La grande variété des images et séquences vidéo rencontrées dans le domaine multimédia rendent tout projet de segmentation automatique extrêmement complexe. Notre approche cherche à obtenir une segmentation efficace au prix d'un minimum d'interaction. Pour permettre une grande flexibilité et des temps de réponse rapides, le contenu de la séquence est représenté en forme de partitions emboitées. Tous les contours possibles dans l'image sont détectés chacun avec un indice indiquant sa force. L'étape de segmentation proprement dite offrira à l'utilisateur divers mécanismes de sélection finale des contours qui réellement l'intéressent. Ainsi de multiples segmentations sont possibles sur cette représentation hiérarchique, sans nécessiter de nouveaux calculs. Dans un premier temps, différentes hiérarchies associées aux inondations morphologiques sont étudiées, ainsi que plusieurs mécanismes permettant l'introduction de connaissances à priori quand elles sont disponibles. Dans un deuxième temps, les notions présentées pour les images fixes sont étendues aux séquences vidéo en utilisant une approche 3D-récursive.Ainsi, une unique hiérarchie associée à une séquence vidéo complète est calculée. Des outils d'interaction sont proposés permettant à l'utilisateur de manipuler la hiérarchie de manière intuitive. Grâce aux représentations en forme d'arbre utilisées, la manipulation de la hiérarchie se fait avec un très faible coût de calcul et les résultats de l'interaction sont perçus par l'utilisateur comme étant immédiats.

Cette thèse concerne la mise en place de méthodes numériques pour déterminer les configurations magnétiques d'équilibre, et leur utilisation pour des systèmes possédant des hétérogénéités structurales et des singularités magnétiques.<br /><br />Nous décrivons tout d'abord un algorithme fondé sur une méthode multipolaire rapide et qui permet de calculer efficacement le champ dipolaire dans une assemblée de spins dans le cadre du modèle de Heisenberg classique. <br /><br />En utilisant ce modèle, nous étudions l'interaction de parois magnétiques avec des défauts structuraux dans des couches minces de FePt. Nous traitons le cas des parois d'antiphase et les micromacles. Nous analysons les valeurs des champs de décrochage des parois magnétiques, notamment en les comparant avec des données expérimentales.<br /><br />Nous détaillons ensuite une méthode multiéchelle que nous développée. Cette méthode permet, dans un formalisme unifié, de décrire un système avec le modèle de Heisenberg et le modèle micromagnétique.<br /><br />La dernière partie de cette thèse est consacrée à l'étude de systèmes de grande taille possédant des variations spatiales rapides d'aimantation, en utilisant la méthode multiéchelle : vortex dans un élément magnétique, configurations avec un point de Bloch dans un cube, bulle magnétique dans une couche mince de FePd. Dans ce dernier cas, les résultats sont comparés à des observations récentes par microscopie de Lorentz.

