La tomographie d’émission par positrons est une technique d’imagerie médicale importante dans les domaines clinique et préclinique. Elle permet de diagnostiquer des cancers, des maladies cardiovasculaires ou encore des maladies neurodégénératives. Dans le domaine préclinique, la TEP permet de mener des recherches de pointe pour mieux comprendre les métabolismes au niveau moléculaire afin de développer des thérapies ciblées qui seront utilisées dans la médecine de demain. C’est pourquoi, depuis plus de quinze ans, le Groupe de Recherche en Appareillage Médical de Sherbrooke (GRAMS) et le Centre d’Imagerie Moléculaire de Sherbrooke (CIMS) collaborent pour concevoir des scanners TEP permettant d’obtenir des images avec un contraste et une résolution inégalée. Pour obtenir ces images, les paramètres des scanners doivent être optimisés de manière minutieuse. L’un des paramètres les plus importants en TEP est la mesure temporelle pour minimiser les coïncidences fortuites et ainsi améliorer le rapport signal sur bruit de l’image. La mesure temporelle peut être entachée d’une part, de bruit statistique provenant de différentes sources comme le bruit thermique, le bruit d’amplification, la pente du signal au point de discrimination et d’autre part, les variations systémiques qui peuvent être corrigées par un traitement approprié de l’information. Le travail présenté dans ce mémoire porte sur la conception d’une nouvelle méthode embarquée et automatisée faisant appel à une sonde d’alignement temporel pour effectuer cet alignement et corriger la dispersion temporelle systémique dans le scanner. Cette méthode a été testée sur le scanner LabPET II, la dernière génération de scanner développé au GRAMS et a permis une amélioration de la mesure temporelle de 47%.

Le vieillissement de la population mondiale amène à se poser la question : comment bien vieillir ? La chute de personnes âgées est connue pour être le point de départ d’un cercle vicieux conduisant trop souvent à la perte d’autonomie avec un réel coût de prise en charge pour la société et le patient. La chute est la conséquence de la perte d’un équilibre efficace et économe en énergie, résultant d’une synergie entre le squelette, les muscles et les capacités cognitives. L’objectif de cette thèse est de rechercher les premiers signes d’un vieillissement pathologique afin de repérer, en amont, les personnes à risque. La première partie présente la caractérisation de l’alignement postural d’adultes jeunes et vieillissants, par l’analyse de reconstructions 3D du squelette obtenues à partir de radiographies bi-planaires. Elle permet d’identifier un invariant et des stratégies de compensation chez les sujets vieillissants. La deuxième partie s’intéresse au système musculaire via la reconstruction 3D de muscles à partir d’images IRM, pour des adultes jeunes et vieillissants avec déformations rachidiennes. Elle permet de mettre en évidence des changements musculaires en lien avec l’altération de la posture. La dernière partie de cette thèse aborde l’adaptation et la personnalisation d’un modèle biomécanique musculo-squelettique calculant les efforts résultants au niveau inter-vertébral. Une boucle de contrôle vise à limiter ces efforts en activant les muscles requis. L’utilisation de la géométrie 3D personnalisée dans ce modèle, ouvre à la voie à une compréhension fine des mécanismes de compensation se produisant au cours du vieillissement, normal ou pathologique. Cette partie révèle l’influence de l’altération de la posture sur le pattern de recrutement musculaire. Cette thèse met en évidence des altérations au cours du vieillissement, ce qui pourrait ouvrir la voie à l’identification de biomarqueurs permettant une meilleure prise en charge en amont des personnes vieillissantes à risque. / Aging of the global population challenges scientific community in finding ways to live longer, but also in better condition. Falling of the elderly is known to be the start of a vicious cycle leading to loss of autonomy, involving great costs for the society as well as for the patient. Falling is the consequence of the loss of an efficient balance involving skeleton, muscles and cognitive capacities. The objective of this PhD was to search for early changes leading to pathological aging, in order to detect people at risk. The first part reports the characterization of the postural alignment, of both young and older asymptomatic adults, from 3D reconstruction of their skeleton based on bi-planar X-rays. An invariant was found and compensatory strategies have been identified for aging adults. The second part focuses on the 3D reconstructions of the muscles, based on MRI images, both for young adults and older adults with spinal deformities. This part identifies muscular changes in relation with postural alterations. The last part of this PhD tackles the adjustment and personalization of a biomechanical musculo-skeletal model computing the resulting load in the inter-vertebral joint. The control loop approach of the model aims to limit these loads by activating appropriate muscles. The use of 3D personalized geometry as input of the model allows a better understanding of specific compensatory mechanisms occurring during aging or pathological evolution. This part reveals the influence of the postural alteration on the muscular recruitment pattern. This PhD brings to light aging alterations of the skeleton and muscles; this could lead to biomarkers’ identification allowing a better identification of aging people at risk.

