Le développement de nouveaux convertisseurs d’énergie, plus efficients et plus respectueux de l’environnement, tels que les piles à combustibles, tend à s’accélérer. Leur diffusion à grande échelle suppose cependant des garanties en termes de sécurité et de disponibilité. Une solution possible pour ce faire est de développer des solutions de Prognostics and Health Management (PHM) de ces systèmes, afin de mieux les surveiller, anticiper les défaillances et recommander les actions nécessaires à l’allongement de leur durée de vie. Dans cet esprit, cette thèse porte sur la proposition d’une approche de pronostic dédiée aux piles à combustibles de types PEMFC à l’aide de filtrage particulaire.Le raisonnement s’attache tout d’abord à mettre en place une formalisation du cadre de travail ainsi que des exigences de mise en. Ceci se poursuit par le développement d’un modèle basé sur la physique permettant une estimation d’état de santé et de son évolution temporelle. L’estimation d’état est réalisée grâce à du filtrage particulaire. Différentes variantes de filtres sont considérées sur la base d’une de la littérature et de nouvelles propositions adaptées au PHM sont formulées et comparées à celles existantes. Les estimations d’état de santé fournies par le processus de filtrages ont utilisées pour réaliser des prédictions de l’état de santé futur du système, puis de sa durée devie résiduelle. L’ensemble des propositions est validé sur 4 jeux de données obtenus sur des PEMFC suivant des profils de mission variés. Les résultats montrent de bonnes performances de prédictions et d’estimations de durée de vie résiduelle avant défaillance. / The development of new energy converters, more efficient and environment friendly, such as fuelcells, tends to accelerate. Nevertheless, their large scale diffusion supposes some guaranties in termsof safety and availability. A possible solution to do so is to develop Prognostics and HealthManagement (PHM) on these systems, in order to monitor and anticipate the failures, and torecommend the necessary actions to extend their lifetime. In this spirit, this thesis deals with theproposal of a prognostics approach based on particle filtering dedicated to PEMFCs.The reasoning focuses first on setting a formalization of the working framework and theexpectations. This is pursued by the development of a physic-based modelling enabling a state ofhealth estimation and its evolution in time. The state estimation is made thanks to particle filtering.Different variants of filters are considered on the basis of the literature and new proposals adaptedto PHM are proposed and compared to existing ones. State of health estimates given by the filter areused to predict the future state of the system and its remaining useful life. All the proposals arevalidated on four datasets from PEMFC following different mission profiles. The results show goodperformances for predictions and remaining useful life estimates before failure.

Contexte : L'insuffisance cardiaque (IC) est un syndrome aux étiologies variées, et hétérogène dans ses présentations cliniques, dont l'incidence augmente avec l'âge et dont le pronostic reste sombre. Les facteurs pronostiques dans l'IC ont été largement décrits dans la littérature, en particulier dans l'IC à fraction d'éjection réduite (ICFER), à plus ou moins long terme. Des interventions thérapeutiques médicamenteuses, chirurgicales, ou complexes sont recommandées pour traiter ce syndrome. Objectifs : Les objectifs de ce travail étaient d'évaluer la valeur pronostique des marqueurs de fibrose chez les patients hypertendus, de décrire la survie et d'identifier les facteurs pronostiques chez les patients en IC, à très long terme chez les ICFER, et à 1 an chez les IC à fraction d'éjection préservée (ICFEP), et de mesurer l'impact sur les hospitalisations de 2 interventions complexes recommandées. Méthodes : Une première étude de cohorte a été menée chez des patients hypertendus, avec un recueil à l'inclusion des dosages sériques des marqueurs du renouvellement de la matrice extracellulaire cardiaque (MRMEC) et un suivi pendant 6 ans. Deux autres études de cohorte ont permis d'identifier les facteurs pronostiques de décès à 15 ans chez des patients ICFER (EPICAL), et à 1 an chez les ICFEP (Odin). Enfin, les données du PMSI ont permis de mesurer l'impact pronostique de la prise en charge dans une unité spécialisée (UTIC) et d'une prise en charge de type disease management (ICALOR). Résultats : La première étude a mis en évidence la valeur pronostique des MRMEC chez des patients hypertendus. L'étude EPICAL a montré que l'âge avancé, le diabète, l'insuffisance rénale chronique, l'ancienneté de l'IC, les antécédents de décompensation, la tachycardie, une fraction d'éjection