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Les pathologies du système somatosensoriel, appelées neuropathies sensitives périphériques, touchent environ 3 millions de personnes en France et causent des déficits sensoriels multiples. Parmi elles, les douleurs neuropathiques post traumatiques sont les plus fréquentes et sont souvent chroniques et résistantes aux traitements actuels. Une lésion nerveuse périphérique induit des réponses cellulaires permettant la survie et la régénération de ces neurones. Les ganglions rachidiens dorsaux (DRG) contiennent une variété de neurones sensitifs qui transmettent les stimuli somatiques. Suite à une blessure du nerf périphérique les neurones sensitifs s'adaptent à un nouvel environnement pour réussir leur élongation axonale. Parmi les mécanismes cellulaires conduisant à une croissance neuritique améliorée, il a été démontré qu'une lésion primaire in vivo du nerf augmente la régénération axonale suite à une deuxième lésion. In vitro, les neurones qui ont été conditionnés par le premier traumatisme montrent une croissance neuronale plus rapide et plus élonguée appelée croissance régénérative. L'élasticité est un paramètre déterminant des propriétés mécaniques de la membrane cellulaire. Elle donne des informations importantes sur la santé et la fonction de la cellule. Le microscope à force atomique (AFM) est devenu de nos jours un outil commun pour l'imagerie à haute résolution de matériaux biologiques puisque les cellules vivantes peuvent être imagées dans leurs conditions physiologiques. En plus du rôle des propriétés élastiques dans le processus de régénération, l'organisation structurale des tissus est en grande partie déterminante du degré et de la direction de croissance et du mouvement cellulaire. Le guidage de la croissance par la modification des surfaces ou « patterning » est possible avec la technique de « microcontact printing » qui permet la conception de circuits de protéines avec des géométries bien définies. Les protéines de la matrice extracellulaire. Dans la première partie de la thèse nous avons mis en évidence les propriétés mécaniques de la membrane de neurones sensitifs issus de DRG de souris adultes suite à une lésion du nerf sciatique gauche. Les neurones sensitifs conditionnés montrent un mode de croissance neuritique plus rapide et plus élonguée, moins de branchements neuritiques et plus de souplesse membranaire des somas et des cônes de croissance. Dans un deuxième volet du travail nous avons réussi à normaliser la pousse régénérative et l'activité électrique des neurones sensitifs et motoneurones spinaux en utilisant le patterning des protéines d'adhésion cellulaire (ECM) dans le but d'imiter la croissance longitudinale in vivo. / Peripheral nerve injuries lead to paralysis, anesthesia and lack of autonomic control of the affected body areas. The trauma results in loss of motor and sensory functions conveyed by the involved nerves. This process is referred to as Wallerian degeneration; it creates a microenviroment in the injury site that favors neurites regrowth. The increased intrinsic growth capacity of injured peripheral neurons is manifested experimentally by the conditioning lesion paradigm. Axotomy of a peripheral neuron previous to the test lesion, ‘‘primes'' the neuron, switches it on to a regenerative state and, thus, it will regenerate faster after receiving the second injury. Mechanical interactions play a key role in many processes associated with neuronal growth and development. Membrane cytoskeleton elasticity is a determining parameter of membrane mechanical properties and provides important information toward the health and function of the cell. For this reason the first objective of this thesis was to understand the conditioning injury effects on both morphology and rheological properties of live sensory neurons cell bodies and growth cones, using particularly the atomic force microscopy, and to correlate this to eventual modifications in the composition of the cytoskeletal proteins. In addition to the role of cell elastic properties and mechanical sensing in the regeneration process, the structural organization of tissues plays a major part in deciding the degree and direction of tissue growth and cell movement. The ability to guide cells and their outgrowth by modifying surfaces is possible with the microcontact printing technique which enables the design of protein pathways with experimentally defined geometries. Therefore, the second objective of the thesis was to modulate the regenerative growth of dorsal root ganglia sensory neurons and spinal motoneurons using cell adhesion proteins in order to physically mimic the in vivo longitudinal axonal growth. We used the extracellular matrix (ECM) proteins, ideal biomolecules for printing as they can guide in vitro the cellular adhesion, differentiation, migration. The patterning allowed us to normalize neurite elongation and electrical activity of sensory neurons before and after conditioning lesion.

