Dans le contexte concurrentiel actuel, les entreprises issues des secteurs automobile et aéronautique doivent impérativement mettre en place, de manière efficace, des stratégies d'ingénierie intégrée et de gestion de cycle de vie des produits, ceci afin de maintenir leurs facteurs de compétitivité, tels que la productivité, l'efficacité et la flexibilité, en particulier en phase de début de cycle de vie des produits (développement et industrialisation). Dans ce contexte, une condition industrielle nécessaire est requit pour l'intégration des contraintes liées aux différentes phases du cycle de vie du produit au sein du processus de développement avec le support de systèmes permettant la gestion des données-informations-connaissances. Dès lors, il est important d'apporter, le plus tôt possible, une aide à la décision en ingénierie, afin de fournir un produit se prêtant aux problématiques liées aux phases de son cycle de vie. Ce travail de thèse s'inscrit dans les domaines de la conception intégrée et de la gestion des informations techniques, plus particulièrement centrée sur le produit et sa séquence d'assemblage. Celui-ci a consisté à la mise en place d'un modèle multi-vues baptisé MUlti-Vues Orienté Assemblage (MUVOA) visant à cartographier les concepts dans les domaines du produit et du processus d'assemblage pour la définition, la propagation et la traçabilité des informations du couple produit-process. Un ensemble de vues interdépendantes (fonctionnelle, comportementale, structurelle, géométrique, technologique et contextuelle) a été défini en fonction des profils (rôle, préoccupation, termes métier, processus métier, etc.) des acteurs métier impliqués dans les questions de conception orientée assemblage, à savoir l'architecte produit, le gammiste, le concepteur et l'expert process. Sur la base de ce modèle MUVOA, un cadre méthodologique baptisé Proactive ASsembly Oriented DEsign (PASODE) a été proposé, ceci afin de définir une séquence d'assemblage optimale dans les phases préliminaires du processus de développement, et de l'utiliser pour définir un contexte d'assemblage à base de squelettes dans la vue géométrique produit. De ce fait, le cadre méthodologique PASODE proposé regroupe trois approches, telles que : l'approche basée sur l'algorithme ASDA (Assembly Sequence Definition Algorithm) dédiée à la définition/planification de séquences d'assemblage en phases préliminaires du processus de développement des produits, l'approche SKL-ACD (SKeLeton-based Assembly Context Definition) dédiée la définition d'un contexte d'assemblage à base de squelettes géométriques, et l'approche PRM (Product Relationships Management) dédiée à la gestion des relations du produit à différents niveaux d'abstraction en contexte PLM. Le modèle MUVOA ainsi que le cadre méthodologique PASODE ont été mis œuvre dans un outil informatique appelé PEGASUS, situé à l'interface des systèmes PLM (Product Lifecycle Management) associés à la gestion des informations techniques du couple produit-process, tels que les systèmes PDM (Product Data Management), MPM (Manufacturing Process Management) et CAO (Conception Assistée par Ordinateur). Cette implémentation informatique, basée sur la méthode Modèle Vue - VueModèle et le langage C#, nous a permis de réaliser trois expérimentations industrielles, afin d'illustrer et de valider les trois approches du cadre méthodologique. Parmi les cas d'applications, nous avons introduit un cas de conception d'un combiné Catalyseur – Filtre à Particules en collaboration avec l'entreprise Faurecia Technologies de Contrôle des Emissions (ECT), la conception de la partie structurelle d'un avion de type A320 en collaboration avec l'entreprise EADS Innovation Works, et un dernier cas avec l'entreprise MABI sur la conception d'un marteau burineur pneumatique.

Le volume des données décrivant les solides tridimensionnels est sans cesse en augmentation. Une des principales causes de ce phénomène est le gain en résolution des modalités d'acquisition, qu'elles soient volumiques ou surfaciques. Par voie de conséquence, l'analyse de ces informations devient de plus en plus coûteuse et lourde à mettre en oeuvre, requérant des capacités de traitement ou de stockage importantes. Une phase de traitement, en aval du processus de numérisation est indispensable : les données doivent être structurées non seulement pour accélérer leur gestion mais aussi pour améliorer et favoriser la compréhension de leur contenu. Enfin, cette phase se doit d'être flexible afin d'être applicable à des domaines variés d'expertise. Nous proposons au travers de ce travail de thèse un modèle permettant de transformer tout solide numérisé en une entité répondant aux critères énoncés précédemment. Le Squelette Ellipsoïdal (ou E-Squelette) décompose les structures géométriques en sous-structures pertinentes tout en prélevant les informations importantes aux yeux de l'expert. En sortie de ce processus, on dispose de capacités de vision multi-échelle de la géométrie, enrichie des informations extraites. Des comparaisons dépendant de l'échelle de vision sont autorisées entre E-Squelettes, assurant le suivi temporel et la reconnaissance automatique d'objets solides 3D. Enfin, les données présentent de très importants taux de compression, et peuvent être transmises de manière progressive par réseau. L'erreur d'approximation est mesurable et contrôlable en terme de géométrie, ce qui garantit le contrôle de la validité des données transformées. Nous montrerons comment le E-Squelette s'applique à l'imagerie médicale et peut enrichir les moyens d'observation et de diagnostic.

