Je présente mon parcours scientifique au sein de l'IEF dont le fil conducteur est constitué par l'étude de l'impact des technologies sur les architectures de calcul. <br />Durant ma thèse au sein du département AXIS de l'IEF, j'ai étudié les architectures analogiques dédiées à la simulation d'un modèle stochastique de réseau de neurone, du point de vue de sa robustesse, des possibilités de compensation des défauts par apprentissage et des vitesses de simulation. Je montre comment les conclusions de ces travaux m'ont conduit à travailler sur les applications au traitement d'image et plus particulièrement sur des rétines programmables.<br />Ensuite, j'explique comment j'ai abordé la synthèse logique adaptée aux circuits à parois de domaines magnétiques à l'occasion d'une conversion thématique où j'ai rejoint le département NST de l'IEF. Enfin, je présente les développements récents sur l'utilisation des méthodes d'apprentissage d'inspiration neuronale permettant de donner une fonction à une assemblée de nanocomposants émergents organisée en cross-bar.

Les capteurs d'images CMOS n'étaient envisagés au début des années 90s que dans le cadre de recherches. La technologie CCD dominait alors. Puis l'évolution extraordinaire des procédés de fabrication de circuits intégrés CMOS a fait qu'aujourd'hui nous avons atteint une égalité en termes de parts du marché. Cette forte croissance est étroitement liée à l'avènement des dispositifs portables grand public tels que les téléphones<br />mobiles, qui embarquent pour la majorité les fonctions photo ou vidéo. En effet, les contraintes d'intégration et de coût favorisent la technologie CMOS. Cependant la prise de vue à l'aide de ces dispositifs portables, très sujets aux tremblements, nécessite une stabilisation de la vidéo qui implique d'estimer le mouvement global inter images. Aussi, l'objectif de ce travail est d'intégrer cette fonction aux imageurs fabriqués par la société STMicroelectronics.<br />Pour ce faire, une technique novatrice pour estimer ce mouvement global est présentée dans ce mémoire. Cette méthode consiste à extraire un modèle du mouvement global à partir de mesures de déplacements locaux en périphérie des images. Elle a tout d'abord été validée de<br />façon algorithmique, avant d'être intégrée sur silicium. L'architecture finale du capteur se caractérise par une zone photosensible partitionnée en une zone centrale et une zone périphérique. La chaîne de traitement du signal comporte quant à elle un traitement au niveau pixel afin de mesurer les mouvements locaux périphériques. Elle comprend aussi un posttraitement dédié aux tâches d'estimation du modèle du mouvement global ainsi qu'à la compensation du mouvement indésiré.

L’implementation de la vision biologique sur machine est un problème majeur que la recherche actuelle a à peine effleuré la surface. Les organismes vivants sont capables de réaliser des tâches visuelles très complexes et de manière très efficace. La stéréovision fait partie de ces mécanismes complexes que les sci- entifiques tentent de reproduire à l’aide de caméras à haute résolution. Cette thèse aborde le problème de la stéréovision d’une manière neuromorphique par l’intermédiaire d’une nouvelle génération de capteurs de vision appelés ”rétines de silicium”. Ces rétines de silicium imitent les rétines biologiques en capturant l’information visuelle sous forme de flux asynchrones d’événements codant les changements de contraste avec une grande précision temporelle. Ces capteurs sont utilisés pour étudier l’importance de la précision et de la dynamiquetemporelledelascènedansleproblèmedemiseencorrespondance stéréo. Nous proposons une des premières méthodes de reconstruction 3D capable de produire des modèles 3D d’une manière totalement asynchrone, á partir de l’information visuelle. Cette approche, outre son originalité, permet également de préserver la dynamique native de la scène. Cette thèse montre que le temps en tant que medium d’information, joue un rôle primordial dans la stéréovision. Le temps peut compléter, compenser, voire remplacer l’information apportée habituellement par la luminance et la géométrie. Ce travail établit également les fondations solides des futures recherches en vision stéréo á haute vitesse et haute dynamique, basée sur les événements. Il ouvre également de nouvelles perspectives prometteuses pour la résolution de problèmes traditionels de vision artificielle grâce à l’apport du nouveau paradigme de la vision asynchrone. / Reproducing biological vision in a machine is a challenging problem for which scientists have just scratched the surface. Living organisms are able to per- form complex tasks in an awestruckly efficient manner. The stereovision is one of these complex mechanisms that computer scientists try to replicate with high resolution cameras. This thesis takes on the stereovision problem in a neuromorphic way by mean of a new generation of vision sensors also called ”silicon retinas”. These silicon retinas mimic biological retinas by cap- turing the visual information into the form of asynchronous stream of events that encode contrast change at high temporal precision. These sensors are used to study the importance of the precise timing and the scene temporal dynamics in solving the stereo correspondence problem. We propose one of the first 3D reconstruction methods which is able to produce 3Dmodelsinatrulyevent-basedandasynchronousmanner, fromevent-based visual information. Besides the novelty of proposing a truly temporal- based asynchronous event-driven approach of 3D reconstructions, this work is also able to preserve the native dynamic of the scene. Time as information medium is proven to have a critical role in stereovision. Time can supplement, compensate and even replace the usual luminance and spatial information. This work lays strong foundations for future research on high temporal and event-based dynamic stereo vision. It also opens new promisingperspectivesforsolvingtraditionalmachinevisionproblemsthanks to the use of the new asynchronous vision paradigm.

