Ce travail avait deux objectifs: 1) définir des groupes de patients (pts) susceptibles de bénéficier d’un conseil génétique par l’identification de facteurs prédictifs de l’existence d’une mutation du gène CDKN2A, un des gènes majeurs de prédisposition au mélanome, dans les familles ne comportant que deux cas (Fam_2 cas). 2) la caractérisation épidémiologique et clinique d’entités particulières du mélanome dans l’objectif secondaire de contribuer à l’identification de gènes de prédisposition à ces entités. Les 2 entités étudiées étaient le mélanome cutané (MC) associé au cancer du rein (CR) et les mélanomes muqueux de la sphère ano-génitale (MMAG).Les populations d’étude sont une collection de 293 pts atteints de MC recrutés de façon consécutive sans connaissance à priori de l'histoire familiale et la collection française MELARISK qui comprend ≥ 3000 sujets prélevés appartenant à des familles à cas multiples de mélanomes ou ayant un MC survenant dans un contexte particulier (association à un autre cancer, topographie rare, survenue avant l’âge de 20 ans, MC multiples sporadiques). Nous avons étudié l'effet de 3 facteurs prédictifs potentiels sur la présence d’une mutation de CDKN2A dans une famille en fonction du nombre de pts atteints dans une famille (2 pts versus ≥3 pts). L’étude a été menée dans 483 familles françaises comprenant 387 Fam_2 cas, et 96 familles avec ≥3 pts atteints de mélanome (Fam_3+ cas). Les facteurs étudiés dans la famille un à un puis conjointement étaient : l’âge médian <50 ans au diagnostic de MC, la survenue de ≥1 cas de MC primitifs multiples (MPM) et la survenue de ≥1 cas de cancer du pancréas (CPCP). La fréquence des mutations était plus élevée dans les Fam_3+ cas (32%) que dans les Fam_2 cas (13%). Alors qu’un âge jeune au diagnostic et la survenue de ≥ 1 MPM étaient associés à la présence de mutations de CDKN2A dans les Fam_2 cas, un âge jeune au diagnostic ainsi que la présence de ≥1 cas de CP était associé significativement aux mutations de CDKN2A dans les Fam_3+ cas. L’étude a montré que les caractéristiques cliniques associées aux mutations de CDKN2A varient, en France, pays de faible incidence de mélanome, en fonction du degré d’agrégation familiale. L’identification de facteurs prédictifs de mutations de CDKN2A dans les Fam_2 cas a contribué à définir des sous-groupes de familles (âge jeune au diagnostic, survenue de MPM) dans lesquels la fréquence des mutations de CDKN2A est supérieure à 20% et auxquels il est légitime de proposer un test génétique. L’analyse des deux séries de pts MM+CR et MMAG a permis d’identifier, en les comparant à la série de MC recrutés de manière consécutive, leurs caractéristiques cliniques et histologiques. Dans ces deux séries, nos résultats ont mis en évidence un contexte de prédisposition héréditaire en partie indépendant de CDKN2A. L’étude de l’association MC et CR chez un même patient a eu deux conséquences pratiques: pour les cliniciens ces résultats suggèrent l’intérêt d’un examen dermatologique en cas de CR et l’intérêt de l’échographie abdominale dans le bilan initial d’un MC pour le dépistage du CR; pour la recherche en génétique, cette série a contribué à l’identification d’une mutation germinale dans le gène MITF qui augmente le risque de développer un MC, un CR ou l’association des deux cancers et qui a des propriétés biologiques intéressantes. L’étude des MMAG a montré que ces mélanomes pouvaient être associés à des MC chez un même malade et/ou survenir dans un contexte familial de mélanome. Le corollaire clinique de ces résultats est que l’examen dermatologique de dépistage ou de surveillance doit être à la fois cutané et muqueux dans un contexte familial de mélanome et qu’en cas de MMAG un examen dermatologique des apparentés doit être proposé comme c’est la règle dans les MC. L’absence de mutation de CDKN2A dans ces localisations muqueuses incite à entreprendre des études génétiques pour identifier les gènes impliqués. / This thesis had two main objectives: 1) To define groups of patients which may benefit from genetic counseling by identifying predictors of mutations of the CDKN2A gene, a major gene predisposing to cutaneous melanoma (CM) in families with only two cases. 2) Epidemiological and clinical characterization of specific entities of melanoma with the secondary objective of contributing to the identification of susceptibility genes for these entities. Coexistence of CM with renal cell carcinoma and mucosal anogenital melanomas were studied.The study populations are a collection of 293 melanoma patients that were ascertained systematically and the French collection MELARISK which is a collection including over 3000 subjects drawn from families with multiple cases of melanoma or melanoma occurring in a particular context (association with another cancer, rare locations, occurrence before the age of 20, multiple sporadic melanomas).We investigated association of three clinical features with the presence of a CDKN2A mutation in a family by extent of CM family clustering (2 versus ≥3 CM patients among first-degree relatives in a family).The study was conducted in 483 French families including 387 