La puissance de fuite est devenue une préoccupation majeure pour les concepteurs de circuits intégrés depuis le nœud technologique 65 nm. En outre, ces fuites sont largement impactées par la variabilité technologique qui augmente nœud après nœud. C'est pourquoi des approches statistiques, qui estiment analytiquement la distribution du courant de fuite d'un circuit, sont des techniques nouvelles et prometteuses pour les technologies avancées. Dans ce cadre, ce travail propose une méthodologie au niveau circuit, capable d’analyser la puissance de fuite, et compatible avec les contraintes de temps de conception et les flots numériques. Un premier résultat de cette étude est de déterminer les paramètres de processus physiques prédominants de la variation de la consommation de puissance statique pour un noeud de la technologie de 32 nm . Pour le travail préliminaire, nous avons utilisé un modèle de PSP 32nm afin de déterminer les paramètres physiques dominants de variation de fuite d' impact. Nous avons constaté que , à l'alimentation nominale , un processus paramètre soit la longueur de grille est le principal contributeur à la propagation de la variation de fuite et n'a plus qu'à être envisagée. Il est montré que, compte tenu seulement un ou deux paramètres peut être suffisant pour obtenir un résultat satisfaisant. Deuxièmement, l'impact des variations globales et locales sur la variabilité de fuite dans la technologie 32nm est analysé. Enfin, un nouveau portail niveau méthodologie statistique pour estimer la consommation d'énergie de fuite des circuits CMOS numériques complexes , en tenant compte des états d'entrée et les variations de processus est proposé en technologie 32nm . L' estimation des fuites statistique est basée sur une pré- caractérisation des cellules de bibliothèques tenant compte des corrélations entre les cellules fuites . Il stocke toutes les informations statistiques ( moyenne, variance pour chaque état de la cellule / entrée ) sous forme de tableau . Le temps de calcul des cellules statistique caractérisation de bibliothèque de fuite est compatible avec les flux existants. Suivant une formulation mathématique est proposé et inséré dans un flot de conception afin d'estimer la distribution de fuite de circuit . Cette méthodologie est validée sur des circuits de différents niveaux de complexité . La méthodologie proposée est simple, rapide et peut être facilement confondu avec le flux existant de conception CAD . La moyenne et la variance des cellules individuelles de fuite , qui sont ensuite combinées pour trouver le courant du circuit de fuite total se caractérisent d'abord. Pour une analyse détaillée , les corrélations entre les cellules et la longueur avec l'état des entrées sont également considérés . Puis , on introduit une formule pour calculer la fuite total du circuit en utilisant la matrice de corrélation , et la moyenne ( μ ) et la variance ( σ2 ) de chacune des cellules . Pour valider cette méthode, les comparaisons sont faites avec Monte Carlo et rapide Spice Simulator (XA) . La méthodologie complète a été validé sur les différents niveaux de circuits de complexité , les résultats présentés pour un plus grand complexe IP ( APIP) qui est constitué de cellules 11475 . Notre approche proposée plus rapide pour les grands IP ( 11K portes ) est près de 400 fois plus que simulateur spice rapide ( XA) . / Leakage power has become a top concern for IC designers in advanced technology nodes (65nm and below) because it has increased by 30-50% the total IC power consumption. In addition, the leakage is largely impacted by the process variations which are increasing node after node. That’s why statistical leakage estimation, which analytically estimates the leakage-current distribution of a circuit, is a new and promising technique for leakage estimation in the deep-sub micron era. The objective of this work is to propose a circuit-level methodology to analyze leakage power, compatible with design time constraints and digital flows. A first result of this work is the determination of the predominant physical process parameters for static power consumption variation for a 32 nm technology node. For the preliminary work we have used a 32nm PSP model in order to determine the dominant physical parameters that impact leakage variation. We have found that, at nominal power supply, one process parameter i.e. gate length is the main contributor to the leakage variation spread and has only to be considered. It is shown that considering only one or two parameters may be enough to get a satisfactory result. Secondly, the impact of global and local variations on leakage variability in 32nm technology is analyzed. Finally, a new gate level statistical methodology to estimate the leakage power consumption of CMOS complex digital circuits, taking into account input states and process variations is proposed in 32nm technology. The statistical leakage estimation is based on a pre-characterization of library cells considering correlations between cells leakages. It stores all statistical information (mean, variance for each cell/input state) in tabular form. Computation time of cells statistical leakage library characterization is compatible with existing flows. Next a mathematical formulation is proposed and inserted into a design flow to estimate circuit leakage distribution. This methodology is validated on circuits of different levels of complexity. The proposed methodology is simple, fast and can be easily merged with existing CAD design flow. The mean and variance of leakage individual cells, which are then combined to find the total leakage current of the circuit are characterized first. For a detailed analysis, the correlations between the cells and the length with the status of inputs are also considered. Then, a formula is introduced for calculating the total leakage from the circuit using the correlation matrix, and the mean (μ) and the variance (σ2) of each of the cells. To validate this methodology, comparisons are made with Monte Carlo and Fast Spice Simulator (XA). The complete methodology had been validated on different level of complexity circuits, results shown for a bigger complex IP (APIP) which consists of 11475 cells. Our proposed approach faster for large IP (11K gates) is nearly 400 times than fast spice simulator (XA).