Cette thèse s’inscrit dans un contexte d’analyse d’images médicales et s’attache plus particulièrement à l’étude des organes tubulaires (vaisseaux, bronches, neurones...). De nombreuses pathologies, telles que les bronchopneumopathies chroniques obstructives (BPCO) pour les bronches, affectent la structure des organes tubulaires. Des outils automatiques sont nécessaires afin d’effectuer des mesures précises, reproductibles et permettant un suivi dans le temps. L’objectif de la thèse est de proposer de nouveaux outils facilitant la caractérisation automatique de ces organes. Cette caractérisation se base le plus souvent sur l’analyse de la géométrie de l’organe segmenté. Il existe de nombreuses méthodes permettant d’effectuer des mesures géométriques, mais certaines nécessitent d’extraire des sous-représentations de l’organe. Dans le cadre de cette thèse, nous nous intéressons à deux de celles-ci : le squelette curvilinéaire et les plans de coupe 2D reconstruits orthogonalement à l’axe de l’organe. Notre première contribution est une méthode d’estimation précise des plans orthogonaux. Nous avons également proposé un algorithme de squelettisation spécifique aux organes tubulaires, ainsi que des outils d’amélioration de squelettes existants. De plus, nous présentons à la fin de ce document, un travail en cours sur une méthode de filtrage de structures tubulaires à partir d’images en niveaux de gris. / This thesis is dedicated to the study of tubular organs, such as blood vessels, bronchii, or neurons. Several diseases, such as chronic obstructive pulmonary disease (COPD) for bronchii, distort the structure of tubular organs. Several tools are necessary in order to make precise and reproducible measurements and to track the organ over time. The main goal of this thesis is to define new tools for the automatic characterization of tubular organs. This characterization is based on the geometrical analysis from a segmentation. There are various state-of-the-art methods to perform geometrical measurements, but some of them require to extract alternative representations from the organ. In this thesis, we focus on two of these : curvilinear skeletons and 2D planes computed from the axis of the tube. Our first contribution is a method for the precise estimation of orthogonal planes. In addition, we propose a skeletonization algorithm as well as methods to improve existing skeletons. At the end of this manuscript, we introduce a method from a work in progress which allows to filter tubular structures in grayscale images.

La dystrophie musculaire de Duchenne (DMD) est la conséquence de la perte de la dystrophine, une protéine cytosquelettique indispensable au maintien mécanique et fonctionnel du sarcolemme. Notre équipe a largement étudié les entrées cationiques dans les lignées murines et a montré : 1- une augmentation anormale des influx dépendant des stocks calciques (SOCE) dans les myotubes (MT) déficients en dystrophine (dys-), 2- que les influx SOCE sont médiés par les canaux TRPC1 et TRPC4, 3- que la dérégulation des SOCE dans les MT dys- est corrigée grâce à la surexpression de l'α1-syntrophine. Au jour d'aujourd’hui, il existe peu d'éléments dans la littérature quant à la caractérisation des entrées SOCEs dans les cellules musculaires humaines et dans la DMD. Ce travail de thèse s'articule autour de deux parties : Le modèle murin, dans lequel nous avons montré un rôle indispensable de STIM1 et Orai1 dans la mise en place des entrées SOCEs et l'implication de la voie Ca2+/PLC/PKC dans l'augmentation anormale de ces entrées dans les MT murins dys-. Le modèle humain primaire, dans lequel nous avons mis en évidence : 1- une augmentation anormale des influx SOCEs dans les MT DMD et établit le profil d'expression des différentes protéines nécessaires à la mise en place de ces entrées ; 2- l'implication de la voie Ca2+/PLC/PKC dans la dérégulation des SOCEs dans les MT humains DMD et le rôle de l'α1-syntrophine dans la régulation de ces entrées dans les MT humains ; 3- la dérégulation de l'homéostasie calcique dans la DMD qui se produit par l'intermédiaire des entrées cationiques dépendantes de TRPV2 dans les cellules musculaires dystrophiques. / Duchenne muscular dystrophy (DMD) is the consequence of the loss of dystrophin, a cytoskeletal protein essential for the mechanical and functional maintenance of the sarcolemma. Our group has extensively studied store-operated cation influx (SOCE) in mouse cell lines and highlighted: 1- an abnormal increase in SOCE in dystrophin-deficient (dys-) mouse myotubes (MT), 