La numérisation des plans-reliefs est un enjeu important pour la préservation de la centaine de maquettes de la collection, mais aussi pour la valorisation des anciennes places fortes françaises. Nous proposons ainsi une rétroconception des plans-reliefs appliquée aux fortifications bastionnées. L'approche KASToR (Knowledge based Approach: from Scale Model To 3D Replica) a pour centre une ontologie de la fortification bastionnée élaborée à partir de traités d'architecture militaire. Une bibliothèque d'objets paramétriques a ensuite été implémentée dans Grasshopper, un outil de programmation visuelle, afin de segmenter sémantiquement les relevés pour y ajuster automatiquement les ouvrages de fortification paramétriques. Notre proposition permet ainsi d'optimiser et de corriger la géométrie, mais également d'enrichir sémantiquement les données relevées, conditions auxquelles doivent répondre dorénavant les modèles 3D pour leur intégration dans des systèmes d'information / The digitizing of plans-reliefs is a critical issue for the preservation of the one-hundred scale models of the collection but also for valorization of the ancient French strongholds. Hence, we propose a reverse engineering of the plans-reliefs applied on the bastioned fortification. The KASToR approach (Knowledge based Approach: from Scale Model To 3D Replica) is based on an ontology of bastioned fortification which has been created thanks to treatises of military architecture. Then, a library of parametric objects is implemented in Grasshopper, a visual programming tool, in order to segment the surveys for the automatic adjustment of the parametric fortification works. Our proposal allows the geometrical correction and optimization but also the semantic enhacement of raw data, which are the conditions that now must be meet by 3D models for their integration in information systems

L'essor des réseaux de télécommunications à l'échelle mondiale génère un besoin croissant en termes de bande passante et de gestion de l'information. Le traitement de ces données requiert le développement de systèmes complexes, qui associent des fonctionnalités hétérogènes telles que des calculateurs numériques, des fonctions analogiques et des mémoires de stockage. L'approche originale retenue repose sur un degré d'innovation sans précédent dans le domaine de la microélectronique puisqu'elle mêle à la fois des technologies d'intégration 3D et le développement d'une filière photonique sur silicium. Des signaux très rapides (25, 40 ou 60 Gb/s) doivent donc être acheminés à travers les interconnexions 3D que sont le TSV (via traversant le silicium), les µ-bumps (connexions de cuivre entre les puces), les lignes de RDL (redistribution en face arrière) et les bumps qui assurent la communication vers l'extérieur. Il est nécessaire de développer de nouvelles technologies pour interconnecter les circuits à ces vitesses et de les modéliser finement jusqu'à de très hautes fréquences (>50 GHz), au moyen de techniques de caractérisation à développer, pour optimiser leur mode de réalisation. Ce travail de thèse se déroulera dans le cadre d'une collaboration tripartite et sera décomposé en quatre grandes étapes. 1. Spécifications des briques technologiques et de structures de test dédiées à l'évaluation de leurs performances dans le contexte de l'interposer photonique 2. Intégration des circuits de test, composés d'un empilement de puces logiques sur un interposer photonique, et adaptés au domaine fréquentiel visé avec les interconnexions 3D 3. Développement et mise en oeuvre des techniques de caractérisation à très haute fréquence des interconnexions 3D menant à l'extraction des modèles 4. Optimisation des lignes de transmission et des choix technologiques pour un routage efficace dans les architectures photoniques 3D / The worldwide growth of telecommunication networks drives an increasing need in terms of bandwidth and computing management. Data processing requires the development of complex system, which combines both heterogeneous functionalities such as numeric calculator, analog functions and memory storage. The original chosen approach is highly innovative in the field of microelectronics as it combines both 3D technologies and process integration for photonic on silicon. High speed signals (25, 40 or 60 Gb/s) are transmitted within the photonic interposer through 3D interconnects that are TSV (Trough-Silicon-Via), µ-bumps (copper connection in-between dies), RDL (Redistribution Line) and bumps (copper connection to the bottom access). Thereby, it is necessary to develop new technologies and new assemblies to interconnect and route efficiently those high speed circuits. Another challenge is to model them precisely for very high frequencies (>50 GHz), exploiting and developing the best characterization solutions in order to optimize the way to implement them. This PhD work will be performed in the frame of a tripartite collaboration and can be divided into four parts: 1. Specification of the key interconnects building-blocks and their associated test structures required to evaluate their performance in the context of a photonic interposer 2. Integration of the RF test circuits in the context of the stack of high speed logic dies over a photonic interposer using the developed 3D interconnects 3. Characterization of the test structures at very high frequency using dedicated characterization technics and extraction of equivalent models. Comparison with electromagnetic simulation 4. Validation of the technological and integration choices. Optimization of the transmission lines for efficient routing applied to 3D photonic structures

