""Aujourd'hui, la création de systèmes décisionnels en robotique mobile et autonome requiert l'intégration de nombreuses capacités motrices, sensorielles et cognitives au sein de chacun des projets réalisés. Ces capacités sont généralement issues de différents domaines de recherche, comme par exemple la navigation autonome, la planification, les interactions humain-machine, la localisation, la vision artificielle et le contrôle d'actionneurs, pour ne nommer que ceux-ci. D'un point de vue logiciel, deux défis de taille sont issus de ce besoin d'intégration : 1) la complexification de l'analyse des requis pour choisir, construire et interconnecter les différents composants logiciels qui permettent la réalisation de ces capacités, et 2) l'interconnectivité limitée des composants logiciels disponibles dans la communauté robotique causée par le fait qu'ils sont typiquement hétérogènes, c'est-à-dire qu'ils ne sont pas complètement compatibles ou interopérables. Cette thèse propose une solution principalement au défi d'interconnectivité limité en se basant sur la création d'une architecture d'intégration logicielle appelée MARIE, qui permet d'intégrer des composants logiciels hétérogènes utilisant une approche de prototypage rapide pour le développement de systèmes décisionnels en robotique mobile et autonome. Grâce à cette approche, la réalisation de systèmes décisionnels complets pourrait se faire plus tôt dans le cycle de développement, et ainsi favoriser l'analyse des requis nécessaires à l'intégration de chacun des composants logiciels du système. Les résultats montrent que grâce au développement de l'architecture d'intégration logicielle MARIE, plus de 15 composants logiciels provenant de sources indépendantes ont été intégrées au sein de plusieurs applications robotiques (réelles et simulées), afin de réaliser leurs systèmes décisionnels respectifs. L'adaptation des composants déjà existants dans la communauté robotique a permis notamment d'éviter la tâche souvent ardue de réécrire le code nécessaire pour chacun des composants dans un seul et même environnement de développement. Les résultats montrent également que grâce à une méthodologie d'évaluation logicielle appelée ARID, nous avons pu recueillir de l'information utile et pertinente à propos des risques associés à l'utilisation de MARIE pour réaliser une application choisie, sans devoir construire une application de test et sans avoir recours à de la documentation complète de l'architecture logicielle ni celle de l'application à créer. Cette méthode s'inscrit ainsi dans la liste des outils qui permettent de faciliter l'analyse des requis d'intégration reliés à la création de systèmes décisionnels en robotique mobile et autonome.""

Afin de déterminer les difficultés à réaliser un robot autonome, une grille d'analyse philosophique et épistémologique a été établie pour mener une étude transversale. Cette étude révèle que les diverses approches se justifient par au moins une hypothèse ontologique qui conduit inévitablement à une impasse au développement d'une science de la cognition contrairement aux sciences physiques. Une solution consiste alors à adopter une définition pragmatiste de la vérité (James, 1905) conduisant à considérer la cognition comme une dynamique sémiotique auto-orientée toujours en interaction avec l'environnement. À partir de la notion d'autopoièse (Varela, 1989), la cognition a été définie comme une autopoièse sémiotique. La formalisation de ce concept a permis de déterminer une architecture cognitive. En s'inspirant des systèmes de classeurs (Holland, 1976), une architecture cognitive minimale fut spécifiée et implémentée. L'expérimentation en environnement simulé et réel a pu montrer la présence de propriétés d'auto-organisation et d'auto-orientation, en exprimant les règles et les métarègles avec le même formalisme.