La stabilité structurale et l'intégrité mécanique sont des éléments clés pour le bon fonctionnement et la préservation des systèmes vivants complexes. Étant en interaction constante avec leur environnement et en ce qui concerne les intrants externes, de tels systèmes doivent pouvoir faire face aux changements afin de prospérer. Ces entrées peuvent affecter le système dans son ensemble. Toute perturbation qui ne peut pas être supportée mécaniquement par le système vivant entraînera un dysfonctionnement crucial ou, en fin de compte, sa mort. Le mécanisme responsable du maintien des conditions physiologiques du système à l'état correct, malgré les variations environnementales, est identifié comme étant l'homéostasie. Plus précisément, le processus connu en mécanobiologie pour préserver l'équilibre mécanique approprié d'un système vivant est appelé homéostasie tensionnelle.Il est important de noter que tout ce qui précède est vrai à la fois à l'échelle du comportement collectif des organismes complexes et jusqu'au niveau de la cellule unique. En fait, c'est en fait cette dernière petite échelle qui nous intéresse. Les cellules font face à des perturbations mécaniques constantes de leur environnement et sont capables de répondre au maintien d'un état mécanique interne relativement stable. L'existence de cet équilibre tensionnel interne est liée à un processus très dynamique avec des boucles de rétroaction constantes entre les machines contractiles biochimiques internes et les forces actives externes générées.Notre intérêt est de comprendre ce mécanisme dynamique en perturbant dynamiquement le système homéostatique tensionnel en étudiant son retour à l'équilibre. / The structural stability and mechanical integrity are key elements for the proper functioning and preservation of complex living systems. Being in constant interaction with their surroundings and subjected to external inputs, such systems need to be able to face changes in order to thrive. These inputs can affect the system both in a localized way or disturb it as a whole. Any perturbations that cannot be mechanically withstand by the living system will result in a crucial malfunctioning or, ultimately, in its death. The mechanism responsible for maintaining the system’s physiological conditions at the proper state, despite environmental variations, is identified as homeostasis. More specifically, the process known in mechanobiology to preserve the appropriate mechanical equilibrium of a living system is called tensional homeostasis.It is important to note that all of the above stated holds true both at the scale of collective behaviour of complex organisms, and all the way down to the single cell level. In fact, it is actually this last small scale which draws our interest. Cells face constant mechanical perturbations from their surrounding and are able to respond accordingly maintaining a relatively stable internal mechanical state. The existence of this internal tensional equilibrium relies on a very dynamic process with constant feedback loops between the internal biochemical contractile machinery and the external active generated forces.Our interest is to understand better this active mechanism by dynamically perturbing the tensional homeostatic system while studying its return to equilibrium.

