L'écotoxicité de différentes nanoparticules de carbone (NPC) a été évaluée chez des organismes aquatiques, en particulier chez Xenopus laevis. Il a été montré que la surface des NPC est le paramètre le plus pertinent pour décrire l'inhibition de croissance chez le xénope, indépendamment de leur forme allotropique et de leur état de dispersion. L'induction des micronoyaux a aussi été étudiée chez le xénope, et l'oxyde de graphène (GO) s'est révélé génotoxique à faible dose, résultat corroboré par l'étude de l'expression des gènes. Les mécanismes de toxicité impliqués seraient notamment liés aux fonctions oxygénées de la particule. De plus, le GO a aussi entrainé de la génotoxicité chez Pleurodeles waltl. et de la tératogénicité, des retards de développement et de l'inhibition de croissance chez Chironomus riparius. La mise en interaction de ces organismes au sein d'un mésocosme a également conduit à l'observation de génotoxicité chez le pleurodèle en présence de GO. / The ecotoxicity of different carbon-based nanoparticles (CNPs) was assessed in freshwater organisms, especially in Xenopus laevis. The surface of the CNPs was shown to be the more relevant parameter to describe the growth inhibition in Xenopus, regardless of their allotropic form and their state of dispersion. Micronucleus induction was also studied in Xenopus and graphene oxide (GO) was found genotoxic at low dose. This result was in compliance with the study of genes expression. The involved toxicity mechanisms would be related to the oxidized functions of the CNP. Moreover, GO was also found responsible for genotoxicity in Pleurodeles waltl. and for teratogenicity, development delay and growth inhibition in Chironomus riparius. These organisms have finally been put together in a mesocosm, which has also led to genotoxicity in Pleurodeles in the presence of GO.

Nous considérons dans cette thèse un problème d’ordonnancement de flow-shop de permutation où un ensemble de travaux doit être ordonnancé sur un ensemble de machines. Les travaux doivent être ordonnancés sur les machines dans le même ordre. L’objectif est de minimiser le retard total. Nous proposons des algorithmes heuristiques et des nouvelles matheuristiques pour ce problème. Les matheuristiques sont un nouveau type d’algorithmes approchés qui ont été proposés pour résoudre des problèmes d’optimisation combinatoire. Les méthodes importent de la résolution exacte au sein des approches (méta) heuristiques. Ce type de méthode de résolution a reçu un grand intérêt en raison de leurs très bonnes performances pour résoudre des problèmes difficiles. Nous présentons d’abord les concepts de base d’un problème d’ordonnancement. Nous donnons aussi une brève introduction à la théorie de l’ordonnancement et nous présentons un panel de méthodes de résolution. Enfin, nous considérons un problème où un flow shop de permutation à m-machine et un problème de tournées de véhicules sont intégrés, avec pour objectif la minimisation de la somme des retards. Nous proposons un codage direct d’une solution et une méthode de voisinage. Les résultats montrent que l’algorithme Tabou améliore grandement la solution initiale donnée par EDD et où chaque voyage ne délivre qu’un travail. / We consider in this thesis a permutation flow shop scheduling problem where a set of jobs have to be scheduled on a set of machines. The jobs have to be processed on the machines in the same order. The objective is to minimize the total tardiness. We propose heuristic algorithms and many new matheuristic algorithms for this problem. The matheuristic methods are a new type of approximated algorithms that have been proposed for solving combinatorial optimization problems. These methods embed exact resolution into (meta)heuristic approaches. This type of resolution method has received a great interest because of their very good performances for solving some difficult problems. We present the basic concepts and components of a scheduling problem and the aspects related to these components. We also give a brief introduction to the theory of scheduling and present an overview of resolution methods. Finally, we consider a problem where m-machine permutation flow shop scheduling problem and a vehicle routing problem are integrated and the objective is to minimize the total tardiness. We introduce a direct coding for a complete solution and a Tabu search for finding a sequence and trips. The results show that the TS greatly improves the initial solution given by EDD heuristic where each trip serves only one job at a time.

