Les planaires sont des plathelminthes d'eau douce non parasitaires qui ont été intensément étudiés pour leurs capacités exceptionnelles de régénération. En 2014, Abnave et ses collaborateurs ont démontré la capacité de Dugesia japonica, une espèce de planaire, à résister aux bactéries pathogènes pour l’homme et pour d’autres organismes modèles. Grâce à l’utilisation de techniques transcriptomiques et de criblage par ARN interférence, l’implication du gène Morn-2 dans cette résistance aux bactéries a été démontrée et l’étude de Morn-2 dans les macrophages humains a permis d’identifier son rôle dans la LAP (LC3 Associated Phagocytosis) autophagie ; Les planaires peuvent donc servir de modèle pour la découverte d’autres mécanismes de résistance conservés chez l’homme. Cependant, la réponse immunitaire des planaires a jusqu’ici été très peu explorée. Ce travail a été entrepris en vue d’identifier et de caractériser les mécanismes mis en jeu par ce modèle pour répondre efficacement aux bactéries. Dans une première partie de ce travail, il est démontré que les planaires possèdent une mémoire immunitaire innée spécifique à Staphylococcus aureus. Ensuite l’influence du rythme circadien sur la réponse antibactérienne des planaires a été examinée. Pour finir, l’intérêt s’est porté sur les mécanismes de reconnaissance et d’activation de la réponse antibactérienne chez les planaires. En dépit de l’absence de récepteurs Toll Like Receptor (TLR) chez les planaires, il est montré que des gènes homologues aux gènes de la voie de signalisation TLR des mammifères sont présents chez ces derniers. / Planarians are freshwater flatworms that have been intensively studied for their regenerative capacities. These non-parasitic Platyhelminthes are in their natural aquatic environment perpetually in contact with dense and diverse microbial population. Planarians have recently attracted broad attention owing to the discovery of innate immune regulators conserved in humans but absent in other classical model organisms. Notably, Abnave and collaborators highlighted the ability of Dugesia japonica and Schmidtea mediterranea of resisting to pathogenic bacteria by mean of Morn2-dependent LC3-associated phagocytosis. However, critical questions remain about mechanisms conferring a resistance of planarians to pathogenic bacteria as well as their mode of perception of PAMPs. In this work we explored different components of planarians immune system. First, we demonstrated the existence in planarians of an innate immune memory that is specific to Staphylococcus aureus. Second, we investigated the role of the circadian machinery in the anti-bacterial response. Surprisingly, classical Toll Like receptors (TLRs) are absent in planarians despite their wide conservation in the animal kingdom. We found genes in planarians showing similarities with mammalian TLR signalling components. Moreover, we report the landscape of TIR-domain containing proteins in planarians and discuss their function and evolution with regard to known TLR-signalling components.

Cette thèse est une contribution au développement d’émetteurs-récepteurs monolithiques en bande millimétrique pour réseau de capteurs sans fils. Le déploiement des réseaux de capteurs sans fils autonomes de courte portée s’oriente vers l’intelligence ambiante, modifiant la façon dont nous interagissant avec notre environnement. L’internet des objets se démocratise rapidement, avec une augmentation sans précédent des objets connectés. Ces noeuds, de plus en plus nombreux, doivent être le plus discrets et autonomes, tout en ayant des caractéristiques et performances toujours meilleures. La densification des réseaux de nœuds autonomes amplifie de surcroit les problématiques d’interférences et de multi-trajets. Le développement de capteurs en bandes millimétriques doit permettre de réduire la taille des noeuds. Notamment en réduisant les dimensions de la partie antennaire qui constitue généralement le facteur limitant l’intégration d’un système. Cette intégration sera accompagnée de solutions permettant la réduction de la consommation des capteurs. Ainsi, nous avons conçu des antennes, basées sur le principe de rayonnement des lignes à fentes progressives permettant de réduire les contraintes habituelles de conception des antennes. Les antennes sont réalisables sur des substrats de permittivité élevée et de taille réduite, et directement intégrables en technologie MMIC. Nous avons également effectuée une caractérisation expérimentale d’amplificateurs et une étude poussée de la stabilité des circuits amplificateurs en bande G. Notamment en utilisation la méthode NDF. Ceci nous a permis de concevoir un amplificateur faible bruit dont les grilles peuvent être commandées par des impulsions courte permettant la conception d’un système émetteur/récepteur très faible consommation adapté à une utilisation au sein de réseaux de capteurs autonomes sans-fils. / This thesis is a contribution to the development of transceivers for monolithic millimeter-wave wireless sensors networks. The deployment of short-range and autonomous wireless sensors networks tends towards ambient intelligence, changing the way we interact with our environment. The Internet of Things is democratizing rapidly with an unprecedented increase of connected objects. These nodes must and should become more discrete and independent, while still improving their features and performance. Moreover, the increase in nodes number constituting those networks amplifies well-known issues as interferences and indoor multipath problems. The development of sensors using millimeter-wave communications (D-band and G-band) should allow smaller nodes by reducing the antennas dimensions since the antenna is usually the technological lock in system integration. This integration will be accompanied by solutions for reducing node’s consumption. Thus, we have designed antennas, based on slot-line to reduce the usual constraints of antenna design. The antennas are well on substrates of high permittivity and small dimensions, with MMIC compatible technology. The experimental results are well consistent with the 3D electromagnetic simulation. We have also performed an experimental characterization of amplifiers and extensive study of amplifier’s stability in G-band. This study was performed using NDF method. This has allowed us to design a low noise amplifier that can be controlled by short pulses in order to realize a very low power tranceiver suitable for autonomous wireless networks-sensors.

