La séquence des événements moléculaires engendrés par des perturbations de signaux externes qui peuvent affecter les horloges circadiennes, et générer des pathologies restait peu connue. Durant ma thèse, j’ai démontré au niveau moléculaire, comment déplacer l’horaire de l'alimentation chez la souris de la phase active à la phase de repos, altère le métabolisme à la suite d’une hypoinsulinémie durant la phase active, ce qui provoque une activation de PPARα qui reprogramme le métabolisme et l'expression de RevErbα et qui de ce fait décale l’horloge de 12h dans les tissus périphériques. Notamment, l’absence de PPARα dans le noyau suprachiasmatique empêche le décalage de l’horloge centrale. Ainsi, les phases d’activité et de repos contrôlées par l’horloge centrale ne sont plus alignées avec l'expression des gènes contrôlée par les horloges périphériques. Ce non-alignement crée un syndrome métabolique similaire à celui observé chez des individus soumis à des horaires de travail décalés. / The sequence of molecular events through which alterations in externals cues may impinge on circadian clocks, and generate pathologies, was mostly unknown. During my thesis work, I have molecularly deciphered, how switching feeding in mice, from the “active” to the "rest" phase [Restricted Feeding (RF)] , alters the metabolism through hypoinsulinemia during the “active” phase, leading to increased PPARα activity, thereby reprograming both metabolism and RevErbα expression and leads to a 12h circadian clock-shift in peripheral tissues.Most notably, the lack of PPARα expression in the suprachiasmatic nuclei (SCN) prevents a shift of the central clock. Therefore, the “active” and “rest” phases controlled by the SCN clock and gene expression controlled by the peripheral circadian clocks are misaligned. Most interestingly, this misalignment generates a metabolic syndrome-like pathology, similar to that associated with shiftwork schedules.

L’alignement d’images paramétrique a de nombreuses applications pour la réalité augmentée, la compression vidéo ou encore le suivi d’objets. Dans cette thèse, nous nous intéressons notamment aux techniques de recalage d’images (template matching) reposant sur l’optimisation locale d’une fonctionnelle d’erreur. Ces approches ont conduit ces dernières années à de nombreux algorithmes efficaces pour le suivi d’objets. Cependant, les performances de ces algorithmes ont été peu étudiées lorsque les images sont dégradées par un bruit important comme c’est le cas, par exemple, pour des captures réalisées dans des conditions de faible luminosité. Dans cette thèse, nous proposons un nouveau formalisme, appelé formalisme bidirectionnel, qui unifie plusieurs approches de l’état de l’art. Ce formalisme est utilisé dans un premier temps pour porter un éclairage nouveau sur un grand nombre d’approches de la littérature et en particulier sur l’algorithme ESM (Efficient Second-order Minimization). Nous proposons ensuite une étude théorique approfondie de l’influence du bruit sur le processus d’alignement. Cette étude conduit à la définition de deux nouvelles familles d’algorithmes, les approches ACL (Asymmetric Composition on Lie Groups) et BCL (Bidirectional Composition on Lie Groups) qui permettent d’améliorer les performances en présence de niveaux de bruit asymétriques (Rapport Signal sur Bruit différent dans les images). L’ensemble des approches introduites sont validées sur des données synthétiques et sur des données réelles capturées dans des conditions de faible luminosité. / Parametric image alignment is a fundamental task of many vision applications such as object tracking, image mosaicking, video compression and augmented reality. To recover the motion parameters, direct image alignment works by optimizing a pixel-based difference measure between a moving image and a fixed-image called template. In the last decade, many efficient algorithms have been proposed for parametric object tracking. However, those approaches have not been evaluated for aligning images of low SNR (Signal to Noise ratio) such as images captured in low-light conditions. In this thesis, we propose a new formulation of image alignment called Bidirectional Framework for unifying existing state of the art algorithms. First, this framework allows us to produce new insights on existing approaches and in particular on the ESM (Efficient Second-order Minimization) algorithm. Subsequently, we provide a theoretical analysis of image noise on the alignment process. This yields the definition of two new approaches : the ACL (Asymmetric Composition on Lie Groups) algorithm and the BCL (Bidirectional Composition on Lie Groups) algorithm, which outperform existing approaches in presence of images of different SNR. Finally, experiments on synthetic and real images captured under low-light conditions allow to evaluate the new and existing approaches under various noise conditions.