families with two melanoma patients, and 96 families with three or more patients with melanoma. The factors examined individually and in a joint analysis in a family were: median age at diagnosis <50 years, ≥1 patient in a family with multiple primary melanomas (MPM) or with pancreatic cancer. The frequency of CDKN2A mutations was higher in F3+ families (32%) than in F2 families (13%). While early age at melanoma diagnosis and occurrence of MPM in ≥1 patient were significantly associated with the risk of a CDKN2A mutation in F2 families, early age at melanoma diagnosis and occurrence of pancreatic cancer in a family were significantly associated with CDKN2A mutations in F3+ families. Thus this study showed that clinical features associated with CDKN2A mutations vary, in France, a country of low incidence of melanoma, according to the degree of familial clustering. Identifying predictors of CDKN2A mutations in families with two melanoma cases has helped to define subgroups of families (early age at CM diagnosis, and/or ≥1 MPM patient) in which the frequency of CDKN2A mutations is above 20% such that these subgroups of F2 families should be offered genetic testing.The analysis of two series of patients, either patients with melanoma coexisting with renal cell carcinoma or patients with anogenital mucosal melanoma identified their clinical and histological features by comparing them to a series of melanomas that were ascertained systematically. In both series, our results suggested a genetic predisposition at least partly independent of CDKN2A. The study of the c renal cell carcinoma; coexistence of CM and renal cancer in the same patient had two practical consequences for clinicians: it suggests the interest of a dermatologic screening visit in patients with renal cell carcinoma and that abdominal ultrasonography or computed tomography scanning performed at the initial workup and during the follow-up of patients with CM may be of value for the early detection of renal cancer. Regarding genetic research, this series has contributed to the identification of a germline mutation in the MITF gene that increases the risk of developing melanoma, renal cancer or both cancers and has interesting biological properties. The study of anogenital melanoma has shown that these melanomas could be associated with cutaneous melanoma in the same patient and it has also shown a high frequency of family history of melanoma associating mucosal and CM suggesting a shared genetic predisposition. Consequently dermatological screening or monitoring must include examination of both skin and mucosa in families with multiple cases of CM; and in case of a mucosal melanoma, a dermatological examination should be offered to relatives. The genetic mechanism has to be identified

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La fragmentation des habitats ainsi que la réduction de leur disponibilité sont des menaces importantes pour les écosystèmes, notamment aquatiques. La disponibilité et la qualité des sites de fraie du saumon Atlantique peut donc être limitante dans certaines rivières. Après la migration en rivière, les femelles saumon vont chercher à s'établir dans un des sites de fraie disponibles. La distribution spatiale des femelles va alors influer sur la distribution spatiale des mâles reproducteurs qui vont chercher soit à monopoliser plusieurs femelles (pour les mâles dominants), soit à les approcher en adoptant un comportement "furtif" (pour les mâles satellites). L'accès des mâles aux femelles va donc dépendre de la distribution spatiale des femelles et des déplacements des mâles dans la rivière. La distribution des femelles va également jouer sur la distribution spatiale des juvéniles, les concentrant à certains endroits. Cette concentration peut augmenter la mortalité densité-dépendante qui modifie la dynamique de la population. Cette thèse avait pour but d'évaluer comment l'utilisation de l'espace des potentiels reproducteurs, c'est à dire les individus matures, influence la dynamique de la population et la sélection sexuelle.Des séries temporelles de stock (oeufs déposés) et de recrutement (juvéniles) pour la population de saumon de la Nivelle ont été associées à des mesures de l'agrégation spatiale des nids creusés par les femelles. L'effet des déplacements et de la distribution des reproducteurs sur leur participation à la reproduction a notamment été testé via la reconstruction du réseau d'interactions sexuelles dans la Nivelle.J'ai ainsi démontré que l'agrégation spatiale des nids influa sur la variabilité du recrutement mais pas sur le recrutement moyen. Cette agrégation qui résulte de l'agrégation des femelles a également été liée au nombre de reproducteurs ayant engendrés des juvéniles. Le réseau d'interactions sexuelles a permis de mettre en évidence une structure sociale locale au sein de la population. Cette structure et les compétiteurs présents pouvaient par exemple diminuer le succès reproducteur des mâles. Notamment, les tacons matures qui participent à la reproduction avant de migrer en mer renforçaient la compétition sexuelle dont les mâles dominants faisaient l'objet. Enfin, ces mêmes