Notre travail aborde le problème de navigation autonome en milieu dynamique partiellement connu. Ce problème a généré de nombreux travaux durant les dix dernières années. Néanmoins, nous avons observé que certains aspect fondamentaux liés à la nature dynamique de l'environnement ont été oubliés, en commençant par la limite de temps qu'un système placé dans un environnement dynamique a, pour prendre une décision et exécuter son mouvement. Bien que cette contrainte soit d'importance cruciale, il y a paradoxalement peu de travaux dans la littérature la prennent en compte. Cette contrainte temps réel a été placée au cœur de notre travail. Dans ce travail nous présentons une technique de planification qui prend en compte de manière explicite la contrainte temps réel imposée par l'environnement dynamique. La planification de mouvement partiel (PMP) est une technique originale de planification qui réagit à tout moment; dès que le temps imparti pour calculer une trajectoire est écoulé, la meilleure trajectoire calculée disponible est transmise. En fait, de notre point de vue, l'approche PMP est la meilleure approche possible au problème que nous avons observé, à savoir l'incompatibilité intrinsèque entre la planification en environnement dynamique et la contrainte temps réelle. PMP intègre également le problème de sûreté, que nous considérons d'un point de vue des états de collisions inévitables (ICS), concept récent qui englobe toutes les approches existantes et de proposer une technique qui donne de fortes garanties de sûreté pour notre système. Enfin, dans ce travail, nous démontrons l'efficacité de notre approche PMP pour des environnements relativement complexes. Plusieurs expérience ont été mises en œuvre où PMP a ainsi été intégré sur une plate forme réelle, le robot type voiture Cycab, véhicule conçu par l'INRIA.

Cette thèse se focalise sur l'étude autonome, c'est-à-dire sur la part autonome de travail qui revient à la charge des élèves dans la réalisation des apprentissages visés par l'école (maîtrise du cours, exercices d'entraînement, révisions, devoirs à la maison, préparation de contrôle, etc.), et sur les conditions dans lesquelles le système didactique place, de facto, ce travail. <br />Partant de l'hypothèse que l'étude autonome pose des problèmes spécifiquement didactiques et de notre constat préalable que l'aide à l'étude s'avère problématique, nous sommes amené à engager une recherche approfondie sur la nature précise de ce travail, sur ses enjeux et sur les conditions de son fonctionnement, dans le cas spécifié des mathématiques. Nous abordons ces questions sous l'angle du diagnostic, considéré comme étape nécessaire et comme préalable à toute proposition de remédiation et d'amélioration. <br />La thèse porte sur la classe de Seconde, une classe charnière tant sur le plan des contenus d'enseignement que sur celui des enjeux de la scolarité, et elle se centre sur la partie algébrique et fonctionnelle du programme. <br />En mettant en œuvre un outil d'analyse et d'interprétation autour de la notion de « site mathématique » que nous introduisons, en analysant de manière croisée plusieurs types de données relatives à quatre classes (textes officiels, manuels, observations de séances d'enseignement, copies d'élèves, questionnaire, entretiens individuels des élèves et des professeurs), la thèse aboutit à identifier des éléments de diagnostic pour repenser l'organisation du curriculum, les situations didactiques d'étude et pour imaginer ce que pourrait être une aide efficace à l'étude.

Toute action naturelle crée de l'énergie perdue qui pourrait être exploitée pour alimenter nos appareils électriques et mobiles. Nos environnements physiques disposent d'un nombre élevé de micro-sources d'énergies ; certes chacune est de faible puissance, mais leur multiplicité pourrait s'avérer significative, notamment dans le cadre du fonctionnement de microsystèmes. C'est le principe précédent qui a conduit nos travaux sur la problématique de la conception de microsystèmes autonomes. Ainsi, pour être innovante, l'ingénierie de microsystèmes doit à la fois s'appuyer sur la culture de l'électronique, de la mécanique mais aussi de l'énergétique. Le processus de conception est fortement pluridisciplinaire et son efficacité réside dans la capacité à mettre en oeuvre des méthodologies et des outils : - de conception collaborative, - de capitalisation des connaissances techniques, - d'ingénierie multi-physique, - d'ingénierie intégrée. Sur le base de ces fondamentaux, nous avons développé un outil d'aide à la conception. La méthodologie sous-jacente permet : 1- l'analyse et la structuration d'un problème de conception d'un microsystème autonome : cette phase conduit l'identification, la description fonctionnelle et environnementale du système et de son environnement. 2- la modélisation des connaissances : une analyse architecturale conduit à la description des composants et des interactions liées au microsystème (directement ou indirectement) puis à la modélisation des comportements, 3- la qualification énergétique et le couplage physique : la réutilisation structurée des modèles de connaissances est pilotée pour coupler les modèles physiques et décrire les sources, les puits et les mécanismes énergétiques des environnements, 4- la conduite de la recherche de concepts innovants : la base de connaissances, les critères de qualification et la description fonctionnelle préalablement construits sont agencés dans une seule méthode de conception virtuelle pour rechercher des concepts de solutions innovants, 5- le pré-dimensionnement : tout en assurant l'intégration des outils spécialisés de simulation (méthode des éléments finis et simulation fonctionnelle), le prédimensionnement de microsystèmes autonomes est supportée selon un schéma synthétique, assurant un raisonnement abductif (ou bottom-up). La conjonction des raisonnements physiques, l'intégration des méthodes et des cultures métiers, l'exploration virtuelle des espaces de solutions et la modélisation constituent les bases d'un nouveau moyen d'aide à la conception de microsystèmes autonomes. Cette approche a été déployée pour la conception d'un capteur piézoélectrique autonome.