L’instrumentation multi-pupille permet de repousser les limitations actuelles des diamètres des télescopes monolithiques. L’alignement des sous-pupilles est donc une problématique incontournable pour les futurs projets de télescopes au sol comme dans l’espace. Un Analyseur de Surface d’Onde (ASO) est alors nécessaire pour mesurer les aberrations spécifiques au cas multi-pupille que sont le piston différentiel (différence de marche entre les sous-pupilles), le tip et le tilt (basculements différentiels entre les sous-pupilles). Nous nous attachons à réaliser des ASOs non supervisés et simples d’implantation, permettant l’alignement total d’un instrument multi-pupille. L’algorithme ELASTIC repose sur l’analyse de la corrélation entre deux images focales prises successivement, différant par une perturbation maîtrisée et appliquée directement sur les sous-pupilles. ELASTIC permet d’une part d’estimer les grandes erreurs de tip/tilt, pour effectuer un alignement géométrique et d’autre part de stabiliser le tip/tilt pendant la minimisation des grandes erreurs de piston, pour l’alignement interférométrique. Enfin, un second algorithme appelé LAPD permet, au moyen de deux images prises simultanément dans un plan focal et dans un plan légèrement défocalisé, d’estimer les petites erreurs de piston/tip/tilt pour le cophasage fin. Ces différents algorithmes sont caractérisés au moyen de simulations numériques, pour différents types de télescopes multi-pupilles. Nous démontrons expérimentalement les briques de la chaîne d’alignement sur un instrument à 6 sous-pupilles. Ces ASOs permettent de simplifier le dimensionnement des futurs télescopes. / The resolution of a telescope is ultimately limited by its aperture diameter, but the size of mirrors is bounded by current technology to about 10m on the ground and to a few meters in space. To overcome this limitation, interferometry consists in making an array of sub-apertures interfere; the resulting instrument is called an interferometer or a multi-aperture telescope. To reach the diffraction limit of such instruments, all sub-apertures must be phased to within a small fraction of wavelength. A critical sub-system of interferometers is the Cophasing Sensor (CS), whose goal is to measure the relative positioning errors between the sub-apertures (differential piston, tip and tilt), which are the specific low-order aberration of an interferometer and the main source of wave-front degradation. We aim to develop unsupervised and easy-to-implement CSs for the global multi-aperture telescope alignment. ELASTIC algorithm provides a solution for large amplitude tip/tilt error measurement from a modified cross-spectrum of two diversity images, allowing the geometrical alignment. ELASTIC also provides tip/tilt stability for the large amplitude piston error minimization, called the interferometric alignment. Finally a second algorithm called LAPD uses focal and slightly defocused images for the small amplitude piston/tip/tilt error measurement, allowing the fine phasing. Numerical simulations of several types of multi-aperture telescopes are performed in order to test our algorithms. We experimentally demonstrate the efficiency of the different algorithms on a 6-sub-aperture instrument. These algorithms should simplify the design of the future telescopes.

Cette thèse propose l’utilisation de l’alignement d'ontologies pour contribuer à l'interopérabilité d’une fédération d’entreprises en se basant sur l'interopérabilité des données au niveau sémantique. Une approche d'alignement basée sur des modèles d’ontologie utilisant les mots noyaux est proposée en réponse aux problèmes et aux défis existants, visant ainsi à améliorer la capacité d'adaptation et la précision dans la mise en correspondance de concepts. De plus une étape d'agrégation des « matchers » analytique, qui permet de combiner automatiquement plusieurs adaptateurs et d'améliorer les résultats combinés, vient compléter l’approche. Un système prototype a été mis en œuvre à l’issue des travaux conceptuels pour la validation de l’approche proposée. Les expériences démontrent que l’approche proposée a obtenu des résultats prometteurs et a atteint les objectifs escomptés sur la définition de proximité des concepts. L'approche d'alignement d’ontologies proposée et le système de prototype mis en œuvre ont enfin été appliqués à une architecture dirigée par les ontologies et axée sur l'interrogation des données de plusieurs bases de données relationnelles. / This thesis brings ontology alignment to contribute to federated enterprise interoperability focusing on data interoperability at the semantic level. In response to existing problems and challenges, aiming at improving the matching ability and precision, a pattern-based core word ontology alignment approach is proposed, as well as an analytic matcher aggregation approach, which allows combining the multiple matchers automatically and improve the combined results. A prototype system is implemented for validation and further application based on the proposed approaches. The experiments suggest that the proposed approaches obtained promising results and reached expected goals. The proposed ontology alignment approach and implemented prototype system are applied to an ontology-driven architecture for querying data from multiple relational databases.