Cette thèse est consacrée à l'étude d'une classe d'équations différentielles à retard dépendant de l'état -- ces équations provenant d'un modèle structuré en taille. La principale motivation de cette thèse provient de la volonté d'ajuster les paramètres du système d'équations étudiées vis-à-vis des données générées par un simulateur de forêts, appelé SORTIE. Deux types de forêts sont étudiés ici: d'une part une forêt ne comportant qu'une seule espèce d'arbre, et d'autre part une forêt comportant deux espèces d'arbres (au chapitre 2). Les simulations numériques du système d'équations correspondent relativement bien aux données générées par SORTIE, ce qui montre que le système considéré peut être utilisé afin d'écrire la dynamique de populations d'une forêt. De plus, un modèle plus étendu prenant en compte la position spatiale des arbres est proposé dans le chapitre 2, dans le cas de forêts possédant deux espèces d'arbres. Les simulations numériques de ce modèle permettent de visualiser la propagation spatiale des forêts. Les chapitres 3 et 4 se concentrent sur l'analyse mathématique des équations différentielles à retard considérées. Les propriétés du semi-flot associé au système sont étudiées au chapitre 3, où l'on démontre en particulier que ce semi-flot n'est pas continu en temps. Le caractère dissipatif et borné du semi-flot, pour des modèles de forêts comportant une ou deux espèces d'arbres, est étudié dans le chapitre 4. En outre, afin d'étudier la dynamique de population d'une forêt (d'une seule espèce d'arbre) après l'introduction d'un parasite, nous construisons dans le chapitre 5 un système proie-prédateur dont la proie (à savoir la forêt) est modélisée par le système d'équations différentielles à retard dépendant de l'état étudié auparavant, et dont le prédateur (à savoir le parasite) est modélisé par une équation différentielle ordinaire. De nombreuses simulations numériques associées à différents scénarios sont faites, afin d'explorer le comportement complexe des solutions du au couplage proie-prédateur et les équations à retard dépendant de l'état. / This thesis is devoted to the studies of a class of state-dependent delay differential equations. This class of equations is derived from a size-structured model.The motivation comes from the parameter fittings of this system to a forest simulator called SORTIE. Cases of both single species forest and two-species forest are considered in Chapter 2. The numerical simulations of the system correspond relatively very well to the forest data generated by SORTIE, which shows that this system is able to be used to describe the population dynamics of forests. Moreover, an extended model considering the spatial positions of trees is also proposed in Chapter 2 for the two-species forest case. From the numerical simulations of this spatial model one can see the diffusion of forests in space. Chapter 3 and 4 focus on the mathematical analysis of the state-dependent delay differential equations. The properties of semiflow generated by this system are studied in Chapter 3, where we find that this semiflow is not time-continuous. The boundedness and dissipativity of the semiflow for both single species model and multi-species model are studied in Chapter 4. Furthermore, in order to study the population dynamics after the introduction of parasites into a forest, a predator-prey system consisting of the above state-dependent delay differential equation (describing the forest) and an ordinary differential equation (describing the parasites) is constructed in Chapter 5 (only the single species forest is considered here). Numerical simulations in several scenarios and cases are operated to display the complex behaviours of solutions appearing in this system with the predator-prey relation and the state-dependent delay.

Cette thèse développe les lois de coordination de systèmes de Lagrange. Elle propose en premier lieu une stratégie complètement décentralisée qui se base sur la technique de cross-coupling pour la commande d'un groupe de robots, appelé réseau, qui synchronisent leurs mouvements en suivant une trajectoire désirée. Cette stratégie est étendue pour faire face à l'incertitude paramétrique des robots ainsi qu’aux retards fréquemment rencontrés dans les applications pratiques de réseaux de communication. Une deuxième architecture basée sur la théorie des graphes est proposée pour les réseaux à leader. L'approche développée est considérée hybride. Une extension adaptative à base de réseaux de neurones est développée pour traiter les cas d'incertitude paramétrique. La stratégie conçue prend en considération les délais dans la réception des données. En se basant sur la notion de système en chaîne, la théorie des graphes, le concept de la passivité et la technique du backstepping, une nouvelle méthodologie de la conception de contrôleur de synchronisation pour une classe de systèmes sous-actionnés est développée. Afin d’avoir la possibilité d’implémenter ces stratégies de contrôle, on a développé une plate-forme d'expérimentation pour la robotique industrielle coopérative. / This thesis investigates the issue of designing decentralized control laws to cooperatively control a team of robot manipulators. The purpose is to synchronize their movements while tracking common desired trajectory. Based on a combination of Lyapunov direct method and cross-coupling technique, To account for unmatched uncertainties, the proposed decentralized control laws are extended to an adaptive synchronization tracking controllers. Moreover, due to communication imperfection, time delay communication problems are considered in the performance analysis of the controllers. Another relevant problem for distributed synchronized systems is the leader-follower control problem. In this strategy, a decentralized control laws based on the backstepping scheme is proposed to deal with a leader-follower multiple robots structure. Based on graph theory, the coordination strategy combines the leader follower control with the decentralized control. The thesis, also considers the cooperative movement of under- actuated manipulators tracking reference trajectories defined by the user. The control problem for a network of class of under-actuated systems is considered. The approach we adopted in this thesis consists in decomposing the under-actuated manipulators into a cascade of passive subsystems that synchronize with he other neighbors subsystems. The resulting synchronized control law is basically a combination of non-regular backstepping procedure aided with some concepts from graph theory. The proposed controllers are validated numerically, assuming that the underlying communication graph is strongly connected. To implement these control strategies, we developed an experimental platform made of three robot manipulators.