La dysarthrie est un trouble de la parole affectant la réalisation motrice de la parole causée par des lésions du système nerveux central ou périphérique. Elle peut être liée à différentes pathologies : la maladie de Parkinson, la Sclérose Latérale Amyotrophique(SLA), un Accident Vasculaire Cérébral (AVC), etc. Plusieurs travaux de recherche ont porté sur la caractérisation des altérations liées à chaque pathologie afin de les regrouper dans des classes de dysarthrie. La classification la plus répandue est celle établie parF. L. Darley comportant 6 classes en 1969, (complétée par deux classes supplémentaires en 2005)Actuellement, l’évaluation perceptive (à l’oreille) reste le standard utilisé dans lapratique clinique pour le diagnostique et le suivi thérapeutique des patients. Cette approcheest néanmoins reconnue comme étant subjective, non reproductible et coûteuseen temps. Ces limites la rendent inadaptée à l’évaluation de larges corpus (dans le cadred’études phonétiques par exemple) ou pour le suivi longitudinal de l’évolution des patientsdysarthriques.Face à ces limites, les professionnels expriment constamment leur besoin de méthodesobjectives d’évaluation de la parole dysarthrique. Les outils de Traitement Automatiquede la Parole (TAP) ont été rapidement considérés comme des solutions potentiellespour répondre à cette demande.Le travail présenté dans ce rapport s’inscrit dans ce cadre et étudie l’apport quepeuvent avoir ces outils dans l’évaluation de la parole dysarthrique, et plus généralementpathologique.Dans ce travail, une approche pour la détection automatique des phonèmes anormauxdans la parole dysarthrique est proposée et son comportement est analysé surdifférents corpus comportant différentes pathologies, classes dysarthriques, niveaux desévérité de la maladie et styles de parole. Contrairement à la majorité des approchesproposées dans la littérature permettant des évaluations de la qualité globale de la parole(évaluation de la sévérité, intelligibilité, etc.), l’approche proposée se focalise surle niveau phonème dans le but d’atteindre une meilleure caractérisation de la dysarthrieet de permettre un feed-back plus précis et utile pour l’utilisateur (clinicien, phonéticien,patient). L’approche s’articule autours de deux phases essentielles : (1) unepremière phase d’alignement automatique de la parole au niveau phonème (2) uneclassification de ces phonèmes en deux classes : phonèmes normaux et anormaux. L’évaluation de l’annotation réalisée par le système par rapport à une évaluationperceptive d’un expert humain considérée comme ”référence“ montre des résultats trèsencourageants et confirme la capacité de l’approche à detecter les anomalies au niveauphonème. L’approche s’est aussi révélée capable de capter l’évolution de la sévéritéde la dysarthrie suggérant une potentielle application lors du suivi longitudinal despatients ou pour la prédiction automatique de la sévérité de leur dysarthrie.Aussi, l’analyse du comportement de l’outil d’alignement automatique de la paroleface à la parole dysarthrique a révélé des comportements dépendants des pathologieset des classes dysarthriques ainsi que des différences entre les catégories phonétiques.De plus, un effet important du style de parole (parole lue et spontanée) a été constatésur les comportements de l’outil d’alignement de la parole et de l’approche de détectionautomatique d’anomalies.Finalement, les résultats d’une campagne d’évaluation de l’approche de détectiond’anomalies par un jury d’experts sont présentés et discutés permettant une mise enavant des points forts et des limites du système. / Dysarthria is a speech disorder resulting from neurological impairments of the speechmotor control. It can be caused by different pathologies (Parkinson’s disease, AmyotrophicLateral Sclerosis - ALS, etc.) and affects different levels of speech production (respiratory,laryngeal and supra-laryngeal). The majority of research work dedicated tothe study of dysarthric speech relies on perceptual analyses. The most known study, byF. L. Darley in 1969, led to the organization and the classification of dysarthria within 6classes (completed with 2 additional classes in 2005).Nowadays, perceptual evaluation is still the most used method in clinical practicefor the diagnosis and the therapeutic monitoring of patients. However, this method isknown to be subjective, non reproductive and time-consuming. These limitations makeit inadequate for the evaluation of large corpora (in case of phonetic studies) or forthe follow-up of the progression of the condition of dysarthric patients. In order toovercome these limitations, professionals have been expressing their need of objectivemethods for the evaluation of disordered speech and automatic speech processing hasbeen early seen as a potential solution.The work presented in this document falls within this framework and studies thecontributions that these tools can have in the evaluation of dysarthric, and more generallypathological speech.In this work, an automatic approach for the detection of abnormal phones in dysarthricspeech is proposed and its behavior is analyzed on different speech corpora containingdifferent pathologies, dysarthric classes, dysarthria severity levels and speechstyles (read and spontaneous speech). Unlike the majority of the automatic methodsproposed in the literature that provide a global evaluation of the speech on generalitems such as dysarthria severity, intelligibility, etc., our