L'apparition récente de microphones numériques MEMS a ouvert de nouvelles perspectives pour le développement de systèmes d'acquisition acoustiques massivement multi-canaux de grande envergure. De tels systèmes permettent de localiser des sources acoustiques avec de bonnes performances. En revanche, de nouvelles contraintes se posent. La première est le flux élevé de données issues de l'antenne, devant être traitées en un temps raisonnable. La deuxième contrainte est de connaître la position des nombreux microphones déployés in situ. Ce manuscrit propose des méthodes répondant à ces deux contraintes. Premièrement, une étude du système d'acquisition est présentée. On montre que les microphones MEMS sont adaptés pour des applications d'antennerie. Ensuite, un traitement en temps réel des signaux acquis via une implémentation parallèle sur GPU est proposé. Cette stratégie répond au problème de flux de données. On dispose ainsi d'un outil d'imagerie temps réel de sources large bande, permettant d'établir un diagnostic dynamique de la scène sonore.Deuxièmement, différentes méthodes de calibration géométrique pour la détermination de la position des microphones sont exposées. Dans des conditions réelles d'utilisation, les méthodes actuelles sont inefficaces pour des antennes étendues et à grand nombre de microphones. Ce manuscrit propose des techniques privilégiant la robustesse du processus de calibration. Les méthodes proposées couvrent différents environnements acoustiques réels, du champ libre au champ réverbérant. Leur efficacité est prouvée par différentes campagnes expérimentales. / Recently, digital MEMS microphones came out and have opened new perspectives. One of them is the design of large-aperture and massively multichannel acoustical acquisition systems. Such systems meet good requirements for efficient source localization. However, new problems arise. First, an important data flow comes from the array, and must be processed fast enough. Second, if the large array is set up in situ, retrieving the position of numerous microphones becomes a challenging task. This thesis proposes methods addressing these two problems. The first part exhibits the description of the acquisition system, which has been developed during the thesis. First, we show that MEMS microphone characteristics are suitable for array processing applications. Then, real-time processing of channel signals is achieved by a parallel GPU implementation. This strategy is one solution to the heavy data flow processing issue. In this way, a real-time acoustic imaging tool was developed, and enables a dynamic wide-band diagnosis, for an arbitrary duration.The second part presents several robust geometric calibration methods: they retrieve microphone positions, based only on the array acoustic signals. Indeed, in real-life conditions, the state of the art methods are inefficient with large arrays. This thesis proposes techniques that guarantee the robustness of the calibration process. The proposed methods allow calibration in the different existing soundscapes, from free field to reverberant field. Various experimental scenarios prove the efficiency of the methods.

Le cerveau endormi tend à se déconnecter dans sa progression vers le sommeil lent (SL) chez les jeunes adultes et se déconnecte moins chez les plus âgés. Les ondes lentes (OL) sont les caractéristiques principales du sommeil lent sur l’électroencéphalogramme (EEG). Notre groupe a récemment montré que deux types d’OL co-existent, les « slow switcher » (SlowS) et les « fast switcher » (FastS), caractérisées par leur vitesse de transition entre les maximums d’hyperpolarisation et de dépolarisation. Sur l’EEG, la connectivité globale pendant la transition des SlowS et des FastS diffère et diminue avec le vieillissement. Dans cette étude, nous utilisons des enregistrements de magnétoencéphalographie pour évaluer les changements relatifs à l’âge sur les générateurs des OL pendant la transition entre les maximums d’hyperpolarisation et de dépolarisation en termes de 1) topographie et 2) connectivité, avec l’indice de délais de phase pondéré basé sur le délai de phase moyen dans la transition des OL. Nous avons fait l’hypothèse que comparativement aux OL des individus jeunes, les OL des individus plus âgés vont 1) impliquer des régions corticales plus étendues et 2) montrer plus de connectivité, spécialement pour les SlowS. Nos résultats révèlent que comparativement aux jeunes participants, les plus vieux montrent 1) plus d’implication du précuneus droit pendant les SlowS et 2) une connectivité globale supérieure, surtout pour les SlowS. Finalement, les individus plus jeunes montrent plus de connectivité que les individus plus âgés entre des régions spécifiques, plus précisément dans le réseau antéropostérieur pour les SlowS que les FastS. Ensemble, nos résultats suggèrent une perte de flexibilité des réseaux pendant la transition des OL chez les individus plus âgés par rapport aux individus plus jeunes. / The sleeping brain tends to disconnect as it progresses toward slow wave sleep (SWS) in young adults and disconnects less in older adults. Slow waves (SW) are the main characteristics of slow wave sleep on the electroencephalogram (EEG). Our group recently showed that two types of SW co-exist, the “slow switcher” (SlowS) and the “fast switcher” (FastS), characterized by the transition speed between the hyperpolarized and depolarized peaks. On the EEG, the global connectivity during the transition of the SlowS and FastS differs and is reduced with aging. In this study, we used magnetoencephalography recordings to investigate age-related differences on the SW generators during the transition between the hyperpolarized and depolarized peaks in terms of 1) topography and 2) connectivity, using the weighted phase lag index based on the average phase lag during the SW transition. We hypothesised that as compared to younger individuals, SW of older participants would 1) involve broader cortical areas and 2) show higher connectivity than younger individuals, particularly for the SlowS. Our results revealed that as compared to younger participants, older individuals showed 1) more involvement of the right precuneus during the SlowS and 2) globally higher connectivity, more significantly for the SlowS. Finally, younger individuals showed higher connectivity than older individuals between specific regions, more precisely in the anteroposterior network for the SlowS than the FastS. Altogether, our results suggest an impaired flexibility of the network during the SW transition in older individuals as compared to younger individuals.