La stimulation cérébrale profonde est un traitement efficace pour traiter les symptômes parkinsoniens chez les patients en échappement thérapeutique médical. L’intervention chirurgicale consiste à positionner au millimètre près une électrode de stimulation dans un noyau cérébral profond. La qualité du ciblage peut être améliorée par des bases de données multimodales, à la fois anatomiques, cliniques et électrophysiologiques. En premier lieu, nous avons créé une IRM moyennée appelée template Parkinson, puis nous avons validé la segmentation des 24 structures cérébrales profondes du template. Dans un deuxième temps, nous nous sommes intéressés à la meilleure localisation du plot stimulé dans le noyau subthalamique (NST) en étudiant les résultats moteur et neuropsychologiques de 30 patients parkinsoniens stimulés dans le NST. Pour chaque score clinique, nous avons obtenu un atlas anatomo-clinique, associant le degré d’amélioration ou de dégradation du patient avec son plot stimulé. Nous avons constaté une discordance entre la meilleure amélioration motrice et l’inévitable dégradation des fluences en stimulant dans la région postéro-supérieure du NST. Dans un troisième temps, nous avons développé des cartes statistiques anatomo-cliniques pour visualiser les conséquences motrices et neuropsychologiques à 6 mois d’une stimulation du pallidum médial (GPm) chez 20 patients parkinsoniens. Les patients étaient tous améliorés sur le plan moteur sans altération neuropsychologique. La zone où la majorité des patients étaient améliorés sur le plan moteur, était la partie postéro-ventrale du GPm, un peu plus latéralement que les données de la littérature. Notre but est d’utiliser les cartes statistiques de manière prospective chez d’autres patients à opérer, pour raccourcir le temps de ciblage pré-chirurgical le jour de l’intervention et pour améliorer le résultat postopératoire, tant sur le plan moteur que neuropsychologique. / Deep brain stimulation (DBS) is an effective treatment for patients with severe disabled Parkinson’s disease refractory to medical treatments. DBS surgery consists of the accurate implantation of an electrode in a deep brain nucleus. The quality of the surgical planning can be improved by developing a multimodal database based on anatomical, clinical and electrophysiologial data. The first step was to develop a specific magnetic resonance imaging (MRI) template of Parkinson’s disease patients’ anatomy, and to validate the segmentation of the 24 deep brain structures made on this template. Secondly, we focused on identifying optimum sites for subthalamic nucleus (STN) stimulation by studying symptomatic motor improvement along with neuropsychological side effects in 30 patients with PD. Each clinical score produced one anatomo-clinical atlas, associating the degree of improvement or worsening of the patient with its active contacts.We showed a discrepancy between a good motor improvement and an invevitable deterioration of the fluencies by targeting the postero-superior region of the STN. Finally, we developed new statistical anatomo-clinical maps the better to visualize the motor and neuropsychological consequences at 6 months of GPm stimulation in 20 patients with PD. These maps provided us with the motor improvement of GPm stimulation without cognitive impairments. We also proposed a new more lateral targeting of the GPm in PD because of the cortico-subcortical atrophy induced by the disease. Our goal is to use these statistical maps prospectively in further patients to improve their targeting, thus ensuring a shorter planning step on the day of the surgery as well as better outcomes from motor and neuropsychological point of view.

L'objectif de ce travail est de définir les paramètres mécaniques qui caractérisent le départ de course vitesse sur 100 m. <br />La première partie, suite à une analyse de la littérature technique, du règlement instauré par l'IAAF et des études scientifique, cerne les problèmes liés à la mesure et au choix des critères de qualification de la performance du départ de course vitesse sur 100m. <br />La seconde partie met en évidence la nécessité de déterminer avec plus de précision l'instant de mise en action du coureur notamment lors des compétitions internationales. Une analyse en composante principale est réalisée afin de tester la possibilité de créer de nouveaux critères permettant une interprétation objective et fiable de la performance du départ de course vitesse.<br />Au cours de la troisième partie, l'efficacité d'un départ est approchée en intégrant des paramètres directement accessibles par dynamométrie pour enfin les « traduire » en unités de temps. Une station dynamométrique est validée afin d'offrir à l'entraîneur des indications fines, en temps quasi réel, lors des séances d'entraînement. <br />La quatrième partie, propose une nouvelle méthode de solidification permettant une application rigoureuse des principes de la mécanique lors de la modélisation tridimensionnelle de l'athlète. Le calcul des torseurs d'action inter segmentaire est réalisé par programmation de l'algorithme de Newton-Euler, en utilisant un formalisme d'opérateurs homogènes.