proposed method focuses onthe phone level aiming to achieve a better characterization of dysarthria effects and toprovide a precise and useful feedback to the potential users (clinicians, phoneticians,patients). This method consists on two essential phases : (1) an automatic phone alignmentof the speech (2) an automatic classification of the resulting phones in two classes :normal and abnormal phones.When compared to an annotation of phone anomalies provided by a human expertconsidered to be the ”gold standard“, the approach showed encouraging results andproved to be able to detect anomalies on the phone level. The approach was also able to capture the evolution of the severity of the dysarthria suggesting a potential relevanceand use in the longitudinal follow-up of dysarthric patients or for the automatic predictionof their intelligibility or the severity of their dysarthria.Also, the automatic phone alignment precision was found to be dependent on the severity,the pathology, the class of the dysarthria and the phonetic category of each phone.Furthermore, the speech style was found to have an interesting effect on the behaviorsof both automatic phone alignment and anomaly detection.Finally, the results of an evaluation campaign conducted by a jury of experts on theannotations provided by the proposed approach are presented and discussed in orderto draw a panel of the strengths and limitations of the system.

Les géomètres de la section Survey de l’Organisation Européenne pour la Recherche Nucléaire (CERN) utilisent le nivellement hydrostatique HLS pour effectuer des alignements verticaux précis. Le HLS atteint des précisions micrométriques, ce qui lui permet d’être utilisé pour les expériences à but de physique fondamentale comme le Large Hadron Collider (LHC). HLS mesure certes des déformations qui ont pour conséquence de désaligner tout accélérateur de particules lié au sol, mais il mesure également d’autres phénomènes aux caractéristiques bien particulières. Parmi ces phénomènes mesurés, les marées terrestres représentent une part très largement majoritaire du signal. Leur effet sur les mesures HLS est périodique et engendre une inclinaison longue base qui n’aboutit pas au désalignement relatif des aimants constitutifs d’un accélérateur. Les objectifs de ce doctorat sont de pouvoir prédire les effets ne perturbant pas l’alignement relatif d’un accélérateur de particules et ainsi corriger les mesures HLS de ces signaux. En effet, les tolérances planimétrique et altimétrique à respecter dans le domaine des accélérateurs de particules sont de plus en plus serrées. Par exemple, le Compact Linear Collider (CLIC), aujourd’hui à l’étude de faisabilité, nécessite une précision d’alignement à 3σ de 10 μm dans une fenêtre glissante de 200 m selon les directions transversale et verticale. Le HLS est candidat pour assurer cet alignement vertical mais l’amplitude de marée est d’environ +/-20 μm à 200 m, rendant nécessaire la prise en compte de ce phénomène longue base pour que l’instrumentation réponde aux besoins du CLIC. Ce doctorat est inspiré des travaux déjà réalisés sur les inclinomètres longue base et décrit les effets mesurés par HLS afin de classer ces phénomènes selon qu’ils désalignent ou non un accélérateur de particules. Enfin, les outils et modèles pour prédire les effets maitrisables sont utilisés pour anticiper les différents signaux mesurés par les HLS installés au CERN. / The surveyors of the Large Scale Metrology section of the European Organization for Nuclear Research (CERN) use hydrostatic levelling systems (HLS) to perform precise vertical alignment measurements. The HLS achieves micrometer accuracy, which allows it to be used for the fundamental physics experiments such as the Large Hadron Collider (LHC). An HLS measures the deformations that lead to the misalignment of any particle accelerator linked to the ground, but it also measures other phenomena with very particular characteristics. Among these measured phenomena Earth tides form the main part of the signal. Their effect on HLS measurements is periodic and produces a long baseline tilt that does not lead to a relative misalignment of the magnets that constitute the accelerator.The objectives of this doctoral research are to be able to predict the effects which do not disturb the relative alignment of a particle accelerator and to remove these signals from the HLS measurements. Indeed, the horizontal and vertical positioning tolerances to be respected in the realm of particle accelerators are becoming tighter and tighter. For example, the Compact Linear Collider (CLIC), currently the object of a feasibility study, requires a 3σ alignment accuracy of 10 μm in a sliding window of 200 m, in both the transverse and vertical directions. The HLS is a candidate for measuring the vertical alignment but the amplitude of the tidal effect is approximately +/-20 μm over200 m, making it necessary to take into account this long baseline phenomenon for the instrument to meet the CLIC requirements.This doctoral thesis is inspired by previous work on the long baseline tiltmeters and describes the effects measured by HLS in order to classify the measured phenomena according to whether they could produce a misalignment of a particle accelerator or not. Finally, the tools and models to predict those effects that are well understood are used to anticipate the different signals measured by HLS installed at CERN.