Self-propelled microjet engines (microbots) can transport multiple cells into specific locations in a fluid. The motion is externally controlled by a magnetic field which allows to selectively load, transport and deliver the cells. / Dieser Beitrag ist mit Zustimmung des Rechteinhabers aufgrund einer (DFG-geförderten) Allianz- bzw. Nationallizenz frei zugänglich.

La recherche en santé mentale reconnaît plusieurs habiletés aux travailleurs sociaux. Cependant, lorsqu’il est question de médication, élément central du plan de traitement en santé mentale, on constate que l’on attribue surtout aux travailleurs sociaux le rôle de veiller à l’observance de ce traitement. Pourtant, la recherche scientifique montre que prendre des médicaments est une expérience complexe et comporte des impacts psychosociaux. Pour les intervenants sociaux, ce contexte constitue une opportunité d’explorer avec les personnes qu’ils accompagnent, les différentes facettes de cette expérience. Cette opportunité n’est pas seulement remarquée par les professionnels mais aussi par des voix de la marge, celles de personnes qui ont vécu un problème de santé mentale et qui ont vu la médication entrer dans leur vie. C’est à partir de cette perspective que l’approche de la Gestion autonome de la médication (GAM) a été élaborée et permet de considérer les dimensions expérientielles et psychosociales de la prise de médicaments. La GAM propose, par des pratiques d’accompagnement individuel ou de groupe, de soutenir l’usager pour qu’il puisse porter un regard critique sur sa médication, s’assurer que celle-ci soit bien au service de sa qualité de vie et apporter des changements en conséquence. Cette étude réalisée auprès de 19 intervenants sociaux ayant participé à une formation sur la GAM, s’intéresse à leurs pratiques en lien avec la médication psychiatrique et à l’accueil qu’ils ont réservé à la GAM. Un état des connaissances par rapport à l’intervention sociale et la médication y est présenté ainsi qu’une description détaillée de la GAM. Des conclusions sont tirées sur la formation GAM et sur la formation des travailleurs sociaux. / Mental health research recognizes several skills in social workers. However, when it comes to medication—fundamental element of the mental health treatment plan—one notes that social workers are mainly attributed the role of seeing to the patient’s acceptance of the treatment. And yet, scientific research shows that taking medication is a complex experience which entails psychosocial impacts. This context then presents an opportunity for social workers to explore the different facets of this experience with the people they accompany. This opportunity is not only put forth by professionals, but also by voices from the margins, those of people who have lived through a mental health problem and dealt with medication becoming a part of their lives. It is from this perspective that the Gestion autonome de la medication (GAM) approach allows to consider the experiential and psychosocial dimensions of medication-taking. Through individual intervention or group meetings, the GAM offers support to individuals taking medication in order to help them have a critical look on their medication and to furthermore ensure that the medication consumed is in the best interest of their quality of life. This study was conducted on 19 workers in the field of social intervention, who had participated in the GAM training. The goal was to learn more about their respective practices in relation to psychiatric medication as well as how the GAM has been received by them. A literature review on social intervention and medication is introduced, as well as a detailed description of the GAM. Conclusions will be elaborated on the GAM training and the professional training of social workers.