L’imagerie acoustique est une technique performante pour la localisation et la reconstruction de puissance des sources acoustiques en utilisant des mesures limitées au réseau des microphones. Elle est largement utilisée pour évaluer l’influence acoustique dans l’industrie automobile et aéronautique. Les méthodes d’imagerie acoustique impliquent souvent un modèle direct de propagation acoustique et l’inversion de ce modèle direct. Cependant, cette inversion provoque généralement un problème inverse mal-posé. Par conséquent, les méthodes classiques ne permettent d’obtenir de manière satisfaisante ni une haute résolution spatiale, ni une dynamique large de la puissance acoustique. Dans cette thèse, nous avons tout d’abord nous avons créé un modèle direct discret de la puissance acoustique qui devient alors à la fois linéaire et déterminé pour les puissances acoustiques. Et nous ajoutons les erreurs de mesures que nous décomposons en trois parties : le bruit de fond du réseau de capteurs, l’incertitude du modèle causée par les propagations à multi-trajets et les erreurs d’approximation de la modélisation. Pour la résolution du problème inverse, nous avons tout d’abord proposé une approche d’hyper-résolution en utilisant une contrainte de parcimonie, de sorte que nous pouvons obtenir une plus haute résolution spatiale robuste à aux erreurs de mesures à condition que le paramètre de parcimonie soit estimé attentivement. Ensuite, afin d’obtenir une dynamique large et une plus forte robustesse aux bruits, nous avons proposé une approche basée sur une inférence bayésienne avec un a priori parcimonieux. Toutes les variables et paramètres inconnus peuvent être estimées par l’estimation du maximum a posteriori conjoint (JMAP). Toutefois, le JMAP souffrant d’une optimisation non-quadratique d’importants coûts de calcul, nous avons cherché des solutions d’accélération algorithmique: une approximation du modèle direct en utilisant une convolution 2D avec un noyau invariant. Grâce à ce modèle, nos approches peuvent être parallélisées sur des Graphics Processing Unit (GPU) . Par ailleurs, nous avons affiné notre modèle statistique sur 2 aspects : prise en compte de la non stationarité spatiale des erreurs de mesures et la définition d’une loi a priori pour les puissances renforçant la parcimonie en loi de Students-t. Enfin, nous ont poussé à mettre en place une Approximation Variationnelle Bayésienne (VBA). Cette approche permet non seulement d’obtenir toutes les estimations des inconnues, mais aussi de fournir des intervalles de confiance grâce aux paramètres cachés utilisés par les lois de Students-t. Pour conclure, nos approches ont été comparées avec des méthodes de l’état-de-l’art sur des données simulées, réelles (provenant d’essais en soufflerie chez Renault S2A) et hybrides. / Acoustic imaging is an advanced technique for acoustic source localization and power reconstruction using limited measurements at microphone sensor array. This technique can provide meaningful insights into performances, properties and mechanisms of acoustic sources. It has been widely used for evaluating the acoustic influence in automobile and aircraft industries. Acoustic imaging methods often involve in two aspects: a forward model of acoustic signal (power) propagation, and its inverse solution. However, the inversion usually causes a very ill-posed inverse problem, whose solution is not unique and is quite sensitive to measurement errors. Therefore, classical methods cannot easily obtain high spatial resolutions between two close sources, nor achieve wide dynamic range of acoustic source powers. In this thesis, we firstly build up a discrete forward model of acoustic signal propagation. This signal model is a linear but under-determined system of equations linking the measured data and unknown source signals. Based on this signal model, we set up a discrete forward model of acoustic power propagation. This power model is both linear and determined for source powers. In the forward models, we consider the measurement errors to be mainly composed of background noises at sensor array, model uncertainty caused by multi-path propagation, as well as model approximating errors. For the inverse problem of the acoustic power model, we firstly propose a robust super-resolution approach with the sparsity constraint, so that we