Cette these traite de l'algorithmique des cartes planaires (graphes dessines dans le plan sans intersection d'aretes) et propose des procedures efficaces pour le codage, la generation aleatoire, et le dessin de plusieurs familles importantes: 3-connexes, triangulations, quadrangulations... En particulier, on decrit le premier algorithme optimal de codage des incidences faces-aretes-sommets des maillages polygonaux de topologie spherique, qui atteint la borne inferieure de 2bits par arete. En partant d'un generateur de cartes 3-connexes, on developpe un nouveau generateur aleatoire uniforme de graphes planaires dont la complexite est la meilleure connue actuellement: quadratique (en esperance) en taille exacte et lineaire (en esperance) en taille approchee. Enfin, on donne plusieurs algorithmes de dessin en lignes droites (aretes representees par des segments) de cartes planaires sur la grille. Les procedures de dessin sont a la fois tres simples a decrire et donnent les meilleures performance (en probabilite) pour le dessin de deux familles de cartes: les triangulations du carre sans 3-cycle rempli —dite irreductibles— et les quadrangulations. Pour developper les algorithmes presentes dans la these, on exploite plusieurs structures combinatoires sur les cartes (orientations specifiques, partitions en arbres couvrants...) ainsi que de nouvelles constructions bijectives.

Cette thèse propose une modélisation basée sur les cartes planaires. Les données d'un même niveau plan sont modélisées, selon leur sémantique, par des cartes planaires indépendantes qui sont superposées. L'empilement de telles cartes, géré par une représentation tridimensionnelle inspirée des techniques de dessin en perspective cavalière, permet de modéliser des données appartenant à des plans strictement parallèles. Une structure de données hiérarchique offre la possibilité de détailler une zone d'un plan (face d'une carte planaire) par un certain nombre de cartes planaires représentant différentes sémantiques. De plus, cette modélisation gère parfaitement les liens qui peuvent exister entre les objets modélises dans différentes cartes planaires. Elle permet ainsi de garder le sens global de l'ensemble des objets. Cette modélisation a été utilisée pour réaliser une interface graphique dans le cadre d'un projet européen esprit. Une évaluation ergonomique de cette interface est présentée ainsi que les améliorations apportées à cette interface suite à l'évaluation.

