La connectivité marine est le transfert de larves et/ou d'individus entre des habitats marins éloignés. Grâce à la connectivité, les populations marines éloignées peuvent faire face à la pression de l'habitat en s'appuyant sur le transfert qui vient des populations éloignées de la même espèce. Le transfert entre les populations éloignées dans l'océan est possible par le transport dû aux courants. Cependant, il est pas encore clair si le champ des courants détermine totalement la persistance des espèces marines ou si la démographie locale joue un rôle. Les mesures in situ de la connectivité sont extrêmement difficiles. Par conséquence, notre connaissance de la connectivité est déduite des simulations numériques de dispersion. Le but de cette thèse est de préciser si la persistance de la connaissance du champ des courants et d’étudier l'effet des paramétrisations numériques dans l'estimation de la connectivité. Premièrement, je compare la théorie des graphes et le modèle de métapopulation pour déterminer si les courants ont un rôle prédominant. Cela permet d'identifier quelles mesures de la théories des graphes identifient de manière fiable les sites reproductifs importants pour la persistance en s'appuyant sur la connaissance des seuls courants. Deuxièmement, j’étudie les avantages et les lacunes de différents schémas de fermeture de turbulence. Ceci permet de préciser quel schéma reproduit mieux l'activité de turbulence dans des modèles numériques. Troisièmement, j'étudie les mécanismes générateurs de turbulence aux limites du fond. Ceci permet de connaître le coefficient de traînée effectif dû aux flux sur la topographie brute et de mieux estimer les flux turbulents. / Marine connectivity is the transfer of larvae and/or individuals between distant marine habitats. Thanks to connectivity, distant marine population can face habitat pressure by relying on the transfer from distant populations of the same species. The transfer between distant populations in the ocean is made possible by the transport due to the currents. However, it is still not clear if the current field totally determines the persistence of the marine species or if the local demography plays a role. Crucially, in situ measurements of connectivity are extremely difficult. Therefore, our knowledge about connectivity is inferred from numerical dispersal simulations. The aim of this thesis is to clarify if we can deduce the persistence from the knowledge of the current field and to investigate the effect of numerical turbulence parameterizations in estimating connectivity. Firstly, I compare graph theory and metapopulation model to determine if currents have a predominant role. This allows to identify which graph theory measures reliably identifies reproductive sites important for persistence by relying on the knowledge of currents only. Secondly, I investigate the advantages and shortcomings of different turbulence closure models. This allows to clarify which TCS better reproduces turbulence activity in numerical models. Thirdly, I investigate generating mechanisms of bottom boundary turbulence. This allows to know the effective drag coefficient due to flow over rough topography and better estimate turbulent fluxes.

La mise en place de réseaux écologiques est considérée comme l'un des moyens de pallier aux effets néfastes de la fragmentation sur la biodiversité. Dans les paysages agricoles, les éléments linéaires non cultivés peuvent constituer de larges réseaux, et jouer un rôle d'habitat-refuge et/ou de corridor de dispersion pour les espèces végétales. L'objectif de cette thèse est de comprendre quel rôle un réseau dense de fossés de drainage peut jouer dans le maintien et la dispersion d'espèces végétales dans un paysage agricole intensif du nord de la France. Nous avons également cherché à savoir dans quelle mesure les caractéristiques du paysage, la connectivité du réseau et les traits d'histoire de vie des espèces végétales impactent la dispersion des propagules au sein du réseau de fossés. Nos résultats montrent que les fossés jouent bien un rôle de corridor écologique pour les espèces végétales. En ciblant plus précisément les espèces hydrochores, nous avons démontré qu'elles dépendaient essentiellement de la composition et de la connectivité du réseau de fossés et des éléments immédiatement adjacents aux berges. Le réseau détermine également la structuration des flux de gènes chez deux espèces végétales de berges de fossés. Enfin, nos résultats montrent que la réponse des espèces à un gradient de connectivité du réseau dépend d'une combinaison de traits de dispersion, et qu'une diminution de cette connectivité entraîne une convergence fonctionnelle de ces traits à l'échelle