La quantification de la perfusion tissulaire à partir de données dynamiques d’échographie de contraste repose sur une modélisation appropriée de la cinétique de la concentration en agent de contraste dans le tissu étudié. De nombreux facteurs, expérimentaux ou physiologiques, rendent la comparaison inter ou intra-individu de ces paramètres de perfusion difficile. Dans cette thèse, la reproductibilité et la comparaison de différentes méthodes de quantification ont été étudiées dans le cadre d’une étude préclinique de test-retest et sur des simulations numériques. Les méthodes étudiées ont été : le modèle log-normal, le modèle compartimental avec fonction d’entrée et le modèle compartimental avec tissu de référence. Les études précliniques ont montré la difficulté d’estimation d’une fonction d’entrée artérielle et la nécessité de corriger localement le temps d’arrivée de l’agent de contraste dans le tissu pour que l’approximation des cinétiques expérimentales par le modèle soit de qualité suffisante. Une estimation linéaire sous contrainte des paramètres du modèle compartimental avec tissu de référence tirant profit de différentes zones d’intérêt dans l’image a été ensuite proposée pour obtenir à l’échelle régionale et/ou locale des valeurs relatives cohérentes de débit sanguin tissulaire et de volume sanguin tissulaire, exprimées par rapport aux valeurs dans le tissu de référence. Il a été montré que cette approche est la plus robuste et la plus reproductible. L’influence des facteurs tels que la durée d’acquisition, la fréquence d’échantillonnage, le nombre de régions utilisées et l’amplitude du bruit a été étudiée sur des simulations et a permis de formuler des recommandations pour l’acquisition et le traitement des études en échographie de contraste. / Quantification of tissue perfusion from dynamic contrast-enhanced ultrasound data relies on appropriate modeling of the curve representing the evolution of the contrast-agent concentration inside the studied tissue. Many factors, experimental or physiological, make inter-subject or intra-subject comparison of these perfusion parameters difficult. In this thesis, the reproducibility and the comparison of various quantification methods was investigated through preclinical test-retest experiments and through simulations. The investigated methods were: the log-normal model, the one-compartment model using an arterial input function, and the one-compartment model using a reference tissue. The preclinical experiments revealed the difficulty to estimate an arterial input function directly from the image, as well as the necessity to locally correct for the time of arrival of the contrast agent in the tissue in order to ensure the model accurately fits the experimental enhancement curves. A regularized linear estimation of the parameters of the one-compartment model using a reference tissue taking advantage of multiple tissue regions was then proposed to obtain homogeneous relative values of the tissue blood flow and tissue blood volume, expressed relatively to the parameter value inside the reference tissue. The improved robustness and reproducibility of the method was demonstrated. The influence of factors such as the exam duration, the sampling frequency, the number of tissue regions in the analysis, and the noise amplitude were investigated through simulations, and allowed us to formulate recommendations regarding the acquisition and the analysis of contrast-enhanced ultrasound studies.

La formation et la consolidation de souvenirs est l’une des caractéristiques fondamentales du cerveau, responsable de l’apprentissage et de comportements cognitifs élevés. Malgré son importance, ce processus n’est pas entièrement compris à ce jour et fait l’objet de nombreux travaux de de recherche, allant de l’analyse de l’activité des synapses individuelles à la reconstruction de cartes de connectivité du cerveau. Dans ce travail, nous proposons une approche intégrée pour mesurer in vivo l’activité de chaque neurone du corps pédonculé (Mushroom body, MB) de la Drosophila melanogaster dans une procédure entièrement automatisée. Il s’agit d’imager en 3D et dans le temps le MB dans sa totalité par microscopie confocale et d’opérer un suivi temporel de la position de chaque neurone afin de relever leur niveau individuel d’activité. En utilisant cette approche, nous avons découvert que pendant la formation de la mémoire à long terme, de nouveaux neurones sont recrutés au sein du corps pédonculés, tandis que l’intensité de la réponse des neurones individuels reste inchangée. Au delà de l’apport méthodologique qui permet à présent de quantifier automatiquement l’activité d’un grand nombre de neurones, ce travail a contribué à une meilleure compréhension de la formation de la mémoire à long terme. / Formation and consolidation of new memories is one of the fundamental characteristics of the brain, responsible for learning and high cognitive behavior. While important, the process isn’t fully understood to the present day and is the subject of various studies, spanning from the activity analysis of individual synapses to the reconstruction of brain connectivity maps. In this work, we propose a bold approach, on which we aim to measure in vivo the activity of every single neuron from the whole Mushroom body (MB) of the Drosophila melanogaster, in a fully automated procedure. After a 3D image acquisition over time of the MB by means of confocal microscopy, an automated detection and tracking of the neurons is performed. The whole process takes place while the fly is awake and subjected to different odor stimulations, so that it is possible to associate the activity patterns at the single cell level to the stimulus that is being received. By comparing the response patterns from flies that were trained and flies that were not trained to associate an odor with an electric shock we identified changes in neuronal activity, providing information on how memory is formed. Beyond the methodological innovation that brought the possibility to track the activity of a large set of single neurons, this work contributed to the current understanding of long term memory formation.