can obtain very high spatial resolution in strong measurement errors. But the sparsity parameter should be carefully estimated for effective performance. Then for the acoustic imaging with large dynamic range and robustness, we propose a robust Bayesian inference approach with a sparsity enforcing prior: the double exponential law. This sparse prior can better embody the sparsity characteristic of source distribution than the sparsity constraint. All the unknown variables and parameters can be alternatively estimated by the Joint Maximum A Posterior (JMAP) estimation. However, this JMAP suffers a non-quadratic optimization and causes huge computational cost. So that we improve two following aspects: In order to accelerate the JMAP estimation, we investigate an invariant 2D convolution operator to approximate acoustic power propagation model. Owing to this invariant convolution model, our approaches can be parallelly implemented by the Graphics Processing Unit (GPU). Furthermore, we consider that measurement errors are spatially variant (non-stationary) at different sensors. In this more practical case, the distribution of measurement errors can be more accurately modeled by Students-t law which can express the variant variances by hidden parameters. Moreover, the sparsity enforcing distribution can be more conveniently described by the Student's-t law which can be decomposed into multivariate Gaussian and Gamma laws. However, the JMAP estimation risks to obtain so many unknown variables and hidden parameters. Therefore, we apply the Variational Bayesian Approximation (VBA) to overcome the JMAP drawbacks. One of the fabulous advantages of VBA is that it can not only achieve the parameter estimations, but also offer the confidential interval of interested parameters thanks to hidden parameters used in Students-t priors. To conclude, proposed approaches are validated by simulations, real data from wind tunnel experiments of Renault S2A, as well as the hybrid data. Compared with some typical state-of-the-art methods, the main advantages of proposed approaches are robust to measurement errors, super spatial resolutions, wide dynamic range and no need for source number nor Signal to Noise Ration (SNR) beforehand.

La description parcimonieuse des sources permet une approche nouvelle de l'analyse des champs acoustiques. Durant ce projet, nous avons appliqué ce principe à plusieurs scénarios classiques : l'holographie acoustique de champ proche, la localisation de sources simples ou complexes et l'identification de directivité de sources. Ces méthodes d'imagerie exigent la résolution de problèmes inverses, souvent mal posés, qui nécessitent l'utilisation conjointe de techniques de régularisation. De plus, pour capter l'information utile et assurer de bonnes performances de reconstruction, les techniques traditionnelles d'antennerie nécessitent le déploiement d'un grand nombre de microphones. Dans ces travaux, nous avons envisagé une approche originale de l'analyse des champs acoustiques basée sur l'approximation parcimonieuse des sources, ce qui agit comme un principe de régularisation. Cette formulation permet en outre de tirer profit de la méthode de "compressive sampling" (CS), qui permet de restreindre le nombre de mesures utiles à la résolution du problème inverse si la source à reconstruire admet une représentation suffisamment parcimonieuse. On montre que l'application du CS à l'holographie en champ proche de plaques homogènes et isotropes permet non seulement de mieux régulariser le problème par rapport aux techniques génériques classiques, mais également de diminuer fortement le nombre de microphones en sous-échantillonnant l'hologramme au-delà de la limite imposée par la théorie de Shannon. Le problème de localisation de sources, envisagée comme un problème parcimonieux, permet la localisation avec une haute résolution de sources corrélés, en champ proche comme en champ lointain. Les méthodes de reconstruction parcimonieuse permettent de structurer la base de parcimonie en l'enrichissant avec un modèle de décomposition des sources en harmoniques sphériques pour localiser et identifier la directivité de sources complexes. Ces études ont finalement nécessité le développement de techniques rapides de calibration en position et en gain d'antennes composées d'un grand nombre de microphones.