réduite, et une hyponatrémie étaient associés à une mortalité plus élevée à 15 ans chez les ICFER. L'étude ODIN a montré la valeur pronostique négative de facteurs sociaux comme le fait de vivre seul ou la limitation des activités, chez les ICFEP. Enfin, les prises en charge en UTIC et par le réseau ICALOR étaient associées à une diminution des hospitalisations pour IC, mesurable à l'échelle populationnelle. Conclusion : Ces travaux permettent d'envisager de nouvelles pistes de prévention primaire et secondaire, afin de diminuer l'incidence, la morbidité et la mortalité liées à l'IC / Context: Heart failure (HF) is a heterogeneous syndrome with various aetiologies. HF incidence increases with age, and the prognosis remains poor. Prognostic factors have been widely described in the literature, especially in HF with reduced ejection fraction with short-term or mid-term follow-up. Medications, surgical interventions, and complex interventions are part of the current guidelines. Objectives: To assess the prognostic value of fibrosis markers in hypertensive patients; to describe the survival and to detect prognostic factors, first at 15 years in HF patients with reduced ejection fraction (HFREF), and second at one year in HF patients with preserved ejection fraction (HFPEF); and to assess the prognostic impact of 2 complex interventions on HF hospitalisations. Methods: Cardiac extracellular matrix serum markers (CEMSM) were assessed at baseline in a first cohort of hypertensive patients followed-up for 6 years. Two other cohort studies were used to detect prognostic factors associated with very-long term mortality in HFREF (EPICAL), and with 1-year mortality in HFPEF (Odin). And the national diagnostic related group database was used to assess the prognostic impact of a HF unit (UTIC) and a disease management programme (ICALOR). Results: The first cohort study highlighted the prognostic value of CEMSM in hypertensive patients. In EPICAL study, older age, diabetes mellitus, chronic renal failure, time from HF onset, history of hospitalisations for worsening HF, tachycardia, a low left ventricular ejection fraction, and hyponatraemia were associated with a higher mortality in HFREF patients. In Odin study, we highlighted the negative prognostic impact of social factors, such as living alone or daily activity limitation, in HFPEF patients. Both UTIC and ICALOR were associated with a decrease in HF hospitalisations compatible with a population impact. Conclusion: These studies offer new insights for primary and secondary prevention strategies that could eventually lead to decrease HF incidence, HF morbidity, and HF mortality

La transition épithélio-mésenchymateuse (EMT) confère un phénotype agressif aux cancers du sein avec la perte de leurs jonctions épithéliales intercellulaires, leur polarité et identité, et l’acquisition des caractéristiques mésenchymateuses accompagnées de l’invasion et la résistance à la chimiothérapie. Cependant, les mécanismes et les signaux associés qui régissent ces dysfonctionnements au cours de l’EMT des cancers du sein demeurent encore mal connus. Dans cette étude, nous avons entrepris de comparer deux modèles génétiques des cellules MCF-7 du cancer du sein en EMT induite par l’expression constitutive de Snail ou l’invalidation de WISP-2. Nous avons trouvé que les répresseurs des E-cadhérines tels que Slug, Zeb1/2, Twist et Snail étaient surexprimés dans les cellules en EMT avec l’induction d’un phénotype triple-négatif (TN), la perte du récepteur aux oestrogènes, GPR30, et le gain du pouvoir invasif dans le collagène de type I. De plus,l’expression ectopique de Snail dans les cellules transfectées supprime aussi les transcrits de WISP-2. L’EMT est accompagnée de la dominance de plusieurs voies de signalisation proinvasives impliquant les protéines GαGβγ, PKCα, AKT et l’induction de c-Jun. Nous avons mis en évidence l’activation du cycle cellulaire et l’inhibition de l’axe p27/cyclindependent kinase CDK3 responsable de la promotion de la croissance cellulaire. De manière intéressante, le traitement des cellules en EMT avec les inhibiteurs des GαGβγ (BIM-46187, Gallein), PKCα (Gö6976, MT477, sh-RNAs) et de la cascade de signalisation PI3K/AKT (wortmannin) réduit leur potentiel invasif. Par contre, les inhibiteurs sélectifs des récepteurs HER et des voies de signalisation MAPK/SAPK n’ont aucun effet sur les deux modèles d’EMT signant leur indépendance à ces voies oncogéniques. L’ensemble de nos résultats suggèrent que les protagonistes de signalisation représentés par les GαGβγ, PKCα et PI3K/AKT peuvent être considérés comme de potentiels biomarqueurs prédictifs et des cibles thérapeutiques dans la prise en charge des cancers du sein TN en EMT. / The epithelial-to-mesenchymal