L'objet de cette thèse est l'étude quantitative du mouvement des particules intracellulaires, comme les protéines ou les molécules. L'estimation du mouvement des particules au sein de la cellule est en effet d'un intérêt majeur en biologie cellulaire puisqu'il permet de comprendre les interactions entre les différents composants de la cellule. Dans cette thèse, nous modélisons les trajectoires des particules avec des processus stochastiques puisque le milieu intra-cellulaire est soumis à de nombreux aléas. Les diffusions, des processus à trajectoires continues, permettent de modéliser un large panel de mouvements intra-cellulaires. Les biophysiciens distinguent trois principaux types de diffusion: le mouvement brownien, la super-diffusion et la sous-diffusion. Ces différents types de mouvement correspondent à des scénarios biologiques distincts. Le déplacement d'une particule évoluant sans contrainte dans le cytosol ou dans le plasma membranaire est modélisée par un mouvement brownien; la particule ne se déplace pas dans une direction précise et atteint sa destination en un temps long en moyenne. Les particules peuvent aussi être propulsées par des moteurs moléculaires le long des microtubules et filaments d'actine du cytosquelette de la cellule. Leur mouvement est alors modélisé par des super-diffusions. Enfin, la sous-diffusion peut être observée dans deux situations: i/ lorsque la particule est confinée dans un micro domaine, ii/ lorsqu’elle est ralentie par l'encombrement moléculaire et doit se frayer un chemin parmi des obstacles mobiles ou immobiles. Nous présentons un test statistique pour effectuer la classification des trajectoires en trois groupes: brownien, super-diffusif et sous-diffusif. Nous développons également un algorithme pour détecter les ruptures de mouvement le long d’une trajectoire. Nous définissons les temps de rupture comme les instants où la particule change de régime de diffusion (brownien, sous-diffusif ou super-diffusif). Enfin, nous associons une méthode de regroupement avec notre procédure de test pour identifier les micro domaines dans lesquels des particules sont confinées. De telles zones correspondent à des lieux d’interactions moléculaires dans la cellule. / In this thesis, we are interested in quantifying the dynamics of intracellular particles, as proteins or molecules, inside living cells. In fact, inference on the modes of mobility of molecules is central in cell biology since it reflects the interactions between the structures of the cell. We model the particle trajectories with stochastic processes as the interior of a living cell is a fluctuating environment. Diffusions are stochastic processes with continuous paths and can model a large range of intracellular movements. Biophysicists distinguish three main types of diffusions, namely Brownian motion, superdiffusion and subdiffusion. These different diffusion processes correspond to distinct biological scenarios. A particle evolving freely inside the cytosol or along the plasma membrane is modelled by Brownian motion; the particle does not travel along any particular direction and can take a very long time to go to a precise area in the cell. Active intracellular transport can overcome this difficulty so that motion is faster and direct specific. In this case, particles are carried by molecular motors along microtubular filament networks and their motion is modelled with superdiffusions. Subdiffusion can be observed in two cases i/ when the particle is confined in a microdomain, ii/ when the particle is hindered by molecular crowding and encounters dynamic or fixed obstacles. We develop a statistical test for classifying the observed trajectories into the three groups of diffusion of interest namely Brownian motion, super-diffusion and subdiffusion. We also design an algorithm to detect the changes of dynamics along a single trajectory. We define the change points as the times at which the particle switches from one diffusion type (Brownian motion, superdiffusion or subdiffusion) to another. Finally, we combine a clustering algorithm with our test procedure to identify micro domains that is zones where the particles are confined. Molecular interactions of great importance for the functioning of the cell take place in such areas.