L'imagerie acoustique est une technique performante pour la localisation et la reconstruction de puissance des sources acoustiques en utilisant des mesures limitées au réseau des microphones. Elle est largement utilisée pour évaluer l'influence acoustique dans l'industrie automobile et aéronautique. Les méthodes d'imagerie acoustique impliquent souvent un modèle direct de propagation acoustique et l'inversion de ce modèle direct. Cependant, cette inversion provoque généralement un problème inverse mal-posé. Par conséquent, les méthodes classiques ne permettent d'obtenir de manière satisfaisante ni une haute résolution spatiale, ni une dynamique large de la puissance acoustique. Dans cette thèse, nous avons tout d'abord nous avons créé un modèle direct discret de la puissance acoustique qui devient alors à la fois linéaire et déterminé pour les puissances acoustiques. Et nous ajoutons les erreurs de mesures que nous décomposons en trois parties : le bruit de fond du réseau de capteurs, l'incertitude du modèle causée par les propagations à multi-trajets et les erreurs d'approximation de la modélisation. Pour la résolution du problème inverse, nous avons tout d'abord proposé une approche d'hyper-résolution en utilisant une contrainte de parcimonie, de sorte que nous pouvons obtenir une plus haute résolution spatiale robuste à aux erreurs de mesures à condition que le paramètre de parcimonie soit estimé attentivement. Ensuite, afin d'obtenir une dynamique large et une plus forte robustesse aux bruits, nous avons proposé une approche basée sur une inférence bayésienne avec un a priori parcimonieux. Toutes les variables et paramètres inconnus peuvent être estimées par l'estimation du maximum a posteriori conjoint (JMAP). Toutefois, le JMAP souffrant d'une optimisation non-quadratique d'importants coûts de calcul, nous avons cherché des solutions d'accélération algorithmique: une approximation du modèle direct en utilisant une convolution 2D avec un noyau invariant. Grâce à ce modèle, nos approches peuvent être parallélisées sur des Graphics Processing Unit (GPU) . Par ailleurs, nous avons affiné notre modèle statistique sur 2 aspects : prise en compte de la non stationarité spatiale des erreurs de mesures et la définition d'une loi a priori pour les puissances renforçant la parcimonie en loi de Students-t. Enfin, nous ont poussé à mettre en place une Approximation Variationnelle Bayésienne (VBA). Cette approche permet non seulement d'obtenir toutes les estimations des inconnues, mais aussi de fournir des intervalles de confiance grâce aux paramètres cachés utilisés par les lois de Students-t. Pour conclure, nos approches ont été comparées avec des méthodes de l'état-de-l'art sur des données simulées, réelles (provenant d'essais en soufflerie chez Renault S2A) et hybrides.

Ce travail de thèse se penche sur le problème de la localisation de sources acoustiques à partir de signaux déterministes et aléatoires mesurés par un réseau de microphones. Le problème est résolu dans un cadre statistique, par estimation via la méthode du maximum de vraisemblance. La pression mesurée par un microphone est interprétée comme étant un mélange de signaux latents émis par les sources. Les positions et les amplitudes des sources acoustiques sont estimées en utilisant l’algorithme espérance-maximisation (EM). Dans cette thèse, deux types d’incertitude sont également pris en compte : les positions des microphones et le nombre d’onde sont supposés mal connus. Ces incertitudes sont transposées aux données dans le cadre théorique des fonctions de croyance. Ensuite, les positions et les amplitudes des sources acoustiques peuvent être estimées en utilisant l’algorithme E2M, qui est une variante de l’algorithme EM pour les données incertaines.La première partie des travaux considère le modèle de signal déterministe sans prise en compte de l’incertitude. L’algorithme EM est utilisé pour estimer les positions et les amplitudes des sources. En outre, les résultats expérimentaux sont présentés et comparés avec le beamforming et la holographie optimisée statistiquement en champ proche (SONAH), ce qui démontre l’avantage de l’algorithme EM. La deuxième partie considère le problème de l’incertitude du modèle et montre comment les incertitudes sur les positions des microphones et le nombre d’onde peuvent être quantifiées sur les données. Dans ce cas, la fonction de vraisemblance est étendue aux données incertaines. Ensuite, l’algorithme E2M est utilisé pour estimer les sources acoustiques. Finalement, les expériences réalisées sur les données réelles et simulées montrent que les algorithmes EM et E2M donnent des résultats similaires lorsque les données sont certaines, mais que ce dernier est plus robuste en présence d’incertitudes sur les paramètres du modèle. La troisième partie des travaux présente le cas de signaux aléatoires, dont l’amplitude est considérée comme une variable aléatoire gaussienne. Dans le modèle sans incertitude, l’algorithme EM est utilisé pour estimer les sources acoustiques. Dans le modèle incertain, les incertitudes sur les positions des microphones et le nombre d’onde sont transposées aux données comme dans la deuxième partie. Enfin, les positions et les variances des amplitudes aléatoires des sources acoustiques sont estimées en utilisant l’algorithme E2M. Les résultats montrent ici encore l’avantage d’utiliser un modèle