Le Cryptosporidium est la principale cause d’épidémies d’origine hydrique provoquées par des protozoaires parasites dans le monde. Dans cette thèse, nous montrons qu’il est possible d’utiliser la spectroscopie d’impédance électrique pour obtenir in vitro des informations sur le cycle de vie du Cryptosporidium infectant des cultures cellulaires et pour quantifier l’infectivité d’un inoculum. Des cellules HCT-8 (adénocarcinome humain) ont été cultivées dans des puits contenant un réseau d’électrodes interdigitées planaires jusqu’à confluence pendant 76 heures, puis infectées par le Cryptosporidium parvum pendant 60 heures. La réponse impédimétrique a été mesurée entre 100Hz et 1MHz avec une période d’échantillonnage de 7min. Au cours de l’infection, le signal d’impédance présente une série de pics distincts et reproductibles à 12, 23 et 31h post infection (PI) et de minima à 9, 19 et 28h PI. Une modélisation électrique par circuit équivalent révèle que ces variations peuvent être en partie expliquées par l’effet des interactions hôte-parasite sur les zones intercellulaires. En outre, nos données présentent pour la première fois un suivi en temps réel du développement précoce et homogène du parasite, où les phases de prédominance de formes invasives (i.e. zoïtes) et prolifératives (i.e. mérontes) s’alternent et sont respectivement observées aux pics et minima du signal impédimétrique. Finalement, en quantifiant l’amplitude de la réponse en impédance, nous montrons que ce dispositif peut également être utilisé comme un capteur d’infectivité, dont la réponse dès 12h PI s’avère au moins 4 fois plus rapide que d’autres techniques à l’état de l’art. / Cryptosporidium is the main origin of worldwide waterborne epidemic outbreaks caused by protozoan parasites. In this thesis, we show that an in vitro electrical impedance-based device is able to get insights on Cryptosporidium life cycle on a cell culture and to quantify sample infectivity. HCT-8 cells (human adenocarcinoma) were grown to confluency on interdigitated microelectrode arrays during 76 hours and then infected by Cryptosporidium parvum during 60 hours. The impedimetric response was measured at frequencies ranging from 100Hz to 1MHz and a 7min sampling period. As the infection progresses, the impedance signal shows a reproducible distinct succession of peaks at 12, 23 and 31h post infection (PI), and minima at 9, 19 and 28h PI. An electrical equivalent circuit modeling-based approach indicates that these features can be partly explained by the effects of host-parasite interactions on intercellular areas. Furthermore, our data present for the first time a real-time monitoring of early homogeneous parasitic stage development with alternating invasive (i.e. zoites) and proliferative (i.e. meronts) form predominances, observed respectively at peaks and minima in the impedimetric signal. Finally, by quantifying the magnitude of the impedimetric response, we demonstrate this device can also be used as an infectivity sensor as early as 12h PI, thus being at least 4 times faster than other state of the art techniques.

L'objectif de cette thèse est de trouver la forme optimale d'une antenne planaire ou d'un réseau d'antennes planaires à partir de contraintes imposées (diagramme de rayonnement, gain ou directivité) ou de reconstruire la forme à partir de mesures expérimentales. L'algorithme d'optimisation développé est basé sur une méthode de type gradient et la reconstruction des contours par une méthode d'ensembles de niveaux (Level Sets) ou "contours actifs". Le problème direct est résolu en utilisant une formulation intégrale du problème électromagnétique et une méthode d'éléments finis pour la discrétisation. Le gradient de forme est calculé en utilisant deux méthodes différentes. Tout d'abord, une méthode par différences finies basée sur la dérivée à un nœud du maillage, pour une modification infinitésimale des éléments triangulaires du contour, suivant la direction de la normale extérieure. La deuxième méthode est basée sur le gradient topologique pour le calcul de la déformation des contours. Une méthode d'ensembles de niveaux avec bande étroite a été développée pour faire évoluer le contour des antennes utilisant la vitesse de déformation calculée à partir du gradient de forme. Différentes configurations d'antennes et réseaux d'antennes planaires ont été utilisées pour étudier les performances de l'algorithme d'optimisation. Des techniques de type saut de fréquence et multifréquence ont été utilisées pour optimiser la forme dans une bande de fréquence. L'optimisation de forme pour la miniaturisation d'antennes planaires concerne de nombreuses applications, en particulier, pour les réseaux réflecteurs / The objective of this thesis work is to find the optimal shape of planar antenna elements and arrays from imposed constraints (e.g. desired or imposed radiation patterns, gain or directivity) or to reconstruct the shape from experimental measurements. The optimization algorithm is based on the gradient-type method and an active contour reconstruction by means of the Level Set method. The forward problem is solved using an integral formulation of the EM problem with finite element discretization. The shape gradient is computed using two different methods: one is finite differential method based on nodal point mesh derivation with an infinitesimal modification of the triangular elements on the contour along the outward normal direction, another the topological shape gradient, which is computed based on a topological deformation on a contour. A narrow band level set method has been developed to evolve the contour of antennas and arrays using the deformation velocity computed from the shape gradient. Different configurations of antennas and antenna arrays are studied for investigating the performance of the optimization algorithm. Frequency hopping and multi-frequency techniques have been used for optimizing the shape within a frequency band. Shape optimization for planar antenna miniaturization has a large number of applications, particularly, for reflectarrays