The intensive research aiming at matching the needs of creating more improved gaseous detectors helped in the emergence of more than a dozen of new ones. About in the beginning of the 1990 decade MICROMEGAS detector had been developed by Y. Giomataris and G. Charpak. MICROMEGAS is a gaseous detector based on amplification of electron avalanches in short gaps of the order of 100 μm at atmospheric pressure. It has specific properties of stability with respect to the gap length or gas pressure connected with the region of electric field at which it operates. It combines a good energy resolution, 5.4% FWHM at 22 keV X-rays, excellent position resolution that can reach 12 μm; high rate capability well adapted to particle physics experiments. A simple pre-amplification opens the way for orders of magnitude improvement in rate, and, in some cases, in accuracy in beta ray detection. The ease of construction is illustrated by the availability, for some experiments, of large detectors. The properties of MICROMEGAS open the way for promising applications in radiology, X-ray imaging with intense sources, imaging of neutrons, beta- and gamma-rays. / Η διεξοδική έρευνα προκειμένου να δημιουργηθούν ανιχνευτές αερίου πιο βελτιωμένοι βοήθησε στη δημιουργία χιλιάδων νέων ανιχνευτών. Περίπου στις αρχές της δεκαετίας του ‘90 αναπτύχθηκε από τον Ι. Γιοματάρη και G. Charpak ο MICROMEGAS ανιχνευτής. Ο MICROMEGAS είναι λοιπόν ένας ανιχνευτής αερίου, του οποίου η λειτουργία βασίζεται στην ενίσχυση της χιονοστιβάδας των ηλεκτρονίων σε μικρό κενό της τάξεως των 100 μm σε ατμοσφαιρική πίεση. Έχει συγκεκριμένες ιδιότητες ως προς την ομοιομορφία όσον αφορά το μήκος του κενού ή της πίεσης του αερίου που συνδέεται με τη περιοχή του ηλεκτρικού πεδίου στο οποίο και λειτουργεί. Επιπλέον έχει καλή ενεργειακή διακριτική ικανότητα, 5.4% FWHM σε ακτίνες Χ των 22 keV, υψηλή χωρική διακριτική ικανότητα η οποία μπορεί να φτάσει τα 12 μm• ικανότητα υψηλού ρυθμού μπορεί να αποκτηθεί για πειράματα σωματιδιακής φυσικής. Μια απλή προενίσχυση μπορεί να βελτίωση κατά ένα μέγεθος το ρυθμό και, σε μερικές περιπτώσεις, την ακρίβεια ανίχνευσης της β-ακτινοβολίας. Η απλή δομή του δίνει την ευκολία στη δημιουργία ανιχνευτών μεγάλων διαστάσεων και αυτό βοηθάει σε μερικά πειράματα καθώς επίσης στη βιομηχανία και στην ιατρική. Οι ιδιότητες του MICROMEGAS ανιχνευτή ανοίγει το δρόμο για πολλές εφαρμογές του στην ακτινολογία, την ανίχνευση ακτινών Χ σκληρής δέσμης, καθώς και την ανίχνευση νετρονίων, β- και γ- ακτινοβολιών.

Ph.D. / Biomedical Engineering / The cardiovascular disease atherosclerosis is directly linked to the functions of the endothelium, the monolayer of endothelial cells (ECs) that line the lumen of all blood vessels. EC functions are affected by fluid shear stress (FSS), the tangential force exerted by flowing blood. In vivo FSS is determined by vascular geometry with relatively straight vessels producing high, unidirectional FSS and vessel branch points and curvatures producing low, oscillatory FSS. While these distinct FSS conditions differentially regulate EC functions, they also dramatically affect EC shape and cytoskeletal structure. High and unidirectional FSS induces EC elongation and cytoskeletal alignment, while concurrently promoting EC functions that are atheroprotective. In contrast, low and oscillatory FSS induces cobblestone-shaped ECs with randomly oriented cytoskeletal features, while simultaneously promoting EC functions that create an athero-prone vascular environment. Whether these distinct EC shapes and cytoskeletal structures influence EC functions, independent of FSS, is largely unknown. The overall hypothesis of this study is that cell shape and cytoskeletal structure regulate EC functions through mechanisms that are independent of FSS. Due to advances in surface engineering in the field of micropatterning, EC shape can be controlled independent of external forces by creating spatially localized surface cues. In this research, lanes of protein were micropatterned on glass surfaces to induce EC elongated shape in the absence of FSS. In Aim 1, micropattern-elongated EC (MPEC) shape and cytoskeletal structure were fully characterized and determined to be comparable to FSS-elongated ECs. Thus, inducing EC elongation on micropatterned lanes provides a platform for studying the functional consequences of EC shape, independent of FSS. Using this model, the following important markers of EC functions related to atherosclerosis were evaluated to determine the influence of EC shape and cytoskeletal alignment: extracellular matrix deposition (Aim 2), inflammatory function(Aim 3), and thrombotic potential (Aim 4). The results indicate that EC-elongated shape and cytoskeletal alignment participate in promoting selected EC functions that are protective against atherosclerosis, independent of FSS. Since EC shape is governed by the cytoskeleton, this data suggests that the cytoskeleton plays an active role in the regulation of EC functions that promote cardiovascular health.