Une croissance intra-utérine insuffisante représente, avec la prématurité et les malfor-mations congénitales, une des principales causes de morbidité et de mortalité néonatales. Ces pathologies sont liées entre elles, les nouveau-nés prématurés étant souvent atteints de RCIU (RCIU). Les études épidémiologiques récentes ont montré que le RCIU était associé à une augmentation de la morbidité respiratoire dès la période néonatale, avec, en particulier, une augmentation du risque de dysplasie broncho-pulmonaire (DBP), principale séquelle respira-toire de la prématurité. La DBP est caractérisée par des anomalies du développement alvéo-laire et vasculaire, considérées comme les conséquences d’agressions multiples sur un poumon immature. La physiopathologie exacte reste encore largement méconnue. Nous nous sommes intéressés dans ce travail au lien entre RCIU et DBP avec un abord expérimental et clinique. Alors que les études épidémiologiques sont relativement concordantes sur le lien entre RCIU et DBP, les études expérimentales, montrent des résultats divers tant sur le développement pulmonaire qu’au niveau moléculaire. Nous avons donc voulu identifier, dans un premier temps, un modèle de RCIU reproduisant les anomalies du développement alvéolaire observées chez l’Homme en utilisant trois modèles précédemment validés chez le rat : un modèle de res-triction protidique per-gestationnelle , un modèle de ligature unilatérale de l’artère utérine, un modèle d’injection d’un inhibiteur chimique de la NO synthase, le L NAME. Seule la restric-tion protidique anténatale permet de reproduire à long terme des lésions de l’alvéolisation proches de celles observées dans la DBP. En revanche, dans ce modèle, les modifications des principaux gènes identifiés précédemment dans les anomalies le développement alvéolaire ne sont pas observées, que ce soit avant, pendant ou après l’alvéolisation. Ce résultat nous a ame-né à entreprendre une étude multigénique qui a permis d’identifier plusieurs voies modifiées pendant l’alvéolisation dans ce modèle. Parmi celles-ci, les gènes impliqués dans la contractili-té et l’adhésion cellulaire, l’immunité ou la voie des « Peroxisome Proliferator-Activated Re-ceptor ». Dans la partie clinique de cette étude, nous avons évalué le risque de DBP chez les extrêmes prématurés atteints de RCIU dont les mères présentaient des signes de pathologie vasculaire de la grossesse (prééclampsie). Cette étude rétrospective unicentrique sur 184 en-fants a permis de comparer des enfants atteints de RCIU à des enfants eutrophes pris en charge de manière homogène. Le RCIU d’origine vasculaire multiplie le risque de DBP par 6. Un marqueur précoce de l’évolution vers une DBP est un taux de plaquettes bas à la naissance, évoquant le rôle d’un taux élevé de facteurs anti-angiogéniques circulants. Une étude est en cours pour corréler les facteurs anti-angiogéniques circulants présents chez les mères pré-éclamptiques au devenir respiratoire, en particulier à l’évolution vers une DBP, de leurs nou-veau-nés d’âge gestationnel inférieur à 30 semaines d’aménorrhée. En conclusion, nous avons montré expérimentalement que seule la restriction protidique anténatale chez le rat reproduisait les troubles de l’alvéolisation comparables à ceux observés dans la DBP. De nouvelles voies moléculaires potentiellement impliquées dans les anomalies de l’alvéolisation ont été mises en évidence. Par ailleurs, le rôle de facteurs anti-angiogéniques d’origine maternelle comme fac-teurs de développement d’une DBP est en cours d’évaluation. / Insufficient intrauterine growth is with prematurity and congenital malformations, a major cause of neonatal morbidity and mortality. These conditions are interrelated, the preterm infants often suffered of intrauterine growth restriction (IUGR). Recent epidemiological stud-ies showed that IUGR was associated with increased respiratory morbidity as soon as the ne-onatal period, with an increased risk of bronchopulmonary dysplasia (BPD), the main respira-tory sequelae of prematurity. BPD is characterized by impaired alveolar and vascular devel-opment and is the consequence of multiple insults on an immature lung. The exact pathophysi-ology is still largely unknown. We study in this work the relationship between IUGR and DBP with an experimental and clinical approach. While epidemiological studies are relatively concordant on the relationship between IUGR and BPD, experimental studies showed various results in lung development and molecular process. We wanted to identify, at first, a model of IUGR reproducing impaired alveolar development observed in humans using three previously validated models in rats: a model of per-gestational protein restriction, a model of unilateral ligation uterine artery, an injection pattern of a chemical inhibitor of NO synthase, L NAME. Only antenatal