Orientador: Mateus José Rodrigues Paranhos da Costa / Resumo: Os objetivos com esta tese foram testar o uso de métodos com escores predefinidos e da avaliação qualitativa do comportamento (QBA) como potenciais indicadores do comportamento de proteção materna de vacas Girolando, bem como avaliar a relação entre a reatividade ao manejo, o comportamento de proteção materna e a produção de leite. Foram registrados em vídeos os comportamentos de 88 vacas recém paridas, durante a primeira aproximação do manejador à vaca com bezerro, para o manejo de desinfecção do umbigo e identificação do bezerro. Foram adaptados dois métodos baseados em escalas com escores visuais pré-definidos, o escore composto de proteção materna (CPM) e o escore de proteção materna (EPM), além da adaptação da QBA. Para avaliar a confiabilidade dos métodos, foi utilizada uma equipe de observadores (n=10) para testar o CPM e o EPM e outra equipe (n=8) para testar a QBA. Para avaliar a reatividade ao manejo, foram utilizados: escore composto de reatividade no tronco de contenção (REA), escore de reatividade na preparação para a ordenha (REP) e escore de reatividade na colocação das teteiras (REC). Foi realizada a mensuração dos picos (P) e médias (M) de produção de leite no primeiro (1) e segundo (2) mês pós-parto de 60 vacas recém-paridas pertencentes a dois grupos genéticos, ¾HG= 3/4Holandês+1/4Gir (n=36) e ½HG= 1/2Holandês+1/2Gir (n=24). As confiabilidades inter e intraobservador de CPM e EPM foram calculadas pelo coeficiente Kappa (k). Utilizando a análise de component... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The objectives of this thesis were to test the use of methods with predefined scores and qualitative behavior assessment (QBA) as potential indicators of the protective maternal behavior of Girolando cows, as well as to evaluate the relationship between reactivity, protective maternal behavior and milk production. Behaviors of 88 newly calved cows were recorded in videos during the first handling of their calves for navel disinfection and identification. Two methods based on scales with predefined visual scores were used, the protective maternal composite score (CPM), and the protective maternal score (EPM), and the adaptation of QBA was performed. To evaluate the reliability of the methods, one observer’s team (n=10) were used to test the CPM and EPM and another team (n=8) to test the QBA. In order to evaluate the cow reactivity, the reactivity score inside the cattle crush (REA), the reactivity score during the milking preparation (REP) and the reactivity score during the teat cups placement (REC) were used. Measurements of peaks (P) and averages (M) milk yield in the first (1) and second (2) months postpartum were performed on 60 cows of two genetic groups, ¾ HG = 3/4 Holstein + 1/4 Gyr (n = 36) and ½HG = 1/2 Holstein + 1/2Gyr (n = 24). The inter and intraobserver reliability of CPM and EPM were calculated by Kappa coefficient (k). Using the Principal component analysis, it was possible to identify three principal components (CP) in the QBA. The inter and intraobserver rel... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Le logiciel embarqué est devenuaujourd’hui incontournable dans la plupart dessecteurs industriels. Ce dernier fait appel engénéral à des connaissances métier différentes.L’ensemble du système (le logiciel et sonenvironnement) est ainsi spécifié d’une manièrehétérogène, avec des parties discrètes et d’autrescontinues. La simulation de ces systèmeshybrides nécessite des données précises et unesynchronisation des changements continus avecles transitions discrètes. Mais, dans les premièresphases de conception, l’absence des informationsempêche de simuler le système numériquement.Dans notre thèse, nous présentons un nouveaulangage qualitatif dédié à la simulationqualitative des systèmes hybrides. Ce nouveaulangage consiste à modéliser les relations entreles variables du système. Il est implémenté dansDiversity, un moteur d’exécution symbolique,pour construire les traces du système. Nousavons appliqué cette approche à l’analyse desmodèles SysML, en utilisant une transformationM2M à partir de SysML vers un langage pivot,une transformation M2T à partir de ce langagevers Diversity. Nous avons aussi analysé lestraces brutes de l’exécution symbolique deDiversity pour construire les comportementsqualitatifs du système. / Embedded software has becomeessential in most industrial sectors. The latterusually involves various business knowledge.The whole system (the software and itsenvironment) is specified in a heterogeneousform, with discrete and continuous parts.Simulating these hybrid systems requiresprecise data and synchronization of continuouschanges and discrete transitions. However, inthe first design steps, missing informationforbids numerical simulation. We present in ourthesis a new qualitative language for qualitativesimulation of hybrid systems, which consists incomputing the relationships between the systemvariables. This language is implemented in theDiversity symbolic execution engine to build thetraces of the system. We apply this approach tothe analysis of SysML models, using an M2Mtransformation from SysML to a pivot language,an M2T transformation from this language toDiversity. We also analyze the brutal symbolictraces obtained by Diversity to build the realqualitative behaviors of the system.