Ce manuscrit de thèse est composé de trois parties dédiées aux développements technologiques nécessaires à l'étude de la polarité et des contraintes mécaniques dans les cellules épithéliales. La première partie décrit les développements technologiques et méthodologiques qui ont été réalisés en micro-fabrication et traitement de surface, acquisition et analyse d'image, et mesure des forces de traction. La deuxième partie décrit l'étude de l'organisation spatiale du système d'adhérence des cellules épithéliales. De la régulation de leur polarité à celle de leur fonction, l'architecture des cellules épithéliales est profondément liée à leur système d'adhérence. Nous avons utilisé les micropatrons adhésifs pour contrôler la géométrie de la matrice extra-cellulaire pour examiner l'effet de l'adhérence des cellules avec la matrice sur la position des zones d'adhérence intercellulaire. Nos résultats montrent que l'organisation spatiale de l'adhérence cellule-matrice joue un rôle déterminant sur celle de l'adhérence intercellulaire. Ils montrent également que cette organisation dirige ensuite la position du centrosome et l'orientation de l'ensemble de la polarité interne. Lors d'une réorganisation spatiale de l'épithélium, comme c'est le cas au cours de la transition épithélium-mésenchyme, les systèmes d'adhérence et la polarité interne subissent tous les deux de profondes modifications. Néanmoins, les cellules semblent capables de les réguler de façon indépendante selon le type de stimulus qui induit la réorganisation. La dernière partie est une analyse des paramètres physiques impliqués dans l'architecture épithéliale. En parallèle des régulations biochimiques, les contraintes mécaniques jouent également un rôle fondamental dans la régulation des processus morphogenétiques. L'association de l'ensemble de nos développements technologiques (patterning de substrat déformable, logiciel de détection et de mesure de force, contrôle du positionnement des cellules) nous a permis d'analyser précisément les propriétés mécaniques des architectures multicellulaires. Nous avons découvert que l'organisation spatiale du système adhérence était un régulateur majeur de l'intensité et de la répartition des forces intra-cellulaires. Cette observation nous a permis de proposer une modification du modèle actuel de distribution des contraintes dans un épithélium qui prend en compte l'anisotropie des forces inter-cellulaires en réponse à l'hétérogénéité de la matrice extra-cellulaire. Ce nouveau modèle physique permet de rendre compte des positions adoptées par les cellules en réponse aux différentes géométries de la matrice extra-cellulaire. / This thesis dissertation is comprised of three major parts. The first part devotes to all the technological developments that have been realized in my thesis study. These developments in microfabrication, in image acquisition and analysis, and in the traction force analysis had solved various problems we have encountered during our study of epithelial architecture. The second part describes the study of the spatial organization of the adhesion systems in epithelia. From their polarity, their functioning, to their remodeling, the epithelial architecture is deeply linked with the adhesion systems. With the capability to well define the location of cell-matrix interaction, we examined how the intercellular adhesion was organized according to the cell-matrix adhesion. Our results highlighted the instructive role of cell-matrix adhesion in organizing the intercellular adhesion. This organization subsequently governed the internal polarity which was indicated by the centrosome positioning. During epithelial remodeling, both the adhesion system and internal polarity were subjected to modification. Nevertheless they could be regulated differently depending on the context of remodeling. The last part is focused on the physical aspect of the epithelial architecture. Apart from the biochemical signaling network, mechanical force is also a substantial ingredient in morphogenesis. Together with our techniques in micropatterning the soft gel, the development of software for traction force microscope, and our knowledge of cell-cell positioning, we were able to analyze precisely the mechanical property of the multicellular architecture. We found that the cellular contractility was modulated by the spatial organization of the adhesion system. It permitted us to complete the current physical model of epithelial geometry with an anisotropic term for contractility. This new physical model could effectively account for the cell positioning on various matrix geometries.