2- That SOCE are mediated by TRPC1 and TRPC4, 3- that SOCE deregulation in dys- MT is corrected by overexpression of α1-syntrophin. As of today, there is little evidence in the literature regarding the characterization of SOCE in human muscle cells and in human DMD. This thesis work is divided in two parts : In the murine model, we demonstrated an essential role of STIM1 and Orai1 in the establishment of SOCE and highlighted the involvement of Ca2+/PLC/PKC pathway in the abnormal increase of cation entry in dystrophin-deficient mouse myotubes.In primary human model, we showed: 1- an abnormal increase of SOCE in DMD MT and established the expression profile of various proteins necessary for the implementation of this influx; 2- the involvement of Ca2+/PLC/PKC in SOCE deregulation in human DMD MT and the role of α1-syntrophin in the regulation of cation entry in human MT; 3- the deregulation of calcium homeostasis in DMD that occurs through TRPV2. This work proposes a new regulatory pathway, Ca2+/PLC/PKC, for SOCE in skeletal muscle cells and provides the first elements of the disruption of calcium homeostasis in DMD human myotubes due to the absence of SOCE's regulation by the α1-syntrophin and to the overactivation of TRPV2 channels.

En anthropologie médico-légale la détermination du sexe, l'estimation de l'âge au décès et l'estimation de la stature sont des paramètres essentiels à la constitution du profil biologique d'un individu à partir de restes osseux. Toutefois uniquement à partir de ces trois paramètres les interprétations sont limitées, plusieurs individus peuvent partager un même profil. L'introduction et l'observation d'autres paramètres, comme les variations anatomiques, peuvent être un atout dans l'établissement du profil biologique le plus singulier et complet possible afin de ne correspondre qu'à un nombre très restreint d'individus voire à un seul individu. En plus des variations anatomiques, l'observation des marqueurs de posture et des anomalies congénitales asymptomatiques peut aussi se révéler être pertinente. Ils ont été regroupés sous le terme de Variations Osseuses Asymptomatiques (VOA). Cent-neuf VOA ont été recensées sur le squelette postcrânien et 82 ont été étudiées à partir de 1300 individus provenant de trois populations différentes : une population contemporaine (imagerie médicale), une population ostéologique de référence et une population ostéoarchéologique. Pour chacune des VOA, la fréquence a été obtenue à partir des trois échantillons puis une fréquence en fonction du sexe, de l'âge et de la latéralité a été calculée. Une iconographie claire de chaque VOA a été obtenue. L'intérêt final est de ne sélectionner que les VOA ayant une fréquence inférieure à 10 % et facilement observables afin d'aider à l'identification en complétant le profil biologique, et ceci à partir d'une méthode basée sur la comparaison de données ante et post-mortem. / In forensic anthropology, determination of sex, estimation of age at death and estimation of stature are essential parameters for constituting the biological profile of an individual from bone remains. However, using only three parameters limits interpretation, several individuals could share the same profile. The introduction and observation of others parameters, particularly anatomical variations, could help establish a more complete and specific biological profile to correspond to a restricted number of individuals or to a unique individual. In addition to anatomical variations, postural markers and congenital anomalies can be useful for identification purposes. These 3 elements are regrouped under the term Asymptomatic Osseous Variation (AOV). 109 AOVs were found on the postcranial skeleton and 82 were studied on 1300 individuals from three different populations: a contemporary population (medical imaging), an osteological collection of reference and an osteoarcheological population. Frequencies were obtained from the three samples for each AOV, and frequencies according to sex, age and laterality were calculated. A clear iconography of each AOV was obtained. This data enabled the classification of the AOVs according to 5groups of frequencies, ranging from very rare to very frequent. The AOVs were also classified according to their liaison with sex, age and laterality. The final goal is to select only AOVs with a frequency inferior to 10% (qualified as rare), that are easily observable, to be useful for establishing the biological profile and help identify the individual, using a method based on ante and post-mortem data comparison.