statistique pour estimer les sources en présence, et l’intérêt de prendre en compte l’incertitude sur les paramètres du modèle. / This work addresses the problem of multiple sound source localization for both deterministic and random signals measured by an array of microphones. The problem is solved in a statistical framework via maximum likelihood. The pressure measured by a microphone is interpreted as a mixture of latent signals emitted by the sources; then, both the sound source locations and strengths can be estimated using an expectation-maximization (EM) algorithm. In this thesis, two kinds of uncertainties are also considered: on the microphone locations and on the wave number. These uncertainties are transposed to the data in the belief functions framework. Then, the source locations and strengths can be estimated using a variant of the EM algorithm, known as Evidential EM (E2M) algorithm. The first part of this work begins with the deterministic signal model without consideration of uncertainty. The EM algorithm is then used to estimate the source locations and strengths : the update equations for the model parameters are provided. Furthermore, experimental results are presented and compared with the beamforming and the statistically optimized near-field holography (SONAH), which demonstrates the advantage of the EM algorithm. The second part raises the issue of model uncertainty and shows how the uncertainties on microphone locations and wave number can be taken into account at the data level. In this case, the notion of the likelihood is extended to the uncertain data. Then, the E2M algorithm is used to solve the sound source estimation problem. In both the simulation and real experiment, the E2M algorithm proves to be more robust in the presence of model and data uncertainty. The third part of this work considers the case of random signals, in which the amplitude is modeled by a Gaussian random variable. Both the certain and uncertain cases are investigated. In the former case, the EM algorithm is employed to estimate the sound sources. In the latter case, microphone location and wave number uncertainties are quantified similarly to the second part of the thesis. Finally, the source locations and the variance of the random amplitudes are estimated using the E2M algorithm.

La leucémie lymphoblastique aiguë est la forme la plus fréquente de cancer chez l’enfant. Aujourd’hui le taux de survie à ce cancer est très élevé, notamment en raison de l’efficacité des protocoles de traitement contemporains. Toutefois, malgré ce taux de survie élevé, plusieurs études soulignent la présence de troubles neurocognitifs, d’atteintes neuroanatomiques et de particularités neurofonctionnelles dans cette population, suite aux traitements. Ces atteintes peuvent affecter la qualité de vie ainsi que la réussite scolaire et professionnelle des survivants. L’objectif de cette thèse était de préciser le profil neurocognitif et d’étudier le fonctionnement neuronal de survivants de la LLA pédiatrique. La thèse est composée de trois articles, soit une revue de littérature et deux articles empiriques. Le premier article visait à recenser les difficultés neurocognitives et neuroanatomiques existantes chez les survivants de la LLA pédiatrique. Cette revue confirme que de nombreuses atteintes ont été identifiées dans cette population. Sur le plan neurocognitif, les atteintes les plus fréquemment rapportées sont des déficits des fonctions exécutives et attentionnelles. La mémoire à court terme s’avère être une fonction particulièrement touchée. Sur le plan neuroanatomique, la matière blanche cérébrale de la population survivante de LLA semble également être altérée. De plus, les atteintes paraissent persister plusieurs années après la fin des traitements. Dans certains cas, les atteintes peuvent même prendre de l’ampleur au fil des années post-diagnostic. Toutefois, peu d’études ont été menées chez des survivants à long terme d’âge adulte, soit plus d’une décennie après le diagnostic. Dans notre second article, nous décrivons le profil neurocognitif d’une cohorte d’adolescents et d’adultes survivants de la LLA. Nos résultats suggèrent la présence fréquente de difficultés au niveau de la mémoire à court terme/mémoire de travail, de la fluidité verbale phonologique, de la flexibilité cognitive et de la coordination visuo-motrice. Nous avons également validé une batterie d’évaluation neurocognitive brève auprès d’une sous-population de la cohorte initiale, composée uniquement d’adultes : la batterie DIVERGT. Nos résultats ont montré que la DIVERGT permettait de prédire avec précision le rendement intellectuel global, la performance en mathématiques et la performance en mémoire verbale. La batterie présentait une sensibilité et une spécificité acceptable, ainsi qu’une excellente valeur de prédiction négative, permettant de dépister les difficultés dans plusieurs domaines neurocognitifs. Ainsi, la batterie de dépistage pourrait facilement être utilisée dans le cadre des examens de routine chez les adultes survivants de la LLA et ainsi améliorer la qualité du suivi à long terme chez ces patients. Enfin, comme les difficultés neurocognitives en mémoire à court terme/mémoire de travail sont fréquentes, nous avons utilisé la magnétoencéphalographie (MEG) afin d’étudier le fonctionnement neuronal sous-jacent à la mémoire à court terme visuelle (MCTv) dans cette population d’adultes survivants de la LLA. En comparant les données des survivants à celles d’un groupe contrôle, nous avons cherché à mettre en lumière toute différence dans l’activation cérébrale générée lors d’une tâche de MCTv dans notre population clinique. Nos résultats ont montré que la performance en MCTv était similaire entre les survivants de la LLA et le groupe contrôle. Toutefois, une activation cérébrale atypique a été observée dans plusieurs régions cérébrales. Les survivants de la LLA présentaient une activation accrue dans la région occipitale latérale et les gyri précentraux et post-centraux, des régions habituellement associées à la MCTv. Une augmentation a aussi été observée dans certaines régions moins impliquées dans la MCTv, soit les régions temporales supérieure et médiane ainsi que le gyrus supramarginal. Une sous-activation de la région frontale inférieure a également été observée. Ces résultats pourraient suggérer l’existence de processus neuronaux compensatoires chez les survivants de la LLA. Ces processus leur permettraient d’obtenir une performance similaire à celle d’individus qui n’ont pas d’historique de traitement liés au cancer. En dernier lieu, nous avons montré que les patrons d’activation étaient modulés par l’âge d’apparition de la maladie, un facteur de risque important pour le développement de difficultés neurocognitives. Effectivement, l’activité cérébrale était réduite dans plusieurs régions chez les individus plus jeunes au moment du diagnostic. Ces résultats tendent à souligner l’importance d’étudier le fonctionnement neurocognitif et neuronal d’adultes survivants de la LLA, ainsi que les facteurs pouvant moduler leur efficacité. / Acute lymphoblastic leukemia (ALL) is the most prevalent cancer in children. Today, the survival rate of ALL is very high, mainly because of the efficiency of contemporary treatment protocols. However, several studies report neurocognitive deficits, neuroanatomical damage and neurofunctional particularities in that population. These deficits can affect quality of life as well as academic and professional achievement. The aim of the present thesis was to study the neurocognitive profile and neuronal functioning of survivors of ALL. This thesis includes three articles, one review article and two empirical articles. Our first article aimed at summarizing frequent neurocognitive difficulties and neuroanatomical damage present in ALL survivors. Our review shows that several deficits are seen in that population. Regarding cognition, executive difficulties are the most frequently reported. Amongst them, short-term memory is one of the most affected neurocognitive function. Regarding neuroanatomical damages, cerebral white matter integrity is frequently altered in that population. Moreover, these difficulties persist many years after the end of treatments. In some cases, the gravity of these deficits can even increase with passing years after diagnosis. Nevertheless, few studies have investigated long-term adult survivors, more than a decade after diagnosis. Our second article first describes the neurocognitive profile of a cohort of adolescent and adult ALL survivors. Our results suggest a high incidence of deficits in working memory, phonological verbal fluency, cognitive flexibility and visuo-motor coordination. We also aimed at validating a brief neurocognitive screening procedure in a sub-population of the same cohort, composed uniquely of adult ALL survivors: the DIVERGT screening procedure. Our results showed that the DIVERGT accurately predicted general intellectual functioning, mathematics and verbal memory. The procedure had acceptable sensitivity, specificity, and excellent negative predictive value (NPV) for the screening of difficulties in multiple neurocognitive domains. Therefore, the DIVERGT could easily be used during routine examination in adult ALL survivors and, improve the quality of cancer related long-term follow-up. Because deficits in short-term memory/ working memory are frequent in ALL survivors, we investigated neural correlates of visual short-term memory (VSTM) in that population, using magnetoencephalography (MEG) as part of our third article. Comparing ALL survivors results with healthy subjects, we aimed at uncovering VSTM related brain activation anomalies in our clinical population. Our results showed that performance in VSTM was similar between controls and survivors. However, atypical brain activation was found in multiple brain regions in ALL survivors. They displayed an over activation of regions that are usually involved in VSTM: lateral occipital, precentral and postcentral gyri, as well as regions that are not usually involved in VSTM: superior and middle temporal region and supramarginal gyrus. A sub-activation of the inferior frontal region was also found. Our results suggest the existence of compensatory neural mechanisms in ALL survivors, allowing them to perform as healthy subjects. Last, we showed that these patterns of activation were modulated by the age of onset, a well-known risk factor for the development of neurocognitive deficits. Activity was reduced in participants who were younger at the time of diagnosis. Altogether, these results highlight the importance of studying neurocognitive and neuronal functioning in ALL survivors, as well as the factors that can modulate their efficacy.