Classificação de imagens de textura, especialmente aquelas com mudanças significativas de rotação, iluminação, escala e ponto de vista, é um problema fundamental e desafiador na área de visão computacional. Esta tese propõe dois descritores de imagem simples, porém eficientes, chamados de Sampled Local Mapped Pattern Magnitude (SLMP_M) e Completed Local Mapped Pattern (CLMP) aplicados na classificação de textura. Os descritores propostos são parte de um aprimoramento do descritor Local Mapped Pattern (LMP) para trabalhar de maneira eficiente com imagens de textura rotacionadas. Os métodos propostos necessitam de um pré-ajuste de parâmetros que utiliza o método de otimização por enxame de partículas, e são discriminativos e robustos para a descrição de texturas rotacionadas em ângulos arbitrários. Para a validação dos descritores propostos duas bases de imagens são utilizadas, Kylberg Sintorn Rotation Dataset e Brodatz Texture Rotation Dataset, uma nova base de dados desenvolvida pela autora, formada por imagens de texturas rotacionadas do Álbum de Brodatz. As duas bases contêm imagens de texturas naturais que foram rotacionadas fisicamente no momento da captura e rotacionadas por processos computacionais. É feita também uma avaliação da influência de métodos de interpolação no processo de rotação das imagens e são comparados com diferentes descritores presentes na literatura. Cinco métodos de interpolação são investigados: Lanczos, B-spline, Cúbica, Linear e Nearest Neighbor. Os resultados experimentais demonstram que os descritores propostos nesta tese superam o desempenho dos descritores Completed Local Binary Pattern (CLBP), e dos descritores que combinam a versão generalizada das características de Fourier com variações do descritor Local Binary Pattern (LBP), LBPDFT, ILBPDFT, LTPDFT e ILTPDFT. Os resultados também demonstram que a escolha do método de interpolação no processo de rotação das imagens influencia na capacidade de reconhecimento. / Texture image classification, especially those with significant changes of rotation, illumination, scale and point of view, is a fundamental and challenging problem in the field of computer vision. This thesis proposes two simple, but efficient, image descriptors called Sampled Local Mapped Pattern Magnitude (SLMP_M) and Completed Local Mapped Pattern (CLMP) applied in texture classification. The proposed descriptors are part of an enhancement to the Local Mapped Pattern (LMP) descriptor to work efficiently with rotated texture images. The descriptors proposed requires a parameter preset by the particle swarm optimization method, they are discriminating and robust for the description of rotated textures at arbitrary angles. For the validation of the proposed descriptors two image datasets are used: Kylberg Sintorn Rotation Dataset and Brodatz Texture Rotation Dataset, a new texture dataset introduced, which contains rotated texture images from Brodatzs Album. Both databases contain images of natural textures that have been rotated by Hardware and computational procedures. An evaluation of the influence of interpolation methods on the image rotation process is also presented and compared with different descriptors in the literature. Five interpolation methods are investigated: Lanczos, B-spline, Cubic, Linear and Nearest Neighbor. The experimental results show that the descriptors proposed in this thesis outperform the performance of the Completed Local Binary Pattern (CLBP) descriptors, and the descriptors that combine the generalized version of the Fourier characteristics with variations of the descriptor Local Binary Pattern (LBP), LBPDFT, ILBDFT, LTPDFT e ILTPDFT compared. The results also prove that the selection of the interpolation method in the image rotation process influences the recognition capability.