Le but de cette thèse est d'étudier numériquement les écoulements diphasiques liquide-gaz à l'aide d'une méthode de suivi d'interface précise. Tout d'abord, nous mettons en place une configuration turbulence homogène isotrope diphasique. Cette configuration est utilisée pour étudier la turbulence liquide-gaz ainsi que le modèle ELSA. A l'aide de la simulation présentée il a été possible de déterminer les constantes de modélisation et de valider les termes sources utilisés dans la zone dense du spray. Ensuite, le phénomène d'évaporation est étudié en utilisant dans un premier temps un scalaire passif puis en utilisant un formalisme DNS d'évaporation. Les équations d'énergie et des espèces ont été ajoutées dans le code ARCHER. La validation de la DNS d'évaporation a été réalisée en comparant nos résultats aux solutions théoriques, tel que la loi du D2. Les limitations et les apports de cette approche sont finalement discutés et des perspectives d'améliorations sont proposées. / The aim of this thesis is to study numerically two phase flow using accurate interface tracking method. First, a two phase flow homogeneous isotropic turbulence is performed. This numerical configuration is used to study two phase flows turbulence and the ELSA model used in primary atomization modelling. Based on these results, modelling constants and source terms have been determined and validated. Then the evaporation process is studied and modelized by using a passive scalar and then by using a DNS formalism. Energy and species equations are added in the ARCHER code. Validation of the DNS performed by comparing the DNS results with theorical solution, such as the D2 law. Finally, limitations and interests of this approach are discussed and further improvements are proposed.

La communication par émission sonore est un trait comportemental répandu chez les animaux terrestres. Les riches textures sonores de la forêt neotropicale nous suggèrent que la faune est non seulement abondante, mais aussi diverse et dynamique. Cette facette de la biodiversité peut révéler des informations précieuses sur les communautés animales qui habitent les milieux tropicaux, mais reste largement méconnue. Comment mesurer la diversité acoustique tropicale pour aborder des questions écologiques ? Dans le cadre de l'écoacoustique, nous avons cherché à révéler des structures dissimulées dans le paysage sonore de la forêt neotropicale, et tenter d’expliquer leurs présences à travers les processus écologiques sous-jacents. Tout d’abord, nous avons suivi la dynamique spatio-temporelle d’une empreinte sonore amazonienne, le chant de l’oiseau tropical Lipaugus vociferans, montrant une activité liée à des caractéristiques spécifiques d’habitat. Puis, nous nous sommes intéressés aux communautés d’amphibiens. L’analyse de variables acoustiques et météorologiques nous a permis de mieux comprendre les causes, patrons et conséquences du comportement reproductif explosif. Enfin, nous avons adapté de nouveaux outils de calcul, issus des disciplines de l'apprentissage automatique et de la reconnaissance de formes, pour proposer une analyse efficace, objective et facilement reproductible de grands jeux de données acoustiques. L’écoacoustique, renforcée par des algorithmes informatiques, émerge comme une approche clé pour les programmes de suivis de biodiversité à large échelle, permettant de mieux comprendre et valoriser la diversité de formes de vies unique abritée par la forêt tropicale. / Acoustic signalling is a common behavioural trait among terrestrial animals. The rich sound textures of neotropical forest echo that wildlife is not only abundant, but also diverse and dynamic. This facet of biodiversity can reveal valuable insights of animal communities inhabiting tropical environments, yet remains poorly understood. How to best measure tropical acoustic diversity to address ecological questions? Based on the ecoacoustic framework, we explored the soundscape of neotropical forest, revealing patterns and investigating the ecological underlying processes. First, we tracked the spatiotemporal dynamics of an amazonian soundmark, the song of the bird Lipaugus vociferans, showing activity patterns related to specific habitat features. Then, we investigated amphibian communities with very brief reproduction periods. Coupling acoustic and environmental variables, we shed light on the causes, patterns and consequences of explosive breeding events. Finally, we adapted novel computational tools from the machine learning and pattern recognition disciplines to provide an efficient, objective and replicable analysis of large acoustic datasets. Ecoacoustics, powered with computer algorithms, emerge as a suitable approach to scale-up biodiversity monitoring programs, allowing to better understand and cherish the unique diversity of life sustained by tropical forest.