Les travaux de recherche développés dans cette thèse portent sur l'estimation robuste dans un contexte de population finie et infinie. Cette thèse comporte cinq chapitres, une introduction et une conclusion. Le chapitre 2 passe en revue la littérature portant sur plusieurs sujets tels que : l'inférence en population finie, l'estimation pour des petits domaines, l'estimation robuste dans un contexte de populations finies mais également de populations infinies. Dans le chapitre 3, le problème du choix du seuil dans le cas des estimateurs winzorisés est abordé. Nous avons montré que ces estimateurs appartiennent à une classe plus large, ce qui a permis de déterminer la valeur du seuil qui minimise le plus grand biais conditionnel estimé de l'échantillon (en valeur absolue) par rapport à l'estimateur winzorisé. Sous certaines conditions, nous avons montré que le seuil optimal existe et qu'il est unique dans certaines situations. Nous avons également proposé une méthode de calage permettant d'assurer la cohérence externe, qui est un problème très important en pratique. Les résultats d'une étude par simulation montrent que la méthode proposée fonctionne très bien en termes de biais et d'efficacité relative. Dans le chapitre 4, nous avons généralisé les résultats obtenus par Beaumont, Haziza et Ruiz-Gazen (2013, Biometrika) au cas de l'échantillonnage à deux-phases avec application au problème de la non-réponse totale. À notre connaissance, c'est le premier article portant sur l'estimation robuste en présence de données manquantes. Nous avons développé une version robuste des estimateurs par double dilatation et des estimateurs de calage. Dans le chapitre 5, nous nous sommes intéressés à l'estimation robuste dans un contexte de statistique classique (ou de populations infinies). Nous avons proposé une alternative robuste à la moyenne empirique. En particulier, nous avons développé une expression approximative de l'erreur quadratique moyenne pour des distributions appartenant aux domaines d'attraction de Gumbel et à celui de Frechet, ce qui nous a permis de comparer l'efficacité de l'estimateur proposé à celle de l'estimateur winzorisé une fois proposé par Rivest (1994, Biometrika). Dans le chapitre 6, nous avons traité du problème de l'estimation robuste dans un contexte d'estimation pour petits domaines, qui est un sujet qui a suscité beaucoup d'intérêt dans les dernières années. Nous avons proposé une approche unifiée d'estimation robuste à la présence de valeurs influentes dans le cas d'un modèle linéaire mixte généralisé. Lorsque le modèle sous-jacent est un modèle linéaire mixte, la méthode proposée est équivalente à la méthode de Dongmo Jiongo, Haziza et Duchesne (2013, Biometrika). Nous avons effectué des simulations dans le cas d'une variable d'intérêt continue, d'une variable binaire et d'une variable de comptage et avons montré empiriquement que la méthode proposée a de bonnes propriétés en termes d'erreur quadratique moyenne. / The main topic of this thesis is the robust estimation in finite or infinite population. The thesis is divided in five chapters, an introduction and a conclusion. The chapter 2 is a literature review focus on several topics as: inference in finite population, small area estimation, robust estimation in finite and infinite population. In chapter 3, we deal with the winsorization, which is often used to treat the problem of influential values. This technique requires the determination of a constant that corresponds to the threshold above which large values are reduced. We consider a method of determining the constant which involves minimizing the sample's largest estimated conditional bias. In the context of domain estimation, we also propose a method of ensuring consistency between the domain-level winsorized estimates and the population-level winsorized estimate. The results of two simulation studies suggest that the proposed methods lead to winsorized estimators that have good bias and relative efficiency properties. In chapter 4, we extend the results of Beaumont et al. (2013) to the case of two-phase sampling designs. We extend the concept of conditional bias attached to a unit with respect to both phases and propose a robust version of the double expansion estimator. Our results can be naturally extended to the case of unit nonresponse, since the set of respondents often being viewed as a second phase sample. A robust version of calibration estimators, based on auxiliary information available at both phases, is also constructed. In chapter 5, we focus on the estimation of the population mean of a skewed population. We propose a robust version of the empirical mean, develop some mean square error approximations for the max-domain of attraction of Gumbel and Fréchet, and compare the efficiency of the proposed estimator to the one-winsorized estimator proposed by Rivest (1994, Biometrika). We also extend the result to the case of a regression coefficient for a linear model. In chapter 6, we focus on the robust estimation for small areas. We first propose a robust predictor in a general model-based framework with the use of generalized linear models and then we propose a unified framework for robust small area prediction in the context of generalized LMMs. We conduct a Monte Carlo study in the case where the variable of interest is continuous, binary or count data and we show empirically that the estimator derived from the proposed method have good bias and relative efficiency properties.

