No description available.

L’optimisation de l’administration des médicaments par perfusion intraveineuse doit prendre en compte l’exactitude du débit et doit assurer la délivrance de la totalité de la dose prescrite. Or, lors de l’administration des perfusions par gravité simple, l’irrégularité du débit résulte principalement en un allongement non contrôlé du temps de perfusion. Par ailleurs, l’absence de rinçage des lignes de perfusion après administration conduit à ne pas administrer une partie de la dose prescrite au patient. Dans le domaine de l’oncologie, les recommandations récentes renforcent la contrainte de protection des personnels pharmaceutique et soignant lors de la manipulation des médicaments anticancéreux, en préconisant de rincer les lignes de perfusion après administration, compte tenu de la dangerosité des cytotoxiques. Ceci a conduit au développement d’un dispositif médical spécifique dont l’objectif est de répondre le plus simplement possible à ces recommandations. Toutefois, l’impact du débit de perfusion et l’influence de cette recommandation sur les paramètres pharmacocinétiques des médicaments anticancéreux injectables n’ont jamais été clairement établis. L’objectif de ce travail est d’étudier l’influence potentielle des deux critères de perfusion (débit et rinçage à la fin de l’administration) sur les paramètres pharmacocinétiques des médicaments administrés. Il repose sur la proposition de modèles mathématiques d’écoulement des perfusions par gravité ainsi que sur une application en pratique clinique. Ainsi, le degré d’implication des facteurs de variation retenus dans ces modèles mathématiques sur la mise à disposition des principes actifs pourra être déterminé. Ce travail est organisé en trois parties. La première partie a pour objectif de replacer le dispositif développé dans le contexte commercial actuel ainsi que dans le contexte des recommandations. Dans cette même partie, une étude in vitro de l’impact de ce dispositif sur les critères de perfusion évoqués a été réalisée. Celle-ci démontre que le dispositif ne modifie pas le débit des perfusions par gravité et permet d’administrer la totalité de la dose prescrite. La deuxième partie a pour objectif d’exposer les modèles mathématiques de l’impact du système de perfusion sur le débit des perfusions par gravité, selon le récipient dans lequel est conditionnée la solution à perfuser : un flacon rigide, une poche rigide ou une poche souple. Dans ces modèles, deux facteurs principaux de variation du débit ont été considérés : la perte de charge dans le récipient au cours de l’écoulement ainsi que le fluage du perfuseur. Trois études sont présentées dans la troisième partie. La première a pour objectif d’étudier l’écoulement des perfusions par gravité à partir d’une solution conditionnée en poche souple, afin de vérifier expérimentalement le modèle mathématique correspondant. Les résultats confirment le fait que, comme supposé dans le modèle théorique, la perte de charge au cours de la perfusion et le fluage du perfuseur sont les principaux facteurs de variation du débit des perfusions par gravité. Dans un second temps, l’impact du mode de perfusion sur les paramètres pharmacocinétiques de deux molécules, l’amikacine et la gemcitabine, a été étudié au travers de deux études cliniques. L’étude sur l’amikacine montre qu’un allongement significatif de la durée des perfusions par gravité peut conduire à modifier significativement la concentration plasmatique maximale, critère reconnu comme paramètre d’efficacité de cet agent thérapeutique. / Improving the drug administration process by intravenous infusion means paying attention to flow-rate accuracy and guaranteeing that the entire prescribed dose is delivered. Now, when a drug is administered by gravity-fed infusion, flow-rate irregularity is principally due to an uncontrolled increase in infusion time. Moreover, the absence of a rinsing step after administration results in losing a fraction of the prescribed dose. In the field of oncology, the latest recommendations reinforce the constraint to rinse the infusion line after administration, by considering drug hazard for the nursing staff. This has led to the developing of a dedicated medical device whose objective is simply to respect these recommendations. However, the impact of infusion flow-rate and the benefits of line rinsing on the pharmacokinetic parameters of infused cancer drugs have never really been explored. This work aims to study the potential influence of these two infusion criteria on the pharmacokinetic parameters