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

Le domaine scientifique de la Biologie des Systèmes étudie les interactions entre les composantes d'un système biologique afin d'en comprendre son fonctionnement global. Au cours de cette these, nous avons d’abord utilisé des graphes simples. Cette approche a permis d' appréhender la manière dont un réseau biologique peut interagir avec son environnement, lui-même modélisé par un autre réseau. Nous avons ensuite défini le formalisme MIB (Model of Interactions in Biology) qui permet de définir, rechercher et étudier les motifs hétérogènes. Enfin pour approfondir l'étude de la structure et de la dynamique, nous avons proposé le formalisme MIN. MIN possède la structure bipartie de MIB, mais permet d'avoir des annotations beaucoup plus riches des noeuds et des arcs du réseau qui peuvent être utilisées pour la traduction des données automatiquement en d'autres formalismes couramment utilisés en modélisation biologique, tels que les équations différentielles ou la modélisation logique. / The scientific domain of the Systems Biology studies the interactions between the components of a biological system in order to understand its functioning as a whole. In this thesis, we first used searched to apprehend how a biological network, modelled as a simple graph, interact with its environment, modelled by another graph. Next, we have defined the MIB formalism (for Model of Interactions in Biology) that enables to model, to search and to study the heterogeneous motifs in biological networks. Finally, for deepening the study of structure and dynamics of biological networks, we have proposed the MIN formalism (for Modular Interaction Network). MIN inherited the bipartite structure of MIB, but also includes the richer annotations for nodes, arcs and possible states of the network, thus enabling the automatic translation of data contained in MIN into other formalisms commonly used in biology for dynamics modelling, such as logical networks, differential equations or Petri nets.

Parmi les nombreuses applications potentielles des réseaux de capteurs sans fil, celles utilisant des capteurs d'image sont appréciables pour tout ce qui concerne la détection, la reconnaissance et la localisation d'objets par la vision. Des capteurs de petite taille, peu gourmands en énergie et dotés d'une caméra existent déjà au stade de prototype, mais des algorithmes de traitement et de compression de données, ainsi que des protocoles de communication de faible complexité et peu coûteux en énergie doivent être développés pour que ces applications puissent être envisagées en pratique. La contribution de cette thèse porte principalement sur deux aspects. Premièrement, nous avons proposé un protocole de transmission d'images semi-fiable pour réduire la consommation d'énergie des noeuds relayant les paquets jusqu'au collecteur. Les économies d'énergie sont obtenues en préparant à la source des paquets de différences priorités, grâce à une transformée en ondelettes de l'image, puis en conditionnant l'acheminement des paquets, saut par saut, suivant leur priorité et l'état de charge des batteries. Deuxièmement, nous avons étudié plus profondément les aspects de traitement et codage d'images à la source, et nous avons proposé un nouvel algorithme de compression d'images de faible complexité, combiné avec une technique d'entrelacement de pixels basée sur les automorphismes toriques. Des expérimentations sur une plate-forme réelle de réseau de capteurs d'images ont été réalisées afin de démontrer la validité de nos propositions, en mesurant des aspects telles que la quantité de mémoire requise pour l'implantation logicielle de nos algorithmes, leur consommation d'énergie et leur temps d'exécution, ainsi que la qualité des images reconstituées au récepteur en présence de pertes de paquets. / Among the many potential applications of wireless sensor networks, those using image sensors are valuable for everything concerning the detection, recognition and locating objects by sight. Sensors small, less energy and with a camera already exist in prototype stage, but processing algorithms and data compression and communication protocols of low complexity and low expensive energy should be developed for these applications can be envisaged in practice. The contribution of this thesis focuses on two aspects. First, we have proposed a protocol for transmitting images semi-reliable to reduce energy consumption nodes relaying packets until collector. Energy savings are achieved in preparing for the source of differences in priorities, with a wavelet transform of the image, then a condition for delivery of packages, jump by jump, according to their priority and status charging batteries. Secondly, we looked deeper aspects of processing and image coding to the source, and we have proposed a new compression algorithm of images of low complexity, combined with a technique of interlacing of pixels based on automorphism rings . Experiments on a platform of real network image sensors have been conducted to demonstrate the validity of our proposals, by measuring aspects such as the amount of memory required for the implementation of our software algorithms, their consumption energy and their execution time, and the quality of reconstructed images to a receiver in the presence of lost packages.