transition (EMT) confers an aggressive subtype to breast cancers (BC) following disruption of intercellular junctions, epithelial cell polarity, induction of mesenchymal traits, invasive growth and chemotherapy resistance. However, the mechanisms underlying the EMT and its associated signaling dysfunctions in BC are still poorly understood. Here, we have undertaken a comparative study in two genetic models of MCF-7 breast cancer cells induced to EMT by WISP-2 silencing and Snail transformation.We report that the E-cadherin repressors Slug, Zeb1/2 and Twist were overexpressed in these EMT cells. They induced a triple negative phenotype (loss of estrogen ERα and progesterone PRA/PRB receptors, no HER2 amplification), combined with loss of the GPR30 ER and promotion of invasive growth in collagen gels. Ectopic Snail expression suppressed WISP-2 transcripts and down-regulated WISP-2 gene promoter expression in transfected cells. The EMT caused dominance of several proinvasive pathways including GαGβγ subunits, PKCα, AKT and c-Jun induction, coupled with growth responses (more cells at S and G2/M phases of the cell cycle), in line with inhibition of the p27kip1/cyclin-dependent kinase CDK3 cascade. RNA interference or selective inhibitors targeting GαGβγ subunits (BIM-46187, gallein), PKCα (Gö6976, MT477, sh-RNAs) and PI3K-AKT (wortmannin) alleviated the invasive phenotype. In contrast, MCF-7 cells in EMT showed signalingindependence to inhibitors of HER family tyrosine kinases and the mitogen- and stressactivated protein kinases. Our study suggests that the signaling protagonists GαGβγ, PKCα and PI3K-AKT are promising candidates as predictive molecular biomarkers and therapeutic targets in the management of clinical BC in EMT.

Parallèlement au rôle central du récepteur aux androgènes, l’environnement tumoral immédiat exerce aussi une action majeure sur la progression du cancer de la prostate. L’hypoxie locale, par le biais de régulations multiples, serait impliquée dans la migration cellulaire et la dissémination tumorale. L’objectif de ma thèse a été d’identifier de nouvelles cibles thérapeutiques et de nouveaux marqueurs pronostiques pour ces cancers. J’ai tout d’abord participé à l’identification d’un partenaire du récepteur aux androgènes, la protéine CAD, enzyme clé de la synthèse des pyrimidines. Parallèlement, nous nous sommes intéressés au rôle d’un anti-angiogénique endogène dans la progression du cancer de la prostate, la thrombospondine-1 (TSP-1). Bien que l’activité anti angiogénique soit souvent considérée comme anti-tumorale, nous avons mis en évidence le caractère protumoral de la TSP-1, par son action promigratoire sur les cellules tumorales. Ces travaux m’ont conduits à étudier l’axe CXCR4/SDF-1, régulé en partie par l’hypoxie et stimulant la migration cellulaire. Nous avons montré sur tissu humain que CXCR4 était exprimé principalement au niveau du front tumoral des cancers localisés et localement avancés, et que son expression était associée à une transition épithélio-mésenchymateuse. SDF-1 était surexprimée selon un gradient croissant allant du centre des tumeurs vers le tissu péritumoral distant, exerçant possiblement un chimiotactisme sur les cellules du front tumoral. La surexpression de CXCR4 au front tumoral ainsi que le gradient de SDF1 étaient associés au pronostic. / In addition to the pivotal role of the androgen receptor, the immediate tumor microenvironment plays an essential role in prostate cancer progression. Local hypoxia, through multiple regulation mechanisms, may be implicated in the migration of tumor cells and dissemination. The aim of my thesis was to identify new therapeutic targets and prognostic markers for these cancers. I first participated in the identification of a new partner of the androgen receptor, the protein CAD that is a key enzyme of pyrimidine synthesis. We also studied the role of the endogenous anti-angiogenic thrombospondin-1 (TSP-1) in prostate cancer progression. Although anti-angiogenic activity is usually matched with tumor inhibition, we showed that TSP-1 exerted protumoral effects by stimulating cell migration. These observations led me to study the hypoxia-induced CXCR4/SDF-1 axis that is known to promote cell migration through the extra-cellular matrix. We showed on human tissue that CXCR4 was overexpressed in the tumor front of localized and locally advanced prostate cancers, and that its expression was associated with an epithelial mesenchymal transition. An increasing gradient of SDF-1 was observed from the tumor center to the distant peritumoral tissue, potentially attracting CXCR4-expressing tumor cells of the tumor front. CXCR4 overexpression in the tumor front, as well as SDF1 gradient, were associated with prognosis.