of drugs administered by infusion. It is based on the result of a mathematical model of gravity-fed infusion flow and on an application in clinical practice to determine the degree of involvement of the identified parameters on drug disposition. This work is divided into three parts. The objective of the first section is to place the medical device we have developed in an economic context and within the framework of the latest recommendations. Its impact on the two criteria cited above was studied through an in vitro experiment. This study demonstrates that the device itself does not modify gravity-fed infusion flow-rate but ensures that the totality of the prescribed dose is administered. The second part aims at presenting the different mathematical models concerning the impact of the infusion system on gravity-fed infusion flow-rate, according to the recipient in which the solution to be infused is conditioned: rigid vial, rigid bag, and flexible bag. In these models, two main variation factors were considered: pressure drop inside the recipient during infusion and infusion device creep. Three studies are described in the third section. In the first, the flow of gravity-fed infusion for a solution in a flexible bag was assessed to verify the corresponding mathematical model through experimentation. The results corroborate those of the theoretical model, i.e. the main factors causing flow-rate variation are pressure drop and creep. Secondly, the impact of the infusion technique on the pharmacokinetic parameters of two therapeutic molecules (amikacin and gemcitabine) was explored through two clinical studies. The amikacin study demonstrates that in the case of a considerable increase in infusion time during gravity-fed infusion, a significant reduction in maximal concentration may result. For a concentration-dependent antibiotic, treatment efficacy is known to depend on this parameter, which raises the question whether the amikacin infusion flow-rate with infusion pumps should not be systematically controlled to improve treatment efficacy. In the gemcitabine study, no significant difference was observed in the pharmacokinetic parameters for the three infusion techniques: infusion pump, gravity-fed infusion followed or not by a rinsing step. These contrasting results for amikacin and gemcitabine may be explained by factors such as different administration conditions and pharmacokinetic behaviour. Nonetheless, the results of the gemcitabine study confirm that the rinsing step, which is strongly recommended, does not alter the quality of care for patients receiving this drug. In conclusion, this work introduces an improved approach to the administration of drugs by infusion. To optimize this, medical devices for infusion should be assessed on suitable drug disposition criteria, and an evaluation made of their potential to modify the pharmacokinetic parameters of therapeutic drugs.

Dans de nombreuses applications modernes, l’interaction de plus en plus importante entre les systèmes numériques (ordinateurs, logiciels, composants logiques, etc.) et les processus physiques (relations entre signaux continus) a conduit, en Automatique, à l’émergence et à la formalisation des systèmes dits hybrides. Formellement, les systèmes hybrides peuvent être définis comme des systèmes mixtes où interagissent des phénomènes de nature à la fois continue et événementielle. L’analyse et la conduite de tels systèmes comme de tout autre type de système dynamique nécessitent bien souvent que l’on dispose d’un modèle mathématique de ces systèmes. Ainsi, nous nous intéressons dans ce travail, à l’identification de systèmes hybrides linéaires à partir de mesures entrée-sortie. Après avoir fait le point sur les méthodes disponibles dans la littérature récente en relation avec ce sujet, nous mettons en évidence la nécessité de développer des méthodes d’identification de systèmes hybrides multivariables dans le contexte très délicat où ni le nombre de sous-modèles constitutifs du système hybride, ni les ordres de ces sous-modèles, ni leurs paramètres ne sont connus a priori. Nous considérons d’abord des modèles d’état à commutations. Pour estimer ces modèles par les méthodes des sous-espaces, il est indispensable de contrôler dans l’espace d’état, les bases de représentation des matrices de paramètres associées aux différents sous-modèles à estimer. Cela nous a conduit au développement de nouvelles techniques d’identification structurée de modèles linéaires d’état qui possèdent cette propriété. Nous généralisons ensuite les techniques