L’alignement stratégique du système d’information est une problématique récurrente en entreprise, de nombreux projets opérations à dimension système d’information ne permettant pas d’obtenir les gains attendus par les Directions Générales. Face à ces nombreux constats d’échecs, plusieurs variables explicatives peuvent être invoquées. Cette recherche vise à en tester une, celle du mépris des faisabilités opérationnelles. Le terme de mépris a été choisi à dessein afin d’insister sur la dimension « incarnée » de la manoeuvre d’alignement, et notamment des « conditions que l’on puisse faire » qui sont exprimées par les différentes parties prenantes. Fondée sur une double définition du mépris interrogeant le thème de la « prise » comme de la « mé-prise », les résultats obtenus dans le cadre de cette recherche exploratoire font du mépris des faisabilités opérationnelles un objet en sciences de gestion et montrent que le mépris des faisabilités opérationnelles peut être l’une des variables explicatives du désalignement stratégique. / Information system alignment is a vital subject in companies as many IT projects fail to achieve the benefits expected by top management. To explain this statement, many variables can be put forward. We decided to focus our study on one of those potential explanatory reasons which is “contempt for operational feasibilities”. The “contempt” expression has been precisely chosen to underline the embodied dimension of strategic alignment, and, in particular, “the underpinning conditions under which one can realize” as expressed by project stakeholders. Based on a twofold definition of contempt questioning the action of “taking” and “mis-taking” operational feasibilities, the results collected during this exploratory research highlight the relevance of placing this subject in the field of management and show how contempt for operational feasibilities can have proven effects on information system misalignment.

Nous présentons dans cette thèse une utilisation de la structure dite de stries huileuses présente lors de la compétition entre deux ancrages antagonistes de part et d’autre d’un film sub-micrométrique de cristal liquide en phase smectique pour réaliser le contrôle à l’échelle individuelle de l’orientation d’émetteurs de photons unique ainsi que de l’auto-organisation ultérieure lorsque la concentration est augmentée. La morphologie interne de cette structure est étudiée à l’aide d’observations en microscopie optique polarisée, d’ellipsométrie et de diffraction de rayons X. L’analyse de ces résultats mène au modèle présenté en fin de chapitre 2 caractérisé par la formation d’un réseau de défauts topologiques orientés. Ces stries huileuses sont ensuite utilisées pour permettre l’alignement à l’échelle individuelle de particules semi-conductrices, des dots-in-rods de CdSe:CdS, suivant l’axe principal des défauts. Le chapitre 3 présente l’insertion des particules et la mesure de l’orientation de leur dipôle associé ainsi que celle du degré de polarisation. Le chapitre 4 discute du comportement des particules pour une concentration élevée, avec outre leur orientation leur auto-organisation au sein des stries huileuses. Nous faisons une analyse statistique de la densité des amas formés à la surface d’un échantillon et des informations résultant de la structure des amas sur l’organisation des défauts dans différentes situations. On observe un alignement des nanoparticules à l’échelle unique et en amas, ainsi qu’un maintien ou un renforcement du degré de polarisation mesuré, montrant une auto-organisation des amas favorisant l’interaction entre les dipôles des particules. / This thesis discusses the use of a liquid crystal structure, called oily streaks, formed by the competition of two antagonist anchoring on each side of a submicrometric liquid crystal layer, to achieve the self-alignment and, for higher concentration, the organization, of single photon emitters on an individual scale. We discuss the internal layout of these oily streaks through measurements done in polarized optical microscopy, ellipsometry and X-ray diffraction analysis. These data sets are correlated in chapter 2 into a description of the internal structure of the oily streaks, characterized by the formation of a pattern of oriented topological defects, and an analysis of their behaviour. These streaks are then used as a template to align single photon emitters, CdSe:CdS dot-in-rods, on an individual scale alongside the main axis of the defects. We measure the alignment of their dipoles as well as their degree of polarization in order to discuss the behaviour of the particles in the topological defects of the oily streaks. The last chapter presents a statistical analysis of the behaviour of nanoparticles in oily streaks once their concentration is increased, depending on their size in number of particles as well as the characteristics of the structure in which the single particles or the clusters are trapped. We use these elements to further our understanding of the layout of oily streaks in different thicknesses and configurations as we observe the alignment phenomenon both with single particles and clusters, as well as, for the clusters, a similar or superior degree of polarization compared to single particles, indicating an interaction between the particles’ dipoles.