Le sujet de cette thèse concerne l’étude de dynamiques induites par des impulsions lasers femtosecondes intenses. La première dynamique étudiée porte sur l’alignement de la molécule de CO2, pure ou en mélange avec l’argon ou l’hélium, en phase gazeuse dense (jusqu’à 20 bar), ce régime n’ayant jamais été étudié expérimentalement auparavant. L’alignement moléculaire, quand il est induit par une impulsion laser femtoseconde et intense, présente deux contributions qui apparaissent après passage de l’impulsion : un alignement permanent et un alignement transitoire. L’influence des collisions se manifeste alors par des transferts de population entre états rotationnels qui ont pour conséquence de faire décroître ces deux contributions. Le temps de décroissance de l’alignement permanent est seulement lié aux collisions inélastiques tandis que le temps de décroissance de l’alignement transitoire est lié à la fois aux collisions inélastiques et élastiques. Nous montrons alors que la détermination expérimentale de la contribution des collisions élastiques, expérimentalement difficile d’accès, est possible à partir de l’analyse des traces d’alignement moléculaire. Cette analyse se base sur la modélisation des taux de transfert entre états liés aux collisions inélastiques par des lois semi-empiriques du type ECS-(E)P. La contribution élastique des collisions déterminée est en bon accord avec des valeurs calculées selon un modèle classique. La deuxième dynamique étudiée est la dépendance en éclairement de l’effet Kerr électronique. Nous poursuivons alors les travaux menés par Loriot et al. en 2009 qui ont montré que l’indice Kerr électronique saturait avant de s’annuler puis de présenter une contribution négative lorsqu’on augmente l’éclairement (inversion du signe pour quelques dizaines de térawatts par centimètre carré). Nous avons alors étendu cette étude en observant à une longueur d’onde de 400 nm (800 nm dans l’étude originale) cette inversion du signe de l’indice Kerr dans l’air. / This thesis is devoted to the study of dynamics induced by intense femtoseconds lasers pulses. The first studied dynamics deals with molecular alignment of CO2-X mixtures (X=CO2, Ar, N2), in dense gases (up to 20 bar). Up to now, this regime has never been studied experimentally. In the field-free regime (after laser/matter interaction), molecular alignment exhibits two components : a permanent alignment and a transient one. The influence of collisions appears through population transfers between rotational states, which leads to a decrease of these two contributions. Permanent alignment relaxation time is only tied to inelastics collisions whereas transient alignment relaxation time is tied to both inelastics and elastics ones. We show that the determination of the elastic collisions contribution (for which the experimental determination is uneasy), is then possible thanks to the analysis of molecular alignment measurements. This analysis is based on the modelling of inelastics rotational state-to-state transfer rates by ECS-(E)P semi-empirical laws. The elastic contribution of collisions is experimentally determined and happened to be in a good agreement with classically calculated ones. The second studied dynamics is the intensity dependence of the electronic Kerr effect. We pursue the works led by Loriot and al. in 2009 which showed that electronic Kerr index saturated, before nullifying and then presenting a negative contribution when the intensity increases (inversion of the sign for some tens of terawatts by square centimeter). We complete the previous study by performing similar measurements in air at 400 nm (800 nm in the original study).