ainsi développées à l’identification de systèmes multivariables commutants, représentés par des modèles d’état. Cependant, dans le cas général, l’identification de modèles d’état hybrides est limitée par de sévères problèmes de complexité numérique. De ce fait, nous étudions le cas particulier où les instants de commutation sont séparés par un certain temps de séjour minimum dans les différents modes du système. Afin de nous affranchir de cette contrainte, nous investiguons l’identification de modèles MIMO commutants de type Auto-Regressif à entrée eXogène (ARX). Nous généralisons alors la méthode algébro-géométrique (GPCA) à l’identification de systèmes multivariables, discutons quelques problèmes de complexité numérique et suggérons des alternatives. La dernière partie du travail est consacrée à la validation de nos méthodes sur des exemples de simulation. / In many modern applications, the increasing interaction between digital systems (computers, software, logical components, etc.) and continuous physical processes (relations between continuous signals) have given rise to the formalisation of the so-called hybrid systems. Formally, hybrid systems can be regarded as models that exhibit both continuous and discrete-event phenomena. The analysis and the control of such systems requires generally that one has a mathematical model of them. To this purpose, we consider in this work the identification of linear hybrid systems from input-output data. First, we briefly review the recent literature on the subject and then pointed out the need of developing new methods for hybrid multivariable systems identification in the very challenging context where neither the number of submodels of the hybrid system, nor the respective orders of these submodels, nor their parameters are known a priori. We first focus on the case of switched linear state space models. In order to estimate these models using subspace methods, it is necessary to control the state space basis in which the model matrices will be estimated. This aspect of the problem leads us to the development of new structured subspace identification methods for linear state space models. We then extend these methods to the estimation of switched linear state space models. However, in a general framework, the identification of such models is severely restricted by the issues of numerical complexity. Consequently, we turn to the particular case where the switching times are separated by a certain minimum dwell time. We then propose an algorithm that estimates online the orders and the parameters of the differents submodels. Finally, to escape the constraint of dwell time we consider the identification of MIMO switched ARX models. We hence generalized the GPCA algorithm to the identification to multivariable systems, discussed some issues of numerical complexity and suggested some alternatives.

Depuis peu, la Modélisation et Simulation par Agents (ABMs) est passée d'une approche dirigée par les modèles à une approche dirigée par les données (Data Driven Approach, DDA). Cette tendance vers l’utilisation des données dans la simulation vise à appliquer les données collectées par les systèmes d’observation à la simulation (Edmonds and Moss, 2005; Hassan, 2009). Dans la DDA, les données empiriques collectées sur les systèmes cibles sont utilisées non seulement pour la simulation des modèles mais aussi pour l’initialisation, la calibration et l’évaluation des résultats issus des modèles de simulation, par exemple, le système d’estimation et de gestion des ressources hydrauliques du bassin Adour-Garonne Français (Gaudou et al., 2013) et l’invasion des rizières du delta du Mékong au Vietnam par les cicadelles brunes (Nguyen et al., 2012d). Cette évolution pose la question du « comment gérer les données empiriques et celles simulées dans de tels systèmes ». Le constat que l’on peut faire est que, si la conception et la simulation actuelles des modèles ont bénéficié des avancées informatiques à travers l’utilisation des plateformes populaires telles que Netlogo (Wilensky, 1999) ou GAMA (Taillandier et al., 2012), ce n'est pas encore le cas de la gestion des données, qui sont encore très souvent gérées de manière ad-hoc. Cette gestion des données dans des Modèles Basés Agents (ABM) est une des limitations actuelles des plateformes de simulation multiagents (SMA). Autrement dit, un tel outil de gestion des données est actuellement requis dans la construction des systèmes de simulation par agents et la gestion des bases de données correspondantes est aussi un problème important