Le résumé en français n'a pas été communiqué par l'auteur. / Le résumé en anglais n'a pas été communiqué par l'auteur.

Les réseaux d’administrateurs et les investisseurs institutionnels sont acteurs de l’évolution du gouvernement d’entreprises en France. Les conseils d’administration sont au coeur des réflexions et leur cadre légal a fait l’objet de modifications. Il nous a paru donc intéressant de mesurer le poids des administrateurs cumulards,la taille des conseils d’administration, et d’étudier l’évolution de la densité des réseaux d’administrateurs des entreprises du CAC 40 entre 1998 et 2006, suite à ces modifications de législation. Notre étude montre que les réseaux de sociétés formés par le cumul de mandats d’administrateurs restent vivaces au sein des plus grandes sociétés françaises (Chapitre 1). La crise des subprimes a révélé la montée en puissance des fonds souverains, et dont les avoirs ont été multipliés par 9 depuis fin 2002. Nous étudions le poids de leurs participations, ainsi que leur logique d’investissement dans le capital des entreprises des pays les plus développés (Chapitre 2). Nous montrons que ces investisseurs ont un comportement proche de celui des investisseurs actifs et s’éloignent des investisseurs stables (les banques et les compagnies d’assurance). Un troisième chapitre est consacré à l’étude de l’émergence d’un nouveau modèle actionnarial français, né sous l’impulsion de l’actionnariat institutionnel. Nous nous intéressons au poids des investisseurs institutionnels étrangers présents dans le capital des groupes de l’indice SBF250. Nous proposons de démontrer que, malgré la forte internationalisation de l’actionnariat, il subsiste une différence notable entre le taux d’ouverture aux capitaux étrangers du capital des entreprises à forte capitalisation boursière (notamment celles du CAC 40),et celui des autres entreprises composant l’indice SBF250. Nous caractérisons un modèle actionnarial« hybride » où se côtoient des investisseurs institutionnels non résidents et des actionnaires résidents familiaux, publics et industriels. L’étude conclut que ces derniers préservent une position forte au sein de l’indice SBF250. / Interlocking directorates and institutional investors are involved in the evolution of corporate governance inFrance. The boards are at the heart of reflexion and changes in their legal framework have happened. Itseems interesting to measure the weight of the “interlocking directorates”, the size of boards, and study theevolution of the density of the network of directors among CAC 40 companies between 1998 and 2006. Ourstudy shows that networks of companies formed by the accumulation of directorships remain vivid in thelargest French companies (Chapter 1). The subprime crisis has revealed the rise of sovereign wealth funds,assets of which have been multiplied by nine since late 2002. We study the weight of their participation andtheir politic of investment in the capital of the most developed countries’ companies (Chapter 2). We showthat the behaviour of these funds is very similarly to the one of active investors and quite different of the oneof stable investors such as banks or insurance companies. A third chapter is devoted to the study of theemergence of a new French shareholder model, born under the influence of institutional shareholders. Weconsider the weight of foreign institutional investors into the SBF 250 groups’ capital. We propose to showthat, despite the strong internationalisation of shareholders, a significant difference between the rate ofopenness to foreign capital of capital-intensive companies (especially CAC 40 companies), and the one of theother companies of SBF 250 index remains. We characterize a "hybrid" shareholder model which combinesnon-resident institutional investors and shareholders resident families, public and industrial investors. Thestudy concludes that they keep a strong position in the SBF250.

