Le questionnement initial de ce mémoire s’intéresse, du point de vue du questionnement curriculaire, à l’usage des logiciels de visualisation moléculaire (VM) dans l’enseignement des sciences de la vie et de la Terre (SVT) en France. La réalisation d’une revue de littérature sur l’enseignement à l’aide de la VM a fait émerger que les logiciels de VM peuvent aider à cet enseignement. Cependant, nous n’avons pas trouvé d’étude qui s’intéresse aux usages des logiciels de VM dans l’enseignement. Le terme « usage » se réfère ici à une habitude contrairement au terme « utilisation » qui a une connotation ponctuelle. Ainsi, nous avons mis en place une méthodologie composite en nous appuyant sur les questions curriculaires (Martinand, 2000) afin de mieux connaître les usages des logiciels de VM. Nous avons appréhendé le curriculum prescrit à travers l’analyse des programmes officiels depuis le début des années 1990, l’analyse des sujets du baccalauréat et l’analyse des rapports de concours de recrutement des enseignants (agrégation et CAPES). Nous avons inféré le curriculum potentiel à travers l’étude de manuels scolaires, les formations académiques, les sites académiques, les « traces » trouvées sur le web et des entretiens avec des enseignants. Nous avons inféré le curriculum co-produit à travers des observations en classe et des entretiens avec des enseignants. Enfin, nous avons réalisé un entretien avec un acteur ayant joué un rôle majeur dans l’introduction de ces logiciels afin de mieux comprendre les processus à l’œuvre dans l’usage de ces logiciels. Nous sommes arrivés à la conclusion qu’il semble y avoir une « saturation » de l’usage de ces logiciels. Elle se traduit par un usage ayant peu varié ces dix dernières années qui consiste en un usage pour un ou deux TP par an pour chaque classe du lycée. Les activités qui utilisent ces logiciels semblent être très guidées (protocolaires) et apparaissent mettre très peu l’accent sur l’aspect modèle des représentations moléculaires, se contentant plutôt de donner à voir ces représentations. Alors qu’à l’origine, ces logiciels ont été introduits pour amener les pratiques scientifiques en classe, nous pouvons nous interroger sur cette saturation. Pour savoir si c’était le cas des autres logiciels en SVT, nous avons étudié leur usage en reprenant la méthodologie utilisée précédemment. Ainsi, il apparaît que l’usage de ces logiciels, comme ceux des logiciels de VM, semble réservé à une ou deux séances dans l’année au travers d’activités qui semblent assez protocolaires. Enfin, nous avons noté un contraste entre la volonté affichée d’incorporer les TIC dans l’éducation et un usage que nous avons inféré où cet usage semble en décalage avec les attentes du programme. Nous avons également envisagé la possibilité de penser de nouvelles activités grâce aux pratiques scientifiques de référence en lien avec la VM. Pour cela, nous avons analysé des articles scientifiques, réalisé des entretiens avec des chercheurs et effectué un stage de 3 semaines dans un laboratoire. Il apparaît qu’il semble préférable de se recentrer au lycée sur des activités visant à acquérir les fondamentaux concernant la VM et d’envisager plutôt des activités d’investigation pour le début du supérieur. / The initial question of this thesis focuses, from a curriculum questioning point of view, on the use of molecular visualization (MV) software in the teaching of “sciences de la vie et de la Terre” (SVT) in France which are the equivalent of biology and geology. The achievement of a literature review about teaching using the MV made it clear that MV software can help this teaching. However, we did not find any study focusing on the uses of MV software in education. We developed a composite methodology relying on curricular issues (Martinand, 2000) to get a better understanding of the uses of VM software. We apprehended the prescribed curriculum through the analysis of official programs since the early 1990s, the analysis of baccalaureate subjects and analysis of reports of competitives examinations to be a teacher (agrégation and CAPES). We inferred the potential curriculum through the study of textbooks, academic training, academic sites, the "traces" found on the web and interviews with teachers. We inferred the curriculum co-produced through classroom observations and interviews with teachers. Finally, we conducted an interview with an actor who played a major part in the introduction of these software to understand better the processes involved in the use of these software. We got to the conclusion that there seems to be a "saturation" of the use of these software. It results in a use with little change in the last ten years that consists of a use for one or two practical works per year for each class of the high school. Activities that use these software seem to be very guided (protocol) and appear to put very little emphasis on the molecular aspect of molecular representations, instead simply give to see these representations. While originally, these programs have been introduced to bring scientific practices in the classroom, we may question this saturation. To determine if this was the case with other software in biology, we studied their use in using the methodology previously used. Thus, it appears that the use of these software, such as MV software seems restricted to one or two sessions a year through activities that seem quite formal (very guided). Finally, we noted a contrast between the declared will to incorporate ICT in education and a use we inferred where this practice seems at odds with the expectations of the program. We also considered the possibility of thinking of new activities through scientific practices of reference in relation to the MV. In order to do this, we analyzed scientific articles, conducted interviews with researchers and completed an internship for 3 weeks in a laboratory. It appears that it would seem preferable to focus in high school on activities to acquire the fundamentals concerning the MV and rather consider investigative activities for the beginning of the university.