De nombreux travaux récents ont démontré l’importance de la stochasticité dans l’expression des gènes à différentes échelles. On passera tout d’abord en revue les principaux résultats expérimentaux pour motiver l’étude de modèles mathèmatiques prenant en comptedes effets aléatoires. On étudiera ensuite deux modèles particuliers où les effets aléatoires induisent des comportements intéressants, en lien avec des résultats expérimentaux : une dynamique intermittente dans un modèle d’auto-régulation de l’expression d’un gène ; et l’émergence d’hétérogénéité à partir d’une population homogène de protéines par modification post-traductionnelle. Dans le Chapitre I, nous avons étudié le modèle standard d’expression des gènes à trois variables : ADN, ARN messager et protéine. L’ADN peut être dans deux états, respectivement “ON“ et “OFF“. La transcription (production d’ARN messagers) peut avoir lieu uniquement dans l’état “ON“. La traduction (production de protéines) est proportionnelleà la quantité d’ARN messager. Enfin la quantité de protéines peut réguler de manière non-linéaire les taux de production précédent. Nous avons utilisé des théorèmesde convergence de processus stochastique pour mettre en évidence différents régimes de ce modèle. Nous avons ainsi prouvé rigoureusement le phénomène de production intermittente d’ARN messagers et/ou de protéines. Les modèles limites obtenues sont alors des modèles hybrides, déterministes par morceaux avec sauts Markoviens. Nous avons étudié le comportement en temps long de ces modèles et prouvé la convergence vers des solutions stationnaires. Enfin, nous avons étudié en détail un modèle réduit, calculé explicitement la solution stationnaire, et étudié le diagramme de bifurcation des densités stationnaires. Ceci a permis 1) de mettre en évidence l’influence de la stochasticité en comparant aux modèles déterministes ; 2) de donner en retour un moyen théorique d’estimer la fonctionde régulation par un problème inverse. Dans le Chapitre II, nous avons étudié une version probabiliste du modèle d’agrégation fragmentation. Cette version permet une définition de la nucléation en accord avec les modèles biologistes pour les maladies à Prion. Pour étudier la nucléation, nous avons utilisé une version stochastique du modèle de Becker-Dôring. Dans ce modèle, l’agrégation est réversible et se fait uniquement par attachement/détachement d’un monomère. Le temps de nucléation est définit comme le premier temps où un noyau (c’est-à-dire un agrégat de taille fixé, cette taille est un paramètre du mod`ele) est formé. Nous avons alors caractérisé la loi du temps de nucléation dans ce modèle. La distribution de probabilitédu temps de nucléation peut prendre différente forme selon les valeurs de paramètres : exponentielle, bimodale, ou de type Weibull. Concernant le temps moyen de nucléation, nous avons mis en évidence deux phénomènes importants. D’une part, le temps moyen denucl´eation est une fonction non-monotone du paramètre cinétique d’agrégation. D’autre part, selon la valeur des autres paramètres, le temps moyen de nucléation peut dépendre fortement ou très faiblement de la quantité initiale de monomère . Ces caractérisations sont importantes pour 1) expliquer des dépendances très faible en les conditions initiales,observées expérimentalement ; 2) déduire la valeur de certains paramètres d’observations expérimentales. Cette étude peut donc être appliqué à des données biologiques. Enfin, concernant un modèle de polymérisation-fragmentation, nous avons montré un théorème limite d’un modèle purement discret vers un modèle hybride, qui peut-être plus utile pourdes simulations numériques, ainsi que pour une étude théorique. / The importance of stochasticity in gene expression has been widely shown recently. Wewill first review the most important related work to motivate mathematical models thattakes into account stochastic effects. Then, we will study two particular models where stochasticityinduce interesting behavior, in accordance with experimental results : a bursting dynamic in a self-regulating gene expression model ; and the emergence of heterogeneityfrom a homogeneous pool of protein by post-translational modification.In Chapter I, we studied a standard gene expression model, at three variables : DNA, messenger RNA and protein. DNA can be in two distinct states, ”ON“ and ”OFF“. Transcription(production of mRNA) can occur uniquely in the ”ON“ state. Translation (productionof protein) is proportional to the quantity of mRNA. Then, the quantity of proteincan regulate in a non-linear fashion these production rates. We used convergence theoremof stochastic processes to highlight different behavior of this model. Hence, we rigorously proved the bursting phenomena of mRNA and/or protein. Limiting models are then hybridmodel, piecewise deterministic with Markovian jumps. We studied the long time behaviorof these models and proved convergence toward a stationary state. Finally, we studied indetail a reduced model, explicitly calculated the stationary distribution and studied itsbifurcation diagram. Our two main results are 1) to highlight stochastic effects by comparisonwith deterministic model ; 2) To give back a theoretical tool to estimate non-linear regulation function through an inverse problem. In Chapter II, we studied a probabilistic version of an aggregation-fragmentation model. This version allows a definition of nucleation in agreement with biological model for Prion disease. To study the nucleation, we used a stochastic version of the Becker-Döring model. In this model, aggregation is reversible and through attachment/detachment of amonomer. The nucleation time is defined as a waiting time for a nuclei (aggregate of afixed size, this size being a parameter of the model) to be formed. In this work, we characterized the law of the nucleation time. The probability distribution of the nucleation timecan take various forms according parameter values : exponential, bimodal or Weibull. Wealso highlight two important phenomena for the mean nucleation time. Firstly, the mean nucleation time is a non-monotone function of the aggregation kinetic parameter. Secondly, depending of parameter values, the mean nucleation time can be strongly or very weakly correlated with the initial quantity of monomer. These characterizations are important for 1) explaining weak dependence in initial condition observed experimentally ; 2) deducingsome parameter values from experimental observations. Hence, this study can be directly applied to biological data. Finally, concerning a polymerization-fragmentation model, weproved a convergence theorem of a purely discrete model to hybrid model, which may beuseful for numerical simulations as well as a theoretical study.

We study nonlinear evolutionary partial differential equations that can be viewed as a generalization of the heat equation where the temperature gradient is bounded but the heat flux is apriori only a measure. We consider this system in spatially periodic setting and use higher differentiability techniques to prove the existence and uniqueness of weak solution with integrable heat-flux for all values of the material parameter a. Under some more restrictive assumptions on a, we prove higher integrability of the heat flux. 1