Le cil primaire, véritable organite sensoriel cellulaire est présent à la surface de la plupart des cellules de mammifères en quiescence. Truffé de récepteurs à sa membrane, le cil capte les signaux mécaniques et chimiques, jouant ainsi un rôle clé dans de nombreux processus développementaux et physiologiques. Un défaut de structure et/ou de fonction du cil est à l'origine de cancérogénèse et de pathologies humaines appelées ciliopathies.Le cil primaire est ancré à la membrane plasmique grâce au corps basal, structure dérivée du centriole père et connectée aux trois réseaux du cytosquelette. La formation du cil primaire nécessite une succession d'étapes cytoplasmiques hautement régulées. Elle débute par la maturation du centriole père en corps basal. Cette étape nécessite le recrutement de protéines spécifiques au centriole père permettant l'association avec une vésicule ciliaire à l'extrémité distale du centriole père. Ce complexe migre et vient s'ancrer à la membrane apicale déclenchant la nucléation de microtubules pour la formation de la partie externe du cil, ou axonème. En parallèle, la ciliogénèse nécessite un remodelage important du cytosquelette d'actine ainsi qu'un trafic de vésicules orienté vers la base du cil. Si la plupart des étapes sont bien caractérisées, celle concernant la migration du corps basal ainsi que la contribution du cytosquelette reste mal comprise.Afin de mieux appréhender les mécanismes impliqués dans la migration du corps basal lors de la ciliogénèse, nous avons développé un système expérimental basé sur l'utilisation de micro-patrons adhésifs recouverts de fibronectine. Cette technologie comporte de nombreux avantages. Elle permet le contrôle de l'étalement de la cellule inhérent à la surface imposée par la matrice extracellulaire régulant ainsi l'organisation du cytosquelette ainsi que le positionnement des organelles subcellulaires. Par ailleurs, le volume cellulaire induit par le confinement spatial facilite l'observation de la position du centrosome en z au cours du temps, indispensable pour l'étude de chaque étape de la ciliogénèse cytoplasmique.Dans un premier temps, nous avons démontré que la forme et l'architecture du cytosquelette d'actine qui en dépend sont des régulateurs majeurs du processus ciliogénique. Les cellules confinées spatialement et sevrées 24h sur des petits disques développent un réseau branché au niveau de leur surface apicale nécessaire à la croissance du cil primaire. A l'inverse, les cellules étalées sur des grands disques sont beaucoup plus contractées. Elles développent d'importantes fibres de stress sur leur surface ventrale. Le centrosome reste sous le noyau et le niveau de contraction empêche l'assemblage du cil. Le niveau de contractilité module donc la formation du réseau d'actine apicale qui contrôle en retour le mouvement du corps basal et l'élongation du cil.Dans un deuxième temps, nous avons étudié la dynamique du cytosquelette d'actine et de microtubules durant l'étape de migration du corps basal c'est à dire juste après la privation de sérum. Nos résultats indiquent que la migration nécessite une augmentation transitoire de la stabilité des microtubules concomitante avec une augmentation de la contractilité des filaments d'actine. Un crible basé sur l'ARN interférence nous a permis d'identifier des gènes impliqués dans le processus de migration dont CEP164, contribuant à l'ancrage du centriole père à la vésicule ciliaire. Les cellules déficientes en CEP164 montrent un défaut de réorganisation du cytosquelette expliquant l'inhibition du transport du corps basal vers la membrane apicale.L'ensemble des résultats nous permet d'avancer dans la compréhension des conditions requises pour le mouvement du corps basal vers la membrane apicale. Celui-ci nécessite à la fois un remodelage significatif du cytosquelette en constant dialogue et en interaction avec certains composants ciliaires nécessaires à la formation du cil primaire. / The primary cilium is a sensory organelle present on the surface of most quiescent cells. It possesses numerous receptors on its surface and is responsible for transducing biochemical and mechanical signals to the interior of the cell and playsimportant roles during development and in homeostasis. Defects in primary cilium assembly are the underlying cause of a group of pleiotropic diseases referred to as ciliopathies.The primary cilium is anchored to the plasma membrane through the basal body which is derived from the mother centriole and is connected to three networks of the cytoskeleton. Primary cilium formation is a highly regulated and multi-step process that begins with the maturation of the centriole mother into basal body in the cytoplasm of the cell. One of the first steps of primary cilium assembly is the recruitment of specific proteins to the mother centriole to initiate the formation of a ciliary vesicle at the distal end of the mother centriole. Once formed, the mother centriole migrates to and is anchored to the apical membrane, triggering the elongation of microtubules from the distal end of the mother centriole to form the outer part of primary cilium, or axoneme. In order for this to occur, significant remodeling of the actin cytoskeleton and directe-trafficking of vesicles