type<1°C. Les artéfacts de flux causés par l’eau circulante à l’intérieur du ballon de refroidissement ont pu être projetés hors de la région d’intérêt. L’évolution de la température a été contrôlée automatiquement, à des profondeurs variables, avec un point de contrôle par faisceau. Le contrôleur a montré une grande précision in-vivo (écart type <5%). Le transducteur ultrasonore matriciel permet d’activer successivement plusieurs faisceaux pendant la même dynamique de tir.Des simulations ont été conduites afin de proposer une planification du traitement optimale pour une tumeur désignée. Un nouveau concept de sonde ultrasonore à 256 éléments avec focalisation géométrique naturelle a été proposé. / This thesis presents technical and methodological developments aiming tooffer a viable alternative for the treatment of digestive cancers (rectum and esophagus). Compared to the standard methods of therapy, the high intensity contact ultrasound guided by MRI is a less invasive approach. MRI offers 2 advantages: good spatial resolution, and real-time temperature control. This treatment method requires efficacy and safety. Three prototypes of RF coil integrated with ultrasound transducers were built in order to increase the spatial and temporal resolution ofthe MR images, and the accuracy of the temperature measurement. The integrated coils showed a better sensitivity compared to a standard extracorporeal coil. Anatomical (voxel 0.4x0.4x5 mm3)and thermometry (voxel 0.75x0.75x8 mm3, 2s/image) high resolution MR images were acquired in-vivo. The temperature was measured, within a radius of 20 mm from the balloon, with a standard deviation <1°C. The flow artifacts caused by the water circulating inside the cooling balloon could be shifted out of the region of interest. The temperature evolution was controlled automatically, at different depths, with one control point per beam. The controller showed a good accuracy during in-vivo experiments (standard deviation less than 5%). The phased-arrayultra sound transducer permits the successive activation of multiple beams during the same dynamic of sonication. Simulations were conducted in order to offer an optimal treatment planning for a defined tumor. A new design of ultrasound transducer with 256 elements with revolution symmetry, based on a natural geometrical focalization, was proposed.

L'objectif de cette thèse est d'identifier et caractériser les boucles anatomiques et fonctionnelles cortico-sous-corticales chez l'Homme, à partir de données d'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) au repos et de diffusion. Une boucle est un ensemble de régions corticales, sous-corticales et cérébelleuses, qui interagissent afin d'effectuer ou de préparer une tâche.Le premier axe de ce travail vise à identifier les réseaux fonctionnels cortico-sous-corticaux en IRMf au repos. Nous proposons une méthode statistique robuste séparant l'analyse corticale de l'analyse sous-corticale. Une analyse en composantes indépendantes spatiales est d'abord réalisée individuellement sur les régions corticales, et suivie d'une classification hiérarchique. Les régions sous-corticales associées sont ensuite extraites par un modèle linéaire général dont les régresseurs comportent la dynamique des régions corticales, suivi d'une analyse de groupe à effets aléatoires. La méthode est validée sur deux jeux de données différents. Un atlas immunohistochimique des structures sous-corticales permet ensuite de déterminer la fonction sensorimotrice, associative ou limbique des réseaux obtenus. Nous montrons enfin que l'anatomie est un support pour la fonction chez des sujets sains.Le dernier axe étudie le syndrome de Gilles de la Tourette, qu'on pense être dû à un dysfonctionnement des boucles cortico-sous-corticales. Nous caractérisons d'abord les boucles cortico-sous-corticales fonctionnelles grâce à des métriques d'intégration et de théorie des graphes, et des différences en termes de connectivité sont mises en évidence entre patients adultes et volontaires sains. Nous montrons également que les boucles cortico-sous-corticales fonctionnelles chez les patients sont soutenues par l'anatomie sous-jacente. / The objective of this thesis is to identify and characterize human anatomical and functional cortico-subcortical loops, using data from resting-state functional magnetic resonance imaging (fMRI) and diffusion MRI. A loop is a set of cortical, subcortical and cerebellar regions that interact to perform or prepare for a task.We first aim to identify cortico-subcortical functional networks from resting-state fMRI data. We propose a robust statistical method that separates the analysis of cortical regions from that of subcortical structures. A spatial independent component analysis is first performed on individual cortical regions, followed by a hierarchical classification. The associated subcortical regions are then extracted by using a general linear model, the regressors of which contain the dynamics of the cortical regions, followed by a random-effect group analysis. The proposed approach is assessed on two different data sets. An immunohistochemical subcortical atlas is then used to determine the sensorimotor, associative or limbic function of the resulting networks. We finally demonstrate that anatomy is a support for function in healthy subjects.The last part is devoted to the study of the Gilles de la Tourette syndrome, thought to be due to adysfunction of cortico-subcortical loops. Firstly, cortico-subcortical functional loops are characterized using metrics such as integration and graph theory measures, showing differences in terms of connectivity between adult patients and healthy volunteers. Secondly, we show that the cortico-subcortical functional loops in patients are supported by the underlying anatomy.