de la métacommunauté. L'ensemble de ces résultats permet de mieux comprendre le rôle de corridor des fossés pour les espèces végétales, afin de permettre leur intégration au sein des projets de continuités écologiques dans les paysages agricoles. / The establishment of ecological networks is considered as one of the solutions to mitigate the negative effects of fragmentation on biodiversity. In agricultural landscapes, non-crop linear elements may form large networks, and constitute refuge habitats and/or dispersal corridors for plant species. The objective of this study is to understand which role may a dense drainage ditch network play for the maintenance and dispersal of plant species in an intensive agricultural landscape located in northern France. In addition, we also investigated the impact of landscape characteristics, network connectivity and plant species life-history traits on propagule dispersal within the ditch network. Our results indicate that ditches are indeed ecological corridors for plant species. By focusing more specifically on hydrochorous species, we demonstrated that they essentially depend on ditch network composition and connectivity and on elements immediately adjacent to the banks. The network also drives patterns of gene flow for two ditch bank plant species. Finally, our results also indicate that species’ response to ditch network connectivity depends on a combination of dispersal traits, and that connectivity reduction leads to functional convergence of those traits at the metacommunity scale. Together, these results provide a better understanding of the corridor role of ditches for plant species, in order to include these features into ecological network planning in agricultural landscapes.

Le développement d’infrastructures linéaires de transport conduit, à toutes les échelles, à une artificialisation du territoire et au morcellement du milieu naturel. La fragmentation du paysage est un processus spatial qui s’accompagne d’une diminution progressive de la connectivité entre les différents éléments nécessaires au bon déroulement des processus écologiques. Ainsi, le maintien d’un bon niveau de connectivité entre les habitats naturels, s’il est compatible avec les activités humaines, est devenu un enjeu majeur pour la préservation de la biodiversité. En mobilisant des méthodes empruntées à la théorie des graphes et à l’écologie du paysage, la thèse cherche à démontrer l’intérêt de la modélisation des réseaux écologiques par les graphes paysagers, dans l’analyse des impacts des infrastructures à l’échelle régionale.Cette démarche, fondée sur la modélisation, a permis de démontrer l’influence du réseau écologique du chevreuil dans la localisation des collisions entre les individus de cette espèce et les véhicules empruntant le réseau de la DIR est en Franche-Comté. Le travail a également permis de proposer un cadre méthodologique pour localiser l’impact potentiel de la branche est de la LGV Rhin-Rhône sur la distribution d’une espèce, et estimer la distance de perturbation de cette infrastructure. Enfin, deux démarches sont proposées pour évaluer quantitativement et hiérarchiser des aménagements afin d’éviter ou d’atténuer ces impacts. Les résultats montrent la pertinence de l’intégration des réseaux écologiques dans les études d’impacts des infrastructures de transport. / The development of linear infrastructures leads to the fragmentation and the artificialisation of the landscape across scales. Landscape fragmentation is a spatial process that is accompanied by a progressive decrease of the connectivity between the elements needed to conduct ecological processes. Thus, maintaining a good level of connectivity between natural habitats, compatible with human activities, has become a major issue for the preservation of biodiversity.By mobilizing methods from graph theory and landscape ecology, the thesis seeks to demonstrate the value of landscape graphs to model ecological networks and analyze impacts of transportation infrastructures at regional scale.The modeling approach, demonstrated the influence of roe deer ecological network in locating its collision hotspots related to traffic flow of the DIR est road network in Franche-Comté. Work has also allowed us to propose a methodological framework for (1) locating the potential impact of the eastern branch of the HSR Rhin-Rhône on a species distribution, and (2) estimate the distance of disturbance of this infrastructure. Finally, two approaches are proposed to quantify and prioritize improvements to prevent or mitigate these impacts. The results show the relevance of the ecological networks in the environmental impact assessment of transportation infrastructures.

