Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Les interfaces cerveau-machine (ICM) permettent de contrôler une machine directement à partir de l'activité cérébrale. Le P300-Speller, en particulier, pourrait offrir à des patients complètement paralysés, la possibilité de communiquer sans l'aide de la parole ou du geste. Nous avons cherché à améliorer cette communication en étudiant la coadaptation entre cerveau et machine. Nous avons d'abord montré que l'adaptation d'un utilisateur peut être partiellement perçue, en temps-réel, à travers les modulations de sa réponse électrophysiologique aux feedbacks de la machine. Nous avons ensuite proposé, testé et évalué les effets sur l'utilisateur de plusieurs approches permettant d'améliorer l'interaction, notamment : - la correction automatique des erreurs, grâce à la reconnaissance en temps-réel des réponses aux feedbacks ; - une stimulation dynamique permettant de diminuer le risque d'erreur tout en réduisant l'inconfort lié aux stimulations ; - un processus automatique de décision adaptative, en fonction de l'état de vigilance du sujet. Nos résultats montrent la présence de réponses aux feedbacks spécifiques des erreurs et modulées par l'attention ainsi que par la surprise du sujet face au résultat de l'interaction. Par ailleurs, si l'efficacité de la correction automatique est variable d'un sujet à l'autre, le nouveau mode de stimulation comme la décision adaptative apparaissent comme très avantageux et leur utilisation a un effet positif sur la motivation. Dans la perspective d'études cliniques pour évaluer l'utilité des ICM pour la communication, ces travaux soulignent et quantifient l'intérêt de développer des interfaces capables de s'adapter à chaque utilisateur.

L'objet principal de cette thèse est de développer des estimateurs adaptatifs en statistique pour données fonctionnelles. Dans une première partie, nous nous intéressons au modèle linéaire fonctionnel et nous définissons un critère de sélection de la dimension pour des estimateurs par projection définis sur des bases fixe ou aléatoire. Les estimateurs obtenus vérifient une inégalité de type oracle et atteignent la vitesse de convergence minimax pour le risque lié à l'erreur de prédiction. Pour les estimateurs définis sur une collection de modèles aléatoires, des outils de théorie de la perturbation ont été utilisés pour contrôler les projecteurs aléatoires de manière non-asymptotique. D'un point de vue numérique, cette méthode de sélection de la dimension est plus rapide et plus stable que les méthodes usuelles de validation croisée. Dans une seconde partie, nous proposons un critère de sélection de fenêtre inspiré des travaux de Goldenshluger et Lepski, pour des estimateurs à noyau de la fonction de répartition conditionnelle lorsque la covariable est fonctionnelle. Le risque de l'estimateur obtenu est majoré de manière non-asymptotique. Des bornes inférieures sont prouvées ce qui nous permet d'établir que notre estimateur atteint la vitesse de convergence minimax, à une perte logarithmique près. Dans une dernière partie, nous proposons une extension au cadre fonctionnel de la méthodologie des surfaces de réponse, très utilisée dans l'industrie. Ce travail est motivé par une application à la sûreté nucléaire.

Cette thèse décrit la conception d'un système de dialogue Homme- Machine pour la recherche d'informations capable d'interagir avec l'utilisateur en langue naturelle en utilisant des stratégies coopératives. Pour étudier les processus dialogiques impliqués dans la recherche d'informations, une méthodologie ascendante a été adoptée. Une série d'expérimentations a permis le recueil de corpus de dialogues humains présentant de telles recherches dans le cadre du système de documentation médicale CISMeF. L'analyse des dialogues recueillis a montré que leur structure correspond bien aux structures sémantiques de l'approche " questionsréponses ". Fondé sur un modèle existant nommé GoDIS, notre système y intègre de nombreux ajouts permettant d'améliorer la cohérence du dialogue et de proposer des exemples, des choix, des assistances. Une implémentation de ce modèle est réalisée et des pistes d'évaluation sont proposées.