de ces systèmes. Dans cette thèse, je propose tout d’abord une structure logique pour la gestion des données dans des plateformes de SMA. La structure proposée qui intègre des solutions de l’Informatique Décisionnelle et des plateformes multi-agents s’appelle CFBM (Combination Framework of Business intelligence and Multi-agent based platform), elle a plusieurs objectifs : (1) modéliser et exécuter des SMAs, (2) gérer les données en entrée et en sortie des simulations, (3) intégrer les données de différentes sources, et (4) analyser les données à grande échelle. Ensuite, le besoin de la gestion des données dans les simulations agents est satisfait par une implémentation de CFBM dans la plateforme GAMA. Cette implémentation présente aussi une architecture logicielle pour combiner entrepôts deIv données et technologies du traitement analytique en ligne (OLAP) dans les systèmes SMAs. Enfin, CFBM est évaluée pour la gestion de données dans la plateforme GAMA à travers le développement de modèles de surveillance des cicadelles brunes (BSMs), où CFBM est utilisé non seulement pour gérer et intégrer les données empiriques collectées depuis le système cible et les résultats de simulation du modèle simulé, mais aussi calibrer et valider ce modèle. L'intérêt de CFBM réside non seulement dans l'amélioration des faiblesses des plateformes de simulation et de modélisation par agents concernant la gestion des données mais permet également de développer des systèmes de simulation complexes portant sur de nombreuses données en entrée et en sortie en utilisant l’approche dirigée par les données. / Recently, there has been a shift from modeling driven approach to data driven approach inAgent Based Modeling and Simulation (ABMS). This trend towards the use of data-driven approaches in simulation aims at using more and more data available from the observation systems into simulation models (Edmonds and Moss, 2005; Hassan, 2009). In a data driven approach, the empirical data collected from the target system are used not only for the design of the simulation models but also in initialization, calibration and evaluation of the output of the simulation platform such as e.g., the water resource management and assessment system of the French Adour-Garonne Basin (Gaudou et al., 2013) and the invasion of Brown Plant Hopper on the rice fields of Mekong River Delta region in Vietnam (Nguyen et al., 2012d). That raises the question how to manage empirical data and simulation data in such agentbased simulation platform. The basic observation we can make is that currently, if the design and simulation of models have benefited from advances in computer science through the popularized use of simulation platforms like Netlogo (Wilensky, 1999) or GAMA (Taillandier et al., 2012), this is not yet the case for the management of data, which are still often managed in an ad hoc manner. Data management in ABM is one of limitations of agent-based simulation platforms. Put it other words, such a database management is also an important issue in agent-based simulation systems. In this thesis, I first propose a logical framework for data management in multi-agent based simulation platforms. The proposed framework is based on the combination of Business Intelligence solution and a multi-agent based platform called CFBM (Combination Framework of Business intelligence and Multi-agent based platform), and it serves several purposes: (1) model and execute multi-agent simulations, (2) manage input and output data of simulations, (3) integrate data from different sources; and (4) analyze high volume of data. Secondly, I fulfill the need for data management in ABM by the implementation of CFBM in the GAMA platform. This implementation of CFBM in GAMA also demonstrates a software architecture to combine Data Warehouse (DWH) and Online Analytical Processing (OLAP) technologies into a multi-agent based simulation system. Finally, I evaluate the CFBM for data management in the GAMA platform via the development of a Brown Plant Hopper Surveillance Models (BSMs), where CFBM is used ii not only to manage and integrate the whole empirical data collected from the target system and the data produced by the simulation model, but also to calibrate and validate the models.The successful development of the CFBM consists not only in remedying the limitation of agent-based modeling and simulation with regard to data management but also in dealing with the development of complex simulation systems with large amount of input and output data supporting a data driven approach.