ZNF217, un nouveau membre de la famille krüppel-like, est un facteur de transcription qui interagit avec des co-répresseurs et des protéines modifiant les histones suggérant que ZNF217 ferait partie d’un complexe répresseur de la transcription. ZNF217 serait un oncogène mais ses fonctions sont encore mal connues à l’heure actuelle. Les objectifs de ce travail ont été d’étudier le rôle de ZNF217 dans l’échappement tumoral et sa valeur pronostique dans le cancer du sein. Ainsi, nous avons montré que de forts niveaux d’expression de ZNF217 sont associés à : (i) une augmentation de la prolifération cellulaire in vitro et de la croissance tumorale in vivo, (ii) la stimulation de l’invasion et de la migration cellulaire, (iii) l’induction de l’EMT via la voie du TGF-β. De plus, les cellules surexprimant ZNF217 sont résistantes au paclitaxel et cette résistance est associée à la dérégulation de l’expression des membres de la famille Bcl-2 et d’Aurora-A. Enfin, nous avons montré pour la première fois que des forts niveaux d’expression d’ARNm de ZNF217 représentent un nouveau marqueur de mauvais pronostic dans le cancer du sein et sont associés au développement de métastases. ZNF217 semble donc jouer un rôle important dans la cancérogénèse mammaire et des stratégies thérapeutiques ciblant directement ZNF217 ou ciblant ses médiateurs (Aurora-A ou TGF-β) pourraient être utilisées en clinique dans le traitement des tumeurs mammaires surexprimant ZNF217 / ZNF217, a new member of the Krüppel-like family, is a transcription factor which interacts with co-repressors and histone-modifying proteins suggesting that ZNF217 may be part of a transcriptional repressor complex. ZNF217 may be an oncogene but little is known about the functions that ZNF217 could play. The aim of this work is to study the role of ZNF217 in tumor escape and its prognostic value in breast cancer. We showed that ZNF217 is associated with (i) increased proliferation in vitro and tumoral growth in vivo, (ii) stimulation of cell invasion and migration (iii) induction of EMT via the TGF-β pathway. Moreover, ZNF217-overexpressed cells are resistant to paclitaxel and ZNF217-induced resistance is associated with deregulated expression of the Bcl-2 family members and Aurora-A. Finally, we showed for the first time that high ZNF217 mRNA level is a novel marker of poor prognosis in breast cancer and is associated with the developpement of metastasis. Thus, ZNF217 seems to be important in mammary cancerogenesis. Clinical strategies targeting either ZNF217 directly or targeting ZNF217 mediators (eg Aurora-A or TGF-β) could be used for the treatment of breast cancer with ZNF217 overexpression

L'activité de "pronostic de défaillances" est aujourd'hui considérée comme un processus clef dans les stratégies de maintenance industrielle. Cependant, dans la pratique, les outils de pronostic sont encore rares. Les approches aujourd'hui stabilisées reposent sur un historique des incidents assez conséquent pour être représentatif des événements potentiellement prévisibles. L'objet de cette thèse est de proposer un "outil" permettant de prédire la dégradation d'un équipement sans connaissance a priori sur son comportement, et de générer les indicateurs de pronostic permettant d'optimiser les stratégies de maintenance. Dans cet objectif, notre contribution se décline en trois aspects complémentaires.<br>- Un premier volet de travail traite de la formalisation du processus de pronostic. Le concept de pronostic est défini et positionné par rapport aux stratégies de maintenance. Différents mesures typées pronostic sont proposées et les outils utilisables dans ce contexte sont étudiés (nature, applicabilité, guide de choix).<br>- Le coeur du travail porte ensuite sur la spécification d'un système neuro-flou permettant de reproduire l'évolution des propriétés d'un équipement, et de prédire un état de dégradation au cours du temps. Plus précisément les développements visent la proposition d'une architecture neuro-floue permettant de satisfaire un objectif de contrôle de l'erreur de prédiction, quel que soit l'horizon de prédiction.<br>- Nous développons finalement une approche floue/possibiliste d'adaptation des processus classiques d'évaluation prévisionnelle des grandeurs de sûreté de fonctionnement au cas prédictif (fiabilité, MTTF). Ces indicateurs doivent permettre in fine d'optimiser les stratégies de maintenance en tenant compte de l'incertitude inhérente à l'étape de prédiction des dégradations.