Les somnambules présentent des caractéristiques qui suggèrent un dysfonctionnement dans la régulation du sommeil lent profond (SLP). La fonction autonome est étroitement liée à la régulation des stades de sommeil et reflète l’intensité du SLP. Notre objectif est d’étudier la fonction autonome pendant le SLP des somnambules et des sujets témoins avant et après une privation de sommeil. Quatorze somnambules adultes (9 femmes et 5 hommes ; 28,1 ± 5,8 ans) et 14 sujets témoins appariés pour l’âge et le sexe (27,8 ± 6,0 ans) ont été évalués par vidéo - polysomnographie pour une nuit de base et pendant le sommeil de récupération après 25 heures de privation de sommeil. La fréquence cardiaque (FC) et les composantes spectrales de la variabilité de la FC ont été évaluées. Les composantes de basses (LF) et de hautes fréquences (HF) en valeur absolue et en unités normalisées (LFn et HFn) ainsi que le ratio LF/HF ont été analysés à partir de segments de 5 minutes d’électrocardiogramme sélectionnés lors du SLP des deux premiers cycles de sommeil. Au cours du premier cycle de sommeil, les somnambules, mais pas les sujets témoins, ont montré une diminution des LFn et du ratio LF/HF ainsi qu’une augmentation des HFn lors du sommeil de récupération par rapport au sommeil normal. Au cours du deuxième cycle, les somnambules ont montré une FC plus élevée en sommeil de récupération par rapport au sommeil de base et l’inverse a été trouvé chez les sujets témoins. Les somnambules ont montré une augmentation de l’activité parasympathique ainsi qu’une diminution de l’activité sympathique au cours du premier cycle du sommeil de récupération par rapport à la valeur initiale. Puisque cette fenêtre de temps est fortement associée à la survenue d'épisodes de somnambulisme chez les sujets prédisposés, cette hyperactivité parasympathique pourrait être impliquée dans la physiopathologie de somnambulisme. / Sleepwalkers show a dysfunction in the regulation of slow-wave sleep (SWS). Autonomic function is closely related to sleep stage regulation and reflects SWS intensity. We thus investigated cardiac autonomic function during SWS in sleepwalkers and controls during normal sleep and recovery sleep following sleep deprivation. Fourteen adult sleepwalkers (9 women, 5 men; 28.1±5.8 years) and 14 sex- and age-matched normal controls (27.8± 6.0 years) were evaluated prospectively by video-polysomnography for one baseline night and during recovery sleep following 25 hours of sleep deprivation. Heart rate (HR) and the spectral components of HR variability during subjects' SWS were investigated during the first and second sleep cycles of both sleep conditions. Five-minute segments of electrocardiographic recordings from SWS were used to investigate HR, low-frequency (LF) and high-frequency (HF) components of the HR spectral decomposition in absolute and normalized units (LFn and HFn), and LF/HF ratio during subjects’ first two sleep cycles. During the first sleep cycle, sleepwalkers, but not controls, showed a decrease in LF/HF ratio and LFn as well as increased HFn from baseline to recovery sleep. During the second sleep cycle, sleepwalkers showed increased HR from baseline to recovery sleep whereas a decrease in HR was observed in controls. Compared to control subjects, sleepwalkers show a greater increase of parasympathetic tone and greater decrease of sympathetic tone during the first sleep cycle of their recovery sleep as compared to baseline. Since the first sleep cycle during recovery sleep constitutes a time window preferentially associated with the occurrence of somnambulistic episodes in predisposed participants, this parasympathetic hyperactivity may be implicated in the pathophysiology of sleepwalking.