Cette thèse analyse le fonctionnement du marché des services de l’aide à domicile caractérisé par l’incertitude sur la qualité. Elle s’inscrit dans la lignée des travaux sur les problèmes de l’information sur la qualité en suivant l’approche par les conventions. L’analyse est effectuée à partir d’une enquête auprès de 530 personnes âgées complétée par une enquête auprès de quatorze prestataires de ces services et de quatre structures coordinatrices de l’offre. La première partie présente les difficultés de coordination du marché, les facteurs à l’origine de son développement et les enjeux autour de la qualité. La deuxième partie propose une analyse économique de l’incertitude. Elle présente les apports et les limites de la théorie économique à l’analyse du choix en incertitude et définit les notions de la qualité et de l’incertitude qualitative dans ces services. La troisième partie reprend les principaux résultats de l’enquête. Son objet consiste à montrer comment les usagers opèrent leur choix dans un marché sans différenciations des qualités. À l’aide d’une série d’analyses factorielles, elle propose des typologies de comportements et de choix en incertitude. La quatrième partie synthétise les parties précédentes. Elle propose une représentation du fonctionnement du marché en mettant en lumière le rôle de la réputation et du réseau d’échange dans la coordination. En croisant les démarches de prestation de service, cette partie propose des modèles d’organisations associés à des conventions de qualité. L’analyse de leur stabilité montre que les services de l’aide à domicile se singularisent par un modèle de qualité pluri-conventionnelle. / This dissertation analyses the functioning of domiciliary eldercare, a market mainly characterised by uncertainty on quality. Drawing on the economics of information, quality and conventions, the analysis is based on a questionnaire-based inquiry among 530 older people and a surve of 14 suppliers and 4 coordinating structures. The first part presents the difficulties concerning the coordination on the market, the sources of development of the market and the main issues about quality. The second part offers an economic analysis of uncertainty, through a discussion of the interest and limits of economic theories of choice under uncertainty. Definitions of quality and qualitative uncertainty are proposed. The main results of the survey among elder people are presented in the third part. The goal of this empirical research was to understand how people make choice in a market with no differentiation of suppliers’ qualities. Resulting from several factor analyses, typologies of behavior and choice under uncertainty are proposed. The fourth part illustrates the role of trust and networks in the coordination of this market. Some organisational models associated to quality conventions are analysed further. The analysis of the stability of these models emphasises the existence of a multi-conventional quality model at the core of domiciliary eldercare services.

Pendant mes travaux de thèse, j'ai développé et appliqué des méthodes informatiques utilisant des données de réseaux afin d'aider l'analyse des données biologiques à haut-débit. Ma thèse consiste en trois projets : L'identification de protéines supplémentaires dans des approches de protéomique différentielle à l'aide des réseaux d'interaction protéiques, l'identification de réseaux régulatoires sous-jacents aux réponses aux stress abiotiques dans arabidopsis thaliana et l'analyse de signature transcriptomique de réponse immunitaire d'hôte spécifique à différentes étapes d'infection par shigella flexneri. / In the course of my Ph.D work, i have developed and applied methods making use of network information to adavance the analysis of high-throughput biological data. My thesis comprises three projects :- The identification of additional proteins in differential protemics using protein interaction networks. In this study, we developed a novel computational approach based on protein-protein interaction networks to identify a list of proteins that might have remained undetected in differential proteomic profiling experiments.- The transcriptional regulatory networks underlying responses to environmental stresses. Based on publicly available data, measuring the response of A. Thaliana to a set of abiotic stresses in a time-resolved manner, we applied two complimentary approaches to derive gene regulatory networks underlying the plant's response to the perceived stresses.- The analysis of transcriptional host immune response signatures specific for distinct stages of infection by shigella flexneri. During their host invasion process, shigella localize to different subcellular niches.