L’influence de la diversité génétique sur la stabilité démographique des populations constitue un paradigme de l’écologie évolutive. Au sein des populations naturelles, l’étude de cette relation est complexifiée par l’influence réciproque de la stabilité sur la diversité, et leur degré d’interconnexion. Ces interrelations ont été explorées chez la plante marine Zostera marina et les coraux d’eau froide Lophelia pertusa et Madrepora oculata, des espèces partiellement clonales. Ce trait d’histoire de vie, influençant profondément la dynamique démographique et la trajectoire évolutive des espèces, a constitué le fil d’Ariane de ce travail. L’échantillonnage dans l’espace (échelle régionale) et le temps (un pas de trois ans) d’herbiers de Zostère a permis de mieux comprendre la dynamique clonale de ces plantes. L’architecture et la diversité clonale apparaissent comme la résultante de l’équilibre entre dispersion/recrutement de nuages de graines dispersées collectivement, et la compétition pour l’espace entre clones. Les perturbations affectent localement l’équilibre de l’herbier. Cette dynamique originale rend impossible l’identification des contours populationnels. En revanche, nos résultats semblent indiquer que la diversité génétique au sens strict (hétérozygotie et nombre d’allèles) des herbiers de Zostères constitue un facteur de stabilité démographique, via sa potentielle influence sur les capacités de résistance aux perturbations saisonnières. Les coraux d’eau froide, quant à eux, présentent des patrons biogéographiques en accord avec l’hypothèse d’une extinction dans le Golfe de Gascogne, lors des derniers épisodes glaciaires. Les marques visibles des activités de pêche posent la question des capacités de résilience de ces écosystèmes, qui dépendent entre autres du potentiel de dispersion de ces espèces. L’absence de structure génétique observée chez L. pertusa suggère, au moins pour cette espèce, un fort degré d’interconnexion entre les récifs, tandis que M. oculata montre davantage de structure régionale. La sensibilité de ces espèces aux variations climatiques et à la pression des activités anthropiques souligne la nécessité d’études approfondies, pour leur conservation.Les résultats obtenus pendant cette thèse permettent de mieux comprendre la dynamique populationnelle des herbiers et récifs profonds, le taux de clonalité et la connectivité des populations. Ces informations sont essentielles pour avancer vers une meilleure compréhension de la dynamique et la résistance de ces espèces structurantes, et sont donc primordiales pour la conservation de ces écosystèmes clé. / The influence of genetic diversity on the demographic stability of populations constitutes a paradigm in evolutionary ecology. The complexity of this relationship within natural populations is enhanced by the reciprocal effect of stability on diversity, and the degree of interconnection among populations. This interaction was explored within the seagrass Zostera marina and the cold-water corals Lophelia pertusa and Madrepora oculata, three partially clonal species. This life history trait, deeply influencing the population dynamics and evolutionary trajectory of species, constituted the underlying theme of this work.The sampling in space (regional scale) and time (a three-years step) of eelgrass meadows allowed us to better understand the clonal dynamics of these plants. The clonal architecture and diversity may result from the equilibrium between dispersal/recruitment of collectively dispersed clouds of seeds, and the competition for space among clones. Perturbations locally affect the equilibrium of meadows. This original dynamic makes impossible the identification of population contours. Yet, our results suggest that the genetic diversity sensu stricto (heterozygosity and number of alleles) represents a factor of demographic stability, through its putative influence on resistance capacity for seasonal disturbances. Cold-water corals show biogeographic pattern in line with the hypothesis of glacial extinction, within the Bay of Biscay. The noticeable footprints of fishing activities question the capacity of resilience of these ecosystems, depending on dispersal potential of the structuring species, which showed low levels of clonality. The lack of genetic structure observed for L. pertusa suggest, at least for this species, a high degree of interconnection among reefs at large scale, while M. oculata revealed a stronger regional structure. Sensitivity of these two species to climatic variations and the pressures of human activities highlight the need of thorough studies for their conservation. Results obtained during this thesis allow a better understanding of the populations dynamics of both seagrass and deep reefs and their levels of clonality and connectivity. This information constitutes the first step toward a better understanding of dynamics and resistance of these structuring species, and is also primordial for the conservation of their key ecosystems.