Les personnes avec un trouble du spectre autistique (TSA) présentent une hyperactivité de la voie sympathique du système nerveux autonome (SNA) lors de l’éveil. Il est connu que le tonus sympathique est plus élevé le matin que le soir. Or, le sommeil a une influence sur l’activité du SNA. Ainsi, l’objectif de ce mémoire est de comparer l’activité du SNA d’un groupe d’adultes TSA à un groupe d’adultes neurotypiques (NT) le soir et le matin et de mettre en relation ces variables avec leurs paramètres subjectifs de sommeil.L’électrocardiogramme des participants a été réalisé avant et après une nuit de sommeil. Des comparaisons des paramètres de sommeil et des paramètres de variabilité de la fréquence cardiaque (VFC) le soir et le matin ont été réalisées entre les deux groupes, ainsi que des corrélations entre les paramètres de sommeil et les paramètres de VFC le matin.L’analyse de la VFC a montré une activité sympathique plus élevée le matin chez les adultes TSA comparativement aux adultes NT. De plus, de longs éveils nocturnes et une moins bonne efficacité de sommeil étaient corrélés avec une haute activité sympathique le matin. Ainsi, le sommeil perturbé du groupe d’adultes avec un TSA a possiblement affecté l’activité de leur SNA de manière à avoir une balance sympathovagale plus élevée le matin que le groupe NT. À notre connaissance, cette étude est la première à étudier l’activité cardiaque d’adultes TSA en lien avec leur sommeil et ainsi elle pourra améliorer notre compréhension de la physiopathologie de cette maladie. / Individuals with autistic spectrum disorder (ASD) show higher sympathetic activity of the autonomic nervous system (ANS) during wake. It is known that typically developing (TD) individuals show higher sympathetic activity in the morning compared to the evening. Studies suggest that sleep has an influence on ANS functioning. The goal of this study is to explore evening and morning ANS activity of a group of adults with ASD and a group of TD adults and to explore its relationships with subjective sleep parameters of participants. Electrocardiographic data of both groups were recorded before and after a night of sleep. Group comparisons were done on participant’s subjective sleep data and heart rate variability (HRV) in the evening and the morning. Correlations were then performed between subjective sleep measures and morning HRV parameters. Spectral analysis of the HRV showed higher sympathetic activity in the morning for the ASD group compared to the TD group. When all participants were grouped, longer nocturnal awakening and lower sleep efficiency were correlated with higher sympathetic activity in the morning. This suggest that sleep disturbances in ASD influences ANS functioning and results in higher sympathovagal balance in the morning. To our knowledge, this is the first study to investigate ANS activity of ASD adults in relation to sleep, and it may improve our understanding of the pathophysiology of this disease.

Ce travail a été réalisé en cotutelle. / Le syndrome du surentraînement survient généralement suite à un haut degré de stress, associé ou non, au stress de l’entraînement et à un manque certain de repos et de récupération. La manifestation d’un tel syndrome peut être lourd de conséquences tant sur le plan médical que sur le plan social et économique. Il est donc important à ce jour, de valider des outils de prévention pertinents. Plusieurs théories ont donc tenté de déterminer l’avènement du surentraînement et d’en extraire des outils de prévention valides. Néanmoins, nos connaissances à ce sujet restent encore parcellaires. Malgré tout, deux axes de recherches nous permettraient d’accéder à des outils non-invasifs et accessibles. Les mesures de la régulation autonome du myocarde semblent être, depuis les résultats très encourageants de Bosquet et al (2008), des outils très prometteurs. De même, l’utilisation des performances cognitives pourraient être des outils très intéressants dans la prévention du surentraînement (Nederhof et al. 2006, Dupuy et al. 2010). Dans une perspective holistique, le modèle de Thayer et al (2009), nous permettrait d’intégrer l’utilisation combinée des performances cognitives aux indices de la variabilité de la fréquence cardiaque. Dans une démarche de validation il est également nécessaire de connaitre la sensibilité de ces techniques. Or à ce jour la reproductibilité des indices de la réactivation parasympathique ; technique relativement récente, ne sont pas connues. De même, il est important de faire la distinction entre la fatigue aiguë induite par une séance d’entraînement et une fatigue plus