Les ontologies offrent une modélisation des connaissances d'un domaine basée sur une hiérarchie des concepts clefs de ce domaine. Leur utilisation dans le cadre des Systèmes de Recherche d'Information (SRI), tant pour indexer les documents que pour exprimer une requête, permet notamment d'éviter les ambiguïtés du langage naturel qui pénalisent les SRI classiques. Les travaux de cette thèse portent essentiellement sur l'utilisation d'ontologies lors du processus d'appariement durant lequel les SRI ordonnent les documents d'une collection en fonction de leur pertinence par rapport à une requête utilisateur. Nous proposons de calculer cette pertinence à l'aide d'une stratégie d'agrégation de scores élémentaires entre chaque document et chaque concept de la requête. Cette agrégation, simple et intuitive, intègre un modèle de préférences dépendant de l'utilisateur et une mesure de similarité sémantique associée à l'ontologie. L'intérêt majeur de cette approche est qu'elle permet d'expliquer à l'utilisateur pourquoi notre SRI, OBIRS, estime que les documents qu'il a sélectionnés sont pertinents. Nous proposons de renforcer cette justification grâce à une visualisation originale où les résultats sont représentés par des pictogrammes, résumant leurs pertinences élémentaires, puis disposés sur une carte sémantique en fonction de leur pertinence globale. La Recherche d'Information étant un processus itératif, il est nécessaire de permettre à l'utilisateur d'interagir avec le SRI, de comprendre et d'évaluer les résultats et de le guider dans sa reformulation de requête. Nous proposons une stratégie de reformulation de requêtes conceptuelles basée sur la transposition d'une méthode éprouvée dans le cadre de SRI vectoriels. La reformulation devient alors un problème d'optimisation utilisant les retours faits par l'utilisateur sur les premiers résultats proposés comme base d'apprentissage. Nous avons développé une heuristique permettant de s'approcher d'une requête optimale en ne testant qu'un sous-espace des requêtes conceptuelles possibles. Nous montrons que l'identification efficace des concepts de ce sous-espace découle de deux propriétés qu'une grande partie des mesures de similarité sémantique vérifient, et qui suffisent à garantir la connexité du voisinage sémantique d'un concept.Les modèles que nous proposons sont validés tant sur la base de performances obtenues sur des jeux de tests standards, que sur la base de cas d'études impliquant des experts biologistes. / Domain ontologies provide a knowledge model where the main concepts of a domain are organized through hierarchical relationships. In conceptual Information Retrieval Systems (IRS), where they are used to index documents as well as to formulate a query, their use allows to overcome some ambiguities of classical IRSs based on natural language processes.One of the contributions of this study consists in the use of ontologies within IRSs, in particular to assess the relevance of documents with respect to a given query. For this matching process, a simple and intuitive aggregation approach is proposed, that incorporates user dependent preferences model on one hand, and semantic similarity measures attached to a domain ontology on the other hand. This matching strategy allows justifying the relevance of the results to the user. To complete this explanation, semantic maps are built, to help the user to grasp the results at a glance. Documents are displayed as icons that detail their elementary scores. They are organized so that their graphical distance on the map reflects their relevance to a query represented as a probe. As Information Retrieval is an iterative process, it is necessary to involve the users in the control loop of the results relevancy in order to better specify their information needs. Inspired by experienced strategies in vector models, we propose, in the context of conceptual IRS, to formalize ontology based relevance feedback. This strategy consists in searching a conceptual query that optimizes a tradeoff between relevant documents closeness and irrelevant documents remoteness, modeled through an objective function. From a set of concepts of interest, a heuristic is proposed that efficiently builds a near optimal query. This heuristic relies on two simple properties of semantic similarities that are proved to ensure semantic neighborhood connectivity. Hence, only an excerpt of the ontology dag structure is explored during query reformulation.These approaches have been implemented in OBIRS, our ontological based IRS and validated in two ways: automatic assessment based on standard collections of tests, and case studies involving experts from biomedical domain.