Les exigences des normes de raccordement des sources de production décentralisées au réseau électrique français imposent au système de conversion une qualité des grandeurs électriques en sortie des convertisseurs. Leur rendement est également une exigence de premier plan étant donné les puissances mises en jeu. L’enjeu est ici d’évaluer et améliorer le compromis qualité/rendement de ces systèmes de conversion par leur stratégie de commande MLI. Pour répondre à ces exigences, des stratégies à hystérésis triphasé (contrôle direct), appliquées sur une structure d’onduleur de tension triphasé deux niveaux, ont été développées garantissant un comportement comparable des trois courants de ligne. Des contrôles sur les courants de ligne, ainsi que sur les courants polygonaux fictifs ont été mis en œuvre. Ces deux types de contrôle sont basés sur les mêmes règles et critères simples de modulation, afin de pouvoir être implantés simplement sur des systèmes temps réel et pouvoir être ensuite étendus à des structures de convertisseur entièrement commandés plus complexes. La plupart de ces contrôles ont fait apparaître des familles d’harmoniques dans le spectre de tension produit, traduisant une régularité naturelle dans les commutations produites de ces contrôles directs. Dans ce travail, la largeur des bandes d’hystérésis a été considérée fixe, mais ce paramètre de réglage pourrait être exploité dans le but de jouer également sur le rendement. Les performances électriques et énergétiques de ces nouveaux contrôles directs ont été évaluées et certains se sont révélés meilleurs sur ces deux critères que les contrôles directs bibliographiques. / The standards connections requirements of the decentralized generating sources to the French electricity network impose on conversion system to take into account the quality of the electric magnitudes in the converter output. Their efficiency is also a requirement leading given the powers brought into play. The challenge is to assess and improve the quality / efficiency compromise of these conversion systems by their PWM control strategy. To answer to these requirements, three phase hysteresis strategies (direct control), applied on a two- levels inverter structure have been developed to ensure a similar behavior of the three line currents. Controls on the line currents together with the fictitious polygonal currents were implemented. These two types of control are based on the same rules and simple modulation criteria to be implanted simply on real-time systems and can then be extended to converter structures fully controlled more complex. Most of these controls showed harmonic families in the produced voltage spectrum, reflecting a natural regularity in the produced switching of these direct controls. In this work, the width of the hysteresis band was considered fixed, but this parameter setting could be exploited in order to play also on the performance. Electrical and energy performances of these new direct control was evaluated and some proved better on these two criteria than the bibliographic direct controls.

Les réseaux métaboliques permettent à l’utilisateur la construction de modèles détaillés en utilisant des jeux de données dites “omiques” de haute résolution. En particulier, les modèles par contraintes (CBM, en anglais) sont utilisés pour obtenir des prédictions quantitatives à partir de modèles métaboliques. Pendent les 20 dernières années, CBMs ont été appliqués avec succès à un large éventail de problèmes dans plusieurs aspects de la physiologie microbienne. L’objectif principal de la présente thèse est d’utiliser les CBM comme une technique de modélisation dans le contexte de l’écologie microbienne. En particulier, les effets du réseau métabolique sur l’environnement et les effets des variables environnementales sur la physiologie sont explorés à l’aide de mesures de confiance. La première section est dédiée à l’application des CBM à des réseaux métaboliques isolées. D’abord, une nouvelle application de CBM est utilisée pour étudier l’insertion de gènes tels qu’ils sont optimales pour maximiser le taux de croissance. Ensuite, les effets des conditions environnementales dans une chemostat chez le réseau métabolique, sont évalués par des approches CBM classiques et contrastés avec des observations expérimentales. Enfin, un nouveau CBM est développé pour déterminer les conditions environnementales telles qu’elles favorisent le la perte des gènes. La deuxième section comporte sur les interactions entre plusieurs réseaux métaboliques différents. L’utilisation de compartiments pour représenter différents microorganismes est d’abord justifiée. Ensuite, une révision des approches existantes dans la littérature est réalisée. Après cette révision, un nouveau CBM basé dans l’optimisation MultiObjective pour l’écosystème microbien est développé. On s’attend à que l’ensemble des travaux développés dans la thèse pourrait servir à rapprocher les champs de l’écologie microbienne et la modélisation par contraintes. / Metabolic networks allows to the user the construction of detailed models using high resolution ‘omics datasets. In particular, Constrained Based Models (CBMs) are used to obtain quantitative predictions from metabolic models. CBMs have been successfully applied to a wide range of problems for the last 20 years to several aspects of microbial physiology. Main objective of present thesis is to use CBMs as a modeling technique in Microbial Ecology context. In particular, both metabolic network effects over the environment and effects of environmental variables over physiology are explored using CBMs. In the first section, applications of CBMs to single metabolic networks are explored. First a novel application of CBMs is used to study gene insertion such they are optimal to maximize the growth rate. Next, effects of environmental conditions in a chemostat culture in metabolic network are assed by classical CBMs approaches and contrasted with experimental observations. Finally, a new CBMs is developed to determinate environmental conditions such as they favor gene loose. Second section deals with interactions between multiple metabolic networks. The use of compartments to represent different microorganisms is first justified. Next, a revision of existent approaches in the literature is carried. After this revision, a new CBM based in MultiObjective Optimization for microbial ecosystem is developed. Set of works developed in present thesis is expected to help filling the gap between Microbial Ecology and Constraint Based Modeling.