Dans cette thèse, nous présentons des approches d’adaptation d’un processus d’alignement aux caractéristiques des ontologies alignées, qu'il s'agisse de caractéristiques quantitatives telles que leur volume ou de caractéristiques particulières liées par exemple à la façon dont les labels des concepts sont construits. Concernant les caractéristiques quantitatives, nous proposons deux méthodes de partitionnement d'ontologies qui permettent l’alignement des ontologies très volumineuses. Ces deux méthodes génèrent, en entrée du processus d'alignement, des sous ensembles de taille raisonnable des deux ontologies à aligner en prenant en compte dès le départ l'objectif d'alignement dans le processus de partitionnement.Concernant les caractéristiques particulières des ontologies alignées, nous présentons l’environnement TaxoMap Framework qui permet la spécification de traitements de raffinement à partir de primitives prédéfinies. Nous proposons un langage de patrons MPL (the Mapping Pattern Language) que nous utilisons pour spécifier les traitements de raffinement.En plus des approches d’adaptation aux caractéristiques des ontologies alignées, nous présentons des approches de réutilisation des résultats d'alignement pour l'ingénierie ontologique. Nous nous focalisons plus particulièrement sur l'utilisation de l'alignement pour l'enrichissement d'ontologies. Nous étudions l'apport des techniques d'alignement pour l'enrichissement et l'impact des caractéristiques de la ressource externe utilisée comme source d'enrichissement. Enfin, nous présentons la façon dont l'environnement TaxoMap Framework a été implémenté et les expérimentations réalisées : des tests sur le module d'alignement TaxoMap, sur l'approche de raffinement de mappings, sur les méthodes de partitionnement d'ontologies de très grande taille et sur l'approche d'enrichissement d'ontologies. / In this thesis, we present approaches for adapting an alignment process to the characteristics of the aligned ontologies, whether in respect of the quantitative characteristics such as their volume or the particular characteristics related for example to the way in which the labels of the concepts are built.Concerning the quantitative characteristics, we propose two ontology partitioning methods that make the alignment of very large ontologies possible. Both methods generate in the input of the alignment process, subsets of reasonable size of the two ontologies to be aligned by taking into account, as soon as possible, the alignment objective in the partitioning process.Concerning the particular characteristics of the aligned ontologies, we present the TaxoMap Framework environment that allows the specification of refinement treatments from predefined primitives. We propose a pattern language MPL (the Mapping Pattern Language) that we use to specify the refinement treatments.In addition to the adaptation approaches to the characteristics of the aligned ontologies, we present approaches for re-using the alignment results for the ontological engineering. We focus specifically on the use of the alignment for the ontology enrichment. We study the contribution of the alignment techniques for the enrichment and the impact of the characteristics of the external resource used as a source of enrichment.Finally, we present how the TaxoMap Framework environment was implemented and the performed experiments: tests on the TaxoMap alignment module, on the mappings refinement approach, on the partitioning methods of very large ontologies and on the ontology enrichment approach.

La santé se digitalise et de multiples projets d’e-santé se développent. Dans le contexte des maladies rares (MR), un champ qui est devenu parmi les priorités de la stratégie de santé publique en France, l’e-santé pourrait constituer une solution pour améliorer les connaissances sur l’épidémiologie des MR. La Banque Nationale de Données Maladies Rares (BNDMR) propose de centraliser la conduite de ces études épidémiologiques pour toutes les MR et tous les patients, atteints de ces maladies, suivis dans le système de soin français. La BNDMR doit se développer au sein d’un paysage numérique dense et hétérogène. Développer l’interopérabilité de la BNDMR constitue l’objectif des travaux de cette thèse. Comment identifier les patients, incluant les fœtus ? Comment fédérer les identités des patients? Comment chainer des données pour permettre la conduite des études ? En réponse à ces questions, nous proposons une méthode universelle d’identification des patients qui respecte les contraintes de protection des données de santé. Quelles données recueillir dans la BNDMR ? Comment améliorer l’interopérabilité entre ces données et celles issues du large éventail des systèmes existants ? En réponse à ces questions, nous proposons de standardiser le recueil d’un set minimal de données pour toutes les MR. L’implémentation de standards internationaux assure un premier pas vers l’interopérabilité. Nous proposons aussi d’aller à la découverte de correspondances. Minimiser l’intervention humaine en adoptant des techniques d’alignement automatisé et rendre fiables et exploitables les résultats de ces alignements ont constitué les principales motivations de notre proposition. / The digitalization of healthcare is on and multiple e-health projects are unceasingly coming up. In the rare diseases context, a field that has become a public health policy priority in France, e-health could be a solution to improve rare diseases epidemiology and to propose a better care for patients. The national data bank for rare diseases (BNDMR) offers the centralization of these epidemiological studies conduction for all rare diseases and all affected patients followed in the French healthcare system. The BNDMR must grow in a dense and heterogeneous digital landscape. Developing the BNDMR interoperability is the objective of this thesis’ work. How to identify patients, including fetuses? How to federate patients’ identities to avoid duplicates creation? How to link patients’ data to allow studies’ conduction? In response to these questions, we propose a universal method for patients’ identification that meets the requirements of health data protection. Which data should be collected in the national data bank? How to improve and facilitate the development of interoperability between these data and those from the wide range of the existing systems? In response to these questions, we first propose the collection of a standardized minimum data set for all rare diseases. The implementation of international standards provides a first step toward interoperability. We then propose to move towards the discovery of mappings between heterogeneous data sources. Minimizing human intervention by adopting automated alignment techniques and making these alignments’ results reliable and exploitable were the main motivations of our proposal.