protein restriction can reproduce long-term impaired alveolarization as those observed in BPD. However, in this model, changes in key genes previously identified in pathological alveolar development are not observed before, during or after alveolarization. This result led us to perform a genome-wide analysis which identified several modified path-ways during alveolarization. Among these, the genes involved in the “cardiac contractility”, “cell adhesion molecules”, “immunity”, “molecular adhesion” or the "Peroxisome Proliferator-Activated Receptor" pathways. In the clinical part of this study, we evaluated the risk of BPD in extreme preterm infants with IUGR whose mothers had evidence of vascular disease of pregnancy (preeclampsia). This single-center retrospective study of 184 children was used to compare children with IUGR in adjusted for gestational age children. The vascular IUGR increases the risk of DBP by 6. An early marker of progression to BPD is a low platelet count at birth, referring to the role of high levels of circulating anti-angiogenic factors. A study is ongoing to correlate circulating anti-angiogenic factors present in preeclamptic mothers to res-piratory outcome and particularly BDP, in newborn younger than 30 weeks of gestational age at birth. In conclusion, we have shown experimentally that only prenatal protein restriction in rats reproduced impaired alveolarization comparable to those observed in the BPD. New mo-lecular pathways potentially involved in the impaired alveolarization were highlighted. More-over, the role of placental anti-angiogenic factors leading to development of BPD is evaluat-ed.

De nos jours, les systèmes de contrôle-commande temps-réel distribués à travers un réseau de communication sont de plus en plus utilisés dans les secteurs de l’automobile, de l’avionique, de la robotique mobile, de la télécommunication et plus généralement de la conduite de procédés industriels. En comparaison avec les systèmes de contrôle point-à-point conventionnel, un système contrôlé en réseau (SCR) permet non seulement de réduire le câblage et les coûts d’installation, mais offre aussi plus de flexibilité pour faire évoluer une installation existante et favorise les actions de diagnostic et de maintenance. Comme le réseau est partagé par plusieurs boucles de contrôle et par d’autres applications, la conséquence est que le trafic de communication est difficilement maîtrisable, ce qui peut conduire à des pertes de messages et engendre des délais aléatoires. Par ailleurs, le diagnostic et la tolérance aux défauts sont des enjeux importants pour les SCR, particulièrement dans le cas ou le domaine d’utilisation exige une grande sécurité. Il est évident que la théorie et l’application des approches classiques de diagnostic et de tolérance aux défauts doivent être révisées lorsqu’il s’agit de SCR.L’étude des SCR, reposant sur des compétences en automatique, en informatique et en réseau propose naturellement des solutions propres à chaque domaine. La problématique du diagnostic des SCR consiste non seulement à détecter et localiser des défauts affectant l’ensemble du système mais aussi à distinguer, les perturbations et défaillances affectant le réseau de communication de celles du système contrôle. L’objectif de nos travaux de thèse est de proposer des modèles intégrés permettant de représenter le comportement des SCR et de contribuer à leurs diagnostics. / Real-time control systems distributed across communication networks are increasingly used in automotive, avionics, mobile robotics, and telecommunications and more generally in the conduct of industrial processes. Compared with point- to-point conventional control systems, a networked control system (NCS) can not only reduce wiring and installation costs, but also offer more flexibility to expand an existing facility and promote actions of diagnosis and maintenance. As the network is shared by multiple control loops and other applications, the result is that the communication traffic is difficult to control, which can lead to loss of messages and generate random delays.Diagnosis and fault tolerance are important issues for NCS, especially in the case where the area of application requires security. It’s obvious that the theory and application of conventional approaches to diagnosis and fault tolerance need to be revised when it comes to NCS.The study of the NCS, based on automatic skills, computer science and network competences naturally provides adequate solutions to each area. The problem of NCS diagnosis is the one hand to detect and locate faults affecting the whole system and on the other hand to distinguish, disturbances and malfunctions affecting the communication network of the control system.Our work aims is to propose integrated models to represent the behavior of NCS and contribute to its diagnosis.