A partir d'une demarche progressive, ce travail est une contribution a la modelisation<br />des arcs electriques dans les appareils de coupure basse tension : Ie disjoncteur. Ie contacteur,<br />1'interrupteur et Ie sectionneur. La modelisation 2D d'un arc libre dans 1'argon a permis de<br />valider Ie code de calcul et d'etudier 1'influence des parametres geometriques, physiques et<br />numeriques sur les grandeurs caracteristiques du plasma thermique. A partir de cette etude,<br />une modelisation 3D en regime stationnaire d'un arc de electrique dans Pair a 50 A est<br />realisee pour chaque dispositif de coupure. L'angle d'ouverture des contacts ainsi que la<br />presence des amenees de courant sont pris en consideration. Deux fbrmes particulieres sont<br />analysees : une forme en « U » dans Ie cas du disjoncteur et une forme en « S » dans Ie cas du<br />contacteur, de 1'interrupteur et du sectionneur. Les resultats mettent en exergue 1'influence<br />d'un champ magnetique externe sur Ie galbe, la forme de 1'arc electrique.

L'objectif de cette étude est l'analyse d'une technique chirurgicale de réduction de la déformation scoliotique, au travers des différents outils que sont la reconstruction tridimensionnelle du rachis dans les temps pré et post opératoires et la simulation par la méthode des éléments finis.<br />Un dispositif de stéréoradiographie spécifique a été développé et a permis la reconstruction du rachis d'une vingtaine de patients scoliotiques.<br />Cette modélisation géométrique a été validée en terme d'orientation relative des vertèbres reconstruites et a conduit à une analyse de la déformation du rachis et de sa correction chirurgicale, de manière segmentaire et au cœur même de la " torsion " de la scoliose.<br />Les phénomènes de correction siégeant pendant la chirurgie ont été appréhendés lors de la simulation par éléments finis de deux cas réels, l'un de cyphose et l'autre de scoliose. Cette simulation a été basée sur un modèle global et personnalisé du rachis où le comportement élasto-plastique de l'instrumentation et les conditions aux limites complexes ont été pris en compte (les manœuvres du chirurgien se traduisant par les charges et décharges successives de flexion sur une tige attachée au rachis). Les résultats prédictifs de simulation se sont révélés cohérents, comparés à la reconstruction tridimensionnelle post opératoire.<br />Ces outils d'analyse peuvent constituer une aide au clinicien lors du diagnostic et de la planification de l'opération chirurgicale.

L'arthroplastie du genou se généralise et concerne désormais des patients plus jeunes. La gonarthrose, terme spécifique pour décrire l'arthrose du genou, est à l'origine de l'arthroplastie. C'est à partir d'une évaluation radiologique, réalisée dans le plan frontal, que la déviation angulaire du membre inférieur est quantifiée (gonométrie) et que le geste chirurgical est planifié. Une revue de la littérature montre que cette méthode de mesure est cependant très critiquée. Ce travail s'appuie sur une méthode existante: la reconstruction tridimensionnelle du genou à partir de la stéréoradiographie. Afin de transférer cette technique vers la clinique notre objectif a été de mettre en place une recherche sur le développement des outils de mesure, permettant de suivre en trois dimensions l'évolution de la déviation des axes du membre inférieur avant, pendant et après une pose de prothèse de genou. Les résultats montrent que le protocole de reconstruction tridimensionnel du genou à partir de la stéréoradiographie est opérationnel en milieu clinique. Pour la morphométrie, l'erreur moyenne de reproductibilité inter observateur est inférieure à 1 mm, sur le fémur et le tibia réunis. Pour la morphologie, qui s'appuie sur la gonométrie 3D, l'erreur est évaluée pour 95% des essais à 1,6°, à l'exception de certaines mesures qui s'appuient sur des repères anatomiques peu reproductibles actuellement. 14 chirurgies assistées par ordinateur ont été réalisées. La plateforme de navigation est un moyen de quantifier précisément le geste réalisé, c'est avant tout un outil de mesure. Enfin la gonométrie 3D postopératoire est également accessible via la stéréoradiographie. Le protocole 3D pre, per et postopératoire d'analyse de la déviation des axes du membre inférieur est opérationnel, il a pu être appliqué en milieu clinique sur genou pathologique.

