Les processus non-linéaires optiques à l'échelle nanométrique ont des rendements très faibles. Ainsi les structures métalliques permettant de confiner les champs électromagnétiques sur des zones sub-longueur d'onde sont intensivement étudiées.<br />Ce mémoire présente l'étude des propriétés optiques à l'échelle nanométrique de films granulaires métalliques. Les modes de résonances plasmons, quand ils sont excités, génèrent des pics d'exaltation localisés.<br />Pour faire les études expérimentales de ces échantillons, nous avons choisi la microscopie optique de champ proche à ouverture (SNOM). Nos résultats montrent la localisation de champs intenses dans des zones nanométriques. Ces exaltations dépendent de la longueur d'onde et de la polarisation. Il existe un régime purement diffusif quand les résonances plasmons ne sont pas excitées. En augmentant la longueur d'onde, les exaltations apparaissent, mais la diffusion est toujours présente. Une étude statistique par la fonction d'autocorrélation analyse ces deux régimes.

Nous rapportons une étude des effets induits par les micro-ondes sur un GE2D de haute mobilité au moyen de mesures de magnéto-photoluminescence (PL). Nous montrons que pour des fréquences micro-ondes élevées, l'unique absorption résonante est attribuée à la résonance cyclotron électronique, mais que pour des gammes de fréquences plus faibles, des pics d'absorption supplémentaires apparaissent et rendent la compréhension des effets induits plus complexe. Le sondage des propriétés des GE2D en champ magnétique sous irradiation micro-ondes, permet de connaître la distribution en énergie des porteurs de charge et de mettre en évidence les fortes augmentations de la température électronique mais également de celle des trous. Nous montrons que les micro-ondes contribuent à une modification de la fonction de distribution électronique,<br />à l'apparition d'absorptions secondaires comme l'harmonique de la résonance cyclotron, mais aussi à très faible énergie micro-ondes, à l'existence de magnéto-plasmons. Finalement, nous discutons la contribution de l'ensemble des effets observés sur le phénomène des MIROs.

Thèse diffusée initialement dans le cadre d'un projet pilote des Presses de l'Université de Montréal/Centre d'édition numérique UdeM (1997-2008) avec l'autorisation de l'auteur.

L'imagerie par résonance magnétique de diffusion est une technique non-invasive permettant de mesurer la diffusion des molécules d'eau selon plusieurs directions. Le résultat d'une telle acquisition contient de l'information implicite sur les structures microbiologiques qui composent le cerveau humain. La tractographie consiste à déterminer et visualiser, en trois dimensions, l'ensemble des connections neuronales de la matière blanche du cerveau en suivant la diffusion préférentielle de l'eau présente en chaque voxel. Les fibres de la matière blanche sont responsables de connecter les différentes aires fonctionnelles du cerveau entre-elles. En présence d'une tumeur, elles peuvent se réorganiser de multiples façons et refaire des connections pour assurer le suivi des fonctions importantes. L'imagerie du câblage cérébral est utilisée lors d'interventions neurochirurgicales afin d'aider le neurochirurgien à planifier son angle d'attaque pour réséquer le maximum de la tumeur sans léser la fonction du patient. La tractographie prend donc tout son sens pour le neurochirurgien avant et pendant l'opération. Dans ce mémoire, il sera question de tractographie en temps réel. La plupart des algorithmes de tractographie utilisent des paramètres fixes et prédéfinis pour l'ensemble du cerveau. Nous croyons que ces paramètres devraient être accessibles et modifiables afin de voir l'impact que ceux-ci ont sur la reconstruction des connections cérébrales. Nous proposons une méthode de visualisation de fibres en temps réel, permettant de calculer et d'afficher instantanément le résultat d'un nouvel algorithme de tractographie qui sera confronté aux méthodes existantes. Le nouveau module permet d'effectuer la tractographie des fibres de la matière blanche de manière interactive en offrant la possibilité d'ajuster les paramètres impliqués dans le processus de tractographie. Il a notamment été introduit plus d'une vingtaine de fois lors d'interventions neurochirurgicales au Centre Hospitalier Universitaire de Sherbrooke, grâce à la supervision du Dr. David Fortin. La tractographie en temps réel a changé la manière dont les données sont préparées en vue d'une intervention en bloc opératoire. Dans un contexte où le temps entre le traitement des données et l'intervention chirurgicale est une contrainte majeure, l'élimination de l'étape de tractographie du processus de prétraitement est un avantage non-négligeable.