Réduire l'énergie générée par le frottement et dissipée dans les systèmes mécaniques réels est un des challenges actuels en tribologie. Ce point représente une importance toute particulière dans le domaine des transports terrestres. En réponse à cette nécessité, les constructeurs automobiles se concentrent sur la réduction de la consommation d'énergie en sélectionnant des lubrifiants et des matériaux appropriés d'une part et les systèmes mécaniques performants d'autre part. Grâce à leurs propriétés physiques et tribologiques en termes de réduction de la friction et de l'usure, les couches minces de DLC (Diamond-like Carbon) sont considérées comme l'une des solutions. Le comportement tribologique de couches minces de ta-C (carbone amorphe très dur dépourvu d'hydrogène) et de a-C:H (carbone amorphe hydrogéné) est ici exploré. D'autre part, des "lubrifiants verts" et des additifs participant aussi à la réduction du frottement et de l'usure sont testés. Ces essais sont effectués dans différentes conditions en utilisant une nouvelle méthodologie expérimentale. Le tribomètre dynamique oscillant développé au LTDS possède la capacité de quantifier avec une très grande précision et sans recourir à une quelconque mesure de force, des niveaux de frottement faibles (dans la gamme 10 - 5 à 10 - 2), et permet en plus d'identifier différentes contributions du frottement. Dans un premier temps, une loi de frottement linéaire a été utilisée afin d'évaluer deux contributions de frottement. La première, μ0 est le coefficient transitoire de frottement quand la vitesse s'annule au changement de direction (du type frottement de Coulomb). La seconde, μ1, est une contribution dépendante de la vitesse de glissement. Ensuite, une étude numérique a été réalisée en appliquant une loi de frottement quadratique afin de mieux comprendre l'aspect dynamique des réponses libres. Cela nous a permis d'étudier numériquement la décroissance d'amplitude des oscillations déterminée grâce à la méthode de moindres carrés. Nous nous intéressons aussi à l'étude des formes de l'enveloppe de ces oscillations en relation avec le modèle de frottement. Les résultats numériques et expérimentaux pour les lois de frottement linéaire et quadratique sont ensuite comparés. En complément, nous avons mesuré la force tangentielle correspondant aux tribosystèmes testés. Finalement, nous avons étudié numériquement un système dynamique masse-ressort à un degré de liberté, modélisé par la loi de frottement LuGre. Cette loi est décrite par le phénomène d'hystérésis et l'effet de décalage de temps qui ont été détectés expérimentalement. Les résultats expérimentaux obtenus avec le tribomètre oscillant montrent qu'ils sont qualitativement comparables à ceux obtenus en configuration classique cylindre-plan, travaillant à vitesse de glissement constante. Dans tous les cas, les résultats montrent la supériorité du tribosystème ta-C/ta-C dans la réduction du frottement μ0. De plus, les résultats numériques et expérimentaux sont cohérents. Cette étude montre qu'une loi de frottement quadratique est capable de décrire correctement toutes les formes d'enveloppes obtenues expérimentalement : droite, convexe, concave et une combinaison des formes convexe et concave.

L’objectif de cette thèse est d’analyser le dialogue cartésien La Recherche de la Vérité par la Lumière Naturelle au sujet d‘une corrélation entre lui et les Objections subis par Descartes à ses Méditations et leurs respectifs Réponses. L’hypothèse principale est que la Recherche a été influencée par les Objections et Réponses, ce qui la situe dans un moment tardif du corpus cartésien. L’étude de La Recherche de la Vérité et de sa relation avec les Règles pour la direction de l’esprit et le Discours de la Méthode, ainsi que l’enquête sur les principales interprétations qui voient la Recherche comme une œuvre d’une époque antérieure aux Méditations révèle qu’il n’y a pas des preuves suffisantes pour établir une proximité temporelle entre eux, ni d’arguments assez forts pour établir une de ces hypothèses au détriment des autres. La comparaison entre la Recherche et les Objections et Réponses, à son tour, montre qu’il y en effet dans la Recherche la présence constante d’éléments du débat suscité par les Méditations. Comme ces éléments ne viennent pas de l’esprit cartésien, mais de nombreux autres savants qui ont lu les Méditations, ils sont plus déterminants pour établir la datation de la Recherche que la comparaison avec n’importe quel autre écrit de Descartes. Toutefois, si les arguments philosophiques et textuels peuvent confirmer l’hypothèse que la Recherche a été influencée