La thématique de cette thèse est l'alignement moléculaire. Celui-ci est un sujet très important qui ouvre la voie sur un contrôle beaucoup plus fin de nombreux phénomènes. Ainsi, nous avons développé une nouvelle technique de mesure de l’alignement moléculaire suivant un axe et permettant d’en conserver le signe. Celle-ci est, à l’instar des techniques de mesure de l’alignement moléculaire développées dans l’équipe, basée sur la mesure de variation d’indice de réfraction induite par l’alignement moléculaire. La technique développée ensuite permet également la mesure de l’alignement moléculaire, tout en étant aussi une application de celui-ci puisqu’il permet ici la génération de troisième harmonique. L’alignement moléculaire est également mis en oeuvre dans la dernière étude puisque nous montrons qu’il apporte la résolution nécessaire à l’étude de la thermalisation d’un échantillon moléculaire excité / The thematic of this thesis is molecular alignment. The latter is a very important topic that opens the way toward a much more thin control of many phenomenons. So, we have developed a new measurement technique of the molecular alignment along one axis that permits to preserve the sign of alignment. This one is, like other measurement techniques developed by the team,based on the measurement of the refractive index variation induced by the molecular alignment.The technique developed then also permits the molecular alignment measurement, being also an application of it because it allows the third harmonic generation. In the last study, molecular alignment is implemented to show that it brings the necessary resolution for the study of an excited molecular sample thermalization

Phases organiques luminescentes qui sont incorporés dans une matrice inorganique conductrice est proposé dans cette étude pour la couche active d'une diode émettant de la lumière hybride. Dans ce composite, le colorant organique joue le rôle de site de recombinaison radiative de porteurs de charge qui sont injectées dans la matrice de transport ambipolaire inorganique. Comme l'un des combinaisons de matériaux de candidat, bicouche et des films minces composites de ZnSe et un complexe d'iridium rouge (Ir(BPA)) émetteur de lumière organique ont été préparé in situ par UHV technique d'évaporation thermique. Les alignements de bande d'énergie mesurée par spectroscopie de photoélectrons (PES) pour le ZnSe/Ir(BPA)et deux couches de ZnSe+Ir(BPA) révèlent que le composite HOMO et LUMO du colorant organique sont positionnées dans la largeur de bande interdite de ZnSe. Cette gamme offre les forces motrices énergiques nécessaires pour les transferts d'électrons et de trous de ZnSe à Ir(BPA). Par l'interprétation des données du PES,la composition chimique des interfaces ont également été déterminés. Le ZnSe/Ir(BPA) interface est réactive, même si elle est d'une pureté de matériaux de haute.Pendant ce temps, l'Ir (BPA)/ZnSe interface ne présente pas la pureté matériel. Ceci est représenté à la nature de ZnSe évaporation comme Zn particuliers et des fluxSE2, associée à des interactions chimiques avec le Ir(BPA) substrat. L'interface est,de ce fait, composé d'une multitude de phases, les phases de Se0, ZnSe rares, réduit Se et oxydé molécules de colorant, et de Zn qui sont intercalées atomes dans leIr(BPA) substrat. PES des composites ZnSe+Ir(BPA) révèle des tendances similaires à l'Ir(BPA)/ZnSe interface. A des émissions de lumière rouge surfaciques et intermittents fanées ont été observés à partir de dispositifs qui incorporent couches alternées séquences de ZnSe et Ir(BPA) pour la couche active. / Luminescent organic phases that are embedded in a conductive inorganicmatrix is proposed in this study for the active layer of a hybrid light-emitting diode. Inthis composite, the organic dye acts as the radiative recombination site for chargecarriers that are injected into the inorganic ambipolar transporting matrix. As one ofthe candidate material combinations, bilayer and composite thin films of ZnSe and ared iridium complex (Ir(BPA)) organic light emitter were prepared in situ via UHVthermal evaporation technique. The energy band alignments measured byphotoelectron spectroscopy (PES) for the ZnSe/Ir(BPA) bilayer and ZnSe+Ir(BPA)composite reveal that the HOMO and LUMO of the organic dye are positioned in theZnSe bandgap. This lineup provides the required energetic driving forces for electronand hole transfers from ZnSe to Ir(BPA). By interpreting PES data, the chemicalcomposition of the interfaces were also determined. The ZnSe/Ir(BPA) interface isreactive even though it is of high material purity. Meanwhile, the Ir(BPA)/ZnSeinterface does not exhibit material purity. This is accounted to the nature of ZnSeevaporation as individual Zn and Se2 fluxes, coupled with chemical interactions withthe Ir(BPA) substrate. The interface is, thereby, composed of an abundance of Se0phases, sparse ZnSe phases, reduced Se and oxidized dye molecules, and Znatoms that are intercalated into the Ir(BPA) substrate. PES of the ZnSe+Ir(BPA)composites reveals similar trends to the Ir(BPA)/ZnSe interface. A faded areal andintermittent red light emissions were observed from devices that incorporatedalternating layer sequences of ZnSe and Ir(BPA) for the active layer.