Un fait marquant et essentiel de la maladie neurodégénérative d’Alzheimer est la formation de plaques amyloïdes dans le cerveau, résultat de l’agrégation des protéines amyloïde-β (Aβ1-40/1-42). Le développement de nouveaux médicaments requiert la compréhension des mécanismes de formation des fibres amyloïdes et la connaissance de la structure et dynamique des oligomères métastables qui sont les vecteurs principaux de la neurotoxicité. Parce que les simulations atomistiques en solvant explicite ne peuvent pas être réalisées sur de grands systèmes pour des temps très longs, nous avons opté pour un modèle protéique gros grain (CG) avec un solvant implicite. Nous nous sommes intéressés dans ces travaux de thèse à clarifier le rôle d’interactions hydrodynamiques(HI) dans la dynamique de formation des agrégats du peptide Aβ(16-22), connu pour former également des fibres amyloïdes. Ces interactions sont essentielles pour modéliser,dans un solvant implicite, les processus se produisant dans des environnements cellulaires très encombrés. Notre approche est basée sur une méthode multi-échelle et multi-physique qui couple les techniques Lattice Boltzmann et de dynamique moléculaire(LBMD). Dans notre système, les interactions médiées par le solvant aqueux sont incluses naturellement. Pour le système moléculaire, nous avons choisi le modèle gros grain à haute résolution OPEP (Optimized Potential for Efficient Protein structure prediction). Pour la première fois, nous avons effectué des simulations quasi tout-atome pour de très grands systèmes contenant des milliers de peptides Aβ ( 16-22). Après avoir correctement réglé le paramètre clé de notre couplage afin d’obtenir la diffusivité expérimentale des monomères et des oligomères du peptide Aβ ( 16-22), nous avons démontré que les HI accélèrent le processus d’agrégation pour des systèmes de taille moyenne (100 Aβ (16-22) peptides) et grande (1000 Aβ (16-22) peptides). Une caractérisation détaillée de la taille des clusters et de l’organisation structurelle des peptides est présentée. Enfin,nous avons examiné comment la concentration affecte la première phase d’agrégation des peptides et leurs structures. / The self-assembly of misfolded amyloid-β (Aβ 1-40/1-42) proteins into insoluble fibrils is strongly linked to the pathogenesis of Alzheimer’s disease (AD). The development of new drugs requires the understanding of the mechanisms leading to fibril formation, and the knowledge of the dynamics and structures of the early metastable oligomers which are the main neurotoxic species. Because atomistic simulations in explicit solvent cannot be performed on very large systems for a significant time scale, we resort to a coarse grained (CG) protein model with an implicit solvent. Our investigation enlightens the role of hydrodynamic interactions (HI) in the kinetics of β-amyloidogenesis, interactions which are essential, when an implicit solvent is used, to model processes occurring in highly crowded like-cell environments, among others.Our approach is based on a multi-scale and multi-physics method that couples Lattice Boltzmann and Molecular Dynamics (LBMD) techniques. In our scheme the solvent- mediated interactions are included naturally. As a first step, we focus on Aβ (16-22) peptide, known to form amyloid fibril alone, and we adopt the high resolution CG OPEP (Optimized Potential for Efficient Protein structure prediction) model, developed in our laboratory. For the first time, we have performed quasi-all-atom simulations for very large systems containing thousands of Aβ (16-22) peptides. After the correct tuning of the key parameters of our coupling in order to obtain the experimental diffusivity of Aβ (16-22) monomer and small oligomers, we have demonstrated that HI speed up the aggregation process of medium (100 peptides) and large (1000 peptides) systems. A detailed characterization of the fluctuating clusters along the trajectories is presented in terms of their sizes and the structural organization of the peptides. Finally, we have investigated how changes in the concentration affect the early aggregation phase of the peptides and their structures.

Beaucoup de procédés utilisés dans l'industrie sidérurgique (coulée de lingots,coulée continue, …) peuvent générer des défauts : macro-ségrégation, mauvaises propriétés de la microstructure, défauts surfaciques. Ces problèmes peuvent être résolus par un contrôle de la température et de l’écoulement d'acier liquide. Le brassage électromagnétique (EMS) est une technique largement utilisée pour contrôler l’écoulement d'acier liquide par l’imposition d'un champ électromagnétique. Cette technique est complexe car elle couple plusieurs types de problèmes physiques:écoulement multiphasique, solidification,transfert de chaleur et induction électromagnétique à basse fréquence.En outre, l’approche expérimentale est difficile de par la dimension,l'environnement et le coût des procédés considérés. Pour ces raisons, des simulations numériques efficaces sont nécessaires pour comprendre les applications EMS et améliorer les procédés évoqués. L'objectif de cette thèse est de développer une méthodologie numérique robuste,efficace et précise pour la simulation multi-physique de l'EMS, en particulier pour le brassage dans le moule dans le cadre de la coulée continue d'acier. Cette méthodologie a été mise en oeuvre dans le code commercial THERCAST® pour être utilisé dans le cadre d’applications industrielles / Many of the processes used in thesteelmaking industry (e.g. ingot casting,continuous casting, …) can lead todefects: macro-segregation, poormicrostructure properties, surfacedefects. These issues can be solved bycontrolling the temperature and the flowof molten steel. Electromagnetic stirring(EMS) is a widely used technique to steerthe flow of liquid steel by thesuperimposition of an electro-magneticfield. This application is complex becauseit couples several physical problems:multi-phase flow, solidification, heattransfer and low frequency electromagneticinduction. In addition,experimental work is difficult because ofthe size, environment and cost of theconsidered processes. For thesereasons, efficient and effective numericalsimulations are needed to understandEMS applications and improve theaforementioned processes.The objective of this thesis is to developa robust, efficient and accurate numericalprocedure for the multi-physicssimulation of EMS, especially for in-moldstirring in the framework of continuouscasting of steel. This procedure has beenimplemented in the commercial codeTHERCAST® in order to be used forindustrial applications.