Ce manuscrit décrit l'élaboration de cristaux photoniques d'architecture contrôlée par l'assemblage de particules colloïdales. Nous avons présenté tout d'abord les voies de synthèse des particules colloïdales monodisperses minérales et organiques ainsi que les méthodes d'élaboration de cristaux photoniques colloïdaux d'épaisseur homogène. La qualité cristalline des édifices a été caractérisée par microscopie électronique à balayage et leurs propriétés optiques enregistrées par spectroscopie proche infrarouge. Dans le but de moduler l'architecture des matériaux, nous avons aussi fabriqué des hétérostructures en superposant deux cristaux colloïdaux de particules de diamètres différents, ou inséré de façon parfaitement contrôlée au sein des édifices des défauts planaires, matérialisés par des monocouches de particules de diamètres ou de natures différentes. Une étude de la relation structure - réponses optiques des différents matériaux a été systématiquement menée et met en évidence la diversité des propriétés optiques qui peuvent être obtenues en modulant précisément l'architecture des cristaux photoniques élaborés.

L’objectif de cette thèse est d’étudier les apports et les limitations des dispositifs double grille à grilles indépendantes (IDGMOS) dans la conception de circuits analogiques fonctionnant à basses fréquences. Ce dispositif compte parmi les structures à l’étude pour le remplacement des transistors MOS à substrat massif. Ce remplacement deviendra nécessaire dès lors que ceux-ci auront atteint leurs limites physiques suite à la diminution géométrique dictée par les besoins de l’industrie du semiconducteur. Bien que cette technologie soit conçue pour ses potentialités quant à la réalisation de circuits numériques et RF, le fait de pouvoir déconnecter les deux grilles et de les contrôler séparément ouvre également la voie à de nouvelles solutions pour la conception des systèmes analogiques futurs. Ce travail se focalise tout d’abord sur l’étude du comportement de l’IDGMOS et notamment sur les effets du couplage existant entre les deux interfaces du composant. Cette étude s’appuie sur les caractéristiques du transistor ainsi que sur son modèle. Celui-ci est ensuite simplifié afin d’extraire des lois élémentaires régissant le fonctionnement dynamique de l’IDGMOS. Dans un second temps, ce manuscrit précise l’environnement futur du transistor ainsi que les solutions existantes, conçues à base de dispositifs à substrat massif et permettant de palier les détériorations fonctionnelles futures. Une brève étude comparative est présentée ensuite entre une technologie MOS standard avancée et un modèle IDGMOS ajusté sur les prévisions de l’ITRS. Néanmoins, les paramètres ajustés sont à ce point idéaux qu’il est difficile de conclure. Il reste donc préférable de se cantonner aux considérations analogiques données par la suite du chapitre, celles-ci se basant principalement sur les équations du modèle de l’IDGMOS ainsi que sur sa structure. La troisième partie de se chapitre met en œuvre le transistor IDGMOS au sein de circuits représentant les blocs de base de l’électronique analogique. Chacun de ces blocs est étudié afin de mettre en valeur un apport fonctionnel particulier du composant. Cette étude se termine par une comparaison entre les résultats simulés d’un amplificateur complet IDGMOS et ceux d’un autre circuit réalisé quant à lui en utilisant l’accès substrat de transistors MOS standard, tous deux fonctionnant sous une tension d’alimentation de 0; 5V. / The aim of this thesis is to study the contributions and the limitations of Independently Driven Double Gate MOS transistors in regard of the low frequency analog design. This device is one of the candidates for the replacement of the current bulk MOS technology since the gate length of the transistors cannot be efficiently decreased under 30nm. Even if the IDGMOS technology is mainly designed for digital and radio frequency applications, the independent drive of the gates should also improve the design of analog circuits ant it would provide solutions to the future circuits issues. First, this work focuses upon the IDGMOS’s behaviour, going a little deeper into the effects of the coupling that exists between its interfaces. Using the electrical characteristics of the transistor and simplifying its model, this report then reviews the static and dynamic laws of the component in order to extract a simple description of its operation modes. Secondly, a state of the art concerning both the future environment and issues is presented, followed by the solutions which currently exist using the standard MOS technology. A brief comparison between an advanced MOS technology and an IDGMOS model fitted on the ITRS parameters is given. However, these ideal parameters prevent this work from establishing a practical conclusion whereas the aforementioned theoretical studies can be used for providing a better understanding of the IDGMOS contributions. Those are reviewed just before the last part of the report which presents some basic analog circuits and their enhancement using double gate transistors. This chapter first emphasizes each important aspect of the device operating within the circuits and it thus concludes on an interesting comparison between two complete low supply voltage amplifiers, the first one designed using IDGMOS transistors and the other one based on bulk driven MOS devices.