par les Objections et Réponses, à eux seuls ils ne sont pas en mesure de nous offrir une datation plus précise pour cette œuvre. Ainsi, il est nécessaire de recourir à l’analyse des arguments historiques et contextuels pour essayer de situer le dialogue dans un moment plus précis entre 1641 et 1650. Compte tenu principalement de la correspondance personnelle du philosophe et des événements marquants de cette période de sa vie, nous concluons que la date la plus probable se situerait entre 1646 et 1647. / The aim of this thesis is to analyze Descartes’ dialogue The Search for Truth by means of the Natural Light regarding a comparison between it and the Objections suffered by Descartes to his Meditations and their respective Replies. The main hypothesis is that the Recherche has been influenced by the Objections and Replies, which in turn puts this work in a late stage of the Cartesian corpus. The study of the Search for Truth and its relation to the Rules for the Direction of the Mind and the Discourse on the Method, as well as the investigation of the main interpretations that perceive the Search as a work of an earlier time to the Meditations, reveals that there is no sufficient evidence to establish a temporal proximity between them, and there are no strong enough arguments for establish these hypotheses to the detriment of others. The comparison between the Search and the Objections and Replies, on the other hand, shows that there are in the Search the constant presence of elements from the debate generated by the Meditations, such elements are more crucial to establish the dating of the Search than the comparison to any other written of Descartes, because they are not from the Cartesian mind, but of many other scholars who read their Meditations. Whereas the philosophical and textual arguments are able to confirm the hypothesis that the Search has been influenced by the Objections and Replies, alone they are not able to offer a more precise dating for this work. Thus, the analysis of historical and contextual arguments is necessary in order to locate the dialogue in a more precise time between 1641 and 1650. In view of the personal correspondence of the philosopher and the events that marked this period of his life, our conclusion is that the most likely date would be between 1646 and 1647. / Recherche de la Véritée de sua relação com as Regras para a orientação do espírito e com o Discurso do Método, bem como a investigação das principais interpretações que veem a Recherche como uma obra de um momento anterior às Meditações, revela que não há elementos suficientes para estabelecer uma proximidade temporal entre esses textos, tampouco há argumentos suficientemente fortes para estabelecer uma dessas hipóteses em detrimento das outras. A comparação entre a Recherchee as Objeções e Respostas, por sua vez, demonstra que de fato há no diálogo a presença constante de elementos provenientes do debate gerado pelas Meditações, elementos que, por não serem provenientes da mente cartesiana, mas de diversos outros sábios, são mais determinantes para estabelecer sua datação do que a comparação com qualquer outro escrito de Descartes. Contudo, se os argumentos filosóficos e textuais são capazes de nos confirmar a hipótese de que a Recherche tenha sido influenciada pelas Objeções e Respostas, sozinhos eles não são capazes de nos oferecer uma datação mais precisa para essa obra. Deste modo é necessário recorrer à análise dos argumentos históricos e contextuais para tentar situar o diálogo em um momento mais preciso entre 1641 e 1650. A partir principalmente da correspondência pessoal do filósofo e dos acontecimentos que marcaram esse período de sua vida, chegamos à conclusão de que a data mais provável seria entre 1646 e 1647.

La théorie actuelle de l'immunosurveillance des cancers établit l'existence d'un système dynamique d'interaction entre le système immunitaire et les cellules tumorales. Plusieurs expériences majeures ont démontré l'importance du système immunitaire et en particulier des lymphocytes T dans la surveillance des cancers et dans l'efficacité des thérapies antitumorales. Certains traitements utilisés contre le cancer peuvent en effet stimuler ou inhiber la réponse immunitaire antitumorale. En plus de leur effet cytotoxique sur les cellules cancéreuses ces médicaments, tel que le Sorafenib, peuvent inhiber des cellules immunosuppressives telles que les Treg et les MDSC. D'autres chimiothérapies, telle que l'Oxaliplatine, peuvent induire une mort cellulaire immunogène nécessaire à leur efficacité clinique. L'Oxaliplatine est également connue pour ajouter