to the base of the cilium is required. While much progress has been made in characterizing the initial steps of primary ciliogenesis, how the basal body migrates to the plasma membrane is not fully understood.To gain a better understanding of the mechanisms involved in the migration of basal body during ciliogenesis, we developed an experimental system based on the use of adhesive micro-patterns coated with fibronectin. This technology has many advantages. It enables the control of the cell spreading which is imposed by the size of the adhesive area and, in turn, the regulation of cytoskeletal organization and the positioning of subcellular organelles. Furthermore, this technique enables the cell volume induced by the spatial confinement, to be controlled, facilitating the observation and measurement of the centrosome's position in z throughout the primary ciliogenesis process.First, we demonstrated that the shape and architecture of the actin cytoskeleton are major regulators of primary ciliogenesis. Cells spatially confined and starved for 24h on small discoidal micropattern develop an apical web like actin network necessary for the primary cilium growth. In contrast, cells plated on large discs are much more contracted and they develop significant stress fibers on their ventral surface. In this situation, the centrosome remains below the nucleus and the level of contraction prevents the assembly of a primary cilium. The level of contractility therefore modulates the formation of apical actin network that in turn controls the movement of the basal body and the cilium elongation.Secondly, we studied actin cytoskeleton and microtubule reorganization during the basal body migration step that occured just after serum starvation. Our results indicate that migration requires a transient increase in the stability of microtubules, concomitant with an increase in contractility of actin filaments. By RNA interference screening, we have identified genes involved in the migration process including CEP164, which has previously been shown to participate in the anchoring of the ciliary vesicle to the mother centriole. CEP164-deficient cells were found to have defects in cytoskeletal reorganization thereby explaining why basal body transport to the plasma membrane was blocked in these cells.Altogether, these results enable our understanding of how basal body movement to the apical membrane is driven. This requires both significant remodeling and crosstalk between the actin and microtubule cytoskeleton and interaction with ciliary components necessary for the formation of a primary cilium.

Ce manuscrit de thèse est composé de trois parties dédiées aux développements technologiques nécessaires à l'étude de la polarité et des contraintes mécaniques dans les cellules épithéliales. La première partie décrit les développements technologiques et méthodologiques qui ont été réalisés en micro-fabrication et traitement de surface, acquisition et analyse d'image, et mesure des forces de traction. La deuxième partie décrit l'étude de l'organisation spatiale du système d'adhérence des cellules épithéliales. De la régulation de leur polarité à celle de leur fonction, l'architecture des cellules épithéliales est profondément liée à leur système d'adhérence. Nous avons utilisé les micropatrons adhésifs pour contrôler la géométrie de la matrice extra-cellulaire pour examiner l'effet de l'adhérence des cellules avec la matrice sur la position des zones d'adhérence intercellulaire. Nos résultats montrent que l'organisation spatiale de l'adhérence cellule-matrice joue un rôle déterminant sur celle de l'adhérence intercellulaire. Ils montrent également que cette organisation dirige ensuite la position du centrosome et l'orientation de l'ensemble de la polarité interne. Lors d'une réorganisation spatiale de l'épithélium, comme c'est le cas au cours de la transition épithélium-mésenchyme, les systèmes d'adhérence et la polarité interne subissent tous les deux de profondes modifications. Néanmoins, les cellules semblent capables de les réguler de façon indépendante selon le type de stimulus qui induit la réorganisation. La dernière partie est une analyse des paramètres physiques impliqués dans l'architecture épithéliale. En parallèle des régulations biochimiques, les contraintes mécaniques jouent également un rôle fondamental dans la régulation des processus morphogenétiques. L'association de l'ensemble de nos développements technologiques (patterning de substrat déformable, logiciel de détection et de mesure de force, contrôle du positionnement des cellules) nous a permis d'analyser précisément les propriétés mécaniques des architectures multicellulaires. Nous avons découvert que l'organisation spatiale du système adhérence était un régulateur majeur de l'intensité et de la répartition des forces intra-cellulaires. Cette observation nous a permis de proposer une modification du modèle actuel de distribution des contraintes dans un épithélium qui prend en compte l'anisotropie des forces inter-cellulaires en réponse à l'hétérogénéité de la matrice extra-cellulaire. Ce nouveau modèle physique permet de rendre compte des positions adoptées par les cellules en réponse aux différentes géométries de la matrice extra-cellulaire.

