Les réseaux biologiques, notamment les réseaux de signalisation déclenchés par les hormones, sont extrêmement complexes. Les méthodes expérimentales à haut débit permettent d’aborder cette complexité, mais la prise en compte de l’ensemble des données générées requiert la mise au point de méthodes automatiques pour la construction des réseaux. Nous avons développé une nouvelle méthode d’inférence reposant sur la formalisation, sous forme de règles logiques, du raisonnement de l’expert sur les données expérimentales. Cela nécessite la constitution d’une base de connaissances, ensuite exploitée par un moteur d’inférence afin de déduire les conclusions permettant de construire les réseaux. Notre méthode a été élaborée grâce au réseau de signalisation induit par l’hormone folliculo-stimulante dont le récepteur fait partie de la grande famille des récepteurs couplés aux protéines G. Ce réseau a également été construit manuellement pour évaluer notre méthode. Un contrôle a ensuite été réalisé sur réseau induit par le facteur de croissance épidermique, se liant à un récepteur tyrosine kinase, de façon à montrer que notre méthode est capable de déduire différents types de réseaux de signalisation. / Biological networks, including signalling networks induced by hormones, are very complex. High-throughput experimental methods permit to approach this complexity, but to be able to use all generated data, it is necessary to create automatical inference methods to build networks. We have developped a new inference method based on the formalization of the expert’s reasoning on experimental data. This reasoning is converted into logical rules. This work requires the creation of a knowledge base which is used by an inference engine to deduce conclusions to build networks. Our method has been elaborated by the construction of the signalling network induced by the follicle stimulating hormone whose receptor belongs to the G protein-coupled receptors family. This network has also been built manually to assess our method. Then, a test has been done on the network induced by the epidermal growth factor, which binds to a tyrosine kinase receptor, to demonstrate the ability of our method to deduce differents types of signaling networks.

L'approche de la biologie des systèmes vise à intégrer les méthodologies appliquées dans la conception et l'analyse des systèmes technologiques complexes, au sein de la biologie afin de comprendre les principes de fonctionnement globaux des systèmes biologiques. La thèse s'inscrit dans le cadre de la biologie des systèmes et en particulier dans la prolongation d'une méthode issue de ce cadre : la méthode Resource Blance Analysis (RBA). Nous visons dans cette thèse à augmenter le pouvoir prédictif de la méthode via un travail de modélisation tout en gardant un bon compromis entre représentativité des modèles issus de ce cadre et leur résolution numérique efficace. La thèse se décompose en deux grandes parties : la première vise à intégrer les aspects thermodynamiques et cinétiques inhérents aux réseaux métaboliques. La deuxième vise à comprendre l'impact de l'aspect stochastique de la production des enzymes sur le croissance de la bactérie. Des méthodes numériques ont été élaborées pour la résolution des modèles ainsi établis dans les deux cas déterministe et stochastique. / In order to understand the global functioning principals of biological systems, system bio- logy approach aims to integrate the methodologies used in the conception and the analysis of complex technological systems, within the biology. This PhD thesis fits into the system biology framework and in particular the extension of the already existing method Resource Balance Analysis (RBA). We aim in this PhD thesis to improve the predictive power of this method by introducing more complex model. However, this new model should respect a good trade-off between the representativity of the model and its efficient numerical computation. This PhD thesis is decomposed into two major parts. The first part aims the integration of the metabolic network inherent thermodynamical and kinetic aspects. The second part aims the comprehension of the impact of enzyme production stochastic aspect on the bacteria growth. Numerical methods are elaborated to solve the obtained models in both deterministic and stochastic cases.

Dans cette thèse nous proposons un modèle temporel dans le cadre des machines à états abstraits (ASM). Une extension du langage de spécification ASM est développé qui correspond à ce modéle temporel pour le temps continu. L'extension du langage avec des constructions de temps permet de diminuer la taille de la spécification et donc de réduire la probabilité d'erreurs. La sémantique de l'extension du langage ASM est fournie et prend en compte les définitions des fonctions externes, les valeurs des délais et les choix de résolution des non-déterminismes. Un sous-système de vérification des propriétés exprimées en logique FOTL (FirstOrder Timed Logic) est développé. Un simulateur d'ASMs temporisées est développé et implémenté, il comprend un analyseur syntaxique, un interprète du langage, un sous-système de vérification des propriétés ainsi qu'une interface graphique