Acquérir et traiter des données est de moins en moins coûteux, à la fois en matériel et en temps, mais encore faut-il pouvoir les analyser et les interpréter malgré leur complexité. La dimensionnalité est un des aspects de cette complexité intrinsèque. Pour aider à interpréter et à appréhender ces données le recours à la visualisation est indispensable au cours du processus d’analyse. La projection représente les données sous forme d’un nuage de points 2D, indépendamment du nombre de dimensions. Cependant cette technique de visualisation souffre de distorsions dues à la réduction de dimension, ce qui pose des problèmes d’interprétation et de confiance. Peu d’études ont été consacrées à la considération de l’impact de ces artefacts, ainsi qu’à la façon dont des utilisateurs non-familiers de ces techniques peuvent analyser visuellement une projection. L’approche soutenue dans cette thèse repose sur la prise en compte interactive des artefacts, afin de permettre à des analystes de données ou des non-experts de réaliser de manière fiable les tâches d’analyse visuelle des projections. La visualisation interactive des proximités colore la projection en fonction des proximités d’origine par rapport à une donnée de référence dans l’espace des données. Cette technique permet interactivement de révéler les artefacts de projection pour aider à appréhender les détails de la structure sous-jacente aux données. Dans cette thèse, nous revisitons la conception de cette technique et présentons ses apports au travers de deux expérimentations contrôlées qui étudient l’impact des artefacts sur l’analyse visuelle des projections. Nous présentons également une étude de l’espace de conception d’une technique basée sur la métaphore de lentille et visant à s’affranchir localement des problématiques d’artefacts de projection. / The cost of data acquisition and processing has radically decreased in both material and time. But we also need to analyze and interpret the large amounts of complex data that are stored. Dimensionality is one aspect of their intrinsic complexity. Visualization is essential during the analysis process to help interpreting and understanding these data. Projection represents data as a 2D scatterplot, regardless the amount of dimensions. However, this visualization technique suffers from artifacts due to the dimensionality reduction. Its lack of reliability implies issues of interpretation and trust. Few studies have been devoted to the consideration of the impact of these artifacts, and especially to give feedbacks on how non-expert users can visually analyze projections. The main approach of this thesis relies on an taking these artifacts into account using interactive techniques, in order to allow data scientists or non-expert users to perform a trustworthy visual analysis of projections. The interactive visualization of the proximities applies a coloring of the original proximities relatives to a reference in the data-space. This interactive technique allows revealing projection artifacts in order to help grasping details of the underlying data-structure. In this thesis, we redesign this technique and we demonstrate its potential by presenting two controlled experiments studying the impact of artifacts on the visual analysis of projections. We also present a design-space based on the lens metaphor, in order to improve this technique and to locally visualize a projection free of artifacts issues.