chronique. Si les relations entre fatigue aiguë et régulation autonome du myocarde sont bien connues, les relations avec la cognition, sont relativement moins claires. Les deux premières études de cette thèse, vont donc s’intéresser à connaitre la reproductibilité de indices de la réactivation parasympathique et les effets de la fatigue aiguë induite par un exercice sur la cognition associée au contrôle autonome du cœur. Les résultats nous montrent que les indices de la réactivation parasympathique sont moyennement reproductibles, nécessitant une attention toute particulière sur la standardisation de leurs mesures. Par ailleurs, bien que la fatigue induite par l’exercice, produise des désordres d’ordre physiologique, les performances cognitives semblent relativement stables. Apres avoir vérifié ces points d’ordre technologique et méthodologique, il était intéressant de vérifier l’effet d’une surcharge d’entraînement sur les outils retenus, afin d’apprécier leur sensibilité aux effets d’une fatigue chronique. Les résultats nous montrent à la fois l’intérêt d’utiliser les mesures de la variabilité de la fréquence cardiaque ainsi que les mesures de la réactivation parasympathique. Ces deux mesures semblent sensibles aux variations de la charge d’entraînement ainsi qu’à l’état de fatigue des sportifs. Tout aussi intéressant, les performances cognitives semblent également nous permettre de prévenir un état d’intolérance à l’entraînement. Ce travail de thèse trouve toute sa légitimité car il s’inscrit dans une logique d’amélioration de la santé et de prévention du dépassement voire du surentraînement chez le sportif. Les résultats issus de ce travail de thèse, nous permettent d’apporter de nouveaux outils de prévention ainsi que des recommandations quant à leur utilisation. / Overtraining syndrome usually occurs due to a high degree of stress, associated or not, the stress of training and a certain lack of rest and recovery. The demonstration of such a syndrome can have serious consequences both medically and socially and economically.It is therefore important to date to validate relevant prevention tools. Several theories have attempted to determine the advent of overtraining and extract valid prevention tools.Nevertheless, our knowledge on this subject are still patchy. Nevertheless, two lines of research would allow us to access non-invasive tools and accessible. Measures of autonomic regulation of the myocardium seem to be, from the very encouraging results of Grove et al (2008), tools very promising. Similarly, the use of cognitive performance could be very interesting tools in the prevention of overtraining (Nederhof et al. 2006, Dupuy et al. 2010). From a holistic perspective, the model of Thayer et al (2009), we would integrate the combined use of cognitive performance indices of heart rate variability. In a process of validation is also necessary to know the sensitivity of these techniques. Yet to date the reliability of the indices of parasympathetic reactivation; relatively new technique, are not known. Similarly, it is important to distinguish between acute fatigue induced by a workout and more chronic fatigue. If the relationship between acute fatigue and autonomic regulation of the myocardium are well known, the relationship with cognition, are relatively less clear. The first two studies in this thesis are therefore interested to know the reproducibility of indices of parasympathetic reactivation and effects of acute fatigue induced by exercise on cognition associated with the autonomous control of the heart. The results show that the indices of parasympathetic reactivation are moderately reproducible, requiring special attention on the standardization of measurements. Moreover, although fatigue induced by exercise, produce physiological disorders, cognitive performance appear relatively stable. After checking these points technological and methodological, it was interesting to test the effect of overload training on the tools used in order to assess their sensitivity to the effects of chronic fatigue. The results show both the value of using measures of heart rate variability and measures of parasympathetic reactivation. These two measures appear sensitive to changes in training load and to the fatigue of athletes. Equally interesting, cognitive performance also appear to us to prevent a state of intolerance in training. This thesis finds its legitimacy because it is a logical improvement of health and prevention of overtraining or even exceeded in athletes. The results of this thesis, we can provide new tools for prevention and recommendations for their use.