Nous proposons un système dedétection et de suivi des personnes enmouvement dans des grands espaces. Notresolution repose sur un réseau de camérasintelligentes pour l'extraction desinformations spatio-temporelles despersonnes. Les caméras sont composées d'uncapteur 3D, d'un système embarqué et decommunication. Nous avons montrél'efficacité du placement des capteurs 3D enposition zénithale par rapport auxoccultations et variations d’échelle.Nous garantissons l'exécution des traitementsen temps-réel (~20 fps), permettantde détecter des déplacements rapides avecune précision jusqu’à 99 %, et capable d’unfiltrage paramétrique des cibles non désiréescomme les enfants ou les caddies.Nous avons réalisé une étude sur la viabilitétechnologique des résultats pour de grandsespaces, rendant la solution industrialisable / We propose a detection and trackingsystem of people moving in large spacessystem. Our solution is based on a network ofsmart cameras capable of retrievingspatiotemporal information from the observedpeople. These smart cameras are composed bya 3d sensor, an onboard system and acommunication and power supply system. Weexposed the efficacy of the overhead positionto decreasing the occlusion and the scale'svariation.Finally, we carried out a study on the use ofspace, and a global trajectories analysis ofrecovered information by our and otherssystems, able to track people in large andcomplex spaces.

La caractérisation de la rupture des grains via des techniques d'imagerie par tomographie est un sujet de recherche d'actualité. Les principaux verrous scientifiques et techniques sont associés à la complexité des algorithmes de traitement d'images permettant de suivre le mouvement des grains et leurs ruptures.Dans cette thèse, des approches numériques basées sur le traitement d'images sont proposées afin d'améliorer la compréhension des phénomènes de rupture et de broyage dans les matériaux granulaires dont le comportement est décrit par imagerie.Premièrement, en raison de l'interdépendance de la précision de la segmentation et de la résolution des techniques d'imagerie à l'échelle de la rupture des grains, nous commençons par un état de l'art sur les différentes techniques d’élimination des bruits dans les images de milieux granulaires. Ainsi, une analyse critique des méthodes existantes est établie en se référant aux différents matériaux d'application associés.Deuxièmement, et en vue de mieux capter les informations à partir des images sources, nous proposons une nouvelle approche qui consiste à passer d'une approche morphologique par bassin versant à la segmentation des géo matériaux à une approche hiérarchique. Aussi itérons-nous les moyens par lesquels la segmentation spécifique aux différents contextes d'application de l'imagerie peut être réalisée.Troisièmement, nous présentons un modèle original pour capter les ruptures des grains en se basant sur le traitement d'images statiques; sans considération de motion pour, enfin, présenter des modèles spatio-temporels suivant l'évolution de la casse dans les images de matériaux granulaires. / Grain breakage in granular materials has been relatively, difficult to compute and characterise in tomography images. This is based on the perceived complexity of an algorithmic formulation for the characterisation of grains that move and break.In this thesis, we highlight computational approaches that augment the understanding of breakage and crushing phenomena in granular materials. Due to the inter-connectedness of segmentation accuracy and ability to compute for breakage, we start by examining noise removal techniques in granular materials. Noise removal techniques are analysed based on a set of materials to which they applied. Secondly, we deviate from a morphological watershed approach to segmentation of geomaterials, to a hierarchical approach that better captures apriori information from data sources. The ways by which context or image specific segmentation can be achieved is iterated. Thirdly, we present a model for capturing breakage in static images; without the consideration of motion. Finally, we present spatiotemporal models that track the evolution of breakage in images of granular materials.