Dans une 1ère partie, nous présentons l’évolution des méthodes utilisées pour décrire l’anatomie corticale, et lui appliquer des systèmes de coordonnées. Dans une 2ème partie, nous commentons la méthode de parcellisation automatique du cortex cérébral humain que nous avons publiée, en la replaçant au sein d’autres techniques disponibles. Elle utilise une approche bayesienne pour produire une parcellisation prenant en compte une base de donnée constituée de 12 cerveaux, mais aussi les caractéristiques de la surface corticale et la localisation des classes anatomiques voisines. Enfin, dans une 3ème partie, nous commentons les règles qui ont prévalu à l’établissement d’une parcellisation surfacique sulco-gyrale originale. Cette parcellisation en 74 classes anatomiques par hémisphère est utilisable par la méthode de parcellisation automatique tout en restant proche des conventions usuelles de la communauté de neuroimagerie. Elle nous permet de proposer un certain nombre d’améliorations de la Terminologia Anatomica. Le logiciel et la base de données sont disponibles avec le paquet FreeSurfer sur http : //surfer.nmr.mgh.harvard.edu/ / We first present different methods used to describe the anatomy of the human cerebral cortex, and various coordinates systems. Then we comment the method we published for a fully automated parcellation of the cortical surface. It is described among various other techniques developed for the same purpose. Our method uses a bayesian approach to include several pieces of information in the labeling process : manual parcellation of 12 cortical surfaces, but also shape of the surface and anatomical classes of neighboring vertices. Finally, we comment the anatomical rules we proposed to parcellate the cortical surface in 74 anatomical classes per hemisphere. This parcellation can be used by the automated method we published, but also remains close enough to the anatomical conventions used in the neuroimaging field. We propose several improvements of the Terminologia Anatomica The software and the database are available and included in the FreeSurfer package (http : //surfer.nmr.mgh.harvard.edu/).

Depuis 1991, et l’apparition de matériels d’embolisation à détachement contrôlé, le traitement endovasculaire a remplacé progressivement la prise en charge chirurgicale des anévrismes intra cérébraux. Ce traitement endovasculaire des anévrismes est associé à un faible taux de morbidité et de mortalité. Différentes études ont montré sa fiabilité mais pour l instant toujours à court ou moyen terme. Il est par contre impératif de suivre les patients ayant été embolisés. L’artériographie cérébrale reste l’examen de référence même si l’IRM avec l’apparition de nouvelles séquences commence à être validée pour suivre ces patients. En 1998, nous avons rédigé un protocole de surveillance, des patients traités par voie endovasculaire en y incluant l’IRM. Depuis nous avons progressé sur la détection des reliquats et des patients à risque de nouveau saignement, en validant les premières séquences d’angioMR, puis en incluant des séquences de diffusion, des séquences avec injection de contraste à la recherche d’un rehaussement intra anévrismal, et maintenant des séquences de flux intra anévrismal. Toutes ces informations ont été comparées à l’examen de référence, l’artériographie cérébrale. Les contrôles IRM ont été réalisés sur des imageurs 1.5 Tesla et aussi sur l’imageur 3 Tesla pendant la période de mobilité au CHU de Reims. [...] / Since 1991 and the introduction of detachable intracranial coils, the endovasculary treatment of cerebral aneurysms has become an established treatment technique and has supplied surgical approach of these aneurysms. The rate of morbidity and mortality of this new technique is now well known and law. Initial Angiographic and clinical results were yet published with good outcome. Concern exists about long term reopening and the inherent risk of recurrent hemorrhage and long-term imaging follow-up is advocated. Digital Substract Hemorrhage was the gold standard for detection and follow-up of patients, but this diagnostic procedure is invasive and exposes the patient to a small risk of serious complication. MR angiography has been used as an alternative noninvasive imaging technique to assess the occlusion of coiled intracranial aneurysms with promising results. Since 1998, we have collected all patients with subarachnoid hemorrhage, and patients with cerebral aneurysms treated by endovascular approach. We have proposed different MRI sequences to valid this technique and improve this techniqueWe have compared 3D TOF to digital angiography, with sequences with injection of gadolinium. [...]