Dans ce mémoire, nous nous penchons sur des résultats de localisation pour les marches biaisées en milieux aléatoires. Plus précisément, nous allons revisiter la démarche que David Croydon a fait afin de prouver un résultat de localisation pour la marche aléatoire biaisée sur la trace d’une marche aléatoire simple dans Z^d. Ensuite, nous allons débuter la généralisation de son résultat au cas où l’environnement sous-jacent est la marche aléatoire branchante par l’élaboration d’un résultat de localisation pour la marche biaisée sur la trace d’une bonne approximation des marches branchantes, leur K-squelette. / In this thesis, we will look at localization results for random walks on random environnements. More precisely, we will go through the techniques used by David Croydon to prove a localization result for the biased random walk on the trace of a simple random walk in Z^d. Then, we will begin the generalization of his result to the case where the underlying environnement is a branching random walk. To do this, we will prove a version of the localization result for the biased random walk on the trace of a K-skeleton in Z^d, which is a good approximation of the branching random walk.

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Les travaux effectués durant cette thèse portent sur l’appariement de formes planes basé sur une squelettisation hiérarchique. Dans un premier temps, nous avons abordé la création d’un squelette de forme grâce à un algorithme associant des outils de la géométrie discrète et des filtres. Cette association permet d’acquérir un squelette regroupant les propriétés désirées dans le cadre de l’appariement. Néanmoins, le squelette obtenu reste une représentation de la forme ne différenciant pas les branches représentant l’allure générale de celles représentant un détail de la forme. Or, lors de l’appariement, il semble plus intéressant d’associer des branches ayant le même ordre d’importance, mais aussi de donner plus de poids aux associations décrivant un aspect global des formes. Notre deuxième contribution porte sur la résolution de ce problème. Elle concerne donc la hiérarchisation des branches du squelette, précédemment créé, en leur attribuant une pondération reflétant leur importance dans la forme. À cet effet, nous lissons progressivement une forme et étudions la persistance des branches pour leur attribuer un poids. L’ultime étape consiste donc à apparier les formes grâce à leur squelette hiérarchique modélisé par un hypergraphe. En d’autres termes, nous associons les branches deux à deux pour déterminer une mesure de dissimilarité entre deux formes. Pour ce faire, nous prenons en compte la géométrie des formes, la position relative des différentes parties des formes ainsi que de leur importance. / The works performed during this thesis focuses on the matching of planar shapes based on a hierarchical skeletonisation. First, we approached the creation of a shape skeleton using an algorithm combining the tools of discrete geometry and filters. This combination allows to acquire a skeleton gathering the desired properties in the context of matching. Nevertheless, the resulting skeleton remains a representation of the shape, which does not differentiate branches representing the general shape of those coming from a detail of the shape. But when matching, it seems more interesting to pair branches of the same order of importance, but also to give more weight to associations describing an overall appearance of shapes. Our second contribution focuses on solving this problem. It concerns the prioritization of skeletal branches, previously created by assigning a weight reflecting their importance in shape. To this end, we gradually smooth a shape and study the persistence of branches to assign a weight. The final step is to match the shapes with their hierarchical skeleton modeled as a hypergraph. In other words, we associate the branches two by two to determine a dissimilarity measure between two shapes. To do this, we take into account the geometry of the shapes, the relative position of different parts of the shapes and their importance.