La microsporidie, Encephalitozoon cuniculi, parasite intracellulaire, est un pathogène opportuniste. Des reconstructions tridimensionnelles à partir de coupes sériées ont permis de visualiser les différents stades cellulaires au cours de la sporogenèse. L'immunolocalisation de protéines pariétales couplée à l'hybridation in situ des ARNm correspondants ont révélé leur expression différentielle durant le développement intracellulaire. L'étude sur la glycosylation des protéines a permis de démontrer l'absence de N-glycosylation et l'existence d'une voie de O-mannosylation. Semblables à celles des champignons, les chaînes sont linéaires d'une longueur maximale de 8 mannoses liés en alpha1,2 et les mannoprotéines sont localisées dans le capuchon polaire. Des protéines fucosylées sont présentes dans la paroi sporale. La mise au point d'un protocole de séparation des stades sporogoniques en gradient de densité, offre des perspectives d'analyses biochimiques comparatives

L'accréditation des Machines à Mesurer Tridimensionnelles (MMT) est envisageable pour les engrenages à condition d'évaluer les incertitudes de mesures, les mesurandes étant parfaitement définis par la normalisation. Nos travaux s'appuient principalement sur la méthode de Monte Carlo et sur des techniques de permutations linéaires ou circulaires pour séparer les défauts et chiffrer les incertitudes de mesures associées, conformément au Guide pour l'expression des incertitudes de mesures (GUM). L'analyse de l'effet de la géométrie de la MMT sur la mesure d'une pièce de forme circulaire ou d'une roue dentée montre qu'il est impossible de caractériser complètement la géométrie de la MMT à partir d'une pièce supposée parfaite. Cependant, nous avons mis en place un concept de « défauts équivalents » propre à la géométrie de la machine et à la définition théorique de la pièce étudiée. Les systèmes de palpage utilisés ont été évalués afin de corriger les défauts systématiques identifiables et chiffrer les incertitudes associées. En prenant l'exemple d'un engrenage cylindrique droit, trois approches sont comparées : l'analyse des caractéristiques métrologiques de la MMT, la méthode de permutation et celle de comparaison. La méthode proposée permet de diminuer les incertitudes de mesures et peut être généralisée pour différentes applications. Nous proposons comme exemple l'étude des taux de pénétration et des volumes d'usure sur des explants de prothèses totales de hanches.

La modélisation d'environnements urbains permet le développement de nombreuses applications telles que la navigation 3D, la planification de l'aménagement urbain ou la création de scenarii pour le cinéma. L'enjeu technologique est de réduire le temps nécessaire pour une modélisation réaliste et fidèle à la réalité. Cette thèse s'inscrit dans le cadre du projet TerraNumerica dont l'objectif est de développer une plateforme de production et d'exploitation d'environnements synthétiques urbains. Dans ce contexte, nous sommes confrontés à des problèmes de segmentation de scènes urbaines. Dans une première partie, nous montrons l'intérêt de l'opérateur d'ouverture ultime en tant qu'opérateur de segmentation générique. Ensuite nous avons proposé plusieurs améliorations qui le rendent plus robuste à des problèmes de masquage et d'images floues. L'efficacité de ces améliorations est démontrée dans le contexte de l'étude mais aussi pour la segmentation de texte enfoui et de cellules. La deuxième partie est consacrée à l'analyse de façades. Leur modélisation est réalisée à l'échelle du bâtiment. Néanmoins, lors de l'acquisition, plusieurs bâtiments apparaissent dans une même image. Nous proposons une méthode capable de séparer automatiquement les différentes façades contenues dans l'image. Ensuite, nous détectons les étages, les travées, les fenêtres... afin d'alimenter un modèle de bâtiment fidèle à la réalité. La troisième partie de cette thèse est consacrée à l'analyse des données tridimensionnelles. Pour une modélisation de la scène, il est nécessaire d'introduire des éléments du mobilier urbain ainsi que le trottoir. Nous présentons des outils pour la détection et la classification d'artefacts. Ces outils permettent 1- le filtrage de données facilitant la modélisation et 2- la réintroduction d‘éléments tels que les lampadaires, améliorant le réalisme de la scène modélisée. Nous proposons également une méthode automatique pour la segmentation du trottoir.