tacons matures adoptèrent des comportements spatiaux du fait de leur statut de maturité avec des individus bougeant peu et des individus se déplaçant vers l'amont. Ces comportements spatiaux influaient leur participation à la reproduction, l'étendue des domaines de vie et les déplacements vers l'amont augmentaient la probabilité de rencontrer une femelle.Mes résultats m'ont permis de mettre en évidence l'effet de l'utilisation de l'espace des potentiels reproducteurs sur la dynamique de la population et sur la sélection sexuelle. Ainsi, en combinant différentes échelles spatiales et temporelles il a été montré que l'agrégation des femelles pouvait être bénéfique pour la dynamique de la population. Il semble que les femelles tendent à s'agréger d'abord sur les meilleurs sites de fraie avec une plus forte stabilité environnementale. Cette distribution des femelles affecta la capacité des mâles à monopoliser plusieurs femelles, une agrégation modérée permettant une monopolisation. La participation des mâles furtifs anadromes ou tacons matures était également dépendante de l'agrégation des femelles. Il apparait que la disponibilité d'habitats adéquats pour la reproduction semble limitante dans la Nivelle et notamment du fait de la présence de barrages. Ce manque semble affecter le système d'appariement de la population et la sélection sexuelle y opérant. Des mesures visant à améliorer la qualité des sites de fraie déjà disponibles ainsi que leur accessibilité pourraient être envisagées. / Habitat fragmentation and reduction in the availability of suitable habitats are significant threats to ecosystems in particularly for freshwater ones. For instance, accessibility, availability, and quality of breeding sites of Atlantic salmon, \textit{Salmo salar}, can be restricting in some rivers due to human activities and dams. Such threats may affect distribution of potential breeders because after their up-river migration, salmon females distribute within available breeding sites. Spatial distribution of females determines the spatial distribution of breeder males. Dominant males try to monopolise several females, whereas subordinate males adopt a sneaky behaviour. Access to females by males depends on the spatial distribution of females and on males' displacements within a river. The spatial distribution of females generates the spatial distribution of juveniles, aggregating them at some breeding sites. The latter aggregation of juveniles may raise the density-dependent mortality with potential consequences on population dynamics. The thesis aims to assess how space use of potential breeders, namely mature individuals able to spawn or fertilise eggs, influence population dynamics and sexual selection.I combined different approaches and different temporal and spatial scales to potential effects of space use of potential breeders. Time series of stock (deposited eggs) and of recruitment (juveniles) for the salmon population of the Nivelle River were combined with measures of spatial aggregation of nests. The effects of displacements and spatial distribution of potential breeders on their participation in reproduction were tested through inferring the sexual network of the population.I found that spatial aggregation of nests improved the recruitment variability but did not affect the average recruitment. The spatial aggregation of nests resulting from female aggregation was also linked to the number of effective breeders through a U-shaped curve. Such relationships suggested mate monopolization dependent on the spatial aggregation of females. The negative effect of the spatial isolation of females on their number of mates also suggest such mate monopolization. Then, the inferred sexual network enabled me to highlight a local social structure within the population. The latter structure and social competitors impacted the reproductive success of anadromous males. The participation of mature parr was one of the factors diminishing the sexual competition faced by anadromous males. Finally, mature parr were more mobile and moved more upstream than immature parr. Spatial behaviours of mature parr were linked to their participation in reproduction, individuals exhibiting wider home ranges had a higher probability to encounter females.Altogether my results show that space use of potential breeders affect both population dynamics and sexual selection. Then, spatial aggregation of females and of their nests can be beneficial for population dynamics as shown by combining different temporal and spatial scales. Females seemed to aggregate within the best breeding sites with a better environmental stability. The spatial distribution of females affected the ability of males to monopolise several females and participation of sneaky males. The availability of suitable good breeding habitats seemed restricting in the Nivelle, potentially due to the presence of impassable upstream dams. The lack of suitable breeding sites seemed impacting the mating system of the population and the sexual selection operating in. Some management actions to improve the quality of breeding sites and their availability could be planned.