Le contexte général de cette thèse s'inscrit dans le cadre de la modélisation eulérienne instationnaire des écoulements turbulents anisothermes gaz - particules. La modélisation de ces écoulements est cruciale pour de nombreuses applications industrielles et pour la prédiction de certains phénomènes naturels. Par exemple, la combustion diphasique dans les moteurs automobiles et aéronautiques est précédée par l'injection et la dispersion de carburant liquide dans la chambre de combustion. Les phénomènes mis en jeu exigent alors une prédiction locale tenant compte du caractère instationnaire de l'écoulement turbulent et de la présence de géométries complexes. De plus, de nombreuses études expérimentales et numériques récentes ont mis en évidence le rôle prépondérant de l'inertie des particules sur les mécanismes de dispersion et de concentration préférentielle en écoulement turbulent. Ceci rend donc indispensable la prise en compte de ces mécanismes dans la modélisation diphasique. Au cours de ce travail de thèse, une approche eulérienne locale et instantanée a été développée pour prédire les écoulements gaz-particules anisothermes et turbulents. Elle est basée sur l'approche statistique du Formalisme Eulérien Mésoscopique (MEF) introduite par Février et al. (JFM, 2005). Cette approche a été ici étendue aux variables thermiques pour la prise en compte du caractère anisotherme de l'écoulement. Cette approche a été ensuite utilisée dans le cadre de la méthode des moments (Kaufmann et al., JCP, 2008), et un système d'équations locales et instantanées pour la phase dispersée a été proposé. La modélisation au premier ordre exige la fermeture des moments de second ordre apparaissant dans les équations de la quantité de mouvement et de l'énergie. La proposition de telles relations constitutives fait l'objet d'une partie de la thèse. Afin de fournir une méthode capable de prédire le comportement local, instantané et anisotherme de la phase dispersée dans des configurations `a une échelle réaliste, les équations pour la phase dispersée ont été filtrées et une modélisation aux grandes échelles (LES) est effectuée. Cette modélisation étends, par la prise en compte des variables thermiques, le travail de Moreau et al. (FtaC, 2010) sur l'approche LES Euler-Euler en conditions isothermes. L'approche complète est enfin appliquée aux résultats de simulation numérique d'un jet plan turbulent gazeux froid, chargé en particules, dans une turbulence homogène isotrope chaude monophasique. / The aim of this thesis is to provide an Eulerian modeling for the dispersed phase interacting with unsteady non-isothermal turbulent flows. The modeling of these flows is crucial for several industrial applications and for predictions of natural events. Examples are the combustion chambers of areo engines where the combustion is preceded by the injection and dispersion of liquid fuel. The prediction of such phenomena involves a local modeling of the mixture for taking into account the unsteady behavior of the turbulent flow and the presence of complex geometries. Moreover, many experimental and numerical studies have recently highlighted the significant role of the particle inertia on the mechanisms of dispersion and preferential concentration. Accounting for such mechanisms is therefore essential for modeling the particle-laden turbulent flows. In this thesis, a local and instantaneous Eulerian approach able to describe and to predict the local behavior of inertial particles interacting with non-isothermal turbulent flows has been developed. It is based on the statistical approach known as Mesoscopic Eulerian formalism (MEF) introduced by Février et al. (JFM, 2005). The statistical approach has been extended to the thermal quantities in order to account for the non-isothermal conditions into the modeling. This formalism is then used in the framework of the moment approach (Kaufmann et al., JCP, 2008) and a system of local and instantaneous equations for the non-isothermal dispersed phase has been suggested. The first order modeling requires to close second-order moments appearing in momentum and energy equations. The proposal of such constitutive relations makes the object of a part of this study. In order to provide an Eulerian approach usable in real configurations at industrial scale, the equations of the dispersed phase are filtered and the approach developed in the framework of the Large-Eddy Simulations. From the work of Moreau et al. (FTaC, 2010), the Eulerian-Eulerian LES approach is then extended to non-isothermal conditions. The whole modeling is then a priori tested against numerical simulations of a cold planar turbulent particle-laden jet crossing a homogeneous isotropic decaying hot turbulence.