des groupements alkyles sur les bases puriques de l'ADN à l'origine de mutations. Parallèlement, la caractérisation de nombreuses mutations immunogènes a été menée au cours des dernières années sans que le rôle des traitements dans l'apparition de celle-ci n'ait été recherché. Les mutations spécifiques des agents alkylants correspondent à une modification des bases AG, GG et de la base en S' de groupe AG ou GG. Ces mutations permettraient de diversifier le répertoire antigénique en créant des néoantigènes reconnus par les lymphocytes T. L'objectif principal de ce travail a été d'identifier de nouveaux épitopes immunogènes issus d'antigènes de tumeurs en utilisant une stratégie d'immunologie inverse. La première partie a permis l'identification de trois néoépitopes immunogènes restreints par le CMH-II et potentiellement impliqués dans la rémission complète d'un patient atteint d'un hépatocarcinome métastatique traité par Sorafenib. L'immunogénicité de ces trois néoépitopes issus des protéines HELZ2, MLL2 et IL-1β mutées a été validée après stimulation in vitro des lymphocytes T du patient. La seconde partie, portant sur l'identification de néoantigènes induits par Oxaliplatine a permis de poursuivre la caractérisation des mutations chimioinduites et d’identifier 26 néoépitopes potentiellement présentés par les CMH de classe I.Ces travaux renforcent le lien entre système immunitaire et l’efficacité des chimiothérapies. Ils suggèrent pour la première fois que les chimiothérapies pourraient augmenter l’immunogénicité des tumeurs, en augmentant le répertoire des néoantigènes. / The current theory of cancer immunosurveillance establishes the existence of a dynamic system o interaction between the immune system and tumor cells. Several major experiments have demonstrated th importance of the immune system and in particular T cells in cancer surveillance and the effectiveness of anti tumor therapies. Treatments used against cancer can stimulate or inhibit the immune response to tumor. I addition to their cytotoxic effect on cancer cells, these drugs, such as Sorafenib, can inhib' immunosuppressive cells such as Treg and MDSC. Other chemotherapies, such as Oxaliplatin, can induce a immunogcnic cell death required for its efficacy. Oxaliplatin is a1so known to add alkyl groups on the puri bases that cause DNA mutations. At the same titne, the characterization of many immunogenic mutations ha been carried out in recent years without evaluating the role of treatments in the appearance of suc immunogenic mutations. The specific mutations of the alkylating agents correspond to a modification of th AG, GG bases and 5' base of the AG or GG motif. These mutations would diversify the antigenic repertoire b creating neo-antigens recognized by T cells. The main objective of this work was to identify new immunogenic epitopes derived from tumor antigens using a reverse immunology strategy. The first part identified three immunogenic neoepitopes restricted by MHC-11 and potentially involved in the complete remission of a patient with metastatic hepatocarcinoma treated with Sorafenib. The immunogenicity of these three neoepitopes derived from mutated HELZ2, MLL2 and IL-1The main objective of this work was to identify new immunogenic epitopes derived from tumor antigens using a reverse immunology strategy. The first part identified three immunogenic neoepitopes restricted by MHC-11 and potentially involved in the complete remission of a patient with metastatic hepatocarcinoma treated with Sorafenib. The immunogenicity of these three neoepitopes derived from mutated HELZ2, MLL2 and IL-1β proteins was validated after in vitro stimulation of the patient's T cells. The second pati, dealing with the identification of neoantigens induced by Oxaliplatin, made it possible to characterize chemoinduced mutations and to identify 26 neoepitopes potentially presented by MHC-I. This work reinforces the link between the immune system and the effectiveness of chemotherapy. The suggest for the first time that chemotherapy could increase tumor immtmogenicity by increasing the repertoir of neo-antigens. proteins was validated after in vitro stimulation of the patient's T cells. The second pati, dealing with the identification of neoantigens induced by Oxaliplatin, made it possible to characterize chemoinduced mutations and to identify 26 neoepitopes potentially presented by MHC-I. This work reinforces the link between the immune system and the effectiveness of chemotherapy. The suggest for the first time that chemotherapy could increase tumor immtmogenicity by increasing the repertoir of neo-antigens.