Classificação de imagens de textura, especialmente aquelas com mudanças significativas de rotação, iluminação, escala e ponto de vista, é um problema fundamental e desafiador na área de visão computacional. Esta tese propõe dois descritores de imagem simples, porém eficientes, chamados de Sampled Local Mapped Pattern Magnitude (SLMP_M) e Completed Local Mapped Pattern (CLMP) aplicados na classificação de textura. Os descritores propostos são parte de um aprimoramento do descritor Local Mapped Pattern (LMP) para trabalhar de maneira eficiente com imagens de textura rotacionadas. Os métodos propostos necessitam de um pré-ajuste de parâmetros que utiliza o método de otimização por enxame de partículas, e são discriminativos e robustos para a descrição de texturas rotacionadas em ângulos arbitrários. Para a validação dos descritores propostos duas bases de imagens são utilizadas, Kylberg Sintorn Rotation Dataset e Brodatz Texture Rotation Dataset, uma nova base de dados desenvolvida pela autora, formada por imagens de texturas rotacionadas do Álbum de Brodatz. As duas bases contêm imagens de texturas naturais que foram rotacionadas fisicamente no momento da captura e rotacionadas por processos computacionais. É feita também uma avaliação da influência de métodos de interpolação no processo de rotação das imagens e são comparados com diferentes descritores presentes na literatura. Cinco métodos de interpolação são investigados: Lanczos, B-spline, Cúbica, Linear e Nearest Neighbor. Os resultados experimentais demonstram que os descritores propostos nesta tese superam o desempenho dos descritores Completed Local Binary Pattern (CLBP), e dos descritores que combinam a versão generalizada das características de Fourier com variações do descritor Local Binary Pattern (LBP), LBPDFT, ILBPDFT, LTPDFT e ILTPDFT. Os resultados também demonstram que a escolha do método de interpolação no processo de rotação das imagens influencia na capacidade de reconhecimento. / Texture image classification, especially those with significant changes of rotation, illumination, scale and point of view, is a fundamental and challenging problem in the field of computer vision. This thesis proposes two simple, but efficient, image descriptors called Sampled Local Mapped Pattern Magnitude (SLMP_M) and Completed Local Mapped Pattern (CLMP) applied in texture classification. The proposed descriptors are part of an enhancement to the Local Mapped Pattern (LMP) descriptor to work efficiently with rotated texture images. The descriptors proposed requires a parameter preset by the particle swarm optimization method, they are discriminating and robust for the description of rotated textures at arbitrary angles. For the validation of the proposed descriptors two image datasets are used: Kylberg Sintorn Rotation Dataset and Brodatz Texture Rotation Dataset, a new texture dataset introduced, which contains rotated texture images from Brodatzs Album. Both databases contain images of natural textures that have been rotated by Hardware and computational procedures. An evaluation of the influence of interpolation methods on the image rotation process is also presented and compared with different descriptors in the literature. Five interpolation methods are investigated: Lanczos, B-spline, Cubic, Linear and Nearest Neighbor. The experimental results show that the descriptors proposed in this thesis outperform the performance of the Completed Local Binary Pattern (CLBP) descriptors, and the descriptors that combine the generalized version of the Fourier characteristics with variations of the descriptor Local Binary Pattern (LBP), LBPDFT, ILBDFT, LTPDFT e ILTPDFT compared. The results also prove that the selection of the interpolation method in the image rotation process influences the recognition capability.