Le suivi scientifique dans les AMPs est la clé pour le recueil information fiable dans les future AMPs de la Tunisie, où des restrictions d’usages et des plans de gestion sont en cours de mise en place. Cette étape cruciale le long des côtes tunisiennes viens avec le besoin en méthodes, métriques et indicateurs appropriés pour le suivi des paramètres utiles pour évaluer leurs efficacités. Le but de ce travail est de sélectionner, adapter, tester et proposer des méthodes et des indicateurs de suivi des assemblages de poissons et des activités de pêche, afin de proposer une stratégie de suivi pour quatre futures AMPs tunisiennes. La sélection des méthodes et des indicateurs de la bibliographie a été réalisée en fonction de leur faisabilité, de leur rentabilité et de leur adéquation avec les objectifs des futures des AMPs. Par conséquent, les données sur l'assemblage de poissons et les activités de pêche ont été recueillies en utilisant cinq méthodes : (1) Transects à largeur variable (TVW); (2) Fish Assemblage Sampling Technique (FAST); (3) Questionnaires et suivi des débarquements; (4) pêche expérimentale; (5) photo-surveillance. Les résultats des suivis réalisées entre 2014 et 2016, ont été pris en compte lors de proposition de la stratégie de suivi, notamment: (1) l'utilité d'adopter des modèles d'échantillonnage appropriés, BACI ("Before After Control Impact"), en utilisant la méthode standard des UVC, pour tester des hypothèses liées à l'efficacité des AMP futures, (2) les valeurs faibles de la biomasse dans toutes les AMPs étudiés par rapport à celles méditerranéennes (3) le potentiel des sciences participatives pour les suivi des assemblages de poissons en utilisant une méthode FAST, après avoir testé sa cohérence avec la méthode standard , (4) un pourcentage élevé de pratique de pêche illégale (pêcheurs récréatifs qui commercialisent leurs captures), (5) la compétition de la pêche récréative et illégale avec la pêche artisanale, sur les espèces vulnérables et de valeurs économiques élevées, et (6) des biomasses faibles, proportions de carnivores, grande proportion de poisson dans la capture des pêcheurs artisanaux, en utilisant la méthode de pêche expérimentale. Par conséquent, la dite stratégie proposée pour le suivi dans les futures AMPs tunisiennes repose sur la collaboration entre les scientifiques, les parties prenantes (pêcheurs, plongeurs récréatifs) et les gestionnaires, ce qui peut être utile pour assurer un certain niveau d'acceptation des AMPs, surtout quand il s’agit de créer un réseau tunisien d'AMPs / Scientific monitoring is the key to reliable information in Tunisian future MPAs, where management plans are being established. This crucial step comes with the need to choose appropriate methods, metrics and indicators for monitoring parameter that are important to assess MPAs effectivness. Therefore, the purpose of this manuscript is to select, adapt, test and propose fish assemblage and fishing monitoring methods and indicators in order to propose a monitoring strategy for four Tunisian future MPAs (locations). Selection of methods and indicators from literature was made according to their feasibility, cost-effectiveness and suitability with future MPAs objectives. Therefore, data on fish assemblage and fishing activities were collected using five methods: (1) Transects with variable width (TVW); (2) Fish Assemblage Sampling Technique (FAST); (3) Questionnaires and landing catch monitoring; (4) Experimental fishing; (5) photo-surveillance method. Results shows some highlights that were considered for proposing the monitoring strategy: (1) the usefulness of adopting appropriate sampling models, BACI ("Before After Control Impact"), using standard TVW, to test hypotheses related to the effectiveness of the future MPAs, (2) the relatively low values of biomass in all studied locations in comparison with other Mediterranean MPAs (3) the high potential of citizen science for fish monitoring in Tunisia using easy-to-use FAST method, after testing its coherence with standard TVW method, (4) a high percentage of illegal fishing practice (recreational fishers that commercialize their catch), in the studied locations, (5) the competition of recreational and illegal fishing with commercial-small scale (CSS) one, on vulnerable and high economic value species, and (6) low biomasses, carnivores proportions, large fish proportion in catch of CSS using experimental fishing method. Therefore, the proposed strategy for fish and fishing monitoring for Tunisian future MPAs is based on the collaboration between scientists, stakeholders (fishermen, recreational divers) and managers, which can be useful to implement high compliance and MPAs acceptance levels, especially when it comes to creating a future MPAs network.