Ces dernières années, de nombreuses études ont mis en évidence que le cycle de vie et le comportement des organismes sont en train de changer en réponse au réchauffement climatique. Le modèle d’étude des oiseaux apparaît être un excellent témoin de ces changements et présente l’avantage d’être particulièrement bien documenté, grâce notamment à l’existence de séries de données biologiques sur de longues périodes. Parmi ces séries, celles recueillies sur les sites de suivi de la migration active sont particulièrement appropriées pour détecter les changements phénologiques et la tendance populationnelle des oiseaux migrateurs sur le long terme, et n’ont jusque là que très peu été considérées. Au cours de cette thèse, après avoir réalisé un inventaire exhaustif des sites de suivi de la migration active en France, nous avons déterminé les critères d’exploitabilité de ces données et les méthodes adaptées à leur utilisation. En analysant ces données, il a été mis en évidence chez les migrateurs courte-distance un allongement du temps de présence sur les sites de reproduction ainsi qu’un raccourcissement des distances de migration, laissant supposer une tendance à la sédentarisation à proximité des sites de reproduction. De plus, nous avons montré que ces changements du comportement migratoire ne s’opèrent pas systématiquement de façon linéaire, progressive, mais souvent de façon abrupte, soudaine, et synchrone (e.g. circa 1995). Une telle modification est à la fois la cause et la conséquence d’une réorganisation dynamique des écosystèmes qui opère notamment au travers des réseaux trophiques, témoignant d’une réponse à grande échelle des écosystèmes face au changement climatique. / In recent years, a number of studies have highlighted that the life cycle and behaviour of organisms are changing as a result of global warming. Birds appear to be suitable models to detect these changes because this taxonomic group is particularly well documented, with a large amount of biological datasets available over long periods. Among them, those collected at migration watchsites are particularly valuable to detect long term phenological changes and population trends of migratory birds, but these data have been poorly considered so far. In this thesis, an exhaustive inventory of monitoring watchsites in France is first performed; we then determined the minimum requirements to use such heterogeneous datasets in order to reliably estimate changes in bird phenology and population. We showed that short-distance migrants have lengthened their breeding area residence time and have shortened their migration distances. It suggests that these birds may become resident close to their breeding sites. In addition, we demonstrated that these changes in migratory behaviour do not always occur linearly or gradually, but often abruptly, suddenly, and in a synchronous way (e.g. circa 1995). Such changes are both the cause and the consequence of a dynamical reorganization of ecosystems identified through food webs, indicating a large-scale response of ecosystems to climate change.

La reconstruction des réseaux de régulation génétique (GRNs) est une étape importante pour la compréhension des mécanismes de régulation complexes régissant le fonctionnement de la cellule. De nombreuses approches de modélisation ont été introduites pour inférer le lien de causalité entre les gênes à l'aide des données d'expression génétiques. Cependant, les performances de ces approches sont limitées principalement a causé a des données de grande dimension. En plus, ces méthodes ne restent pas généralement la réalité biologique ou l'interaction entre gêne est réalisée d'une manière coopérative mais considèrent un modèle plus simple ou seules les interactions binaires sont considérées. Dans cette thèse, nous présentons de nouvelles méthodes d'inférence de GRN coopératifs afin améliorer la stabilité et la précision de la reconstruction des GRN en utilisant des techniques d'ensemble. Pour un gêne cible donne, nous extrayons un ensemble de GRNs coopératifs a partir de données discrétisées d'expression. Les GRNs ainsi que les interactions génétiques inférés sont classés selon leur importance en utilisant la régression linéaire sur la base des données d'expression continues. Les évaluations menées sur les données du challenge Dream5 et sur des données humaines de cancer de la vessie démontrent que nos méthodes sont efficaces, tout particulièrement si la taille des données d'apprentissage est petite. / Reconstruction of Gene Regulatory Networks (GRNs) is an important step towards understanding the complex regulatory mechanisms within the cell. Many modeling approaches have been introduced ti find the causal relationship between genes using expression data. However, they surfer from the high dimensionality problem i.e., having a large number of genes but a small number of samples negatively impacts the results. Moreover, these models do not truthfully reflect the biological system where genes interactions are performed in a cooperative manner but rather simplify the problem by tackling only binary interactions. In this thesis, we present new methods for cooperative GRN inference to improve the stability and accuracy of GRNs reconstruction leveraging ensemble methods. For a given target gene, we extract an ensemble of GRNs from discretized expression data. Inferred networks are then evaluated by ranking individual regulation relationships using a regression based technique and continuous expression data. Evaluations on Dream5 challenge data as well as human cancer data demonstrate that our methods are effcient, especially when operating on a small data set.