L'homme, de manière générale apprécie ses habitudes. Nous proposons une méthodologie d'identification des activités de routine depuis des régularités extraites des données de contexte, acquises sur téléphone portable. Notre choix algorithmique se base sur l'algorithme d'alignement proposé par Lecroq et al. L'algorithme cherche à aligner des séquences de n-uplets de données du contexte. Les séquences algorithmiques correspondent aux traces d'utilisation régulières. Notre contribution technique consiste à l'amélioration de l'algorithme afin qu'il puisse exploiter la nature séquentielle des données se basant sur une approche d'optimisation locale. Les deux apports rendent la solution adaptée aux données dont la volumétrie compatibles avec les données de contexte.Afin d'évaluer notre approche, nous présentons un générateur de données simulées et une campagne d'acquisition de données réelles. Ces données sont utilisées pour valider notre approche. / Humans are creatures of habit, often developing a routine for their day-to-day life. We propose a way to identify routine as regularities extracted from the context data of mobile phones. We choose Lecroq et al.'s existing state of the art algorithm as basis for a set of modifications that render it suitable for the task. Our approach searches alignments in sequences of n-tuples of context data, which correspond to the user traces of routine activity. Our key enhancements to this algorithm are exploiting the sequential nature of the data an early maximisation approach. We develop a generator of context-like data to allow us to evaluate our approach. Additionally, we collect and manually annotate a mobile phone context dataset to facilitate the evaluation of our algorithm. The results allow us to validate the concept of our approach.

La mitose est précisément contrôlée par la signalisation via l'ubiquitine et est essentielle au maintien de l'intégrité du génome. Dans ce travail, j'ai étudié la fonction de l'enzyme de dé-ubiquitination, UCHL3 et de la ligase E3-ubiquitine, TRIM15. J'ai observé que TRIM15 régule l'adhésion et la mobilité des cellules. UCHL3 a été identifié par un criblage à haut contenu, en tant que facteur critique contrôlant l'alignement et la ségrégation des chromosomes. Fait intéressant, il a déjà été rapporté que les niveaux d’expression d’UCHL3 sont altérés dans divers types de cancer. En utilisant une approche protéomique, nous avons identifié la kinase Aurora B comme un médiateur potentiel de ces phénotypes. Comme l'aneuploïdie est la marque de nombreux cancers et que l'adhésion cellulaire joue un rôle important dans l'invasion des tumeurs et les métastases, mes résultats suggèrent que ces deux protéines pourraient jouer un rôle dans la carcinogenèse. / Mitosis is tightly controlled by ubiquitin signaling and is crucial to maintain genome integrity. In this work, I investigated the function of the deubiquitinating enzyme UCHL3 and the E3 ubiquitin ligase TRIM15. I observed that TRIM15 regulates cell adhesion and motility. UCHL3 was identified in a high-content screen, as a critical factor controlling the chromosome alignment and segregation. Interestingly, it has been previously reported that UCHL3 levels are altered in various cancer types. Using a proteomic approach, we identified Aurora B kinase as a potential mediator of these phenotypes. Since aneuploidy is a hallmark of many cancers, and cell adhesion plays an important role in tumor invasion and metastasis, my results suggest that both proteins could play a role in carcinogenesis.