This thesis presents methods for minimizing the computational effort of problem solving. Rather than looking at a particular algorithm, we consider the issue of computational complexity at a higher level, and propose techniques that, given a set of candidate algorithms, of unknown performance, learn to use these algorithms while solving a sequence of problem instances, with the aim of solving all instances in a minimum time. An analogous meta-level approach to problem solving has been adopted in many different fields, with different aims and terminology. A widely accepted term to describe it is algorithm selection. Algorithm portfolios represent a more general framework, in which computation time is allocated to a set of algorithms running on one or more processors.Automating algorithm selection is an old dream of the AI community, which has been brought closer to reality in the last decade. Most available selection techniques are based on a model of algorithm performance, assumed to be available, or learned during a separate offline training sequence, which is often prohibitively expensive. The model is used to perform a static allocation of resources, with no feedback from the actual execution of the algorithms. There is a trade-off between the performance of model-based selection, and the cost of learning the model. In this thesis, we formulate this trade-off as a bandit problem.We propose GambleTA, a fully dynamic and online algorithm portfolio selection technique, with no separate training phase: all candidate algorithms are run in parallel, while a model incrementally learns their runtime distributions. A redundant set of time allocators uses the partially trained model to optimize machine time shares for the algorithms, in order to minimize runtime. A bandit problem solver picks the allocator to use on each instance, gradually increasing the impact of the best time allocators as the model improves. A similar approach is adopted for learning restart strategies online (GambleR). In both cases, the runtime distributions are modeled using survival analysis techniques; unsuccessful runs are correctly considered as censored runtime observations, allowing to save further computation time.The methods proposed are validated with several experiments, mostly based on data from solver competitions, displaying a robust performance in a variety of settings, and showing that rough performance models already allow to allocate resources efficiently, reducing the risk of wasting computation time. / Permanent URL: http://doc.rero.ch/record/20245 / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Un défi majeur dans les méthodes d'estimation non linéaire multi-échelle, comme le seuillage des ondelettes, c'est l'extension de ces méthodes vers une disposition où les observations sont irrégulières et non équidistantes. L'application de ces techniques dans le lissage de données ou l'estimation des fonctions de densité, il est crucial de travailler dans un espace des fonctions qui impose un certain degré de régularité. Nous suivons donc une approche différente, en utilisant le soi-disant système de levage. Afin de combiner la régularité et le bon conditionnement numérique, nous adoptons un schéma similaire à la pyramide Laplacienne, qui peut être considérée comme une transformation d'ondelettes légèrement redondantes. Alors que le schéma de levage classique repose sur l'interpolation comme opération de base, ce schéma permet d'utiliser le lissage, en utilisant par exemple des polynômes locaux. Le noyau de l'opération de lissage est choisi de manière multi-échelle. Le premier chapitre de ce projet consiste sur le développement de La transformée polynomiale locale multi-échelle, qui combine les avantages du lissage polynomial local avec la parcimonie de la décomposition multi-échelle. La contribution de cette partie est double. Tout d'abord, il se concentre sur les largeurs de bande utilisées tout au long de la transformée. Ces largeurs de bande fonctionnent comme des échelles contrôlées par l'utilisateur dans une analyse multi-échelle, ce qui s'explique par un intérêt particulier dans le cas des données non-équidistantes. Cette partie présente à la fois une sélection de bande passante optimale basée sur la vraisemblance et une approche heuristique rapide. La deuxième contribution consiste sur la combinaison du lissage polynomial local avec les préfiltres orthogonaux dans le but de diminuer la variance de la reconstruction. Dans le deuxième chapitre, le projet porte sur l'estimation des fonctions de densité à travers la transformée polynomiale locale multi-échelle, en proposant une reconstruction plus avancée, appelée reconstruction pondérée pour contrôler la propagation de la variance. Dans le dernier chapitre, On s’intéresse à l’extension de la transformée polynomiale locale multi-échelle dans le cas bivarié, tout en énumérant quelques avantages qu'on peut exploiter de cette transformée (la parcimonie, pas de triangulations), comparant à la transformée en ondelette classique en deux dimension. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Le cancer de la prostate est le cancer le plus fréquent chez les hommes dans la plupart des pays développés. C'est le cancer le plus fréquent chez les hommes en France (73.609 cas en 2014) et en Colombie (9564 cas en 2014). En outre, c'est la troisième cause de décès par cancer chez les hommes dans les deux pays (9,3 % en France et 7,1 % en Colombie en 2014). L'une des techniques de traitement est la radiothérapie externe, qui consiste à délivrer un rayonnement ionisant à une cible clinique, à savoir la prostate et les vésicules séminales. En raison des variations anatomiques au cours du traitement, qui consiste en environ 40 fractions de rayonnement délivrant une dose totale allant de 70 à 80Gy, des marges de sécurité sont définies autour de la cible tumorale lors de la planification du traitement. Ceci entraîne des portions d'organes sains voisins de la prostate - la vessie et le rectum - à être inclus dans le volume cible, pouvant conduire à des événements indésirables affectant les fonctions urinaires (hématurie et cystite, entre autres) ou rectale (saignement rectal, incontinence fécale, Etc.). La vessie présente les plus grandes variations de forme entre fractions de traitement, provoquées par des changements continus de volume. Ces variations de forme introduisent des incertitudes géométriques qui rendent difficile l'évaluation de la dose réellement délivrée à la vessie pendant le traitement. Ces incertitudes limitent la possibilité de modéliser une relation dose-volume pour la toxicité génito-urinaire tardive (GU). Le projet QUANTEC (Quantitative Analysis of Normal Tissue Effects in the Clinic) a déclaré que la relation dose-réponse pour la toxicité gastro-intestinale tardive (GI) était loin d'être établie. Les variables dosimétriques obtenues à partir de la tomodensitométrie de planification peuvent être faiblement représentative de la dose effectivement administrée. En conséquence, il est crucial de quantifier les incertitudes produites par les variations inter-fraction de la vessie afin de déterminer les facteurs dosimétriques qui affectent les complications GU tardives. Le but de cette thèse était donc de caractériser et de prédire les incertitudes produites par les variations géométriques de la vessie entre les fractions de traitement, en utilisant uniquement la tomodensitométrie de planification comme information d'entrée. En pratique clinique, une seule tomodensitométrie est disponible au moment de la planification du traitement pour un patient typique, alors que des images supplémentaires peuvent être acquises en cours de traitement. Dans cette thèse une approche population a été utilisée pour obtenir suffisamment de données pour apprendre les directions les plus importantes du mouvement et de la déformation de la vessie en utilisant l'analyse en composante principales (ACP). Comme dans les travaux de référence, ces directions ont ensuite été utilisées pour développer des modèles basés population pour prédire et quantifier les incertitudes géométriques de la vessie. Cependant, nous avons utilisé une analyse longitudinale afin de caractériser correctement la variance du patient et les modes spécifiques du patient à partir de la population. Nous avons proposé d'utiliser un modèle à effets mixtes (ME) et une ACP hiérarchique pour séparer la variabilité intra et inter-patients afin de contrôler les effets de cohorte confondus. Finalement, nous avons présenté des modèles sur l'APC comme un outil pour quantifier des incertitudes de la dose produit par le mouvement et déformation de la vessie entre fractions. / Prostate cancer is the most common cancer amongst the male population in most developed countries. It is the most common cancer amongst the male population in France (73.609 cases in 2014) and in Colombia (9564 cases in 2014). It is also the third most common cause of cancer deaths in males in both countries (9.3% and 7.1% in France and in Colombia in 2014, respectively). One of the standard treatment methods is external radiotherapy, which involves delivering ionizing radiation to a clinical target, namely the prostate and seminal vesicles. Due to the uncertain location of organs during treatment, which involves around forty (40) radiation fractions delivering a total dose ranging from 70 to 80Gy, safety margins are defined around the tumor target upon treatment planning. This leads to portions of healthy organs neighboring the prostate or organs at risk — the bladder and rectum — to be included in the target volume, potentially resulting in adverse events affecting patients’ urinary (hematuria and cystitis, among others) or rectal (rectal bleeding, fecal incontinence, etc.) functions. The bladder is notorious for presenting the largest inter-fraction shape variations during treatment, caused by continuous changes in volume. These variations in shape introduce geometric uncertainties that render assessment of the actual dose delivered to the bladder during treatment difficult, thereby leading to dose uncertainties that limit the possibility of