Mon projet de thèse a porté sur les mécanismes neurodégénératifs dans le contexte de la maladie de Parkinson (MP). Cette maladie est caractérisée notamment par la présence d’inclusions intracytoplasmiques appelées corps de Lewy, dont le composant protéique principal est l’α-synucléine. L’absence de traitements curatifs à ce jour renforce la nécessité de comprendre les processus neurodégénératifs. L’objectif de mon travail de thèse fut de proposer une approche multifactorielle, translationnelle, basée sur trois axes complémentaires: modélisation, thérapeutique et mécanistique. Premièrement, nous nous sommes intéressés à la modélisation de la MP par l’utilisation de vecteurs viraux. Cette première partie nous a permis de conclure que le vieillissement ne constitue pas un facteur de risque pour les trois espèces étudiées. Ensuite, nous avons étudié deux stratégies pour combattre la dysfonction lysosomale existant chez les patients, premièrement par une approche biotechnologique avec des nanoparticules permettant de restaurer le pH des lysosomes dysfonctionnels, et une stratégie de thérapie génique par surexpression d’un régulateur de la biogénèse lysosomale. Grâce à ce travail, nous avons démontré l’intérêt du lysosome comme cible thérapeutique. Enfin, nous nous sommes focalisés sur l’hypothèse « prion » pour les synucléinopathies. Dans ce projet, nous avons mis en œuvre une approche de modélisation chez le primate non-humain ainsi qu’une une approche thérapeutique anti-agrégative chez le rongeur. Ces travaux mettent en évidence le rôle clé de l’α-synucléine dans l’étiologie de la MP et proposent des pistes d’améliorations des modèles animaux actuels ainsi que des approches thérapeutiques innovantes / The aim of this work was to focus on neurodegenerative mechanisms in the context of synucleinopathies, especially on Parkinson’s disease (PD). PD is characterized by the loss of dopaminergic neurons and the presence of intracytoplasmic proteinaceous inclusions named Lewy Bodies of which α-synuclein (α-syn) is the main protein component. To date, there are no curative treatments. Elucidating mechanisms underlying neurodegeneration in PD will allow the identification of new molecular targets for therapeutic intervention. My Ph.D. work intends multifactorial and translational approaches based on modelling, therapeutic intervention and mechanistic studies. We first focused on the development of new animal models of PD based on the use of viral vector-mediated overexpression of α-syn. This word allowed us to conclude on the absence of additive effect of ageing in α-syn-related toxicity, at least in the three investigated species. Then, we worked on two therapeutic strategies to overcome the lysosomal dysfunction occurring in PD. To do so, we first developed a biotechnological approach based on the use of acidic nanoparticles restoring acidic pH of sick lysosomes, and then we used a gene therapy approach based on the overexpression on a central modulator lysosomal biogenesis. We here demonstrated the interest of restoration of lysosomal physiology. Finally, we tested the “prion-like” hypothesis in a cohort of nonhuman primates and assessed the efficacy of a therapeutic approach using an oligomer modulator in mice. This work highlights the central role of α-syn in PD etiology and offers innovative strategies for both modelling and therapeutic intervention.

