Cette thèse s'intéresse dans un premier temps aux automates cellulaires réversibles, et dans un second temps aux tas de sable linéaires. Nous construisons diverses simulations reliant les automates cellulaires aux automates à partitions, en particulier celle des automates cellulaires réversibles par les automates à partitions réversibles, ce qui était une conjecture depuis 1990. Par des constructions successives, nous montrons que le ``Billiard ball model'' de Toffoli et Margolus est capable de simuler tous les automates à partitions réversibles de dimension 2. En rassemblant ces résultats, nous montrons qu'il existe des automates cellulaires réversibles capables de simuler tous les automates cellulaires réversibles de même dimension. Dans un espace linéaire, ``Tas de sable'' et ``Chip firing game'' sont équivalents. Nous portons notre attention sur le cas où les grains tombent un à un. Des motifs délimités par des signaux apparaissent au sein des configurations engendrées. Nous étudions la dynamique du système et démontrons un équivalent asymptotique. Nous étendons nos méthodes et nos résultats à d'autres types de configurations initiales. Dans chaque cas étudié, le temps parallèle est inférieur au temps séquentiel dans un rapport de l'ordre du nombre de piles mises en œuvre.

Ces dernières années, les services basés sur la position (Location Based Services, LBS) ont attiré l'attention des opérateurs mobiles et autres acteurs des télécommunications. L'un des intérêts des opérateurs mobiles dans le contexte de LBS est d'offrir aux abonnés une localisation précise, durable et d'un coût peu élevé. Une méthode éventuelle qui peut répondre à ces besoins, est la méthode de "localisation basée sur les empreintes radios " (Location Fingerprinting, LFP). La méthode LFP exploite les réseaux radios existants, comme les réseaux cellulaires, ou les WLANs. La méthode profite des mesures génériques qui sont disponibles à partir des interfaces radios, et permet donc une localisation à bas coûts.La méthode n'exige pas une grande consommation d'énergie, car elle profite des mesures radios génériques qui se font régulièrement au sein du terminal. La première partie principale de cette thèse concerne la compression de la base de données radio, dans les systèmes de LFP. Nous avons proposé d'effectuer cette compression en appliquant une technique de Clustering pendant la phase d'apprentissage. A cette égard, nous avons développé un algorithme de clustering, bien adapté à la structure des empreintes radios dans la base. Dans la deuxième partie principale de cette thèse, nous avons abordé le sujet du traitement des données manquantes dans les bases de données radio. Une approche systématique a été développée, où on distingue le modèle pour les données complètes, et le modèle pour le mécanisme d'effacement. Ainsi, un algorithme de localisation basé sur le Maximum de Vraisemblance, et une technique de Multiple Imputation sont développés, qui traitent les données manquantes pendant la phase de localisation et la phase d'apprentissage.

Nous abordons les automates cellulaires (AC) en cherchant à dégager des informations quantitatives et en particulier à préciser les comportements répandus. Nous étudions en guise de prélude des AC présentant une forte symétrie de la règle locale (AC dits multi-ensemblistes). Les règles locales qui les définissent ont la propriété de pouvoir être utilisées facilement pour différente tailles de voisinage, et nous exhibons des règles, pour chaque dimension, qui sont universelles pour une infinité de tailles. Nous formalisons ensuite la notion de densité d'une propriété parmi l'ensemble des AC. En remarquant que les propriétés répandues sont liées aux propriétés des objets aléatoires au sens de Kolmogorov, et en utilisant divers outils combinatoires nous montrons la négligeabilité (au sens quantitatif) de propriétés non seulement syntaxiques (injectivité, surjectivité, présence d'états persistants ou envahissants), mais aussi dynamiques (nilpotence, certaines contraintes sur l'ensemble limite...). Et nous montrons à l'opposé que l'universalité intrinsèque , propriété qui semble à priori exigeante, est pour de nombreuses sous-familles une propriété très répandue. En ce qui concerne le comportement typique à long terme d'un AC fixé, la mu-nipotence, que nous introduisons à partir de la notion d'ensembles mu-limites, permet de caractériser les AC convergeant presque toujours vers une configuration unique. Nous montrons que celle-ci n'est ni récursivement énumérable ni co-récursivement énumérable. Ceci montre que la difficulté calculatoire de la prédiction du comportement à long terme des AC n'est pas due à des ensembles de configurations négligeables. Nous exhibons aussi des ensembles mu-limites aux langages non récursifs. Enfin nous montrons des résultats d'existence et de non-existence d'AC universels pour la relation de simulation dite surjective parmi certaines sous-familles.