modeling dose-volume response for late genitourinary (GU) toxicity. The Quantitative Analysis of Normal Tissue Effects in the Clinic (QUANTEC) project has stated that a similar dose-response to that of late gastrointestinal (GI) toxicity is far from being established. The dosimetric variables obtained from the planning CT prove to be very poor surrogates for the real delivered dose. As a result, it appears crucial to quantify uncertainties produced by inter-fraction bladder variations in order to determine dosimetric factors that affect late GU complications. The aim of this thesis was thus to characterize and predict uncertainties produced by geometric variations of the bladder between fractions, using solely the planning CT as input information. In clinical practice, a single CT scan is only available for a typical patient during the treatment planning while on-treatment CTs/CBCTs are seldom available. In this thesis, we thereby used a population approach to obtain enough data to learn the most important directions of bladder motion and deformation using principal components analysis (PCA). As in groundwork, these directions were then used to develop population-based models in order to predict and quantify geometrical uncertainties of the bladder. However, we use a longitudinal analysis in order to properly characterize both patient-specific variance and modes from the population. We proposed to use mixed-effects (ME) models and hierarchical PCA to separate intra and inter-patient variability to control confounding cohort effects. . Subsequently, we presented PCA models as a tool to quantify dose uncertainties produced by bladder motion and deformation between fractions.

La métabolomique consiste en l'analyse exhaustive du métabolome d'un système biologique qui est réalisée par l'utilisation conjointe d'une ou plusieurs techniques analytiques et d'outils chimiométriques. Elle permet une mesure globale de la réponse métabolique grâce à la caractérisation et à la quantification de métabolites dans un échantillon donné. Ici, la technique analytique utilisée a été la RMN du proton. Ce travail de thèse a permis d'appliquer la démarche métabolomique à quatre pathologies en se focalisant sur un aspect précis de chaque maladie. Un large éventail d'échantillons a été étudié, allant de lignées cellulaires à des échantillons humains en passant par des cerveaux de souris. La première pathologie étudiée a été le mélanome. Pour cela, des études ont été effectuées sur une lignée cellulaire de mélanome dans laquelle la protéine HIF-1a a été réprimée et sur des tumeurs de souris xénogreffées avec et sans traitement au vémurafénib. Enfin, une étude préliminaire a été réalisée sur des mélanomes de patients. Ces trois études ont montré d'importants désordres au niveau du métabolisme bio-énergétique. Une étude métabolomique sur la maladie d'Alzheimer constitue la deuxième partie de notre travail. Les profils métaboliques de liquides céphalo-rachidiens de sujets sains et de patients ont été comparés afin de mettre en évidence d'éventuelles modifications métaboliques. Dans la troisième partie, nous nous sommes intéressés à une maladie orpheline, l'hypophosphatasie, à travers la première analyse métabolomique de cerveaux d'un modèle murin de cette pathologie. La dernière partie décrit les différences métaboliques provoquées par des modifications structurales de la protéine IRE1 dans une lignée cellulaire de glioblastome. / Metabolomics consists in the general analysis of the metabolome of a biological system which is achieved by the use of one or more analytical techniques combined with chemometric tools. It allows an overall measurement of the metabolic response through the characterization and quantification of metabolites in a given sample. Herein, proton NMR was chosen as the analytical technique. This work allowed us to apply metabolomic study to four diseases. Our research focused on a specific aspect of each disease. A wide range of samples has been studied here, from cell lines to human samples through biopsies mouse brain. The first chapter is dedicated to the study of melanoma and deals with a human melanoma cell line in which the HIF-1a protein was restrained. Melanoma tumors of xenograft mice were studied with and without vemurafenib treatment. Thanks to these results, we were able to start a preliminary study concerning the tumors of human patients. These three studies show melanoma disorders within the bioenergetic metabolism. The second part of this work is related to the metabolomic study of Alzheimer's disease. Cerebrospinal fluids of healthy and diseased patients were compared to highlight any metabolic modification. In the third part, we present the first metabolomic study of a rare disease: hypophosphatasia. Furthermore, unlike the previous work concerning this disease, we chose to use murine model to detect any metabolic modification within mice brain. In the last part, a study of glioblastoma was performed to show metabolic differences due to changes in IRE1 protein in a glioblastoma cell line.