La simplification des algorithmes diagnostiques a entrainé une augmentation de la suspicion d'une embolie pulmonaire (EP). Sa prévalence est passée de 50% à moins de 20%. L'évocation du diagnostic peut être gênée par la coexistence d'une Broncho Pneumopathie Chronique Obstructive (BPCO). La 1ère étape de prise en charge d'un patient suspect d'EP est l'évaluation de la probabilité clinique, par exemple par le score de Genève. Nous montrons qu'en revenant au résultat de ce score, le clinicien prédit le risque de décès et de ré-hospitalisation dans les 3 mois que le patient ait - ou n'ait pas- d'EP. Ces résultats devraient permettre d'aider à décider d'un traitement ambulatoire ou d'une hospitalisation. De plus, nous montrons que l'existence d'une BPCO est associée à une modification de la présentation clinique de la Maladie Veineuse Thrombo-Embolique (MVTE): alors que ratio dans la population sans BPCO est de 2 Thromboses Veineuses Profondes (TVP) pour une 1 EP, ce rapport s'inverse dans la population de patients souffrant de BPCO. Ce point est critique car nous montrons par ailleurs que les patients BPCO avec MVTE présentent une moins bonne évolution que les patients sans BPCO, avec une augmentation du nombre de décès et de complication hémorragique pendant les 3 mois de suivi. En se concentrant sur les patients avec BPCO, il apparait que ceux se présentant initialement avec une EP sont plus à risque de mourir et de saigner dans les 3 mois de suivi par rapport aux patients BPCO avec TVP. Il est donc indispensable de trouver un traitement protégeant efficacement les patients BPCO avec EP d'une récidive embolique, mais sans augmenter le risque hémorragique

La scoliose idiopathique de l'adolescent est une déformation tridimensionnelle de la colonne vertébrale. Elle touche principalement des jeunes filles en pleine croissance. La détection au plus tôt d'une soudaine aggravation des déformations est indispensable pour améliorer la prise en charge thérapeutique du patient. Le développement d'outil d'aide au pronostic nécessite au préalable une analyse des mécanismes de progression. L'objectif de cette étude est d'analyser les mécanismes de progression de la scoliose à l'aide de la modélisation géométrique et mécanique personnalisée. L'effet combiné d'un trouble de croissance et de l'hyperlaxité des disques intervertébraux sur le développement des déformations a été analysé à l'aide d'un modèle en éléments finis personnalisé. Un schéma géométrique descriptif des scolioses évolutives a été utilisé pour évaluer le risque de progression dès le premier examen du suivi à l'aide d'une méthode statistique. La méthode utilisée a été validée sur 49 sujets et par comparaison à des méthodes de classification supervisée. Les différences de comportement mécanique pouvant caractériser l'évolutivité de la scoliose ont été analysées à l'aide de la simulation numérique de progression. Il apparaît qu'un défaut géométrique initial spécifique ainsi qu'un trouble de croissance sont nécessaire à la progression des déformations. L'hyperlaxité des disques joue le rôle de catalyseur de progression. Les résultats de simulation de progression ont été exploités pour évaluer préliminairement une correction locale précoce des déformations.