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Les bibliothèques numériques sont des systèmes d'information complexes stockant des ressources numériques (par exemple, texte, images, sons, audio), ainsi que des informations sur les ressources numériques ou non-numériques; ces informations sont appelées des métadonnées. Nous proposons un modèle de données pour les bibliothèques numériques permettant l'identification des ressources, l’utilisation de métadonnées et la réutilisation des ressources stockées, ainsi qu’un langage de requêtes pour l’interrogation de ressources. Le modèle que nous proposons est inspiré par l'architecture du Web, qui forme une base solide et universellement acceptée pour les notions et les services attendus d'une bibliothèque numérique. Nous formalisons notre modèle comme une théorie du premier ordre, afin d’exprimer les concepts de bases de la bibliothèque numérique, sans aucune contrainte technique. Les axiomes de la théorie donnent la sémantique formelle des notions du modèle, et en même temps fournissent une définition de la connaissance qui est implicite dans une bibliothèque numérique. La théorie est traduite en un programme Datalog qui, étant donnée une bibliothèque numérique, permet de la compléter efficacement avec les connaissances implicites. Le but de notre travail est de contribuer à la technologie de gestion des informations des bibliothèques numériques. De cette façon, nous pouvons montrer la faisabilité théorique de notre modèle, en montrant qu'il peut être efficacement appliqué. En outre, nous démontrons la faisabilité pratique du modèle en fournissant une traduction complète du modèle en RDF et du langage de requêtes en SPARQL.Nous fournissons un calcul sain et complet pour raisonner sur les graphes RDF résultant de la traduction. Selon ce calcul, nous prouvons la correction de ces deux traductions, montrant que les fonctions de traduction préservent la sémantique de la bibliothèque numérique et de son langage de requêtes. / Digital Libraries are complex information systems, storing digital resources (e.g., text, images, sound, audio), as well as knowledge about digital or non-digital resources; this knowledge is referred to as metadata. We propose a data model for digital libraries supporting resource identification, use of metadata and re-use of stored resources, as well as a query language supporting discovery of resources. The model that we propose is inspired by the architecture of the Web, which forms a solid, universally accepted basis for the notions and services expected from a digital library. We formalize our model as a first-order theory, in order to be able to express the basic concepts of digital libraries without being constrained by any technical considerations. The axioms of the theory give the formal semantics of the notions of the model, and at the same time, provide a definition of the knowledge that is implicit in a digital library. The theory is then translated into a Datalog program that, given a digital library, allows to efficiently complete the digital library with the knowledge implicit in it. The goal of our research is to contribute to the information management technology of digital libraries. In this way, we are able to demonstrate the theoretical feasibility of our digital library model, by showing that it can be efficiently implemented. Moreover, we demonstrate our model’s practical feasibility by providing a full translation of the model into RDF and of the query language into SPARQL. We provide a sound and complete calculus for reasoning on the RDF graphs resulting from translation. Based on this calculus, we prove the correctness of both translations, showing that the translation functions preserve the semantics of the digital library and of the query language.