Le syndrome de Gilles de la Tourette (SGT), le trouble obsessionnel compulsif (TOC) et les comportements répétitifs centrés sur le corps (CRCC) sont trois troubles qui présentent de nombreuses similarités, autant d’ordre phénoménologique que neuroanatomique et fonctionnel. Toutefois, malgré une recension des écrits pointant vers un possible spectre incluant ces trois troubles, les études qui ont contrasté ceux-ci se font peu nombreuses. Étudier les processus cognitifs affectés dans chacune de ces conditions cliniques permettrait alors d’offrir une meilleure compréhension des différences et des similarités entre celles-ci. D’ailleurs, l’utilisation des potentiels évoqués comme technique d’imagerie cérébrale offre l’avantage de mesurer l’activité cérébrale avec une excellente résolution temporelle. Les composantes de potentiels évoqués permettent alors de refléter certains processus cognitifs, notamment les processus attentionnels et mnésiques, qui sont connus comme étant potentiellement affectés dans ces trois troubles. Notre objectif était donc de comparer l’amplitude de trois composantes (P200, N200 et P300) entre des groupes de participants atteints du SGT (n=24), du TOC (n=18) et des CRCC (n=16), qui ont tous été appariés à un groupe contrôle (n=59) dans une tâche de oddball visuelle cognitive. Nos résultats n’ont d’abord montré aucune différence intergroupe pour la P200 et la N200 lorsqu’on contrôle pour les symptômes anxio-dépressifs, ce qui laisse présager que les processus cognitifs reflétés par ces composantes sont intacts dans ces populations cliniques. En ce qui a trait à la composante P300, nos résultats ont montré une diminution de l’effet oddball P300 pour les groupes SGT et TOC comparativement au groupe contrôle, alors qu’un effet oddball intact a été observé pour le groupe CRCC. Les analyses de localisation de sources ont révélé des activations dans le gyrus lingual et le gyrus occipital moyen pour le groupe TOC, ce qui le distingue des deux autres groupes cliniques et du groupe contrôle. En effet, ceux-ci ont plutôt montré des activations dans le cortex cingulaire pour la génération de cet effet oddball. Ainsi, il semblerait que les groupes SGT et TOC présentent des déficits dans la mémoire de travail, tels que dégagés par les altérations de la composante P300, mais que des régions cérébrales différentes soient impliquées dans la génération de ces activations anormales. / Tourette Syndrome (TS), Obsessive-Compulsive Disorder (OCD) and Body-Focused Repetitive Behaviors (BFRB) are three disorders that share many similarities in terms of phenomenology, neuroanatomy and functionality. However, despite a literature review pointing towards a possible spectrum including these three disorders, only a few studies compared them in the same context. Studying the cognitive processes affected by these clinical conditions would provide a better understanding of their differences and similarities. Moreover, using EventRelated Potentials (ERP) as a brain imaging technique offers the advantage of measuring brain activity with excellent temporal resolution. The ERP components can then reflect specific cognitive processes, notably attentional and memory processes, which are known to be potentially affected in these three disorders. Our aim was, therefore, to compare the amplitude of three ERP components (P200, N200, and P300) across groups of participants with TS (n=24), OCD (n=18), and BFRB (n=16), all of whom were matched to a control group (n=59), in a cognitive visual oddball task. Our results initially showed no group differences for the P200 and N200 when controlling for anxiety and depressive symptoms, suggesting that the cognitive processes reflected by these components are intact in these clinical populations. Concerning the P300 component, our results showed a decrease in the P300 oddball effect for the SGT and OCD groups compared to the control group, whereas an intact oddball effect was observed for the BFRB group. Furthermore, source localization analyses revealed activations in the lingual and middle occipital gyrus for the OCD group, distinguishing it from the other two clinical groups and the control group. Indeed, these groups showed activations in the cingulate cortex to generate this oddball effect. Thus, it seems that the TS and OCD groups show deficits in working memory, as revealed by alterations in the P300 component, but those different brain regions are involved in generating these distinct activations.