Les pathologies cardiovasculaires et leurs conséquences représentent actuellement un problème de santé publique majeur dont la prise en charge pourrait être considérablement améliorée par le développement de nouvelles méthodes de diagnostic non invasives. Ce projet doctoral vise à développer des microparticules polysaccharides injectables dans la circulation sanguine permettant l’imagerie moléculaire des pathologies artérielles. Grâce à un procédé d’émulsion-réticulation, nous avons synthétisé ces microparticules qui sont d’une part fonctionnalisées avec du fucoïdane afin de pouvoir cibler la P-Sélectine qui est une molécule d’adhésion exprimée au niveau de la paroi artérielle lésée, et d’autre part, conjuguées à des agents de contraste afin d’apporter un signal en imagerie. Nous avons alors développé 2 outils d’imagerie moléculaire propres à 2 modalités classiques d’imagerie médicale. Afin de suivre les microparticules en tomographie par émission monophotonique de positons (TEMP), nous les avons radiomarquées avec du technétium 99m et pour les détecter en imagerie par résonance magnétique (IRM), nous les avons chargées avec des nanoparticules d’oxyde de fer superparamagnétiques. Nous avons ensuite validé l’efficacité de ces 2 outils d’imagerie moléculaire avec des essais précliniques en imagerie in vivo chez le petit animal sur des modèles de pathologies artérielles. Les résultats obtenus sont très encourageants et ces 2 outils d’imagerie moléculaire ont un fort potentiel clinique pour le diagnostic des pathologies artérielles. Nous avons également observé que les microparticules migrent dans la paroi artérielle dégradée au niveau des pathologies étudiées. Cette propriété singulière pourrait s’avérer très intéressante pour les futurs travaux qui consisteront à utiliser ce support pour véhiculer des molécules thérapeutiques au cœur des différentes pathologies artérielles. / Cardiovascular diseases and their consequences constitute nowadays a major health issue. Their treatment could be substantially improved with the development of new non invasive diagnostic techniques. The aim of this doctoral project is to develop injectable into blood stream polysaccharide microparticles that would permit molecular imaging of arterial pathologies. From an emulsion- crosslinking process, we synthesized these microparticles which are on the one hand functionalized with fucoidan to target P-Selectin which is expressed at damaged arterial wall, and on the other hand combined with contrast agents to bring an imaging signal. We developed 2 molecular imaging tools dedicated to 2 classical medical imaging modalities. In order to track the microparticles by single photon emission computed tomography, we radiolabeled them with technetium 99m and to detect them by MRI, we loaded them with superparamagnetic nanoparticles of iron oxide. We then have validated the efficiency of these 2 molecular imaging tools with preclinical studies of in vivo small animal imaging of arterial disease models. The obtained results are very promising and these 2 molecular imaging tools have a strong clinical potential for the diagnosis of arterial pathologies. We also have observed that the microparticles tend to migrate though the damaged arterial wall. This specific property could turn out to be very interesting for future works which will consist in using this technology to convey therapeutic molecules directly into the core of the arterial pathologies.