Un nombre croissant de preuves suggèrent le rôle bénéfique des anthocyanes alimentaires, composés phyto-chimiques principalement présents dans les baies et les produits dérivés, sur la santé cardiovasculaire. Ces bénéfices peuvent être attribués à leur effet sur les cellules endothéliales ou les plaquettes qui sont les acteurs clés dans le développement des maladies cardiovasculaires (MCV). Cependant, les mécanismes moléculaires sous-jacents aux effets cardio-protecteurs de l'anthocyanine ne sont pas entièrement compris. L'objectif de cette thèse était d'évaluer l'effet in vitro des anthocyanines et de leurs métabolites, dans des conditions physiologiques, sur la fonction endothéliale et plaquettaire et d'identifier les mécanismes sous-jacents à leur action. Les résultats de ma thèse ont montré que le prétraitement des cellules endothéliales avec des concentrations physiologiques d'anthocyanes et de leurs métabolites circulants diminue l'adhésion des monocytes aux cellules endothéliales activées ainsi que leur migration transendothéliale qui sont les étapes initiales du développement de l'athérosclérose précédant le MCV. En accord avec ces résultats, l'analyse de l'expression génique a révélé que le traitement des cellules endothéliales avec ces molécules modulait l'expression des gènes impliqués dans la régulation de l'adhésion cellulaire, le réarrangement du cytosquelette d'actine, l'adhésion focale et la transmigration leucocytaire. Les analyses bioinformatiques de ces données ont permis d'identifier les facteurs de transcription potentiellement impliqués dans les effets nutrigénomiques observés ainsi que les protéines de signalisation cellulaire régulant leur activité. Les analyses bioinformatiques ont permit d’identifier des protéines de signalisation cellulaire auxquelles ces bioactifs peuvent se lier et potentiellement affecter leur activité entraînant modification d’activité des protéines de signalisation en aval. L’impact sur des facteurs de transcription a également été cherché et ces effets ont été confirmés par les résultats obtenus des analyses par Western blot. Les anthocyanines et leurs métabolites ont également modulé l'expression de microARN, en particulier ceux impliqués dans la régulation de la perméabilité des cellules endothéliales, contribuant ainsi aux changements observés dans la fonction endothéliale. En plus de leurs effets sur les cellules endothéliales, les résultats de mes travaux ont également montré la capacité des anthocyanes et de leurs métabolites à moduler la fonction plaquettaire en diminuant l'activation plaquettaire et leur agrégation avec les leucocytes, qui contribuent fortement au développement des MCV.En conclusion, les résultats de ma thèse ont révélé les effets positifs des anthocyanes et de leurs métabolites, aux concentrations physiologiques, sur la fonction endothéliale et plaquettaire et ont fourni de nouvelles informations sur les mécanismes sous-jacents de leurs effets cardio-protecteurs. / Increasing number of scientific evidence suggests the beneficial role of dietary anthocyanins, phytochemicals mainly present in berries and derived products, in cardiovascular health. These anthocyanin health benefits may be attributed to their effect on endothelial cells or platelets that represent the key players in the development of cardiovascular diseases (CVD). However, the exact molecular mechanisms underlying anthocyanin cardioprotective effects are not fully understood. The aim of this thesis was to investigate the effect of anthocyanins and their metabolites in vitro on endothelial and platelet function and identify the underlying mechanisms of their action using physiologically relevant conditions.Results from this thesis showed that the pretreatment of endothelial cells with physiologically relevant concentrations of circulating anthocyanins and their metabolites attenuated monocyte adhesion to activated endothelial cells as well as their transendothelial migration, which are the initial steps in the development of atherosclerosis that precede CVD. In agreement with these results, gene expression analysis revealed that the treatment of endothelial cells with these compounds modulated the expression of genes involved in regulation of cell-cell adhesion, actin cytoskeleton reorganisation, focal adhesion and leukocyte transmigration. Bioinformatics analyses of gene expression data allowed the identification of potential transcription factors involved in the observed nutrigenomic effects and cell signalling proteins regulating their activity.Molecular docking analyses further revealed cell signalling proteins to which these bioactives may bind to and potentially affect their activity and the activation of downstream signalling proteins and transcription factors, effects that were in agreement with the results of Western blot analyses. Anthocyanins and their metabolites also modulated the expression of microRNAs, especially those involved in regulation of endothelial cell permeability, contributing to the observed changes in endothelial cell function.In addition to their effects on endothelial cells, anthocyanins and their metabolites displayed the capacity to modulate platelet function by decreasing platelet activation and their aggregation with leukocytes, the processes that are important contributors to CVD development.In conclusion, results from this thesis revealed the positive effects of anthocyanins and their metabolites, at physiologically relevant concentrations, on endothelial and platelet function and provided new insights into the mechanisms underlying their cardioprotective effects.