En Méditerranée, le corail rouge présente un important rôle écologique dans les écosystèmes benthiques de substrat dur. Les conditions environnementales, et notamment thermiques extrêmement contrastées que cette espèce subit sur l'ensemble de son aire de répartition, en font un modèle intéressant pour l'étude de l'adaptation locale. Dans un premier temps, nous avons confirmé que les différences d'expressions de gènes étaient maintenues au cours du temps, en absence de stress thermique chez des individus issus de profondeurs différentes à Marseille. Certains des gènes identifiés sont de bons candidats pour l'étude de l'adaptation locale et de forts arguments en faveur de la conservation de cette fonction chez les cnidaires. Afin d'identifier d'éventuelles bases génétiques de l'adaptation locale chez le corail rouge, nous avons mis en place un protocole d'échantillonnage de paires de populations `surface vs profondeurs' dans trois régions géographiques différentes suivi d'un séquençage via RAD-Séquençage. L'analyse de la structure génétique neutre indique une connectivité réduite entre les populations de surface et à fois populations de surface et les populations profondes qui pourrait limiter les capacités de recolonisation des populations les plus exposées aux pressions du changement global. Nous avons identifié un signal probable d'adaptation locale, sans qu'une convergence dans les gènes ou les fonctions candidats n'ait été observée. L'analyse de la structure génétique chez le corail rouge a conduit à l'identification de marqueurs génétiques du sexe. / The Mediterranean red coral has an important ecological role in Mediterranean benthic ecosystems and is submitted to major anthropic pressures because of its direct (exploitation) and indirect (attractivity for recreational scuba-diving) economical values. Because of the extremely contrasted thermal conditions it deals with along his range the red coral is an interesting model for the study of local adaptation. We first confirmed that gene expression differences were maintained along time, in absence of thermal stress in individuals from different depths in Marseille. Some of these genes were good candidates for the study of local adaptation and strong arguments supporting the conservation of this function in cnidaria.In order to identify potential genetic basis of the local adaptation in the red coral, we built a sampling design of pairs of `shallow vs deep' populations in three geographical regions and sequenced via RAD-Sequencing the corresponding individuals. The analysis of neutral genetic structure of the studied populations highlighted a limited connectivity of shallow populations with both shallow populations and deep populations that could counteract recolonization abilities of population the most exposed to global change. Several methodological obstacles have been met in the detection of loci under selection in such strongly structured species. By keeping in mind these potential biases, we highlighted a potential signal of local adaptation in Marseille and Corsica, without any convergence in candidates genes and functions. The analysis of the genetic structure of the red coral led us to the identification of sex genetic markers.

On assiste à un essor spectaculaire des méthodes optiques pour suivre l’activité de populations neuronales in vivo. Ceci a permis de mettre en évidence des motifs remarquables d’organisation fonctionnelle à l’échelle mésoscopique impliqués dans de nombreuses fonctions cérébrales physiopathologiques. Cette thèse vise à mettre en place les outils permettant de disséquer les circuits sous-tendant ces motifs remarquables selon une approche expérimentale basée uniquement sur la microscopie optique. Plus particulièrement, ces outils ont été optimisés pour décrire la région CA1 de l’hippocampe adulte et le « barrel cortex » au cours du développement. En effet, deux motifs remarquables ont récemment été mis en évidence dans ces structures, les assemblées neuronales de CA1 adulte impliquées d’une part dans des processus de mémorisation et les neurones Hubs du cortex en développement et d’autre part participant au développement postnatal des circuits neuronaux. Dans ce contexte, nous avons développé un nouveau paradigme expérimental combinant imagerie calcique biphotonique in vivo, photostimulation par illumination holographique et analyse mathématique. Nous avons optimisé le choix et la co-expression de la sonde calcique et de l’opsine dans nos conditions expérimentales, et calibré leur utilisation dans les neurones de différentes structures cérébrales. De plus, nous avons conçu et assemblé un nouveau microscope à deux voies d’excitation, une pour l’imagerie calcique et l’autre pour la photostimulation holographique in vivo. Cette nouvelle approche expérimentale est en cours de validation sur les neurones Hubs à forte connectivité du « barrel cortex » en développement. / Over The last five years we have observed a huge improvement of optical methods to monitor the activity of neuronal populations in vivo. With these new approaches, remarkable patterns of functional organization at the mesoscopic scale that are involved in many pathophysiological brain functions were highlighted. This thesis aims to develop tools allowing us to dissect the circuits underlying these remarkable patterns according to an experimental approach based on all optical microscopy. These tools have been optimized to describe the functional organization of CA1 neurons in the adult hippocampus as well as in the barrel cortex during development. Two remarkable patterns have recently been identified in these structures, first, adult CA1 neural assemblies involved in memory processes and second, Hub cortical neurons that shape neuronal circuit during development. We have developed a new experimental paradigm combining in vivo two photon calcium imaging, holography photostimulation and mathematical analysis. We optimized the choice and co-expression of calcium probe (GCaMP6s) and opsin (Chronos and ChR2H134R) in our experimental conditions and calibrated their use in neurons of different brain structures. In addition, we designed and assembled a new two-path excitation microscope, one for calcium imaging and the other for in vivo holography photostimulation. This new experimental approach is being validated on Hub neurons with high connectivity in the developing barrel cortex.