L'imagerie par résonance magnétique (IRM) est une technique d'acquisition d'images qui permet de visualiser les différents tissus du corps humain. Son principe se base sur le moment magnétique des protons des atomes d'hydrogène. Le corps étant principalement composé d'eau et donc d'hydrogène, cela en fait une méthode de choix pour faire de l'imagerie cardiaque. L'IRM est très utilisée en clinique pour observer et diagnostiquer les différentes maladies cardiaques, comme l'infarctus du myocarde, la cardiomyopathie dilatée ou la cardiomyopathie hypertrophique. Dans le cas du coeur, principalement trois structures anatomiques sont étudiées: la cavité du ventricule gauche, la cavité du ventricule droit et le myocarde. Dans ce but, il est nécessaire de faire une segmentation manuelle, semi-automatique ou automatique de l'image IRM. Une fois ces structures segmentées, différents paramètres physiologiques peuvent être calculés pour évaluer la maladie d'un patient. Souvent, les méthodes de segmentation se concentrent sur la segmentation de la cavité du ventricule gauche. Pour les autres structures, la segmentation est principalement faite à la main par un médecin ce qui demande un temps non négligeable (environ 10 à 15 minutes par coeur). Ce mémoire présente une base de données anonymisée d'images cardiaque contenant 150 patients avec différentes maladies cardiaques. Il présente aussi une nouvelle méthode de segmentation automatique des trois structures sans aucune intervention humaine. La méthode se base sur l'apprentissage profond, ce qui en fait une méthode très rapide (180 millisecondes par volume). Pour rendre les segmentations plus fidèles, elle incorpore un terme de contours qui permet d'avoir une segmentation plus précise des contours des structures et une forme a priori qui permet de rendre la segmentation plus près de celle d'un vrai coeur (sans trous ou anatomie impossible). Cette recherche est faite en collaboration avec l'Université de Bourgogne et l'Université de Lyon en France qui ont permis la mise en place de cette base de données cardiaque et la validation des résultats.

Le but de cette thèse est d'étudier, du point de vue théorique, la contrôlabilité exacte de certaines équations aux dérivées partielles qui modélisent les vibrations élastiques, et d'appliquer les résultats ainsi obtenus à la résolution des problèmes inverses provenant de l'imagerie par résonance magnétique (IRM). Cette thèse comporte deux parties. La première partie discute la problématique de la contrôlabilité exacte, respectivement de l'observabilité exacte, de l'équation des plaques perturbées avec des termes linéaires ou non linéaires. Ainsi, dans le Chapitre 2 de cette thèse nous avons démontré l'observabilité interne exacte de l'équation des plaques perturbées par des termes linéaires d'ordre un et dans le Chapitre 3 la contrôlabilité exacte locale d'une équation des plaques non linéaire attribuée à Berger. Le Chapitre 4 introduit une méthode numérique pour l'approximation des contrôles exactes dans des systèmes d'ordre deux en temps. La deuxième partie de la thèse est dédiée à l'imagerie par résonance magnétique. Plus précisément, on s'intéresse aux méthodes de reconstruction des images pour des objets en mouvement. Dans le Chapitre 6, nous avons formulé la reconstruction d'images cardiaques acquises en respiration libre comme un problème des moments dans un espace de Hilbert à noyau reproductif. L'existence d'une solution pour un tel problème des moments est prouvée par des outils bien connus dans la théorie du contrôle. La connexion entre les deux parties de la thèse est réalisée par le Chapitre 7 où l'on présente le problème inverse d'identification d'un terme source dans l'équation des ondes à partir d'une observation correspondante à un enregistrement IRM. / The aim of this thesis is to study the exact controllability and exact observability of some partial differential equations, modeling elastic vibrations of structures and to apply the results obtained in this way to solve some inverse problems provided by magnetic resonance imaging (MRI). This thesis has two parts. In the first part we study the exact controllability and exact observability of Euler-Bernoulli equation perturbed with linear or non-linear terms. Therefore, in Chapter 2 of this work we prove the internal exact observability of the Euler-Bernoulli equation perturbed by a linear term and in Chapter 3 we prove the local exact controllability of a non-linear plate equation due to Berger. Chapter 4 provide a numerical method to approximate the exact controls of vibrating systems. The second part of the thesis is centered to magnetic resonance imaging. More precisely, we are interested on the image reconstruction methods in magnetic resonance imaging of moving objects. Chapter 6 describe a method to reconstruct cardiac images from MR data acquired in free-breathing, reducing the image reconstruction to a problem of moments in a Hilbert space. The solution of this problem of moments is obtained using the same tools as in control theory. A more direct connexion between the two parts of the thesis is provided by Chapter 7 where we describe the inverse problem of the identification of a source term in the wave equation from a measure corresponding to a magnetic resonance signal.