Élaborer ou structurer des matériaux à l’échelle nanométrique permet d’aborder une physique nouvelle mais également de réaliser des dispositifs fonctionnant sur des principes originaux utilisées dans divers domaines (médecine, énergie, électronique, optique, catalyse..). Ce travail porte sur l’étude de l’assemblage des nanoparticules d’or colloïdales (NPs) en structures d’agrégation mésoscopiques, assisté par le séchage des fluides complexes et de leur manipulation par Microscope à Force Atomique (AFM) sur des surfaces modèles. Une première partie présente la synthèse des NPs d’or et des surfaces moléculaires auto-assemblées sur des substrats rigides. Ensuite, l’étude de la formation des structures d’agrégation assistée par le mouillage et le séchage des fluides complexes ( NPs et polysaccharide) sur des surfaces moléculaires a permis de mettre en évidence le rôle crucial du couplage entre les propriétés de volume singulières de ces fluides, et celles de surface du substrat dans la formation de structures d’agrégation complexes (fractales, et dendrites en particulier). Dans un troisième temps, les travaux abordent à l’étude et la compréhension du vieillissement (dégénérescence et reconstruction) des structures mésoscopiques élaborées. Entre autres résultats, ces travaux ont mis en évidence la nature ‘diffusionnelle’ de la dislocation des structures, laquelle se traduit par la mobilité d’agrégats nanoparticulaires en surface. Afin de mieux appréhender cette problématique de mobilité individuelle et/ou collective (cluster) des NPs, une étude détaillée basée sur la manipulation des NPs par AFM en mode Tapping a été réalisée. L’ensemble des résultats obtenus au cours de ce travail de thèse a permis d’une part, i) de proposer de nouvelles approches d’assemblage de macromolécules et de particules, assisté par les phénomènes de mouillage, ii) de comprendre les mécanismes à l’origine de la formation de ces structures d’agrégation complexes (fractales compactes et fibrillaires) sur des substrats homogènes et hétérogènes, et d’autre part, iii) de contrôler la stabilité et le vieillissement de ces structures d’agrégation complexes en vue d’une validation de la fiabilité éventuelle de nanomatériaux issus d’assemblages à base de NPs. / This work deals with the study of the drying-mediated assembly of colloidal gold nanoparticles (Au NPs) in mesoscale aggregation patterns and their manipulation by atomic force microscopy (AFM) on model surfaces. The assembly of NPs in mesoscale and complex aggregation patterns assisted by the wetting and the drying of complex fluids (suspensions of NPs, NPs/biopolymers mixed solutions) on homogeneous and heterogeneous molecular surfaces was studied. This issue is important, both for understanding fundamental processes of self-organization, and for generating new functional mesostructures. The drying of complex fluids often leads to the emergence of highly complex aggregation structures as shown and discussed in this work. The richness and the aesthetics of these complex structures generated by these interfacial phenomena reflect not only the bulk properties of fluids (different sizes and lengths- scales, kinetic changes in state), but more importantly, the coupling between the fluid properties and those of the substrate surface (wetting interactions, confinement, hydrodynamics). In the case of two important heterogeneous fluids which are Au NPs and polysaccharide solutions, these drying-mediated structure formation lead to the genesis of unusually large and highly ramified dendrites aggregation patterns. The growth mechanism and the critical parameters that control the morphogenesis of these complexes structures are addressed in this work. In addition, the aging mechanisms and kinetics of these structures that are metastable and evolve either through direct dislocation via clusters NPs mobility on the surface, or through undulation-induced roughning of the dendrite branches. To better understanding this NPs mobility and thus the dislocation mechanism of the aging, a detailed study based on the manipulation of NPs by atomic force microscopy in tapping mode (AFM) was developed. The threshold dissipated energy to manipulate (move) the NPs can be quantified according to the intrinsic parameters of the particle (size, shape, and chemical nature), the chemical nature and topography of the substrate, and finally the operating and environment conditions. This work enabled us to understand the mechanisms and characterize the critical parameters that may intervene in the dislocation (aging) of NPs-based functional structures, depending on the nature of the environment liquid and the substrate. Finally, this work proposes an approch of evaluation and of monitoring the stability and the aging of these aggregation structures, in particular, those formed from the drying of films and drops of nano-particles solutions (metal nanoparticles, blood: proteins, viruses ...).