Le travail développé dans cette thèse s'inscrit dans le cadre d'une problématique générale portant sur les architectures de Surveillance-Commande des Systèmes Flexibles de Production Manufacturière (SFPM). En effet, l'architecture de Commande-Surveillance, que nous avons proposé, a l'objectif de minimiser l'appel à la maintenance corrective. Ceci est afin minimiser les arrêts opérationnels du procédé. L'architecture développée " Surveillance Indirecte suite à une Commande Robuste" consiste à surveiller les paramètres de la loi de commande afin de maintenir la robustesse passive du système. Le suivi instantané des déviations dans un contexte de robustesse active est un moyen pour prévoir les événements inévitables qui peuvent influer la robustesse du système. L'architecture développée est constituée de deux bloc : bloc commande et bloc surveillance. La fonction commande robuste du bloc Commande ainsi que les fonctions pronostic et suivi-détection du bloc Surveillance sont les fonctions clés de cette architecture. En effet, pour la fonction commande robuste nous avons développé une loi de commande robuste hybride (robustesse passive et active) multicritères (flux et qualité) tout en se basant sur l'outil RdP à Intervalles. Pour la fonction pronostic, une nouvelle architecture " Réseau de Neurones Doublement Récurrent à Base de Fonctions Radiales" (RR2FR) dédiée à la prédiction est développée. Finalement, un modèle RdPTàO de suivi-détection est développé pour remplir les objectifs de suivi des paramètres qualitative et quantitative du produit et de détection des symptômes de défaillances. A la fin de cette thèse, une application à un système industriel est présentée afin de confirmer l'apport de l'architecture " Surveillance Indirecte suite à une Commande Robuste".

L’asthme professionnel est une maladie fréquente, qui coûte cher, qui touche des travailleurs jeunes, dont le diagnostic est difficile et avec d’importantes conséquences socio-économiques. La prévention occupe une place centrale dans la gestion de l’asthme professionnel, d’un point de vue de santé publique. Ce mémoire de maîtrise présente trois articles rapportant des développements récents en matière de prévention de l’asthme professionnel. Tout d’abord, une revue de la littérature sur les agents sensibilisants de bas poids moléculaire dans l’asthme professionnel entre 2000 et 2010 recense 41 nouveaux agents et insiste sur l’importance de mettre à jour régulièrement les bases de données afin d’améliorer la prévention primaire. Ensuite, basé sur un cas clinique, la deuxième publication présente l’utilité potentielle du modèle d’analyse de risque QSAR (Quantitative Structure-Activity Relationship) dans le processus diagnostique de l’asthme professionnel, notamment lors d’une exposition multiple à des agents sensibilisants. Enfin, le troisième article présente la performance en milieu clinique du premier questionnaire de dépistage spécifique à l’asthme professionnel. Un modèle simple associant 8 items du questionnaire, l’âge des travailleurs et leur durée d’exposition professionnelle permet de discriminer 80% des 169 sujets adressés pour suspicion d’asthme professionnel. Un tel modèle pourrait être intégré dans les programmes de surveillance médicale qui constituent la base de la prévention secondaire. Ces trois publications insistent sur les possibilités d’explorer de nouveaux outils préventifs dans le domaine de l’asthme professionnel, outils qui ouvrent des perspectives de développements futurs dont les implications cliniques et socio-économiques peuvent être importantes. / Occupational asthma is a common disease, which affects young workers and is difficult to diagnose. It is a major financial burden and has important socioeconomic consequences. Prevention is central in the management of occupational asthma, in terms of public health. This thesis presents three articles reporting on recent developments in the prevention of occupational asthma. First, a review of the literature on sensitizing low-molecular- weight agents in occupational asthma between 2000 and 2010 reports 41 new agents and emphasizes the importance of regularly updating databases to improve primary prevention. Then, based on a clinical case, the second publication presents the potential utility of the model of risk analysis QSAR (Quantitative Structure-Activity Relationship) in the diagnostic workup for occupational asthma, especially in the case of multiple exposure to sensitizing agents. The third article presents the clinical performance of the first screening questionnaire specific to occupational asthma. A simple model consisting of 8 items of the questionnaire, age and exposure duration could discriminate 80% of the 169 subjects with and without OA in a clinical setting. Such a model could be integrated into medical surveillance programs, which are the basis of secondary prevention. These three publications emphasize the possibilities to explore new prevention tools in the field of occupational asthma, tools that provide opportunities for future developments, which could have major clinical and socio-economic implications.