Cette thèse s'articule autour de la notion de plongement de graphe. Un plongement de graphe consiste à envoyer les sommets d'un graphe dans une autre structure par une application qui conserve certaines propriétés à déterminer. Nous pouvons distinguer deux grandes familles de plongements. D'une part les plongements purement combinatoires qui envoient les éléments d'un graphe G dans un autre graphe H. La propriété la plus naturelle à conserver est la notion d'adjacence entre les sommets. Nous nous intéressons à la conservation d'une propriété supplémentaire : la distance entre les sommets. Nous caractérisons plusieurs familles de graphes se plongeant de cette façon dans les hypercubes ou les graphes de Hamming. Les plongements topologiques visent à représenter un graphe G sur une surface quelconque. Les sommets sont envoyés vers des points d'une surface et les arêtes vers des courbes continues entre ces points. Comment représenter un graphe afin de minimiser le nombre de croisements d'arêtes ? Nous nous posons ces questions à travers l'étude de la planarité et des nombres de croisements de certains graphes.

Nous considérons le problème de concevoir des représentations compactes ou succinctes de structures de données géométriques. Dans ce cadre, en plus des questions de simple compression, l'attention est portée sur l'étude de structures de données nécessitant une petite quantité de ressources mémoire et permettant de répondre à des requêtes locales en temps O(1). L'une des contributions de cette thèse consiste à proposer un cadre algorithmique général pour la conception de représentations compactes de structures telles que les graphes planaires et les maillages surfaciques. Comme application nous présentons différentes structures spécialement conçues pour représenter de manière compacte la connectivité (ou information combinatoire) de certaines classes de graphes localement planaires. Pour le cas des triangulations planaires à m faces, nous proposons une représentation compacte de l'information combinatoire nécessitant asymptotiquement 2:175 bits par triangle pour le coût en espace et qui permet la navigation entre triangles adjacents, ainsi que d'autres requêtes locales d'incidence entre sommets, en temps constant : cette structure est ainsi optimale pour la classe des triangulations ayant un bord de taille arbitraire. Une telle représentation reste valide et optimale dans le cas de triangulations d'une surface de genre g borné : O(g lgm) bits supplémentaires sont alors nécessaires. Cette représentation est bien adaptée pour faire une mise à jour locale efficace de la triangulation. Plus précisément, il est possible d'effectuer des mises à jour en temps O(1) amorti après insertion de sommets, et en temps O(log2m) amorti après suppression de sommets et flip d'arêtes. Et en ce qui concerne les triangulations et les graphes planaires 3-connexes, correspondant aux maillages triangulaires et polygonaux homéomorphes à une sphère, nous proposons les premières représentations succinctes optimales : elles atteignent l'entropie respective des deux classes, 2 bits par arête pour les graphes 3-connexes, et 1:62 bits par triangle (ou 3:24 bits par sommet) pour les triangulations. Ces structures permettent aussi l'accès en temps O(1) aux informations associées aux sommets, notamment leurs coordonnées. Cependant nous ne traitons pas ici la compression de cette information géométrique.