Cette thèse questionne les manifestations de la convergence (i.e. le rapprochement entre les productions des participants) au niveau interactionnel. Pour cela, les termes d'alignement (défini en rapport avec l'activité en cours) et d'affiliation (l'expression d'un même stance par les participants) sont empruntés à l'Analyse Conversationnelle. Le corpus utilisé est le CID-Corpus of Interational Data, corpus de conversation (interaction non-contrainte, hautement coopérative et globalement symétrique).Nous interrogeons le lien entre la convergence et la similarité lexicale, grâce à l'analyse d'une collection de 300 hétéro-répétitions (recueillie grâce à un outil d'aide au repérage des répétitions). Nous proposons ensuite une analyse quantitative de l'évolution des réponses des auditeurs, puis une analyse qualitative de discours rapportés directs, phénomènes susceptibles de faire émerger de l'affiliation. Nous montrons que les hétéro-répétitions lexicales et les discours rapportés « en écho » (discours rapportés produits par l'auditeur de la narration) peuvent être utilisés (entre autres) pour exprimer l'alignement et l'affiliation, ce qui, en cas de ratification, crée les conditions propices à l'émergence d'un moment de convergence interactionnelle. Nous montrons également que ces mêmes phénomènes peuvent servir à créer le désalignement temporaire nécessaire à l'engagement dans une séquence oblique convergente. Ainsi, ce travail décrit l'établissement et le fonctionnement de séquences convergentes, à travers l'étude de phénomènes interactionnels méconnus. / This thesis investigates the manifestations of convergence (i.e. the rapprochement between the participants' productions) at the level of interaction. With this aim, the terms of alignment (defined in relation to the current activity) and affiliation (display of the same stance by both participants) are borrowed from Conversation Analysis. The conversational corpus (non-constrained, highly cooperative and globally symmetrical interaction) used is the CID-Corpus of Interactional Data. Firstly, the link between convergence and lexical similarity is investigated thanks to the analysis of a collection of 300 other-repetitions (collected using a tool to assist in the detection of OR). Secondly, storytelling is studied and a quantitative analysis of the evolution of listeners' responses is proposed together with a qualitative analysis of direct reported speech phenomena, which are likely to make affiliation emerge. These analyses show that lexical other-repetitions and "echo" reported speech (reported speech which is produced by the listener of the narrative) can be used by participants to, inter alia, express alignment and affiliation, which, in case of ratification, creates the adequate conditions for the emergence of interactional convergence. The same phenomena can be used to create the temporary disalignment necessary to engage in an oblique (and potentially convergent) sequence. This work then describes the establishment and the conduct of convergent sequences through the analysis of interactional phenomena.

Les techniques d'acquisition des signaux médicaux sont en constante évolution et fournissent une quantité croissante de données hétérogènes qui doivent être analysées par le médecin. Dans ce contexte, des méthodes automatiques de traitement des signaux médicaux sont régulièrement proposées pour aider l'expert dans l'analyse qualitative et quantitative en facilitant leur interprétation. Ces méthodes doivent tenir compte de la physique de l'acquisition, de l'a priori que nous avons sur ces signaux et de la quantité de données à analyser pour une interprétation plus précise et plus fiable. Dans cette thèse, l'analyse des tissus biologique par spectroscopie RMN et la recherche des activités fonctionnelles cérébrales et leurs connectivités par IRMf sont explorées pour la recherche de nouveaux bio-marqueurs. Chaque information médicale sera caractérisée par un ensemble d'objets que nous cherchons à extraire, à aligner, et à coder. Le regroupement de ces objets par la mesure de leur similitude permettra leur classification et l'identification de bio-marqueurs. C'est ce schéma global d'indexation et de recherche par le contenu d'objets pour la détection des bio-marqueurs que nous proposons. Pour cela, nous nous sommes intéressés dans cette thèse à modéliser et intégrer les connaissances a priori que nous avons sur ces signaux biologiques permettant ainsi de proposer des méthodes appropriées à chaque étape d'indexation et à chaque type de signal. / The medical signal acquisition techniques are constantly evolving in recent years and providing an increasing amount of data which should be then analyzed. In this context, automatic signal processing methods are regularly proposed to assist the expert in the qualitative and quantitative analysis of these images in order to facilitate their interpretation. These methods should take into account the physics of signal acquisition, the a priori we have on the signal formation and the amount of data to analyze for a more accurate and reliable interpretation. In this thesis, we focus on the two-dimensional 2D Heteronuclear Single Quantum Coherence HSQC spectra obtained by High-Resolution Magic Angle Spinning HR-MAS NMR for biological tissue analysis and the functional Magnetic Resonance Imaging fMRI images for functional brain activities analysis. Each processed medical information will be characterized by a set of objects that we seek to extract, align, and code. The clustering of these objects by measuring their similarity will allow their classification and then the identification of biomarkers. It is this global content-based object indexing and retrieval scheme that we propose. We are interested in this thesis to properly model and integrate the a priori knowledge we have on these biological signal allowing us to propose there after appropriate methods to each indexing step and each type of signal.