The goal of this thesis is to investigate the existing graph embedding methods. We aim to represent the nodes of undirected weighted graphs as low-dimensional vectors, also called embeddings, in order to create a rep- resentation suitable for various analytical tasks such as link prediction and clustering. We first introduce several contemporary approaches allowing to create such network embeddings. We then propose a set of modifications and improvements and assess the performance of the enhanced models. Finally, we present a set of evaluation metrics and use them to experimentally evalu- ate and compare the presented techniques on a series of tasks such as graph visualisation and graph reconstruction. 1

La communauté de la Visualisation d'Information (Infovis) accorde une importance primordiale à la conception de techniques de visualisation nouvelles, efficaces, ou spécialisées. Alors qu'une technique de visualisation est composée à la fois de techniques de représentation et de techniques d'interaction, la conception de nouvelles techniques d'interaction pour l'Infovis passe souvent au second plan. Dans cette thèse, centrée sur l'interaction en Infovis, j'explore la conception de nouvelles techniques d'interaction afin de rendre des techniques de visualisation existantes plus efficaces, plus adaptées aux tâches utilisateur, et plus engageantes. Afin que ces techniques d'interaction soient efficaces, il est nécessaire d'abandonner les outils interactifs (widgets) standards et proposer des interfaces utilisateur allant au-delà des interfaces à fenêtres, icônes, menus et pointeur connues sous le nom d'interfaces WIMP (Window/Icon/Menu/Pointer).Dans cette thèse, je soutiens que la conception de nouvelles techniques d'interaction pour la visualisation devraient être basée sur le paradigme de la manipulation directe et sur le modèle de l'interaction instrumentale, et s'inspirer de paradigmes d'interaction établis en Interaction Homme-Machine (IHM) mais trop peu connus et reconnus en Infovis. En me basant sur plusieurs projets que j'ai menés au court de ma thèse, je démontre que la conception opportuniste d'interactions nouvelles peut rendre des techniques de visualisation plus efficaces. Ces différents projets soulèvent des problèmes de conception des techniques d'interaction, tels que le compromis entre la congruence cognitive d'une technique d'interaction et sa généricité, le problème de la conception d'interactions engageant l'utilisateur, et les mérites de l'interaction fluide et ininterrompue. Enfin, je propose un ensemble de règles dérivées des différents projets de cette thèse et je soumets des perspectives de travaux futurs, afin de contribuer au grand défi d'établir une théorie de l'interaction pour l'Infovis. / There is a tremendous effort from the information visualization (Infovis) community to design novel, more efficient or more specialized desktop visualization techniques. While visual representations and interactions are combined to create these visualizations, less effort is invested in the design of new interaction techniques for Infovis. In this thesis, I focus on interaction for Infovis and explore how to improve existing visualization techniques through efficient yet simple interactions. To become more efficient, the interaction techniques should reach beyond the standard widgets and Window/Icon/Menu/Pointer (WIMP) user interfaces. In this thesis, I argue that the design of novel interactions for visualization should be based on the direct manipulation paradigm, instrumental interaction, and take inspiration from advanced interactions investigated in HCI research but not well exploited yet in Infovis. I take examples from multiple projects I have designed to illustrate how opportunistic interactions can empower visualizations and I explore design implications raised by novel interaction techniques, such as the tradeoff between cognitive congruence and versatility, the problem of engaging interaction, and the benefits of seamless, fluid interaction. Finally, I provide guidelines and perspectives, addressing the grand challenge of building or consolidating the theory of interaction for Infovis.

Ce travail s'inscrit dans le cadre des recherches menées autour de l'analyse et la visualisation des logiciels, notamment les logiciels à objets, et en particulier Java. Très brièvement, on peut dire que le but de cette thèse revient à tenter de répondre à une question fondamentale: comment faire pour faciliter la compréhension du logiciel par ses développeurs et concepteurs ? Ce travail de recherche est basé en grande partie sur deux axes principaux. Le premier consiste à analyser l'exécution des programmes, non seulement au niveau de la méthode, mais bien au niveau du bloc de base, pour recueillir des données d'exécutions avec un maximum de précision comme par exemple les différents types d'instances sur les sites d'appels. Le second axe considère l'utilisation des informations apportées par notre analyse dynamique de l'exécution pour permettre la visualisation de ces données. En effet, ces informations offrent des détails intéressants sur le fonctionnement du programme et aident à expliquer le comportement du logiciel, aussi