Dans cette thèse, nous nous intéressons à deux modèles de feux de forêts définis sur Z. On étudie le modèle des feux de forêts sur Z avec propagation non instantanée dans le chapitre 2. Dans ce modèle, chaque site a trois états possibles : vide, occupé ou en feu. Un site vide devient occupé avec taux 1. Sur chaque site, des allumettes tombent avec taux λ. Si le site est occupé, il brûle pendant un temps exponentiel de paramètre π avant de se propager à ses deux voisins. S’ils sont eux-mêmes occupés, ils brûlent, sinon le feu s’éteint. On étudie l’asymptotique des feux rares c’est à dire la limite du processus lorsque λ → 0 et π → ∞. On montre qu’il y a trois catégories possibles de limites d’échelles, selon le régime dans lequel λ tend vers 0 et π vers l’infini. On étudie formellement et brièvement dans le chapitre 3 le modèle des feux de forêts sur Z en environnement aléatoire. Dans ce modèle, chaque site n’a que deux états possibles : vide ou occupé. On se donne un paramètre λ > 0, une loi ν sur (0 ,∞) et une suite (κi)i∈Z de variables aléatoires indépendantes identiquement distribuées selon ν. Un site vide i devient occupé avec taux κi. Sur chaque site, des allumettes tombent avec taux λ et détruisent immédiatement la composante de sites occupés correspondante. On étudie l’asymptotique des feux rares. Sous une hypothèse raisonnable sur ν, on espère que le processus converge, avec une renormalisation correcte, vers un modèle limite. On s’attend à distinguer trois processus limites différents / The aim of this work is to study two differents forest-fire processes defined on Z. In Chapter 2, we study the so-called one dimensional forest-fire process with non instantaeous propagation. In this model, each site has three possible states: ’vacant’, ’occupied’ or ’burning’. Vacant sites become occupied at rate 1. At each site, ignition (by lightning) occurs at rate λ. When a site is ignited, a fire starts and propagates to neighbors at rate π. We study the asymptotic behavior of this process as λ → 0 and π → ∞. We show that there are three possible classes of scaling limits, according to the regime in which λ → 0 and π → ∞. In Chapter 3, we study formally and briefly the so-called one dimensional forest-fire processes in random media. Here, each site has only two possible states: ’vacant’ or occupied’. Consider a parameter λ > 0, a probability distribution ν on (0 ,∞) as well as (κi)i∈Z an i.i.d. sequence of random variables with law ν. A vacant site i becomes occupied at rate κi. At each site, ignition (by lightning) occurs at rate λ. When a site is ignited, the fire destroys the corresponding component of occupied sites. We study the asymptotic behavior of this process as λ → 0. Under some quite reasonable assumptions on the law ν, we hope that the process converges, with a correct normalization, to a limit forest fire model. We expect that there are three possible classes of scaling limits

L'objectif de cette thèse est de s'intéresser à la classification de cellules et de tissus au sein d'images d'origine biomédicales en s'appuyant sur des critères morphologiques. Le but est de permettre aux médecins et aux biologistes de mieux comprendre les lois qui régissent certains phénomènes biologiques. Ce travail se décompose en trois principales parties correspondant aux trois problèmes typiques des divers domaines de l'imagerie biomédicale abordés. L'objet de la première est l'analyse de vidéos d'endomicroscopie du colon dans lesquelles il s'agit de déterminer automatiquement la classe pathologique des polypes qu'on y observe. Cette tâche est réalisée par un apprentissage supervisé multiclasse couplant les séparateurs à vaste marge à des outils de théorie des graphes. La deuxième partie s'intéresse à l'étude de la morphologie de neurones de souris observés par microscopie confocale en fluorescence. Afin de disposer d'une information riche, les neurones sont observés à deux grossissements, l'un permettant de bien caractériser les corps cellulaires, l'autre, plus faible, pour voir les dendrites apicales dans leur intégralité. Sur ces images, des descripteurs morphologiques des neurones sont extraits automatiquement en vue d'une classification. La dernière partie concerne le traitement multi-échelle d'images d'histologie digitale dans le contexte du cancer du rein. Le réseau vasculaire est extrait et mis sous forme de graphe afin de pouvoir établir un lien entre l'architecture vasculaire de la tumeur et sa classe pathologique. / The purpose of this Ph.D. thesis is to study the classification based on morphological features of cells and tissues taken from biomedical images. The goal is to help medical doctors and biologists better understand some biological phenomena. This work is spread in three main parts corresponding to the three typical problems in biomedical imaging tackled. The first part consists in analyzing endomicroscopic videos of the colon in which the pathological class of the polyps has to be determined. This task is performed using a supervised multiclass machine learning algorithm combining support vector machines and graph theory tools. The second part concerns the study of the morphology of mice neurons taken from fluorescent confocal microscopy. In order to obtain a rich information, the neurons are imaged at two different magnifications, the higher magnification where the soma appears in details, and the lower showing the whole cortex, including the apical dendrites. On these images, morphological features are automatically extracted with the intention of performing a classification. The last part is about the multi-scale processing of digital histology images in the context of kidney cancer. The vascular network is extracted and modeled by a graph to establish a link between the architecture of the tumor and its pathological class.