Le taxon du Pléistocène inférieur Paranthropus robustus, dont l'holotype est le spécimen TM 1517, a été défini en 1938 par le paléontologue R. Broom suite à la découverte d'éléments crâniens et postcrâniens sur le site de Kromdraai, Gauteng, en Afrique du Sud. Depuis, d'autres sites sud-africains ont contribué à l'extension de son hypodigme et fourni la preuve de sa contemporanéité à l'échelle macro-régionale avec des représentants des taxons Australopithecus et Homo. L'identification des hominines étant principalement basée sur l'analyse de la variation morphologique des éléments cranio-dentaires, un enjeu majeur dans l'étude des assemblages fossiles des sites sud-africains concerne donc l'identification et l'attribution taxinomique de restes isolés et/ou fragmentaires du squelette axial et appendiculaire non associés à des éléments cranio-dentaires. Il en résulte que plusieurs aspects fonctionnels et paléobiologiques du squelette postcrânien de P. robustus restent à préciser. Au moyen de la microtomographie à rayons X, de l'imagerie virtuelle et d'analyses quantitatives en deux-trois dimensions, nous avons entrepris un projet de recherche visant à explorer, extraire et les patrons d'organisation endostructurale de spécimens fossiles communément, ou préliminairement, attribués à P. robustus. Sur une base comparative, nous visons à (i) identifier quelques caractéristiques osseuses endostructurales propres à ce taxon, qui pourraient fournir un cadre de référence pour l'attribution de spécimens fossiles isolés; (ii) déconstruire l'environnement biomécanique ayant façonné l'arrangement de l'os cortical et trabéculaire au niveau des articulations du coude, de la hanche et du genou; (iii) évaluer le degré de variation et, dans la mesure du possible, les différences liées au sexe et à l'âge. L'échantillon étudié comprend quatre huméri distaux (TM 1517g, SK 24600, SKX 10924, SKX 34805), cinq fémurs proximaux (SK 82, SK 97, SK 3121, SKW 19, SWT1/LB-2), une patella (SKX 1084), des éléments additionnels échantillonnant l'assemblage TM 1517 (l'ulna proximale TM 1517e, la phalange distale d'hallux TM 1517k) et deux ilia (TM 1605, SK 50) provenant des sites de Kromdraai et Swartkrans. [...] / The Early Pleistocene taxon Paranthropus robustus, represented by the holotype TM 1517, was established in 1938 by the paleontologist R. Broom following the discovery of craniodental and postcranial remains at the cave site of Kromdraai, in Gauteng, South Africa. Since, other Southern African sites have contributed to the extension of its hypodigm, providing evidence for its chronological overlap in the macro-region with representatives of the taxa Australopithecus and Homo. As species identification in the hominin fossil record is commonly based on the comparative assessment of craniodental anatomy and morphological variation, the rarity in the hominin-bearing South African cave assemblages of unambiguously associated craniodental and postcranial remains usually complicates the task of identifying isolated and fragmentary elements from the axial and the appendicular skeleton. Consequently, different functionally- and paleobiologically-related aspects of the P. robustus postcranial skeleton remain poorly known. By means of techniques of high resolution X-ray micro-tomography and virtual imaging coupled with two-three-dimensional quantitative analyses, in this research project we explored, extracted and assessed the patterns of endostructural organisation in some fossil specimens commonly, or tentatively, attributed to P. robustus. On comparative ground, we aim at (i) identifying some endostructural bony features characteristic of this taxon, if any, thus tentatively providing a reference framework for the attribution of isolated fossil specimens; (ii) deconstructing the biomechanical (loading) environment having shaped the cortical and cancellous bone arrangement at the elbow, the hip, and the knee joints; (iii) assessing variation and, whenever possible, sex- and age-related differences. The investigated sample consists of four distal humeri (TM 1517g, SK 24600, SKX 10924, SKX 34805), five proximal femora (SK 82, SK 97, SK 3121, SKW 19, SWT1/LB-2), a patella (SKX 1084), some additional elements from the assemblage labelled TM 1517 (the proximal ulna TM 1517e, the distal hallucial phalanx TM 1517k), and two ilia (TM 1605, SK 50) from the sites of Kromdraai and Swartkrans. [...]

Notre travail concerne l'étude, le calcul et la simplification des squelettes d'objets 2D et 3D. Le squelette d'un objet est une figure mince, centrée dans la forme et qui en résume l'aspect. Il est utile pour la description et la reconnaissance de formes, la quantification, la mise en correspondance, etc. Dans un premier temps, nous recensons les différentes techniques de calcul du squelette. La très grande majorité d'entre elles travaille sur des images binaires avec des outils de la géométrie discrète. Or, dernièrement, une nouvelle famille de méthodes, appelées méthodes continues a vu le jour. Le squelette est approché à l'aide du graphe de Voronoï d'un échantillonnage de la frontière, et se calcule par des moyens propres à la géométrie algorithmique. Notre intérêt s'est porté sur cette nouvelle approche et les problèmes qui s'y rattache. Pour commencer, nous proposons une formulation des méthodes continues à l'aide du squelette d'une union finie de sphères. En effet, nous montrons que le squelette d'une union finie de sphères se construit de façon exacte à l'aide d'éléments très simples comme des segments de droite en 2D et des polygones en 3D. La construction du squelette nécessite de pouvoir interpoler par des facettes triangulaires un ensemble de points localisés sur la frontière d'un objet. Nous proposons une méthode, fondée sur le calcul du graphe de Delaunay et dont nous montrons la convergence en 2D. Enfin, des méthodes de simplification du squelette sont présentées. Elles permettent de sélectionner les branches correspondant à des renflements significatifs de la forme et conduisent en 3D soit à des squelettes surfaciques, soit à des squelettes filiformes selon les besoins de l'utilisateur. Pour finir, nous décrivons une application qui valide notre approche, et l'illustre sur des données biologiques