bien pour déceler les problèmes de performance que les problèmes de codages. Nous proposons une technique souple et efficace qui effectue une analyse dynamique de l'exécution de programmes Java. Nous introduisons ainsi une nouvelle technique et un nouvel outil permettant de recueillir des informations encore non proposées par d'autres analyseurs. Cette approche trace l'exécution précise des programmes tout en ayant une baisse des performances d'exécution acceptable, laissant le programme final utilisable. De plus, nous proposons et expérimentons une approche basé sur la visualisation des relations au sein d'une représentation du logiciel par une métaphore de ville. Nous introduisons une nouvelle technique de représentation des relations nommée "3D HierarchicalEdge Bundles" qui est basée sur une représentation 2D existante nommée "HierarchicalEdge Bundles". Cette approche conserve la puissance de visualisation du logiciel offerte par la métaphore de la ville tout en ajoutant la représentation des relations, et cela d'une façon lisible. Ces travaux sont validés entre autres par le développement d'un outil d'analyse nommé VITRAIL JBInsTrace et d'un outil de visualisation nommé VITRAIL Visualizer. Ces outils sont la base de nos recherche actuelles sur l'étude de l'exécution des programmes objets / This work falls within the scope of research pertaining to the analysis and the visualization of software systems, especially for object oriented languages, and more precisely Java. In a nutshell, it can be said the aim of this thesis is to try to answer a fundamental question: what can we do to ease the understanding of software by its designers and developers ? This research work is mainly based on two axes. The first axis consists in analyzing software runtime, not only at method level, but also at basic bloc level, so as to be able to get meaningful and precise information about the runtime. For instance, we can acquire the different types of instances on call sites at runtime. The second axis considers the use of information coming from our dynamic analyzer of software runtime and allowing the visualization of these data. Indeed, this kind of information offers important details about software functioning and provide a way to explain the behavior of software, so as to identify performance, coding and even design and architecture issues. We propose a technique that allows flexible and efficient dynamic analysis of the execution of Java programs. We thus introduce a new technique and tool for gathering information not yet offered by other analyzers. This approach precisely traces the execution of programs with acceptable performance penalty, that is while keeping the traced programs usable. In addition, we propose and experiment an approach based on visualizing relationships within a software city representation. We introduce a new technique for representing relationships in 3D named the "3D Hierarchical Edge Bundles" that is based on an existing 2D technique, the "Hierarchical Edge Bundles". This approach keeps the power of the software city metaphor while adding the representation of the relationships within the software, in a readable way. These works are validated by, among others things, the development of a tracer and analyzer tool called VITRAIL JBInsTrace and a visualization tool called VITRAIL Visualizer. These tools are used on our current researches which consist in studying runtime of object-oriented programs

Les travaux de cette thèse s'inscrivent dans le cadre du projet PIA2 3DNeuroSecure. Ce dernier vise à proposer un système collaboratif de navigation multi-échelle interactive dans des données visuelles massives (Visual Big Data) ayant pour cadre applicatif l'imagerie biomédicale 3D ultra-haute résolution (ordre du micron) possiblement multi-modale. En outre, ce système devra être capable d'intégrer divers traitements et/ou annotations (tags) au travers de ressources HPC distantes. Toutes ces opérations doivent être envisagées sans possibilité de stockage complet en mémoire (techniques out-of-core : structures pyramidales, tuilées, … avec ou sans compression …). La volumétrie des données images envisagées (Visual Big Data) induit par ailleurs le découplage des lieux de capture/imagerie/génération (histologie, confocal, imageurs médicaux variés, simulation …), de ceux de stockage et calcul haute performance (data center) mais aussi de ceux de manipulation des données acquises (divers périphériques connectés, mobiles ou non, tablette, PC, mur d’images, salle de RV …). La visualisation restituée en streaming à l’usager sera adaptée à son périphérique, tant en termes de résolution (Full HD à GigaPixel) que de rendu 3D (« à plat » classique, en relief stéréoscopique à lunettes, en relief autostéréoscopique sans lunettes). L'ensemble de ces développements pris en charge par le CReSTIC avec l'appui de la MaSCA (Maison de la Simulation de Champagne-Ardenne) se résument donc par : - la définition et la mise en oeuvre des structures de données adaptées à la visualisation out-of-core des visual big data (VBD) ciblées - l’adaptation des traitements spécifiques des partenaires comme des rendus 3D interactifs à ces nouvelles structures de