Le suivi longitudinal en oncologie consiste à évaluer régulièrement l'évolution tumorale afin de définir un protocole de traitement adapté à chaque patient. Il est alors nécessaire d'identifier des biomarqueurs pertinents, qui permettent de quantifier précocement l'évolution tumorale. Les examens d'imagerie permettent d’assurer un suivi non invasif et de proposer des biomarqueurs complémentaires de ceux préexistants. Cette recherche de nouveaux biomarqueurs nécessite de s’appuyer sur des études cliniques et d’effectuer une étude comparative des examens réalisés à différents temps, dans différentes modalités, et ce tant au niveau global que local. Dans cette thèse, nous nous sommes attachés à développer une approche intégrée de traitement d’images pour analyser la pertinence d'indices pour le suivi tumoral. Cette stratégie se décompose en trois étapes: le recalage des données acquises à différents temps et provenant de modalités différentes, la segmentation des lésions tumorales sur les examens de chaque modalité, et le calcul d'indices globaux et locaux traduisant l'évolution spatio-temporelle de la tumeur.L'aspect le plus innovant réside dans l'étape de recalage pour laquelle, au vu des difficultés rencontrées avec les approches classiques, nous avons proposé une nouvelle approche consistant en l'utilisation de plusieurs méthodes de recalage et la sélection de la meilleure pour chaque jeu de données, grâce à un critère quantitatif défini en fonction des applications considérées. L'apport de cette approche a été démontré dans le cadre de deux études cliniques : 1) le suivi de patients atteints de gliomes de haut grade traités par un médicament antiangiogénique nécessitant la mise en correspondance de données de tomographie d’émission monophotonique (TEMP) obtenues après injection de Sestamibi marqué au Technétium-99m avec des images de résonnance magnétique (IRM) pondérées en T1 et acquises après l'injection d'un produit de contraste; 2) le suivi de patients atteints de lésions hépatiques et traités par différents médicaments anticancéreux, nécessitant le recalage de données de perfusion en tomodensitométrie (TDM).La stratégie complète d'analyse a été appliquée à la première étude. Les zones tumorales ont été segmentées sur les IRM en utilisant une méthode classique de Level Set 2D et sur les données TEMP à l'aide de cinq méthodes de seuillage qui diffèrent par les options de choix du seuil. Malgré une forte corrélation en terme de volumes globaux, les indices locaux ont permis de montrer qu'une partie des volumes tumoraux détectés sur les examens TEMP précoces (réalisés 15 minutes après injection) et tardifs (réalisés 3 heures après injection) pouvaient être localisés en-dehors des volumes détectés sur les IRM après injection de Gadolinium. La corrélation élevée constatée entre, d’une part, les variations d'intensité au sein des volumes tumoraux au cours du traitement sur les examens TEMP tardifs et, d’autre part, l'indice de survie globale, suggère que cette variation relative d'intensité pourrait être prédictive de la durée de survie globale des patients, ce qui n’est pas le cas des indices utilisant les données IRM sur notre série limitée de patients. Ainsi ces résultats montrent que l’imagerie TEMP, avec un examen réalisé 3 heures après l’injection de Sestamibi marqué au Technétium-99m, peut être complémentaire de l’IRM, pour évaluer l'évolution tumorale des glioblastomes.Les perspectives de ce travail de thèse sont d'appliquer la stratégie d'analyse à d'autres études cliniques. Néanmoins chaque étape doit être adaptée aux spécificités de l'application concernée, notamment aux modalités d'imagerie impliquées et à la zone anatomique considérée. La principale difficulté à résoudre réside dans l'automatisation et la robustesse des différentes étapes de traitement d’images envisagées. / Longitudinal follow-up in oncology consists in assessing tumor progression in order to define a treatment strategy for each patient. It is thus necessary to identify relevant biomarkers that allow an early evaluation of the tumor’s response to the treatment. Biomedical imaging exams help to ensure a non-invasive monitoring of patients and to propose complementary biomarkers to existing ones. This search for new biomarkers requires relying on clinical studies to compare globally and locally exams acquired at different times and in different modalities.In this PhD dissertation, we focused on developing an integrated image processing framework to analyze the relevance of indices for evaluating the tumor evolution. The strategy includes three steps: registration data acquired at different times and in different modalities, the segmentation of tumor lesions on exams in each modality, and the computation of global and local indices reflecting the spatiotemporal evolution of the tumor.The most innovative aspect lies in the registration step: due to the difficulties faced with conventional methods, we proposed a new approach consisting in using several registration methods and selecting the best one for each