Ce travail de thèse avait pour objectif de développer des capteurs électrochimiques, basés sur des réactions de transfert assistés d’ions aux interfaces liquide | liquide. Le dispositif électrochimique utilisé repose sur la formation d’une micro-interface entre l’eau et le 1,2-dichloroéthane (eau | DCE), obtenue par un micropore percé par un laser dans un film de polyimide. Cette micro-interface supportée a été conçue pour obtenir des mesures reproductibles et significatives. Parce que la pollution aquatique par les métaux lourds est considérée comme l'un des problèmes environnementaux les plus importants, nos études se sont particulièrement focalisées sur les transferts assistés de Pb(II) et de Cd(II), seuls ou en mélange, par le 8-Hydroxyquinoline (8-HQ), et de Ba(II)) par le 18-couronne-6 (18C6). La voltampérométrie cyclique a été utilisée pour comprendre les mécanismes de transfert ainsi que la détermination de la stœchiométrie des complexes formés. Des mesures complémentaires par spectrométrie de masse et spectrophotométrie UV-Visible ont permis de confirmer ces stœchiométries. L’ensemble de ces mesures montre clairement que le dispositif expérimental proposé est bien adapté pour quantifier électrochimiquement des espèces, même si elles ne sont pas électroactives. Dans des perspectives d’applications industrielles, nous avons démontré la possibilité et l’efficacité de la mise en œuvre d’un dispositif d’analyse en ligne. Ce procédé semble très prometteur en raison de sa simplicité et de son faible coût, avec la possibilité de réutiliser la solution organique pour une série de mesures. Enfin, nous avons également testé des réseaux de micropores à la place d’un seul micropore, dans le but d’accroître la sensibilité du dispositif. Nous avons montré clairement leur intérêt pour atteindre des valeurs de concentrations plus faibles et représentatives du domaine de l’environnement. Toutes les études menées au cours de cette thèse montrent comment le dispositif expérimental utilisé est prometteur et performant. / This thesis aims to develop electrochemical sensors based on ion assisted transfer reactions at liquid | liquid interfaces. The electrochemical device used is based on the formation of a micro-interface between water and 1,2-dichloroethane (water | DCE), obtained by a micropore drilled by a laser in a polyimide film. This micro-interface has been designed to obtain reproducible and meaningful measurements. Because water pollution by heavy metals is considered as one of the most important environmental problems, our studies focused particularly on assisted transfers of Pb (II) and Cd (II), alone or in mixture, by the 8-Hydroxyquinoline (8-HQ), and Ba (II)) by the 18-crown-6 ether (18C6). Cyclic voltammetry was used for understanding the mechanisms of transfer, and for determining the stoichiometry of the formed complexes. Complementary measurements by mass spectrometry and UV-visible spectrophotometry have confirmed these stoichiometries. All measures clearly show that the proposed experimental device is well suited for quantifying the electrochemically species, even if they are not electroactive.In prospects of industrial applications, we have demonstrated the feasibility and effectiveness of the implementation of the proposed device for online analysis. This process appears very promising because of its simplicity and its low cost, and with the possibility of reusing the organic solution for many measurements. Finally, in order to increase the sensitivity of the device, we also tested micropore arrays instead of a single micropore. We have clearly shown the interest in achieving lower concentrations values hence more representative of the environment. All studies in this thesis show how the used experimental device is promising and well performing.