Le cancer du sein est aujourd’hui le cancer le plus fréquent chez la femme ainsi que la première cause de décès féminin par cancer. Actuellement, l’IRM mammaire n’est réalisée qu’en seconde intention lorsque les autres modalités d’imagerie ne suffisent pas à poser un diagnostic. Dans le cas des populations à risque, l’IRM mammaire est recommandée comme examen de dépistage annuel en raison de sa très haute sensibilité de détection. Par IRM, la détection d’un cancer du sein se fait à la suite de l’injection d’un produit de contraste qui permet de visualiser les lésions mammaires en hypersignal. La majeure partie du diagnostic repose sur l’analyse morphologique de ces lésions ; une acquisition hautement résolue spatialement est donc nécessaire. Malgré l’utilisation des techniques d’accélération courantes, le volume de données à acquérir reste important et la résolution temporelle de l’examen d’IRM mammaire est aujourd’hui aux alentours d’une minute. Cette faible résolution temporelle limite donc intrinsèquement la spécificité de l’examen d’IRM mammaire. Un examen avec une haute résolution temporelle permettrait l’utilisation de modèles pharmacocinétiques donnant accès à des paramètres physiologiques spécifiques des lésions. L’approche proposée dans ce travail de thèse est le développement d’une séquence IRM permettant à la fois la reconstruction classique d’images, telle que celle utilisée en routine clinique pour le diagnostic, ainsi qu’une reconstruction accélérée d’images avec une plus haute résolution temporelle permettant ainsi l’application de modèles pharmacocinétiques. Le développement de cette séquence a été réalisé en modifiant l’ordre d’acquisition du domaine de Fourier de la séquence utilisée en clinique, afin qu’il soit aléatoire et permette la reconstruction a posteriori de domaines sous-échantillonnés acquis plus rapidement. Des acquisitions sur des objets tests, sur des volontaires et sur des patientes ont montré que l’acquisition aléatoire ne modifiait pas les images obtenues par reconstruction classique permettant ainsi le diagnostic conventionnel. Une attention particulière a été portée pour permettre la suppression de graisse nécessaire à l’acquisition des images d’IRM mammaire. Les reconstructions des domaines sous-échantillonnés sont réalisées via des reconstructions Compressed Sensing permettant la suppression des artéfacts de sous-échantillonnage. Ces reconstructions Compressed Sensing ont été développées et testées sur des fantômes numériques reproduisant des IRMs mammaires. Le potentiel de cette nouvelle acquisition a enfin été testé sur une lésion artificielle mammaire, développée à cet effet, et reproduisant des prises de contraste mammaires / Breast cancer is nowadays the first cause of female cancer and the first cause of female death by cancer. Breast MRI is only performed in second intention when other imaging modalities cannot lead to a confident diagnosis. In high risk women population, breast MRI is recommended as an annual screening tool because of its higher sensitivity to detect breast cancer. Breast MRI needs contrast agent injection to visualize enhancing lesions and the diagnosis is mostly based on morphological analysis of these lesions. Therefore, an acquisition with high spatial resolution is needed. Despite the use of conventional MRI acceleration techniques, the volume of data to be acquired remains quite large and the temporal resolution of the exam is around one minute. This low temporal resolution may be the cause of the low specificity of breast MRI exam. Breast MRI with higher temporal resolution will allow the use of pharmacokinetic models to access physiological parameters and lesion specifications. The main aim of this work is to develop a MRI sequence allowing a flexible use of the acquired data at the reconstruction stage. On the one hand, the images can be reconstructed with a conventional reconstruction like the protocol used in clinical routine. On the other hand, the new MRI sequence will also allow the reconstruction of images with a higher temporal resolution allowing the use of pharmacokinetic models. The development of this sequence was done by modifying the acquisition order in the Fourier domain. A random acquisition of the Fourier domain will allow the reconstruction of sub-sampled domains acquired faster. We paid attention to fat suppression efficiency with this new Fourier domain acquisition order. Tests were performed on phantom, female volunteers and patients. These tests showed that the random acquisition did not impact the quality of images (MRI signal and lesion morphology) obtained by conventional reconstruction thus allowing the conventional diagnosis. The reconstructions of the sub-sampled Fourier domains were made using Compressed Sensing reconstructions to remove sub-sampling artifacts. These reconstructions were developed and tested on digital phantoms reproducing breast MRI. The potential of this new MRI acquisition was tested on an artificial enhancing breast lesion developed especially for this purpose