données - les choix techniques d’architecture pour le HPC et la virtualisation de l’application de navigation pour profiter au mieux des ressources du datacanter local ROMEO. Le rendu relief avec ou sans lunettes, avec ou sans compression du flux vidéo relief associé seront opérés au niveau du logiciel MINT de l’URCA qui servira de support de développement. / These thesis studies are part of the PIA2 project 3DNeuroSecure. This one aims to provide a collaborative system of interactive multi-scale navigation within visual big data (VDB) with ultra-high definition (tera-voxels), potentially multimodal, 3D biomedical imaging as application framework. In addition, this system will be able to integrate a variety of processing and/or annotations (tags) through remote HPC resources. All of these treatments must be possible in an out-of-core context. Because of the visual big data, we have to decoupled the location of acquisition from ones of storage and high performance computation and from ones for the manipulation of the data (various connected devices, mobile or not, smartphone, PC, large display wall, virtual reality room ...). The streaming visualization will be adapted to the user device in terms of both resolution (Full HD to GigaPixel) and 3D rendering (classic rendering on 2D screens, stereoscopic with glasses or autostereoscopic without glasses). All these developments supported by the CReSTIC with the support of MaSCA (Maison de la Simulation de Champagne-Ardenne) can therefore be summarized as: - the definition and implementation of the data structures adapted to the out-of-core visualization of the targeted visual big data. - the adaptation of the specific treatments partners, like interactive 3D rendering, to these new data structures. - the technical architecture choices for the HPC and the virtualization of the navigation software application, to take advantage of "ROMEO", the local datacenter. The auto-/stereoscopic rendering with or without glasses will be operated within the MINT software of the "université de Reims Champagne-Ardenne".

L'analyse de données de plus en plus complexes, volumineuses et issues de différentes sources (e.g. internet, médias sociaux, etc.) est une tâche difficile. Elle reste cependant cruciale dans de très nombreux domaines d'application. Elle implique, pour pouvoir en extraire des connaissances, de mieux comprendre la nature des données, leur évolution ou les nombreuses relations complexes qu'elles peuvent contenir. La visualisation d'informations s'intéresse aux méthodes de représentations visuelles et interactives permettant d'aider un utilisateur à extraire des connaissances. C'est dans ce contexte que se situe le travail présenté dans ce mémoire. Dans un premier temps, nous nous intéressons à la visualisation de longues séries temporelles hiérarchiques. Après avoir analysé les différentes approches existantes, nous présentons le système MultiStream permettant de visualiser, explorer et comparer l'évolution de séries organisées dans une structure hiérarchique. Nous illustrons son utilisation par deux exemples d'utilisation : émotions exprimées dans des médias sociaux et évolution des genres musicaux. Dans un second temps nous abordons la problématique de données complexes modélisées sous la forme de graphes multicouches (différentes types d'arêtes peuvent relier les n÷uds). Plus particulièrement nous nous intéressons au requêtage visuel de graphes volumineux en présentant VERTIGo un système qui permet de construire des requêtes, d'interroger un moteur spécifique, de visualiser/explorer les résultats à différentes niveaux de détail et de suggérer de nouvelles extensions de requêtes. Nous illustrons son utilisation à l'aide d'un graphe d'auteurs provenant de différentes communautés. / The analysis of data that is increasingly complex, large and from different sources (e.g. internet, social medias, etc.) is a dificult task. However, it remains crucial for many fields of application. It implies, in order to extract knowledge, to better understand the nature of the data, its evolution or the many complex relationships it may contain. Information visualization is about visual and interactive representation methods to help a user to extract knowledge. The work presented in this document takes place in this context. At first, we are interested in the visualization of large hierarchical time series. After analyzing the different existing approaches, we present the MultiStream system for visualizing, exploring and comparing the evolution of the series organized into a hierarchical structure. We illustrate its use by two examples: emotions expressed in social media and the evolution of musical genres. In a second time, we tackle the problem of complex data modeled in the form of multilayer graphs (different types of edges can connect the nodes). More specifically, we are interested in the visual querying of large graphs and we present VERTIGo, a system which makes it possible to build queries, to launch them on a specific engine, to visualize/explore the results at different levels of details and to suggest new query extensions. We illustrate its use with a graph of co-authors from different communities.