L'uranium est un radioélément naturel, généralement retrouvé à l'état de traces, mais dont la concentration peut être significativement augmentée à proximité de certaines installations du cycle du combustible nucléaire ou de zones d'agriculture intensive. En raison de son association dans les minerais avec différents éléments traces métalliques tels que le cadmium, l'U est la plupart du temps présent en mélange avec d'autres contaminants dans l'environnement. L'étude de leurs effets combinés est indispensable afin de mieux appréhender le risque engendré par les contaminations métalliques multiples pour les écosystèmes. L'évaluation de la toxicité des mélanges et l'identification des interactions synergiques ou antagonistes sont généralement réalisées sur la base de modèles d'additivité de référence intégrés à des approches descriptives, purement statistiques et sans réelles considérations biologiques. Plus récemment, des modèles mécanistes ont été proposés en alternative afin de mieux rendre compte de la dynamique des processus biologiques et des mécanismes de toxicité des contaminants. Ceux-ci n'ont cependant été mis en pratique que dans un nombre limité de cas d'étude de la toxicité des mélanges. L'objectif de ce projet de thèse a été d'étudier les effets combinés chroniques de l'U et du Cd sur les traits de vie du nématode Caenorhabditis elegans, en utilisant en parallèle une approche descriptive (MixTox) et une approche mécaniste (DEBtox). Pour cela, une exposition des nématodes à différentes concentrations d'U et de Cd, seuls ou en mélange, a été réalisée durant onze jours. Une interaction antagoniste importante entre l'U et le Cd a été identifiée pour les critères d'effet de croissance et de reproduction, à partir des deux approches. L'étude du transfert de l'U et du Cd du milieu vers la nourriture ainsi que de leur bioaccumulation par C. elegans nous a permis de montrer que la coprésence d'U diminuait la fraction de Cd disponible pour l'exposition des nématodes. Afin de déceler la présence d'une éventuelle interaction au niveau des organismes, durant les phases toxicocinétique ou toxicodynamique, les données d'effet ont été réanalysées à partir des concentrations d'U et de Cd dans la nourriture, supposées plus proches des concentrations disponibles pour C. elegans. Des effets combinés globalement additifs, sans interaction notable, ont été mis en évidence pour l'U et le Cd même si des conclusions légèrement contrastées ont été obtenues à partir des approches descriptives et mécanistes. La présente étude permet d'illustrer la complexité de l'étude des effets des mélanges et de l'identification des interactions entre les substances. Malgré quelques difficultés d'application, l'approche mécaniste DEBtox semble particulièrement prometteuse pour décrire la toxicité de mélanges au cours du temps et tester d'éventuels mécanismes d'interaction. À terme, le perfectionnement des outils d'analyse des effets combinés des contaminants devrait permettre une meilleure prise en compte de la problématique des mélanges dans les démarches d'évaluation des risques. / Uranium is a natural radioactive trace element for which elevated concentrations can be found in the vicinity of some nuclear fuel cycle facilities or of intensive farming areas. Due its co-occurrence with different trace metals, such as cadmium, in geological ores, U is generally found associated with other contaminants in the environment. The study of their combined effects on ecosystems is of interest to better characterize such multi-metallic polluted sites. The mixture toxicity assessment and the identification of synergistic or antagonistic interaction are generally performed on the basis of additive reference models integrated to descriptive and purely statistical approaches with no real biological basis. Recently, mechanistic models were proposed to better account for the dynamics of biological and toxicological processes. However, such models have only been put into practice in a few number of mixture toxicity case studies. The aim of this PhD project was to assess the chronic U/Cd combined toxicity on the life history traits of the nematode Caenorhabditis elegans using both a descriptive (MixTox) and a mechanistic (DEBtox) approach. To do so, nematodes were exposed during eleven days to different U and Cd concentrations, alone or in mixture. A strong antagonistic interaction between U and Cd was identified for length increase and brood size endpoints on the basis of both approaches. From the study of the U and Cd media-to-food transfer and of the U and Cd bioaccumulation by C. elegans, we showed that the co-presence of U reduced the available Cd fraction for nematodes. To identify a possible interaction at organism level, occurring during the toxicokinetic or toxicodynamic steps, data were re-analyzed on the basis of U/Cd concentrations in food, assumed to be more closely related to available concentrations for C. elegans. Overall additive effects, without interaction, were identified between U and Cd, even if slightly contrasted conclusions were obtained on the basis of the descriptive and mechanistic approaches. The present study underlines the complexity of studying mixture toxicity and identifying chemical interactions. Despite some application problems, the mechanistic approach DEBtox is particularly promising to describe the toxicity of chemical mixtures over time and to test hypothetical interaction mechanisms. In the future, the improvement of tools to analyze the combined toxicity of contaminants would allow to better address the issue of mixtures in ecotoxicological risk assessment processes.