Les hallucinations auditives sont un symptôme fréquent et invalidant de la schizophrénie. Bien qu'habituellement jugulés par des traitements antipsychotiques, ces symptômes sont résistants dans 25 % des cas et leur physiopathologie reste méconnue. Dans ce travail de thèse, nous proposons d'utiliser la stimulation transcrânienne en courant continu (tDCS) dans une série d'études afin de traiter et de caractériser les hallucinations auditives résistantes de la schizophrénie. Dans une première série d'études cliniques, nous avons rapporté que la tDCS fronto-temporale diminuait les hallucinations auditives de la schizophrénie. Dans une autre étude, nous avons montré que la diminution des hallucinations auditives était corrélée à l'amélioration des processus cognitifs de source- monitoring chez les patients. Dans une étude chez des sujets sains, nous avons montré que ces processus cognitifs étaient liés à l'activité de la jonction temporo-pariétale gauche. Enfin, dans une étude d'imagerie, nous avons montré que la tDCS fronto-temporale modulait la connectivité fonctionnelle de la jonction temporo-pariétale gauche avec un large réseau cérébral impliqué dans les hallucinations et le traitement du langage. L'étude des effets cliniques, cognitifs et neurophysiologiques de la tDCS nous a permis de mieux comprendre la physiopathologie des hallucinations auditives et notamment le rôle central de la jonction temporo-pariétale gauche. Ces travaux seront mis en relation et confrontés à la littérature existante, afin de proposer des perspectives de prise en charge des hallucinations auditives / Auditory hallucinations are prominent and disabling features of schizophrenia. For 25%-30% of patients with schizophrenia, such hallucinations are refractory to drug treatment and their physiopathology remains unknown. This thesis aims at using transcranial direct current stimulation (tDCS) in several studies to alleviate and characterize refractory auditory hallucinations in schizophrenia. First, we conducted a clinical study in patients with schizophrenia and we reported that fronto-temporal tDCS reduced auditory hallucinations. ln another study, we reported that the reduced severity of auditory hallucinations was correlated with improved source monitoring performances. ln a study in healthy volunteers, we reported that source-monitoring processes were associated with activity of the left temporo-parietal junction. Finally, using functional magnetic resonance imaging, we observed that tDCS modulates the functional connectivity of the left temporo-parietal junction with a distributed network involved in auditory hallucinations and language processing. The study of clinical, cognitive and neural effects of tDCS allows a better understanding of brain mechanisms involved in auditory hallucinations and of the central role of the left temporo-parietal junction. These works were discussed together in light of available literature to pave the way for valuable alternative approaches to alleviate auditoryhallucinations in schizophrenia

Les modèles géologiques numériques 2D et 3D permettent de comprendre l'organisation spatiale des roches du sous-sol. Ils sont également conçus pour réaliser des simulations numériques afin d’étudier ou de prédire le comportement physique du sous-sol. Pour résoudre les équations qui gouvernent les phénomènes physiques, les structures internes des modèles géologiques peuvent être discrétisées spatialement à l’aide de maillages. Cependant, la qualité des maillages peut être considérablement altérée à cause de l’inadéquation entre, d’une part, la géométrie et la connectivité des objets géologiques à représenter et, d’autre part, les contraintes requises sur le nombre, la forme et la taille des éléments des maillages. Dans ce cas, il est souhaitable de modifier un modèle géologique afin de pouvoir générer des maillages de bonne qualité permettant la réalisation de simulations physiques fidèles en un temps raisonnable. Dans cette thèse, j’ai développé des stratégies de réparation et de simplification de modèles géologiques 2D dans le but de faciliter la génération de maillages et la simulation de processus physiques sur ces modèles. Je propose des outils permettant de détecter les éléments des modèles qui ne respectent pas le niveau de détail et les prérequis de validité spécifiés. Je présente une méthode pour réparer et simplifier des coupes géologiques de manière locale, limitant ainsi l’extension des modifications. Cette méthode fait appel à des opérations d’édition de la géométrie et de la connectivité des entités constitutives des modèles géologiques. Deux stratégies sont ainsi explorées : modifications géométriques (élargissements locaux de l'épaisseur des couches) et modifications topologiques (suppressions de petites composantes et fusions locales de couches fines). Ces opérations d’édition produisent un modèle sur lequel il est possible de générer un maillage et de réaliser des simulations numériques plus rapidement. Cependant, la simplification des modèles géologiques conduit inévitablement à la modification des résultats des simulations numériques. Afin de comparer les avantages et les inconvénients des simplifications de modèles sur la réalisation de simulations physiques, je présente trois exemples d'application de cette méthode : (1) la simulation de la propagation d'ondes sismiques sur une coupe au sein du bassin houiller lorrain, (2) l’évaluation des effets de site liés à l'amplification des ondes sismiques dans le bassin de la basse vallée du Var, et (3) la simulation d'écoulements fluides dans un milieu poreux fracturé. Je montre ainsi (1) qu'il est possible d’utiliser les paramètres physiques des simulations, la résolution sismique par exemple, pour contraindre la magnitude des simplifications et limiter leur impact sur les simulations numériques, (2) que ma méthode de simplification de modèles permet de réduire drastiquement le temps de calcul de simulations numériques (jusqu’à un facteur 55 sur une coupe 2D dans le cas de l’étude des effets de site) tout en conservant des réponses physiques équivalentes, et (3) que les résultats de simulations numériques peuvent être modifiés en fonction de la stratégie de simplification employée (en particulier, la modification de la connectivité d’un réseau de fractures peut modifier les écoulements fluides et ainsi surestimer ou sous-estimer la quantité des ressources produites). / Numerical geological models help to understand the spatial organization of the subsurface. They are also designed to perform numerical simulations to study or predict the rocks physical behavior. The internal structures of geological models are commonly discretized using meshes to solve the physical governing equations. The quality of the meshes can be, however, considerably degraded due to the mismatch between, on the one hand, the geometry and the connectivity of the geological objects to be discretized and, on the other hand, the constraints imposed on number, shape and size of the mesh elements. As a consequence, it may be desirable to modify a geological model in order to generate good quality meshes that allow realization of reliable physical simulations in a reasonable amount of time. In this thesis, I developed strategies for repairing and simplifying 2D geological models, with the goal of easing mesh generation and simulation of physical processes on these models. I propose tools to detect model elements that do not meet the specified validity and level of detail requirements. I present a method to repair and simplify geological cross-sections locally, thus limiting the extension of modifications. This method uses operations to edit both the geometry and the connectivity of the geological model features. Two strategies are thus explored: geometric modifications (local enlargements of the layer thickness) and topological modifications (deletions of small components and local fusions of thin layers). These editing operations produce a model on which it is possible to generate a mesh and to realize numerical simulations more efficiently. But the simplifications of geological models inevitably lead to the modification of the numerical simulation results. To compare the advantages and disadvantages of model simplifications on the physical simulations, I present three applications of the method: (1) the simulation of seismic wave propagation on a cross-section within the Lorraine coal basin, (2) the site effects evaluation related to the seismic wave amplifications in the basin of the lower Var river valley, and (3) the simulation of fluid flows in a fractured porous medium. I show that (1) it is possible to use the physical simulation parameters, like the seismic resolution, to constrain the magnitude of the simplifications and to limit their impact on the numerical simulations, (2) my method of model simplification is able to drastically reduce the computation time of numerical simulations (up to a factor of 55 in the site effects case study) while preserving an equivalent physical response, and (3) the results of numerical simulations can be changed depending on the simplification strategy employed (in particular, changing the connectivity of a fracture network can lead to a modification of fluid flow paths and overestimation or underestimation of the quantity of produced resources).