Les polluants atmosphériques, qu’ils soient de sources naturelles ou anthropiques, peuvent être transformés et transportés sur de longues distances. Les retombées atmosphériques constituent des puits définitifs pour ces polluants atmosphériques. Ce travail de recherche s’inscrit dans le cadre du projet SESAME du programme PRIMEQUAL « Pollution longue distance ». Les objectifs sont d’identifier les déterminants de l’évolution des retombées atmosphériques acidifiantes et eutrophisantes et d’évaluer l’efficacité des politiques de réduction en vigueur. Les méthodologies reposent sur des approches statistiques appliquées à une compilation de bases de données issues de trois observatoires MERA, CATAENAT et BAPMoN. L’utilisation de procédures de consolidation et de comparaison a permis d’optimiser la base de données pour envisager des analyses descriptives en toute objectivité. La détermination de la composition chimique des espèces ioniques majeures a permis de distinguer les déterminants des contrastes géographiques et saisonniers de la chimie des retombées atmosphériques. L’étude des changements temporels annuels et saisonniers par la méthode de Sen Mann Kendall a mis en évidence des liens pouvant être linéaires ou non linéaires entre les évolutions de la composition chimique des retombées atmosphériques et leurs déterminants. L’expertise des déterminants a contribué à la création pas à pas d’un modèle statistique en vue de proposer des prévisions des retombées atmosphériques au site de mesure à l’horizon de quelques années (suivant différents scénarios climatiques). Des valeurs ponctuelles de dépassement de charges critiques et leur évolution face aux dépôts mesurés et projetés ont été évaluées. Enfin, la densité de sites a permis d’obtenir une spatialisation des retombées atmosphériques, qui a pu être comparée aux cartes de dépôts modélisées par le modèle EMEP. / Atmospheric pollutants emitted by both natural and anthropogenic sources are precursors of secondary compounds such as acidic gases and aerosols, which can be transported over long distances. Atmospheric deposition is the ultimate sink for these pollutants and can lead to acidification and eutrophication issues. This research was conducted within the SESAME project as part of the PRIMEQUAL long distance pollution program. The objectives seek to identify determinants of atmospheric deposition changes and to evaluate policies of pollutant reductions. Statistical approaches were applied to measurement databases of three French networks: MERA, CATAENAT and BAPMoN. Several procedures were developed to consolidate and to compare the datasets for a descriptive analysis. Geographical and seasonal determinants were identified based on the chemistry of concentrations and deposition fluxes. The trends resulting from Sen Mann Kendall tests highlighted that the changes in chemical compositions of atmospheric deposition can be either linear or nonlinear with the identified determinants. The findings were used to develop a predictive model to forecast the deposition fluxes of sulfur and nitrogen species under different climate scenarios and over several decades. The exceedances of critical loads and their changes were evaluated from current and forecasted deposition fluxes. Finally, the density of measurement sites over the French area was strong enough to create maps of deposition fluxes, which were then compared to the EMEP model outputs.