L'usure par frottement est un phénomène destructif qui peut accélérer l'initiation des fissures dans des composantes vibrantes et provoquer une rupture catastrophique. Compte tenu des conditions de chargement, des propriétés du matériau et du milieu environnant, le frottement peut provoquer de l'usure en combinant quatre mécanismes classiques (oxydation, adhésion, fatigue en surface et abrasion). Cette étude porte sur la tenue à l'usure de WC-Co-Cr et Ni-Cr déposé par HVOF sur un substrat d'acier SAE 1045. Les essais ont été conduits sous conditions de lubrification sèche, avec différents chargements cycliques et à amplitude variable. Les revêtements ont été étudiés par MEB, EDS, profilométrie optique 3D. Différents mécanismes d'usure ont été observés en fonction du temps, du chargement et de son amplitude. A long terme, il résulte que l'usure adhésive et par délamination représentent les mécanismes prédominants pour la couche déposée. L'augmentation de la résistance à l'usure induite sur la structure est attribuée à la présence dans la couche déposée des carbures dispersées de Ni et de Cr ou encore à la présence des borures dans la matrice de Ni-Cr. D'autre part, nous avons remarqué que le mécanisme d'usure dépend de la magnitude du chargement appliqué. L'étude numérique du profil de l'empreinte obtenue en profondeur permet d'estimer le volume d'usure. On observe ainsi une bonne corrélation entre les valeurs expérimentales et celles obtenues par profilométrie 3D. Il a été déterminé que, pour une amplitude d'usure constante, le volume d'usure augmente en fonction de la charge appliquée sous des conditions de chargement constante. / Fretting wear is a destructive phenomenon that can accelerate crack initiation in vibrating components, leading to premature catastrophic failures. Depending on loading conditions, material properties and environment, fretting can cause fretting wear, which combines all four basic wear mechanisms (oxidative, adhesive, surface fatigue and abrasive). The present study investigates the fretting wear performance of a WC-Co-Cr and Ni-Cr alloy, deposited by HVOF onto a SAE 1045 steel. Tests were conducted under unlubricated dry conditions, at different applied normal loads, cycles and amplitudes. The coatings were studied by means of SEM, EDS and 3D perfilometry. Different wear mechanisms were observed, depending on time, load and amplitude. ln a long term, the adhesive wear and delamination wear were the predominant wear mechanisms for the coating. The increase in the fretting wear resistance provided by the coating Ni-Cr has been attributed to the presence of a large amount of dispersed Ni and Cr carbide and/or borides in the NiCo matrix. Examination of the fretted surfaces by SEM indicates that the uncoated substrate undergoes an abrasive wear mechanism. On the contrary, it has been observed that the wear mechanism of the coating-substrate system depends on the magnitude of the applied load. The numerical integration of the wear scar depth profile curves employed in the present work allows an estimation of the wear volume which is in good agreement with that determined experimentally by means of 3D profilometry. It has been determined that, at a constant wear amplitude the wear volume increases with the applied normal load and that at under constant load conditions.

Diss.--Munich--Ludwig-Maximilians-Universität, 2001. / Bibliogr. p. 358-373.

Doct. diss.--Department of sociology--Stockholm university, 2000. / Bibliogr. en fin de chapitre.

Thèse Médecine Paris, 1835 numéro 189.