Le Reservoir Computing (RC) est un paradigme s’inspirant du cerveau humain, apparu récemment au début des années2000. Il s'agit d'un calculateur neuromorphique habituellement décomposé en trois parties dont la plus importanteappelée "réservoir" est très proche d'un réseau de neurones récurrent. Il se démarque des autres réseaux de neuronesartificiels notamment grâce aux traditionnelles phases d'apprentissage et d’entraînement qui ne sont plus appliquées surla totalité du réseau de neurones mais uniquement sur la lecture du réservoir, ce qui simplifie le fonctionnement etfacilite une réalisation physique. C'est précisément dans ce contexte qu’ont été réalisés les travaux de recherche de cettethèse, durant laquelle nous avons réalisé une première implémentation physique opto-électronique de système RC.Notre approche des systèmes physiques RC repose sur l'utilisation de dynamiques non-linéaires à retards multiples dansl'objectif de reproduire le comportement complexe d'un réservoir. L'utilisation d'un système dynamique purementtemporel pour reproduire la dimension spatio-temporelle d'un réseau de neurones traditionnel, nécessite une mise enforme particulière des signaux d'entrée et de sortie, appelée multiplexage temporel ou encore étape de masquage. Troisannées auront été nécessaires pour étudier et construire expérimentalement nos démonstrateurs physiques basés sur desdynamiques non-linéaires à retards multiples opto-électroniques, en longueur d'onde et en intensité. La validationexpérimentale de nos systèmes RC a été réalisée en utilisant deux tests de calcul standards. Le test NARMA10 (test deprédiction de séries temporelles) et la reconnaissance vocale de chiffres prononcés (test de classification de données) ontpermis de quantifier la puissance de calcul de nos systèmes RC et d'atteindre pour certaines configurations l'état del'art. / Reservoir Computing (RC) is a currently emerging new brain-inspired computational paradigm, which appeared in theearly 2000s. It is similar to conventional recurrent neural network (RNN) computing concepts, exhibiting essentiallythree parts: (i) an input layer to inject the information in the computing system; (ii) a central computational layercalled the Reservoir; (iii) and an output layer which is extracting the computed result though a so-called Read-Outprocedure, the latter being determined after a learning and training step. The main originality compared to RNNconsists in the last part, which is the only one concerned by the training step, the input layer and the Reservoir beingoriginally randomly determined and fixed. This specificity brings attractive features to RC compared to RNN, in termsof simplification, efficiency, rapidity, and feasibility of the learning, as well as in terms of dedicated hardwareimplementation of the RC scheme. This thesis is indeed concerned by one of the first a hardware implementation of RC,moreover with an optoelectronic architecture.Our approach to physical RC implementation is based on the use of a sepcial class of complex system for the Reservoir,a nonlinear delay dynamics involving multiple delayed feedback paths. The Reservoir appears thus as a spatio-temporalemulation of a purely temporal dynamics, the delay dynamics. Specific design of the input and output layer are shownto be possible, e.g. through time division multiplexing techniques, and amplitude modulation for the realization of aninput mask to address the virtual nodes in the delay dynamics. Two optoelectronic setups are explored, one involving awavelength nonlinear dynamics with a tunable laser, and another one involving an intensity nonlinear dynamics with anintegrated optics Mach-Zehnder modulator. Experimental validation of the computational efficiency is performedthrough two standard benchmark tasks: the NARMA10 test (prediction task), and a spoken digit recognition test(classification task), the latter showing results very close to state of the art performances, even compared with purenumerical simulation approaches.