Ces travaux de recherche portent sur l'aide à l'exploration de bases de données.La particularité de l'approche proposée repose sur un principe de co-évolution de l'utilisateur et d'une interface intelligente. Cette dernière devant permettre d'apporter une aide à la compréhension du domaine représenté par les données. Pour cela, une métaphore de musée virtuel vivant a été adoptée. Ce musée évolue de façon incrémentale au fil des interactions de l'utilisateur. Il incarne non seulement les données mais également des informations sémantiques explicitées par un modèle de connaissances spécifique au domaine exploré.A travers l'organisation topologique et l'évolution incrémentale, le musée personnalise en ligne le parcours de l'utilisateur. L'approche est assurée par trois mécanismes principaux : l'évaluation du profil de l'utilisateur modélisé par une pondération dynamique d'informations sémantiques, l'utilisation de ce profil dynamique pour établir une recommandation ainsi que l'incarnation des données dans le musée.L'approche est appliquée au domaine du patrimoine dans le cadre du projet ANTIMOINE, financé par l'Agence Nationale de la Recherche (ANR). La généricité de cette dernière a été démontrée à travers son application à une base de données de publications mais également à travers l'utilisation de types d'interfaces variés (site web, réalité virtuelle).Des expérimentations ont permis de valider l'hypothèse que notre système s'adapte aux évolutions des comportements de l'utilisateur et qu'il est capable, en retour, d'influencer ce dernier. Elles ont également permis de comparer une interface 2D avec une interface 3D en termes de qualité de perception, de guidage, de préférence et d'efficacité. / This thesis focus on a proposition that helps humans during the exploration of database. The particularity of this proposition relies on a co-evolution principle between the user and an intelligent interface. It provides a support to the understanding of the domain represented by the data. A metaphor of living virtual museum is adopted. This museum evolves incrementally according to the user's interactions. It incarnates both the data and the semantic information which are expressed by a knowledge model specific to the domain of the data. Through the topological organization and the incremental evolution, the museum personalizes online the user's exploration. The approach is insured by three main mechanisms: the evaluation of the user profile modelled by a dynamical weighting of the semantic information, the use of this dynamic profile to establish a recommendation as well as the incarnation of the data in the living museum. The approach has been applied to the heritage domain as part of the ANTIMOINE project, funded by the National Research Agency (ANR). The genericity of the latter has been demonstrated through its application to a database of publications but also using various types of interfaces (website, virtual reality).Experiments have validated the hypothesis that our system adapts itself to the user behavior and that it is able, in turn, to influence him.They also showed the comparison between a 2D interface and a 3D interface in terms of quality of perception, guidance, preference and efficiency.

Issue d’un partenariat de recherche entre le CEA et les laboratoires Servier, cette thèse avait pour objectif d’évaluer l’approche métabolomique par chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse (LC-MS) pour l'identification de marqueurs indirects de l'induction dans les espèces de toxicologie. Le travail de thèse a débuté par l’optimisation de la méthode d’acquisition des empreintes métaboliques tant sur le plan analytique que dans le domaine du traitement des données brutes. Un outil reposant sur les matrices d’auto corrélation a alors été développé afin de s’affranchir d’une partie de la redondance du signal obtenu par spectrométrie de masse. Dans un troisième temps, les indices de Kendrick couplés à la sélectivité méthylène ont été appliqués à l’étude de composés biologiques en spectrométrie de masse haute résolution afin de proposer une méthode alternative de visualisation des données offrant une aide à l’identification des variables. Enfin, dans une dernière partie, les efforts se sont portés sur l’identification des composés endogènes modifiés au cours du protocole d’induction. / This work is the result of a research partnership between the CEA and Les laboratories Servier. It deals with the characterization of biomarkers of metabolic enzyme induction in rat biofluids using MSbased metabolomics. The first part of this work included methodological developments regarding theacquisition and the processing of metabolic fingerprints. A tool based on autocorrelation matrices wasthen implemented to reduce the redundancy of data generated with mass spectrometry and subsequently accelerate the isolation of discriminating variables. The next step consisted in the evaluation of the combined use of Kendrick mass defects and methylene selectivity as an alternative visualization tool for large data set, which would rely on compound chemical structures. Finally, the last part of the work was dedicated to the identification of discriminating signals raised up by ametabolomic global approach from rat biofluids collected before and after an induction assay.