Le bassin versant du Bouregreg est situé dans le centre Nord-ouest du Maroc. C’est un bassin semi-aride de la partie humide de ce royaume. L’agriculture constitue un pilier essentiel de l’économie marocaine. Cependant, la surface agricole utile du pays reste très limitée à cause de conditions climatiques défavorables. Cette surface agricole utile, localisée principalement dans les régions humides, ne représente qu’environ 20% du territoire national, d’où un intérêt particulier pour les espaces agricoles favorables comme le bassin versant du Bouregreg. En outre, bien que le Maroc ait entrepris d’importants investissements en matière d’irrigation depuis l’indépendance, certains espaces comme le bassin du Bouregreg sont restés en marge de cette politique pour des raisons liées à leur fragilité naturelle. Paradoxalement, malgré l’attention particulière accordée à l’agriculture irriguée dans les différentes politiques de développement agricole depuis l’indépendance, l’agriculture pluviale reste la principale source de production agricole, surtout céréalière. Ainsi, cette agriculture pluviale, associée à un important élevage extensif, se concentre de plus en plus sur des espaces climatiquement favorables comme le bassin du Bouregreg, sans tenir compte de la fragilité des sols et du couvert végétal naturel de ces espaces. L’étude présente, menée avec le soutien du projet SIGMED (approche Spatialisée de l’Impact des activités aGricoles au Maghreb sur les transports solides et les ressources en Eau Des grands bassins versants), met en relief la dynamique spatiale et temporelle de la végétation et des sols du bassin du Bouregreg sous l’action combinée de pressions anthropiques et climatiques défavorables de 1980 à 2009. Cette étude fait appel à l’outil de télédétection, de statistique et de SIG. L’analyse de télédétection est faite à partir d’échelles multiples, de la basse résolution à la très haute résolution spatiale. Il en est de même de l’analyse temporelle où sont exploitées, à la fois, des images de très grande répétitivité temporelle (NOAA et MODIS) et des images de basse résolution temporelle (LANDSAT et SPOT 5). L’exploitation de ces images combine la télédétection et les analyses statistiques de série chronologiques et de corrélation. L’analyse des interactions diverses entre la dynamique des facteurs naturels, notamment climatiques, et celle des facteurs anthropiques est réalisée par système d’information géographique. Pour pousser la réflexion dans le domaine de la prospective géographique quant au devenir de ce bassin dans un environnement climatique de plus en plus défavorable, des analyses climatiques ont été faites à partir de projection de modèles climatiques régionaux pour les horizons 2050 et 2100. Les principaux résultats de cette étude indiquent une baisse marquée de la productivité végétale due à une dégradation de plus en plus importante du milieu sous actions agropastorales et climatiques. Sur la base des projections des modèles climatiques, cette dynamique est amenée à se poursuivre, si bien qu’au-delà de 2050, le système de production agricole pluvial sera amené à disparaitre, d’où l’importance de la question de l’adaptation du bassin aux conditions d’un changement climatique. / The Bouregreg watershed is located in the Northwest central Morocco. It’s a semi-arid basin of the humid part of the kingdom. Agriculture is a key pillar of the Moroccan economy. However, the agricultural area of the country is limited due to adverse climate conditions. This agricultural, area located in humid regions is only 20% of the national territory, hence a particular interest in favorable agricultural areas as Bouregreg watershed. Furthermore, although Morocco has undertaken major investments in irrigation, some areas such as the Bouregreg basin remained on the sidelines of this policy for reasons related to their natural fragility. Paradoxically, despite the attention given to irrigated agriculture in the various agricultural development policies of the country since independence, rainfed agriculture remains the main source of agricultural production, especially grain. Well, this rainfed agriculture associated with a significant ranching, focuses more on climatically favorable areas such as the Bouregreg basin, without taking into account the fragility of the soil and natural vegetation of these areas. The present study, conducted with the support of the SIGMED project, highlights the spatial and temporal dynamics of vegetation and soil of the Bouregreg basin under the combined action of adverse anthropogenic and climatic pressures from 1980 to 2009. This study uses the tool of remote sensing, GIS and statistical. Analysis of remote sensing is made from multiple scales from low resolution to high spatial resolution. It is the same for the temporal analysis, where are used both images of high temporal repetitiveness (NOAA and MODIS) and low temporal resolution (LANDSAT AND SPOT 5). Exploitation of these images combines remote sensing and statistical time series analysis and correlation. Analysis of various interactions between the dynamics of natural factors, including climate, and the anthropogenic factors, is carried out by GIS. For further reflection in the field of geographical prospective about the future of the basin in a climate environment increasingly unfavorable, climate analyzes were made from projections of regional climate models for 2050 and 2100 horizons. The main results of this study showed a significant decrease in plant productivity due to more increasing degradation caused by farming and climate actions. Based on the projections of climate models, this dynamics is likely to continue, so that beyond 2050, the system of rainfed production will have to disappear. As for forest formation, they should suffer as result more pressure which should lead to their disappearance. If an effective backup policy is not implemented. This dynamics to be highlights the importance of the issue of adaptation basin conditions of climate change.