dataset, thanks to a quantitative criterion based on the specific features of the application. The contribution of this approach was proven in two clinical studies: 1) monitoring of patients with high-grade gliomas treated with an antiangiogenic drug, where Single Photon Emission Tomography data (SPECT) obtained after injection of Technetium-99m Sestamibi have to be matched with T1-weighted Magnetic Resonance Images (MRI) acquired after the injection of a contrast agent; 2) monitoring of patients with liver damage treated with various anticancer drugs, requiring the alignment of Computed Tomography (CT) data.The complete image processing framework was applied to the first study. Tumor areas were segmented on MR images using a conventional 2D Level Set method, as well as on the TEMP data using five thresholding methods that differ in the choice of the threshold options. Despite a strong correlation in terms of overall volumes, local indices have shown that some of the detected tumor volumes on early SPECT exams (performed 15 minutes after injection) and late SPECT exams (performed 3 hours after injection) could be located out of the tumor volumes detected on MRI. The high correlation found between the intensity variations in tumor volume during treatment on late SPECT exams and the index of Overall Survival (OS) suggests that this relative change of intensity could be predictive of the patient overall survival, which is not the case with the indices derived from the MRI data on our limited series of patients. Thus, these results show that SPECT imaging, with an exam performed 3 hours after injection of Technetium-99m Sestamibi, can be complementary to MRI in the assessment of tumor progression in glioblastomas.The main perspective for this PhD work would consist in applying the analysis strategy to other clinical studies. However, each step must be adapted to suit the specific nature of the targeted application, including the imaging modalities involved and the considered anatomical area. The expected sticking points are the automation and the robustness of the different steps of the processing chain.

Le " serious gaming " est une approche récente pour mener des activités " sérieuses " telles que communiquer, sensibiliser ou apprendre, en utilisant les techniques mises en œuvre dans les jeux vidéo. Les jeux sérieux sont devenus aujourd'hui un élément incontournable de la formation en ligne. C'est dans ce cadre du serious gaming pour la formation que se situe ce sujet de thèse. En effet, quelle que soit l'acception privilégiée, de nombreuses questions de recherche se posent. En particulier, comment peut-on évaluer les connaissances acquises par le joueur/apprenant à travers le jeu ? Nous sommes concentrés sur les jeux de type étude de cas utilisés notamment en gestion ou en médecine et proposons une méthode basée sur l'Evidence Centered Design pour concevoir le suivi de l'apprenant à des fins de diagnostic à destination de l'enseignant et de l'apprenant. Les actions liées aux études de cas sont très proches des actions métiers et recourent à des règles bien précises. Nous avons fait le choix de les représenter à l'aide de réseaux de Petri. Pour apporter de la sémantique à l'analyse par réseau de Petri, nous l'avons adossé à une ontologie du domaine et des actions de jeu. L'ontologie apporte une complémentarité non négligeable au réseau de Petri qui a une dimension purement procédurale. Nous combinons des réseaux de Petri et les ontologies afin de produire des indicateurs de performance pour cette catégorie particulière de jeux sérieux. L'étude des erreurs nous a conduits à proposer une taxinomie particulière pour les jeux sérieux en nous inspirant notamment des travaux réalisés dans le domaine de la sécurité. / "Serious gaming" is a recent approach, using the techniques implemented in video games, to conduct "serious" activities such as communication, awareness and learning. Serious games have now become an essential element of online training. This thesis takes place in the context of serious games for training. Indeed, whatever the preferred meaning, many research questions arise. In particular, how can we assess the knowledge acquired by the player / learner through the game? We have focused on case study type games used especially in management or medicine. We propose a method based on Evidence Centered Design to plan the monitoring of the learner for diagnostic purposes to the teacher and the learner. Actions in case studies are very close to business actions and resort to specific rules. We have chosen to represent them using Petri nets. To bring semantics to the Petri net analysis, we have added a domain and game action ontology. The ontology provides a significant complementarity to Petri net that has a purely procedural dimension. We have combined Petri nets and ontologies to produce performance indicators for this particular category of serious games. The study of errors led us to propose a particular taxonomy for serious games based on the work done in the field of security.