Cette thèse cherche à identifier ce qui fait de l’homme un être de substance dont le corps est sensible. Si le moi vibre et que le sujet bat, le parlêtre résonne via les pulsions. Nous faisons de la résonance un concept opératoire pour rendre compte de la jouissance en jeu chez le parlêtre : mise en résonance du corps et du langage, via l’objet a. Notre choix d’étude s’est porté sur les troubles du langage, non pas comme dysfonctionnement de la parole, mais en tant qu’agitations. Lalomanie, coprolalie, écho de la pensée ou encore écholalie témoignent de l’impact direct du langage sur le corps et de son traitement. Nous approchons ici la matérialité du langage : si le dire est le poids réel du sujet, la réson est le réel du langage. Dans cette logique, la schizophrénie devient folie résonnante, la paranoïa une folie raisonnante, tandis que l’autisme enferme le sujet dans une résonance pétrifiée. Le névrosé, lui, est condamné à vivre la répétition de la mélodie de l’Autre.Une revisite fondamentale des pratiques de médiations thérapeutiques par l’art dans la clinique de l’enfant est proposée. L’objet médiateur est situé à la jonction entre intérêt du patient et désir de l’intervenant de travailler avec cet objet. Le psychologue va alors adopter ce que nous nommons une position réfléchie, modalité de présence particulière où il se fait partenaire de l’enfant. Le clinicien devient alors un créateur de vide-en-forme, qui sert de caisse de résonance à la jouissance. Comme dans l’art, le réel de la réson est invoqué pour lui permettre de trouver un nouveau destin : les ateliers à médiation sont des lieux de possible mise en résonance de la jouissance pour faire laisser être un traitement par l’art. / This thesis seeks to identify what makes Man a person of substance whose body is sensitive. If the ego vibrates and the subject beats, the “parlêtre” resonates via the drives. We use resonance as an operative concept in order to stake how jouissance is acting the parlêtre: resonance of the body and of the language, through the “a object”. Our choice of study focuses on language disorders, not as speech dysfunction, but as agitations. Lalomania, coprolalia, echo of thought or echolalia show the direct impact of language on the body and its treatment. We are reaching hereby the language materiality: if the saying is the real weight of the subject, the “reson” is the real of the language. In this logic, schizophrenia becomes resonant madness, paranoia a reasoning madness, while autism encloses the subject in a petrified resonance. The neurotic is condemned to live again and again the Other melody. We are proposing a fundamental revisit of the practices of therapeutic mediations through art within the child clinic. The mediating object is situated at the junction between the patient’s interest and the psychologist’s desire to work with this object. He will then adopt what we call a “thoughtful position”, a particular mode of presence where he turns himself into a partner of the child. The clinician then becomes a creator of “vacuum-in form”, which serves as a resonance board (sounding board) for jouissance. As in art, the real of the “réson” is invoked to allow it to find a new destiny. By letting be, the mediation workshops are places where art becomes a possible treatment by resonating jouissance.