La propreté inclusionnaire reste un enjeu majeur en élaboration des métaux par voie liquide. La flottation, principal procédé retenu en métallurgie secondaire pour éliminer les particules d’inclusions, consiste à injecter des bulles de gaz au sein du réacteur. Lors de leur ascension, les bulles vont capter les plus grosses inclusions et favoriser la collision et l’agrégation des particules. Dans le but de quantifier les phénomènes influents à l’échelle des inclusions sur la dynamique d’agrégation entre deux inclusions à proximité des bulles, un modèle numérique 3D a été développé. L’écoulement local est modélisé par un cisaillement plan permanent et résolu par une méthode de Boltzmann sur réseau. Le couplage entre les particules et le fluide a été assuré par une méthode de frontière immergée permettant de calculer la perturbation hydrodynamique engendrée par la présence des particules et de mettre à jour les interactions entre particules pour leur suivi lagrangien. Les simulations numériques réalisées ont mis en évidence que les effets hydrodynamiques ont une influence non négligeable sur le comportement des inclusions. Des sections efficaces de collision ont pu être extraites, à partir desquelles ont été calculés des noyaux d’agrégation, données macroscopiques rendant compte des effets à petite échelle. Une première application de ce travail a été menée avec le calcul des fréquences d’agrégation d’un train de bulle dans un réacteur canal à partir de résultats de simulations DNS. Les noyaux d’agrégation ont également été exploités en vue de déterminer, à partir de résultats RANS de l’hydrodynamique d’une poche d’acier, l’évolution de la concentration d’inclusions par un bilan de population global. / Inclusion cleanliness remains a major challenge faced in process metallurgy in liquid phase. Flotation, the main process used in secondary metallurgy to remove inclusions, consists in injecting gas bubbles into the reactor. Rising gas bubbles entrap the biggest inclusions at their surface or in their wake. Besides, they promote collision and aggregation among particles. A 3D numerical model has been developed in order to quantify the roles of the prevailing phenomena on aggregation dynamics between inclusions in the vicinity of bubbles. At inclusion (mesoscopic) scale, the turbulent flow is locally modeled by a steady plane shear flow which is solved using a lattice-Boltzmann method. The coupling between both liquid and solid phases is ensured using an immersed boundary method. This method resolves the hydrodynamic perturbation induced by particles, and hence their interactions that are, in turn, used to update their Lagrangian tracking. The conducted numerical simulations bring out the influence of hydrodynamic effects on inclusion behavior. Collision cross sections have been determined from which ensuing aggregation kernels have been calculated. Such cross sections could provide macroscopic models to represent local particle dynamics. A first application of these results is presented to calculate aggregation frequencies in bubble swarms in a channel flow reactor that was simulated using DNS. Additionally, evolution of inclusion populations in molten steel has been determined from RANS simulation of a liquid steel ladle by means of a global population balance implementing the aggregation kernels determined in the present work.

La télédétection permet d'estimer les variables biophysiques révélatrices de l'état et du fonctionnement du couvert végétal. A l'heure actuelle, la répétitivité temporelle nécessaire pour caractériser le fonctionnement des couverts végétaux n'est assurée que par des capteurs à large champ observant la surface à des résolutions spatiales hectométrique ou kilométrique. Toutefois, l'hétérogénéité spatiale intra-pixellaire constitue une source d'incertitude significative lorsque les relations entre les variables biophysiques et les variables radiométriques mesurées par télédétection sont non linéaires. L'hétérogénéité du pixel moyenne résolution est caractérisée à partir du variogramme d'images de variables radiométriques (NDVI, PIR, ROUGE) issues d'un capteur à haute résolution spatiale. L'analyse de différents paysages montre que les échelles de variation expliquant la plus grande part de variabilité de la couverture végétale ont une gamme de valeur comprise entre 60m et 800m. D'autre part, un modèle a été construit pour corriger l'erreur d'estimation des variables biophysiques induite par l'hétérogénéité spatiale du pixel moyenne résolution. L'erreur d'estimation s'exprime de façon multiplicative en fonction du degré d'hétérogénéité et du degré de non linéarité de la relation entre la variable radiométrique et la variable biophysique. La correction est satisfaisante, en particulier à 1000m de résolution. A partir de la caractérisation de l'hétérogénéité spatiale de dix-huit paysages, la résolution spatiale optimale qui permet de capturer le maximum de variabilité de la couverture végétale du paysage pour minimiser l'erreur d'estimation a été estimée à 30m.