Cette thèse propose l'étude des propriétés locales satisfaites par le modèle d'Ising défini sur un graphe torique d-dimensionnel. Lorsque la taille n du graphe tend vers l'infini, une limite pour leur probabilité d'apparition est obtenue en fonction des potentiels de surface a=a(n) et de paire b=b(n). En mettant en évidence un phénomème de seuil, nous déterminons le moment d'apparition dans le graphe d'une propriété locale donnée. Puis, en se plaçant à sa fonction seuil, nous démontrons une approximation poissonnienne pour sa probabilité d'apparition. Enfin, deux applications sont proposées : une estimation des potentiels a et b ainsi qu'un algorithme de débruitage d'images en niveaux de gris.

L'objectif principal de cette thèse est de définir un langage logique de haut niveau qui permet l'expression de politiques de sécurité complexes au sein d'un modèle de contrôle d'accès. Le développement de ce langage se fait en trois temps. Dans un premier temps nous présentons un modèle dynamique basé sur les rôles. Ainsi, nous considérons que l'évolution de l'état de sécurité d'un service dépend de l'exécution de ses fonctionnalités. Dans un deuxième temps nous définissons un formalisme basé sur les attributs qui offre plus de flexibilité en termes de spécifications des conditions de contrôle d'accès, et ajoutons la notion de workflow qui permet de modéliser le comportement d'un service. Dans un dernier temps, nous ajoutons un mécanisme de négociation qui permet à chaque service de définir sa propre politique d'échange avec les autres services dans l'environnement. La conception d'un tel cadre logique unifié facilite l'analyse de sûreté des politiques de sécurité puisque tous les facteurs qui influencent les décisions de contrôle d'accès sont pris en compte dans le même cadre. Ainsi le second objectif de cette thèse est d'étudier d'une part les principales propriétés de contrôle d'accès tels la délégation et la séparation des tâches et d'autre part les propriétés de sécurité pour la communication entre les différents services au niveau de la négociation.

L'objet de cette thèse est d'obtenir une description des plongements élémentaires (au sens de la logique du premier ordre) dans un groupe hyperbolique sans torsion. Le résultat principal décrit ces plongements en terme d'une structure définie par Sela dans sa solution au problème de Tarski: la structure de tour hyperbolique. Ainsi, si H est plongé élementairement dans un groupe hyperbolique sans torsion G, on peut obtenir G en amalgamant successivement des groupes de surfaces à bord à un produit libre de H avec des groupes libres et des groupes de surfaces sans bord. Ceci permet en corollaire de montrer qu'un sous-groupe plongé élémentairement dans un groupe libre de type fini est un facteur libre. Les techniques utilisées pour obtenir cette description sont essentiellement géométriques: actions sur des arbres réels ou simpliciaux, existence de décompositions JSJ. On s'appuie également sur des résultats d'existence d'ensembles de factorisation qui affirment que pour certains groupes A de type fini, étant donné un groupe hyperbolique sans torsion G, il existe un ensemble fini de quotients de A tel que tout morphisme non injectif de A vers G se factorise par l'un de ces quotients après précomposition par un automorphisme de A. On expose une preuve de ces résultats, y compris une version complète et détaillée du shortening argument de Rips et Sela. Le shortening argument montre, grâce à l'analyse de Rips des actions sur des arbres réels, que si une suite d'action d'un groupe A sur des espaces hyperboliques converge vers un A-arbre réel d'un certain type, alors une infinité de ces actions peuvent être raccourcies.

Dans le cadre de trois projets européens, notre équipe a mis au point un modèle de données et un langage de requête pour bibliothèques numériques supportant l'identification, la structuration, les métadonnées, la réutilisation, et la découverte des ressources numériques. Le modèle proposé est inspiré par le Web et il est formalisé comme une théorie du premier ordre, dont certains modèles correspondent à la notion de bibliothèque numérique. En outre, une traduction complète du modèle en RDF et du langage de requêtes en SPARQL a également été proposée pour démontrer son adéquation à des applications pratiques. Le choix de RDF est dû au fait qu'il est un langage de représentation généralement accepté dans le cadre des bibliothèques numériques et du Web sémantique. L'objectif de cette thèse était double: concevoir et mettre en œuvre une forme simplifiée de système de gestion de bibliothèques numériques, d'une part, et contribuer à l'enrichissement du modèle, d'autre part. Pour atteindre cet objectif nous avons développé un prototype d'un système de bibliothèque numérique utilisant un stockage RDF pour faciliter la gestion interne des métadonnées. Le prototype permet aux utilisateurs de gérer et d'interroger les métadonnées des ressources numériques ou non-numériques dans le système en utilisant des URIs pour identifier les ressources, un ensemble de prédicats pour la description de ressources, et des requêtes conjonctives simples pour la découverte de connaissances dans le système. Le prototype est mis en œuvre en utilisant les technologies Java et l'environnement de Google Web Toolkit dont l'architecture du système se compose d'une couche de stockage, d'une couche de métier logique, d'une couche de service, et d'une interface utilisateur. Pendant la thèse, le prototype a été construit, testé et débogué localement, puis déployé sur Google App Engine. Dans l'avenir, il peut être étendu pour devenir un système complet de gestion de bibliothèques numériques. Par ailleurs, la thèse présente également notre contribution à la génération de contenu par réutilisation de ressources. Il s'agit d'un travail théorique dont le but est d'enrichir le modèle en lui ajoutant un service important, à savoir la possibilité de création de nouvelles ressources à partir de celles stockées dans le système. L'incorporation de ce service dans le système sera effectuée ultérieurement.