Le vieillissement de la population sans doute catalysera l’augmentation des maladies chroniques et intensifiera le besoin de solutions d’assistance à la personne. Pendant que les chercheurs s’activent à apporter des réponses aux problèmes de santé publique qui s’accentuent, en s’appuyant sur les technologies de l’information et de la communication, le nombre des objets connectés connait une expansion fulgurante. Ainsi, le désir de révolution des technologies pour la santé, afin de faire face à la menace pathologique, coïncide avec le développement de l’Internet des objets 1. En effet, grâce aux innovations technologiques et au progrès médical, nombre de pathologies, souvent chroniques pourraient être suivies en temps réel et en tout lieu. Dans ce contexte, la gestion ou le partage des ressources de communication, la compatibilité des technologies et les performances à atteindre constituent des défis importants. Cet accroissement significatif du volume des communications, les contraintes de mobilité imposées par le contexte du suivi de patient ainsi que les besoins de qualité dans les transmissions de données médicales, révèlent une aspiration à des infrastructures de communication plus flexibles.Dans cette thèse, nous présentons une architecture de communication basée sur les réseaux Radio Cognitive pour répondre à cette exigence. Le caractère adaptable, flexible et autonome de la solution proposée permet d’aspirer à de meilleures performances. Ainsi, pour l’évaluation de son efficacité,nous avons choisi d’analyser et de tester trois critères importants pour les transmissions de données médicales urgentes.La connectivité en tout lieu : Ce premier critère est essentiel dans la mesure des performances et l’estimation de la fiabilité d’une infrastructure réseau dédiée à la santé. Plus précisément, toute solution de communication envisagée, doit être en mesure d’accompagner le patient suivi dans son environnement. En effet, la haute disponibilité des services réseaux et la qualité offerte sont déterminantes pour le suivi de patient à distance. Nous proposons dans cette première contribution, un mécanisme de prédiction spectrale capable d’examiner l’état d’occupation des bandes de fréquence. Cet algorithme associé au module de prise de décision Radio Cognitive, permet de parer aux éventuelles discontinuités de connexion réseaux.La gestion des interférences : Il s’agit du second critère qui évalue le degré de coexistence des ondes garantit par l’architecture, dans un contexte de prolifération des réseaux et des objets connectés. Le matériel communicant doit être capable de percevoir, d’analyser son environnement et d’agir en fonction des différentes contraintes. L’intérêt étant de protéger le matériel surtout médical, souvent très sensible aux bruits. Le suivi du patient devient alors possible à domicile ou à l’hôpital par exemple, avec un niveau d’interférence acceptable. Ainsi, tout en proposant un modèle de déploiement du réseau Radio Cognitive dans un centre hospitalier, nous définissons des exemples de fonctions permettant une adaptation dynamique des paramètres de communication en fonction de la sensibilité des équipements médicaux de proximité.L’efficacité dans la transmission de contenu multimédia : Ce dernier critère symbolise la capacité de l’architecture à fournir du contenu de qualité pour une assistance en temps réel. En effet, un réseau de soin à domicile ou une situation d’urgence peut nécessiter la transmission d’images ou de contenu multimédia vers les centres hospitaliers. Une solution de suivi de patient à distance doit être capable de fournir ces facilités qui imposent l’accès au haut débit. Dans une contribution répondant à cette préoccupation, nous suggérons un algorithme de réservation de ressources permettant de mieux gérer la qualité de service pour le contenu multimédia médical. / The aging of the population will probably catalyze the rise of chronic diseases and could intensify the need for personal assistance solutions. While researchers are focusing on information and communication technologies to provide responses to these public health problems, the number of connected objects is experiencing a rapid expansion. Indeed, desired revolution of technologies for health, forprevention and disease treatment coincides with the development of the Internet of Things 2. Thus, technological innovations