La gestion et la dépollution de sites contaminés peuvent être complexe et demandent un investissement important pour localiser les sources de contaminations, zones émettant les flux de polluants les plus importants. Les travaux réalisés proposent une stratégie pour localiser les sources de pollution à partir de mesures in situ de flux massiques et de modélisation inverse. Ainsi, dans le cadre de l’étude, un outil innovant a d’abord été développé afin de mesurer la vitesse des eaux souterraines dans un puits. L’outil appelé DVT (Direct Velocity Tool) a permis de répondre aux contraintes imposées par les outils existants et de mesurer des vitesses d’écoulement très lentes. Des essais en laboratoire et des tests en site réels ont été réalisés et comparés à d’autres outils de mesure. Le DVT permet aussi indirectement de définir la portion de source conduisant au flux de polluant maximum, en le combinant avec une mesure locale de concentration. L’étude présente ensuite l’utilisation de la modélisation inverse pour localiser une source de contaminant et d’estimer les paramètres définissant les caractéristiques du domaine. Pour cela, l'étude s'est faite sur deux cas synthétiques. Pour adapter les méthodes à une véritable gestion de sites pollués, une stratégie itérative est développée en imposant un ajout limité de nouvelles observations à chaque phase de modélisation, basée sur l’approche de type Data Worth. Les résultats de la position de la source sur les deux cas synthétiques ont permis d’évaluer la méthode mise en place et de juger son applicabilité à une problématique réelle. Cette stratégie de localisation de source est par la suite testée sur un site réel à partir (i) de mesures in situ de flux massiques avec les vitesses au DVT et les concentrations et (ii) la modélisation. Les essais ont permis de cibler les forages à mettre en place sur site aidant à localiser la source. Néanmoins, en analysant plus précisément les résultats, le champ de conductivité hydraulique estimé par l'optimisation ne correspond pas à la réalité. De plus, les flux massiques de contaminants ainsi que le ratio des polluants du site, mettent en valeur deux panaches distincts. Une phase finale de modélisation a donc été lancée afin d'estimer (i) la présence potentielle de deux sources et (ii) la chimie de la zone étudiée. Les résultats de la stratégie sont comparés aux mesures geoprobe qui a pu confirmer la présence d’une des deux sources identifiées. / Contaminated sites management and remediation can be complex and require a significant investment to locate the contaminant source, which delivers the higher pollutant mass fluxes. The study proposes a strategy for contaminant source localisation using in situ measurement and inverse modelling. First, an innovative tool was developed to measure groundwater velocity in a well. The developed tool called DVT (Direct Velocity Tool) made it possible to measure a low Darcy flux. Laboratory and field tests were performed with the DVT and compared to other velocity measurement tools. By combining the DVT with a local concentration measurement, it is possible to calculate the mass fluxes passing through wells. Then the thesis present the inverse modeling used for source localisation and parameters estimation. The study was done on two synthetics cases using the non-linear optimisation method. To adapt the method to a real management of polluted sites, an iterative strategy is developed by imposing a limited addition of new observations to each modeling phase. This strategy is base on the Data Worth approach. Source localisation results on the two synthetic cases made it possible to judge the method applicability to a real site problem. The source localisation strategy is then applied to a real site with (i) mass flux measurement with velocities (DVT) and concentrations and (ii) inverse modeling. The modeling phases made it possible to locate the new wells and helped the source localisation. Nevertheless, by analysing the results more precisely, the hydraulic conductivity field estimated by the optimisation did not correspond to reality. In addition, contaminant mass fluxes highlightes two distinct zones of flux. By analysing the pollutant ratio of the site, it appears that two plumes are potentially present. Thus, another inverse modeling phase has been tested (i) to locate the two potential sources and (ii) to estimate the chemistry of the site. Results of the strategy were compared to the geoprobe campaign which confirmed the second source location.

Dans cette thèse, nous étudions le problème de la localisation de sources sismo-volcanique, à partir des données enregistrées par des r\'seaux de capteurs composés de nouveaux sismomètres à trois composantes (3C). Nous nous concentrerons sur le volcan Ubinas, l'un des plus actifs au Pérou. Nous développons une nouvelle approche (MUSIC-3C) basée sur la méthode MUSIC permettant de retourner les 3 paramètres utiles (lenteur, azimut et incidence). Pour valider notre méthodologie, nous analysons des sources synthétiques propagées en tenant compte de la topographie du volcan Ubinas. Dans cette expérience, les données synthétiques ont été générées pour plusieurs sources situées à différentes profondeurs sous le cratère Ubinas. Nous utilisons l'algorithme MUSIC-3C pour les relocaliser. Nous traitons également des données réelles provenant d'une expérience de terrain menée sur le volcan Ubinas (Pérou) en 2009 par les équipes de recherche de l'IRD-France (Institut de Recherche pour le Développement), UCD l'Irlande (projet VOLUME) et l'Institut de Géophysique du Pérou (IGP). Nous utilisons l'algorithme MUSIC-3C pour localiser les évènements explosifs (type vulcanien), ce qui nous permet d'identifier et d'analyser les processus physiques de ces évènements. Dans la suite de cette analyse, nous avons trouvé deux sources pour chaque explosion situées à 300 m et 1100 m en dessous du fond du cratère actif. Basé sur les mécanismes éruptifs proposés pour d'autres volcans du même type, nous interprétons la position de ces sources ainsi que les limites du conduit éruptif impliqué dans le processus de fragmentation.