La diversité des régimes des instruments de la famille des flûtes a été mise en évidence à de nombreuses reprises : régimes statiques, périodiques, ou non périodiques. Cependant, de nombreux aspects de la dynamique de ces instruments demeurent mal compris. Pour les musiciens comme pour les facteurs d'instruments, les transitions entre régimes revêtent une importance particulière : d'une part elles correspondent à des changements de notes, et d'autre part la production d'un régime donné est conditionnée par les paramètres de facture (liés à la fabrication de l'instrument), et de contrôle (ajustés en permanence par l'instrumentiste). On s'attache dans ce document à caractériser les transitions entre régimes dans les flûtes, en lien avec des problématiques de facture et de jeu. Différentes approches sont mises en place. Des approches expérimentales d'une part, avec des mesures sur musicien et sur bouche artificielle. Par ailleurs, un modèle physique de l'instrument - un système dynamique à retard de type neutre - est étudié, par intégration temporelle d'une part, mais également par collocation orthogonale et continuation, donnant ainsi accès aux diagrammes de bifurcations.Croiser les résultats de ces différentes approches permet de mieux appréhender différents phénomènes : hystérésis associée aux changements de régime, ou mécanisme d'apparition des régimes non périodiques. L'influence de paramètres de facture et de contrôle est également étudiée : le rôle majeur de la géométrie interne du canal des flûtes à bec est mis en évidence, et l'influence de la dynamique de la pression dans la bouche du musicien sur les seuils de changement de régimes est caractérisée. / Various studies have highlighted the diversity of regimes in flute-like instruments : static, periodic or non periodic regimes. However, some aspects of their dynamics remain poorly understood. Both for flute players and makers, transitions between regimes are particularly important : on the one hand, they correspond to a change of the note played, and on the other hand, production of a given regime is determined by parameters related to making and to playing of the instrument. In this document, we are interested in caracteristics of regime change in flute-like instruments, in relation with making and playing issues.Different approches are considered. First, experimental methods, with measurement on both musician and an artificial mouth. On the other hand, a physical model of the instrument - a system of delay differential equations of neutral type - is studied, through time-domain integration, and using orthogonal collocation coupled to numerical continuation. This last approach provides access to bifurcation diagrams.Considering results of these different methods, it becomes possible to better understand different experimental phenomena, such as regime change and associated hysteresis, or production mechanisms of non periodic regimes. Influence of different parameters is further studied : the crucial importance of the channel geometry in recorders is highlighted, and the influence of the mouth pressure dynamics on regime change thresholds is analysed.

Le retard est un phénomène naturel présent dans la majorité des systèmes physiques et dans les applications d’ingénierie, ainsi, les systèmes à retard ont été un domaine de recherche très actif en automatique durant les 60 dernières années. La conception d’observateur est un des sujets les plus importants qui a été étudié, ceci est dû à l’importance des observateurs en automatique et dans les systèmes de commande en absence de capteur pour mesurer une variable. Dans ce travail, l’objectif principal est de concevoir des observateurs pour différentes classes de systèmes à retard avec un retard arbitrairement large, et ce en utilisant différentes approches. Dans la première partie de cette thèse, la conception d’un observateur a été réalisée pour une classe de systèmes non linéaires triangulaires avec une sortie échantillonnée et un retard arbitraire. Une l’autre difficulté majeure avec cette classe de systèmes est le fait que la matrice d’état dépend du signal de sortie non-retardé qui est immesurable. Un nouvel observateur en chaine, composé de sous-observateurs en série est conçu pour compenser les retards arbitrairement larges. Dans la seconde partie de ce travail, un nouvel observateur a été conçu pour un autre type de systèmes non linéaires triangulaires, où le retard a été considéré, cette fois-ci, comme une équation aux dérivées partielles de type hyperbolique du premier ordre. La transformation inverse en backstepping et le concept de l’observateur en chaine ont été utilisés lors de la conception de cet observateur afin d’assurer son efficacité en cas de grands retards. Dans la dernière partie de cette thèse, la conception d’un nouvel observateur a été réalisée pour un type de système modélisé par des équations paraboliques non linéaires où les mesures sont issues d’un nombre