and medical progress, for making it possible to monitor pathologies, often chronic, anywhere need appropriate equipments. Also, remote and real-time patient monitoring applications would require more network resources. In this context, communication resources management/sharing, technologies and equipments compatibilities and aplication’s desired performances become significant challenges. In this thesis, we propose an architecture based on Cognitive Radio, for meeting the medical applications constraints. We also analyze and test three important criteria for emergency transmissions, using this architecture.Connectivity : Any solution for patients monitoring must have anywhere and anytime capabilities for care continuity needs. High availability of network services and quality offered are critical for patient telemonitoring. We propose in this context, a spectral prediction mechanism able to examine the occupation conditions of the frequency bands. The algorithm we propose, associated learning and Grey Model technique in order to deal with any network connection discontinuities.Interference management : Network equipments must be able to perceive or to analyze their environment and act according to the underlying constraints. The interest is to protect in our case, medical equipment which are very sensitive to noise. Patient monitoring becomes possible at home or in the hospital, for example, with an acceptable level of interference. We propose for this criterion evaluation, a Cognitive Radio Networks deployment model in a hospital area. We define examples of functions for dynamic adaptation of the communication parameters, depending on the nearby medical devices sensitivity.Transmission efficiency under multimedia content delivery : This criterion analizes the ability of the architecture to provide desired quality in multimedia content delivery for real-time assistance or diagnosis. Patient monitoring at home or an emergency event may require the transmission of image or audio content to the hospital center. The remote monitoring solution must be able to provide these facilities which require a broadband network. We suggest an algorithm for resource reservation that performs a better management of the quality of service for medical multimedia content. We combine this algorithm with a transmission parameters control methode for maintaining the QoS at an acceptable level.

Les travaux présentés dans cette thèse traitent de l'apport de l'incertitude, de l'imprécision et de l'a priori en traitement d'images médicales, dans le cadre d'outils d'aide au diagnostic des pathologies conséquentes de l'obésité et du surpoids. Deux parties composent ce travail : une modélisation du signal IRM d'une séquence prototype fournie par GE, et une méthode de classification floue adaptée pour répondre aux attentes des experts radiologistes et anatomopathologistes. Le signal IRM est issu des différents constituants du voxel. Afin de déterminer la proportion de graisse dans le tissu, les signaux issus de l'eau et de la graisse sont déterminées par régression à partir des images IRM obtenues en prenant en compte un a priori sur le bruit présent sur les images. Considéré de Gauss sur les images réelles et imaginaires, et de Rice sur les images amplitudes, cet a priori sur le bruit a permis de mettre en évidence l'apport de l'utilisation des données brutes lors de la quantification de la proportion de graisse et d'eau par rapport à une quantification uniquement effectuée sur les données amplitudes. La méthode de classification présentée ici permet une dépendance à longue distance lors du calcul des centroïdes. Cette méthode combinée à un algorithme de connectivité floue est adaptée à la mesure de la graisse viscérale et souscutanée. Elle fut également utilisée pour la quantification des vacuoles de triglycérides présentes sur des biopsies hépatiques. De part la proportion très hétérogène des vacuoles de stéatose, fonction du degré de la pathologie, nous avons amélioré l'algorithme de classification par une supervision permettant d'orienter la classification afin de se dédouaner de cette hétérogénéité. La classification est ensuite combinée à un système expert permettant d'éliminer les erreurs de classification survenues. L'ensemble des méthodes fut évalué dans le cadre d'expérimentations animales et de différents protocoles de recherche clinique.