Dans cette thèse, l'emphase est mise sur la réconciliation de l'analyse de structure et de séquence pour les protéines. L'analyse de séquence brille lorsqu'il s'agit de comparer des protéines présentant une forte identité de séquence (≤ 30\%) mais laisse à désirer pour identifier des homologues lointains. L'analyse de structure est une alternative intéressante. Cependant, les méthodes de résolution de structures sont coûteuses et complexes - lorsque toutefois elles produisent des résultats. Ces observations rendent évident la nécessité de développer des méthodes hybrides, exploitant l'information extraite des structures disponibles pour l'injecter dans des modèles de séquence. Cette thèse produit quatre contributions principales dans ce domaine. Premièrement, nous présentons une nouvelle distance structurale, le RMSDcomb, basée sur des patterns de conservation structurale locale, les motifs structuraux. Deuxièmement, nous avons développé une méthode pour identifier des motifs structuraux entre deux structures exploitant un bootstrap dépendant de filtrations. Notre approche n'est pas un compétiteur direct des aligneurs flexibles mais permet plutôt de produire des analyses multi-échelles de similarités structurales. Troisièmement, nous exploitons les méthodes suscitées pour construire des modèles de Markov cachés hybrides biaisés vers des régions mieux conservées structurellement. Nous utilisons un tel modèle pour caractériser les protéines de fusion virales de classe II, une tâche particulièrement ardue du fait de leur faible identité de séquence et leur conservation structurale moyenne. Ce faisant, nous parvenons à trouver un certain nombre d'homologues distants connues des protéines virales, notamment chez la Drosophile. Enfin, en formalisant un sous-problème rencontré lors de la comparaison de filtrations, nous présentons un nouveau problème théorique - le D-family matching - sur lequel nous démontrons des résultats algorithmiques variés. Nous montrons - d'une façon analogue à la comparaison de régions de deux conformations d'une protéine - comment exploiter ce modèle théorique pour comparer deux clusterings d'un même jeu de données. / In this thesis, the focus is set on reconciling the realms of structure and sequence for protein analysis. Sequence analysis tools shine when faced with proteins presenting high sequence identity (≤ 30\%), but are lack - luster when it comes to remote homolog detection. Structural analysis tools present an interesting alternative, but solving structures - when at all possible- is a tedious and expensive process. These observations make the need for hybrid methods - which inject information obtained from available structures in a sequence model - quite clear. This thesis makes four main contributions toward this goal. First we present a novel structural measure, the RMSDcomb, based on local structural conservation patterns - the so called structural motifs. Second, we developed a method to identify structural motifs between two structures using a bootstrap method which relies on filtrations. Our approach is not a direct competitor to flexible aligners but can provide useful to perform a multiscale analysis of structural similarities. Third, we build upon the previous methods to design hybrid Hidden Markov Models which are biased towards regions of increased structural conservation between sets of proteins. We test this tool on the class II fusion viral proteins - particularly challenging because of their low sequence identity and mild structural homology. We find that we are able to recover known remote homologs of the viral proteins in the Drosophila and other organisms. Finally, formalizing a sub - problem encountered when comparing filtrations, we present a new theoretical problem - the D-family matching - on which we present various algorithmic results. We show - in a manner that is analogous to comparing parts of two protein conformations - how it is possible to compare two clusterings of the same data set using such a theoretical model.