fini de points du domaine spatial. Cet observateur est constitué d’une série de sous-observateurs en chaine. Chaque sous-observateur compense une fraction du retard global. L'analyse de la stabilité des systèmes d’erreur a été fondée sur différentes fonctionnelles Lyapunov-Krasovskii. Par ailleurs, différents instruments mathématiques ont été employés au cours des différentes preuves présentées. Les résultats de simulation ont été présentés dans le but de confirmer l'exactitude des résultats théoriques / Time-delay is a natural phenomenon that is present in most physical systems and engineering applications, thus, delay systems have been an active area of research in control engineering for more than 60 years. Observer design is one of the most important subject that has been dealt with, this is due to the importance of observers in control engineering systems not only when sensing is not sufficient but also when a sensing reliability is needed. In this work, the main goal was to design observers for different classes of nonlinear delayed systems with an arbitrary large delay, using different approaches. In the first part, the problem of observer design is addressed for a class of triangular nonlinear systems with not necessarily small delay and sampled output measurements. Another major difficulty with this class of systems is the fact that the state matrix is dependent on the un-delayed output signal which is not accessible to measurement. A new chain observer, composed of sub-observers in series, is designed to compensate for output sampling and arbitrary large delays.In the second part of this work, another kind of triangular nonlinear delayed systems was considered, where this time the delay was considered as a first order hyperbolic partial differential equation. The inverse backstepping transformation was invoked and a chain observer was developed to ensure its effectiveness in case of large delays. Finally, a new observer was designed for a class of nonlinear parabolic partial differential equations under point measurements, in the case of large delays. The observer was composed of several chained sub-observers. Each sub-observer compensates a fraction of the global delay. The stability analyses of the error systems were based on different Lyapunov-Krasovskii functionals. Also different mathematical tools have been used in order to prove the results. Simulation results were presented to confirm the accuracy of the theoretical results

ObjectifLe diagnostic prénatal (DPN) a pour but de détecter des pathologies foetales in utero. L’objectif de ce travail était de mettre au point et d’appliquer les techniques d’exploration chromosomique en prénatal. Nous avons, tout d’abord, validé et évalué une plateforme de séquençage basée sur la technologie des semi-conducteurs, Ion Proton®, pour le dépistage prénatal non-invasif (DPNI) des principales aneuploïdies en routine clinique, puis évalué l’intérêt de l’Analyse Chromosomique sur Puces à ADN (ACPA) dans le diagnostic prénatal des retards de croissance intra-utérin (RCIU) foetaux. Matériel et Méthodes Nous avons inclus prospectivement 2505 patientes enceintes analysées par huit laboratoires hospitalo-universitaires de génétique : 695 grossesses à haut risque pour la trisomie 21 (risque ≥1/250 ou avec anomalie échographique) dans une étude de validation de la technique du test ADN libre circulant (ADNlc), et 1810 grossesses à risque, sans anomalie échographique, en routine clinique. Les issues de grossesses étaient toutes disponibles dans l’étude de validation et pour 521 grossesses dans l’étude en routine clinique. L’ADNlc extrait d’échantillons plasmatiques était séquencé, puis les données étaient analysées à l’aide du logiciel WISECONDOR. Les résultats des tests ADNlc étaient comparés aux caryotypes foetaux ou 7 aux données à la naissance. Nous avons aussi évalué le taux d’échec et comparé trois méthodes d’évaluation de la fraction foetale (FF) (RASSF1A, DEFRAG et SANEFALCON). Nous avons rétrospectivement inclus tous les foetus référés pour un prélèvement invasif pour RCIU et étudié les résultats de technique d’hybridation in situ en fluorescence (FISH), caryotypes et ACPA. Résultats Les résultats des deux cohortes de l’étude sur l’ADNlc étaient cohérents et les âges gestationnels n’étaient pas significativement différents ; les données ont été combinées afin d’étoffer la cohorte à analyser. Respectivement, la sensibilité et la spécificité étaient de : 98.3% (95% IC, 93.5–99.7%) et 99.9% (95% IC, 99.4–100%) pour la trisomie 21; 96.7% (95% IC, 80.9–99.8%) et 100% (95% IC, 99.6–100%) pour la trisomie 18 ; et 94.1% (95% IC, 69.2–99.7%) et 100% (95% IC, 99.6–100%) pour la trisomie 13. Le taux de non rendus était de 1.2% initialement puis après réanalyse de 0.6%. L’estimation de la FF avec les méthodes RASSF1A et DEFRAG étaient comparables, toutes deux compatibles avec une utilisation en routine clinique. Parmi les 162 foetus RCIU (78 