L’angiogenèse est le processus biologique par lequel de nouveaux vaisseaux sanguins se forment à partir du réseau vasculaire pré-existant. Sa première étape, l’activation endothéliale, est caractérisée par la prolifération des cellules endothéliales, la sécrétion de facteurs pro-angiogéniques comme l’Angiopoïétine-2 (Ang-2) et la relocalisation de la nucléoline du noyau vers la surface cellulaire. Dans les vaisseaux matures, les cellules endothéliales sont quiescentes et l’endothélium est recouvert de péricytes. L’activation endothéliale induit un détachement des péricytes favorisant le remodelage du réseau vasculaire. L’objectif de cette thèse est d’étudier les mécanismes de l’activation endothéliale au cours de l’angiogenèse physiologique et d’évaluer les effets de son inhibition dans un contexte d’angiogenèse tumorale. Des études in vivo dans la rétine de souris et in vitro sur des cellules endothéliales humaines ont montré que le VEGF régule l’exocytose des Corps de Weibel et Palade (WPBs), des compartiments cytoplasmiques spécifiques des cellules endothéliales pouvant contenir de l’Ang-2. Ce travail suggère que l’exocytose des WPBs induite par le VEGF régule la sécrétion de l’Ang-2 par les cellules endothéliales activées et que l’Ang-2 sécrétée régule à son tour le recrutement des péricytes sur les vaisseaux. Le ciblage de la nucléoline dans un modèle de cancer du pancréas a inhibé l’activation endothéliale et cette inhibition a diminué la croissance et l’angiogenèse tumorales tout en favorisant le recrutement des péricytes et la normalisation des vaisseaux tumoraux. La normalisation vasculaire induite par l’inhibition de l’activation endothéliale via le ciblage de la nucléoline représente une stratégie prometteuse pour le traitement de pathologies associées à une dérégulation de l’angiogenèse comme les cancers ou les rétinopathies. / Angiogenesis is the biological process of new blood vessel formation from the pre-existing vascular network. Its first step, endothelial activation, is characterized by endothelial cell proliferation, the secretion of pro-angiogenic factors such as Angiopoietin-2 (Ang-2) and the relocation of nucleolin from the nucleus to the cell surface. In the mature vessels, endothelial cells are quiescent and the endothelium is covered by pericytes. Endothelial activation induces pericyte detachment which promotes the remodeling of the vascular network. The aim of this thesis is to study the mechanisms of endothelial activation during physiological angiogenesis and to evaluate the effects of its inhibition in a context of tumor angiogenesis. In vivo studies in mouse retina and in vitro studies on human endothelial cells showed that VEGF regulates the exocytosis of Weibel-Palade bodies (WPB), cytoplasmic compartments specific for endothelial cells that may contain Ang-2. This work suggests that the exocytosis of WPBs induced by VEGF regulates the secretion of Ang-2 by activated endothelial cells and that secreted Ang-2 regulates the recruitment of pericytes on the vessels. Nucleolin targeting in a pancreatic cancer model inhibited endothelial activation and this inhibition decreased tumor growth and angiogenesis while promoting recruitment of pericytes and normalization of tumor vessels. Vascular normalization induced by the inhibition of endothelial activation via nucleolin targeting may be a promising strategy for the treatment of pathologies associated with dysregulation of angiogenesis, such as cancers or retinopathies.