Dans cette thèse, nous considérons l'étude et la mise en \oe uvre de différentes approches numériques de résolution de problèmes dits d'approximation linéaire conique, en nous concentrant sur les approches par projections et par optimisation sous contraintes de semi-définie positivité. Un problème d'approximation matricielle consiste dans un espace normé de matrices à chercher la matrice ayant une certaine propriété $\mathcal(P)$, la plus proche au sens de la norme de l'espace, d'une matrice $A$ donnée. Ces problèmes apparaissent dans différents domaines, et ont été étudiés par \textsc(Higham) qui en propose un procédure de résolution consistant en les trois points suivants : existence et unicité des solutions, caractérisation et solution explicite éventuelles, algorithmes efficaces de calculs de ces solutions. Nous nous plaçons dans un cadre euclidien, et considérons les cas où les matrices vérifiant la propriété $\mathcal(P)$ forment un ensemble convexe déterminé par des contraintes affines et coniques. Nous parlons alors d'(\it approximation matricielle linéaire conique). Nous prenons comme exemples d'application deux problèmes d'approximation correspondant à des ensembles connus en Analyse convexe pour leur "bonne" structure, mais pour lesquels la résolution explicite d'un problème d'approximation s'avère ardu. Le premier exemple provient d'applications en Recherche opérationnelle ou en Mécanique quantique, et consiste à trouver la matrice bistochastique la plus proche d'une matrice donnée. Le second problème est celui de la calibration de matrices de corrélation, qui est d'une importance majeure en analyse du risque financier encouru avec un choix de portefeuille d'actions boursières donné. Nous étudions et mettons en \oe uvre pour les problèmes d'approximation matricielle linéaire conique deux approches de nature différente. La première est primale : elle consiste à interpréter le problème comme étant celui de la projection sur un convexe qui est l'intersection de convexes plus simples sur lesquels les projections sont faciles. Cela nous permet de proposer un algorithme de projections alternées, inspiré des modifications apportées par \textsc(Boyle et Dykstra) à l'algorithme classique de Von Neumann. La seconde est de type primal-dual, et s'inscrit dans la lignée des récentes avancées obtenues en optimisation sous contraintes de semi-définie positivité ((\it Semidefinite Programming)). Elle consiste en la mise en \oe uvre d'un algorithme de points intérieurs, en utilisant une démarche novatrice consistant en l'utilisation de directions de recherches de Gauss-Newton, obtenues par gradients conjugués et en l'introduction en fin d'algorithme d'une étape de "crossover" permettant d'obtenir asymptotiquement de la convergence superlinéaire. Nous présentons pour chacun des problèmes d'approximation pris en exemples des résultats numériques illustrant les différentes approches ci-dessus et les comparant entre elles de différents points de vue. En application, nous proposons aussi une généralisation de la procédure d'agrégation de préférences de \textsc(Blin) en utilisant l'approximation par matrices bistochastiques.

Les chaînes de Markov facilitent l'analyse des performances des systèmes dynamiques dans de nombreux domaines d'application. Cette thèse présente le formalisme des réseaux d'automates stochastiques pour représenter des systèmes markoviens. Le principal objectif des travaux consiste à améliorer les méthodes existantes pour évaluer les performances de systèmes informatiques à grand espace d'états. Pour cela, nous introduisons le concept de réseaux d'automates stochastiques avec réplication, ainsi que des techniques pour simplifier le modèle étudié en réduisant la taille de l'espace d'états. Pour rechercher des indices de performances, on propose une amélioration de l'opération de base en tenant compte du fait que dans de nombreux modèles, la proportion d'états accessibles est faible. Les méthodes et algorithmes développés au cours de la thèse ont été implémentés dans le logiciel PEPS 2003. Des exemples numériques sont présentés pour illustrer les apports de cette thèse.