associés et 84 isolés) inclus dans l’étude ACPA, 15 avaient une FISH pathologique : 10 RCIU associés et cinq RCIU isolés. Parmi 143 foetus étudiés par ACPA, 10 (7%) présentaient un variant du nombre de copies (CNV), tous étaient des RCIUs associés (10/65 soit 15.4%; 95 IC: 8.4%‐26.2%), versus 0/78 dans le groupe RCIUs isolés (95% IC: 0%‐5.6%). Six foetus (4.2%) ont présenté des variants de signification inconnue (VSI) (trois RCIU associés et trois RCIU isolés). Conclusion : Notre étude évaluant le test ADNlc utilisant la technologie des semi-conducteurs est la première étude clinique à rapporter les issues de grossesses dans une population aussi large. La plateforme est performante pour le DPNI des principales aneuploïdies. Notre protocole robuste est facilement applicable en routine clinique. Notre étude souligne une augmentation de rendement diagnostique de l’ACPA de 6.1% (4/65) par rapport au caryotype pour le DPN des foetus présentant un RCIU associé. Aucun CNV pathogène n’a été mis en évidence dans le groupe RCIU isolé. L’ADNlc pourrait-il supplanter l’ACPA dans cette population de RCIU isolé ? Le développement du test ADNlc a permis de limiter le nombre de prélèvements invasifs et donc leurs complications [...]. / ObjectivePrenatal diagnosis allows to detect fetal pathologies in-utero. The goal of this work was both technical development and application of the chromosomal exploration technics in prenatal diagnosis. First, we aimed to validate and evaluate the performance metrics of the highthroughput semiconductor sequencing platform, Ion Proton®, in non-invasive prenatal genetic screening (NIPS) for common fetal aneuploidies in a clinical setting and, then to evaluate the diagnostic utility of prenatal diagnosis using the chromosomal microarray analysis (CMA) for fetuses presenting with isolated or associated intrauterine growth restriction (IUGR). Methods : First, regarding NIPS, a prospective cohort study including 2505 pregnant women from eight academic genetics laboratories (695 high risk pregnancies for trisomy 21 (risk ≥1/250 or with ultrasound anomalies) in a validation study, and 1810 such pregnancies, without ultrasound anomalies, in a real-life NIPS clinical setting) was conducted. An outcome was available for all cases in the validation cohort and for 521 in the clinical cohort. Cell-free DNA from plasma samples was sequenced using the Ion Proton sequencer, and sequencing data were analyzed using the open-access software, WISECONDOR. Performance metrics for detection 10 of trisomies 21, 18 and 13 were calculated based on either fetal karyotype result or clinical data collected at birth. We also evaluated the failure rate and compared three methods of fetal fraction quantification (RASSF1A assay, and DEFRAG and SANEFALCON software). Then, regarding the CMA study, we retrospectively included all fetuses with IUGR referred for prenatal testing and studied by rapid fluorescence in situ hybridization (FISH), karyotype, and CMA. Results :In the NIPS study, results from both cohorts were consistent and their gestational age was not significantly different, so their data were combined to increase the sample size for analysis. Sensitivities and specificities, respectively, were as follows: for trisomy 21, 98.3% (95% CI, 93.5–99.7%) and 99.9% (95% CI, 99.4–100%); for trisomy 18, 96.7% (95% CI, 80.9–99.8%) and 100% (95% CI, 99.6–100%); and for trisomy 13, 94.1% (95% CI, 69.2–99.7%) and 100% (95% CI, 99.6–100%). Our failure rate was 1.2% initially and as low as 0.6% after retesting some of the failed samples. Fetal fraction estimation by the RASSF1A assay was consistent with DEFRAG results, and both were adequate for routine diagnosis. Among the 162 IUGR fetuses (78 associated and 84 isolated IUGR) included in the CMA study, 15 had an abnormal FISH result: 10 associated and five isolated fetal IUGRs. Among the 143 fetuses studied by CMA, 10 (7%) presented pathogenic copy number variations (CNVs). All 10 were in the associated fetal IUGR group (10/65 or 15.4%; 95% confidence interval [CI]: 8.4%‐26.2%) versus 0/78 in the isolated fetal IUGR group (95% CI: 0%‐5.6%). Six fetuses (4.2%) carried variants of unknown significance (VOUS) (three associated and three isolated fetal IUGRs). Conclusion: We described one of the largest studies evaluating Ion Proton-based NIPS and the first clinical study reporting pregnancy outcome in a large series of patients. This platform is highly efficient in detecting the three most common trisomies. Our protocol is robust and can be implemented easily in any medical genetics’ laboratory. Our second study highlighted the added value of CMA in the case of associated fetal IUGR with an incremental yield of 6.1% (4/65) over karyotyping. No pathogenic CNVs were reported in the isolated fetal IUGR group. Could NIPS supplant CMA in isolated fetal IUGR? The development of the NIPS test has reduced prenatal invasive testing and therefore its complications [...].