Les interfaces cerveau-machine (ICM) permettent de contrôler une machine directement à partir de l'activité cérébrale. Le P300-Speller, en particulier, pourrait offrir à des patients complètement paralysés, la possibilité de communiquer sans l'aide de la parole ou du geste. Nous avons cherché à améliorer cette communication en étudiant la coadaptation entre cerveau et machine. Nous avons d'abord montré que l'adaptation d'un utilisateur peut être partiellement perçue, en temps-réel, à travers les modulations de sa réponse électrophysiologique aux feedbacks de la machine. Nous avons ensuite proposé, testé et évalué les effets sur l'utilisateur de plusieurs approches permettant d'améliorer l'interaction, notamment : la correction automatique des erreurs, grâce à la reconnaissance en temps-réel des réponses aux feedbacks ; une stimulation dynamique permettant de diminuer le risque d'erreur tout en réduisant l'inconfort lié aux stimulations ; un processus automatique de décision adaptative, en fonction de l'état de vigilance du sujet. Nos résultats montrent la présence de réponses aux feedbacks spécifiques des erreurs et modulées par l'attention ainsi que par la surprise du sujet face au résultat de l'interaction. Par ailleurs, si l'efficacité de la correction automatique est variable d'un sujet à l'autre, le nouveau mode de stimulation comme la décision adaptative apparaissent comme très avantageux et leur utilisation a un effet positif sur la motivation. Dans la perspective d'études cliniques pour évaluer l'utilité des ICM pour la communication, ces travaux soulignent et quantifient l'intérêt de développer des interfaces capables de s'adapter à chaque utilisateur / Brain-computer interfaces (BCI) aim at enabling the brain to directly control an artificial device. In particular, the P300-Speller could offer patients who cannot speak and neither move, to communicate again. This work consisted in improving this communication by implementing and studying a coadaptation between the brain and the machine. First, on the user side, we showed that adaptation is reflected in real-time by modulations of the electrophysiological responses to the feedbacks from the machine. Then, on the computer side, we proposed, tested and evaluated the effect on the user, of several approaches that endow the machine with adaptive behavior, namely: Automatic correction of errors, based on real-time recognition of feedback responses; Dynamic stimulation to increase spelling accuracy as well as to reduce the discomfort associated with the traditional row/column stimulation paradigm; Adaptive decision making for optimal stopping, depending on the attentional state of the user. Our results show the presence of feedback responses which are error specific and modulated by attention as well as user's surprise with respect to the outcome of the interaction. Besides, while the interest of automatic correction is highly subject-dependant, the new stimulation mode and the adaptive decision method proved clearly beneficial and their use had a significant positive impact on subject's motivation. In the perspective of clinical studies to assess the usefulness of ICM for communication, this work highlights and quantifies the importance of developing adaptive interfaces that are tailored to each every individual

Les modèles physico-chimiques destinés à représenter la réalité expérimentale peuvent se révéler inadéquats. C'est le cas du piège à oxyde d'azote, utilisé comme support applicatif de notre thèse, qui est un système catalytique traitant les émissions polluantes du moteur Diesel. Les sorties sont des courbes de concentrations des polluants, qui sont des données fonctionnelles, dépendant de concentrations initiales scalaires.L'objectif initial de cette thèse est de proposer des plans d'expériences ayant un sens pour l'utilisateur. Cependant les plans d'expérience s'appuyant sur des modèles, l'essentiel du travail a conduit à proposer une représentation statistique tenant compte des connaissances des experts, et qui permette de construire ce plan.Trois axes de recherches ont été explorés. Nous avons d'abord considéré une modélisation non fonctionnelle avec le recours à la théorie du krigeage. Puis, nous avons pris en compte la dimension fonctionnelle des réponses, avec l'application et l'extension des modèles à coefficients variables. Enfin en repartant du modèle initial, nous avons fait dépendre les paramètres cinétiques des entrées (scalaires) à l'aide d'une représentation non paramétrique.Afin de comparer les méthodes, il a été nécessaire de mener une campagne expérimentale, et nous proposons une démarche de plan exploratoire, basée sur l’entropie maximale. / Physico-chemical models designed to represent experimental reality may prove to be inadequate. This is the case of nitrogen oxide trap, used as an application support of our thesis, which is a catalyst system treating the emissions of the diesel engine. The outputs are the curves of concentrations of pollutants, which are functional data, depending on scalar initial concentrations.The initial objective of this thesis is to propose experiental design that are meaningful to the user. However, the experimental design relying on models, most of the work has led us to propose a statistical representation taking into account the expert knowledge, and allows to build this plan.Three lines of research were explored. We first considered a non-functional modeling with the use of kriging theory. Then, we took into account the functional dimension of the responses, with the application and extension of varying coefficent models. Finally, starting again from the original model, we developped a model depending on the kinetic parameters of the inputs (scalar) using a nonparametric representation.To compare the methods, it was necessary to conduct an experimental campaign, and we propose an exploratory design approach, based on maximum entropy.