Sont présentés les différents travaux que j'ai pu effectuer: dans le domaine des automates cellulaires et de leur programmation, puis les travaux portant sur les fonctions Booléennes et leur complexité.

Dans cette thèse, nous avons étudié, dans une première partie, l'effet d'onde de choc dans les matériaux cellulaires (mousses, nids d'abeilles et sphères creuses). Une nouvelle technique expérimentale originale avec les barres de Hopkinson pour étudier l'effet d'onde de choc dans de tels matériaux complètée par une mesure locale et par la modélisation éléments de tels effets sont présentées. Dans la seconde partie, nous avons mis en place une nouvelle technique de la mesure de la perforation dynamique en utilisant aussi la technique de la mesure avec les barres de Hopkinson : la perforation inversée. Cette technique permet de rendre possible de comparer directement l'histoire de force vs déplacement dynamique avec la quasi statique.

Une analyse génomique (Comparative Genomic Hybridization) a été réalisée sur une cohorte d’adénomes et de tumeurs coliques et a mis en évidence, parmi d’autres altérations, la délétion de la région 1p36.12 dans 23% des adénomes et 47% des carcinomes. Parmi les 15 gènes ayant une fonction connue retrouvés dans cette zone, le gène codant pour le facteur de transcription E2F2 a été retenu en raison de son implication dans des processus cellulaires clés. Une analyse de Kaplan- Meier a montré que la délétion de E2F2 est un facteur de bon pronostic de survie sans progression. Afin de mieux cerner l’implication des gènes ciblés par la micro-délétion en 1p36.12, une étude fonctionnelle in vitro et in vivo de la perte de fonction de E2F2 a été réalisée, et étendue à celle de ID3 dont le gène est le voisin direct de E2F2. Nos observations indiquent qu’in vivo, la perte d’E2F2 favorise la croissance tumorale et bloque le développement de métastases. Dans le cadre d’une collaboration avec l’équipe de biochimiste du Pr Céline TARNUS (U.H.A.), une étude pilote a été réalisée pour prouver l’efficacité anti-tumorale de nouveaux inhibiteurs hautement sélectifs pour l’aminopeptidase N. / A genomic analysis (Comparative Genomic Hybridization) evidenced, among other chromosomic alterations, a microdeletion at 1p36.12 locus in 23% and 47% of colon adenomas and carcinomas, respectively. Among the 15 genes located in the deleted region, we focused on E2F2 gene involvedin various cellular processes. The Kaplan-Meier curve analysis showed that E2F2 deletion is associated with a better progression-free survival. To better understand the involvement of genes targeted by the microdeletion in colon tumors, we assessed the functional impact of the underexpression of E2F2 and of its direct neighbor gene ID3, coding for a dominant-negative repressor involved in cell differentiation. Our results indicated that E2F2 loss favors tumor growth and prevent metastatic spread. In collaboration with the biochemical team directed by the Pr Céline TARNUS, we started a pilotstudy to prove the anti-tumor potential of new chemical inhibitors highly selective of the aminopeptidase N.

Les travaux de cette thèse s’intéressent au comportement mécanique d’une mousse destinée à l’absorption d’énergie dans une assise de siège pilote. Les méthodes de caractérisation habituelles proposent de solliciter le matériau suivant une seule direction. Cependant, cette caractérisation ne permet pas d’être représentatif des sollicitations lors de l’utilisation de l’assise, qui sont multiaxiales. Cette étude s’intéresse donc à la caractérisation du comportement multiaxial d’une mousse. L’approche originale utilisée est une séparation du comportement en deux contributions: changement de volume (pression-volume) et de forme (distorsion-cisaillement). Un premier moyen d’essais de compression hydrostatique a été développé afin de caractériser le changement de volume. Les résultats mettent en évidence une forte influence de la contribution en changement de volume, lors d’une sollicitation de compression uniaxiale. Un deuxième moyen d’essais a été développé permettant d’appliquer des sollicitations radiales suivant un angle cinématique ϑε, imposant une proportion de volume et de distorsion. Les résultats montrent une forte influence de l’angle cinématique sur les comportements des contributions de changement de volume et de forme. D’autres sollicitations impliquant de la compression et du cisaillement d’une manière séquentielle ont montré une influence du niveau de volume sur le comportement en changement de forme. Enfin, un modèle de simulation 2D par assemblage d’éléments finis 1D, montre une bonne représentation des différents comportements des contributions de changement de volume et de forme obtenus expérimentalement. / This thesis is focused on the mechanical behavior of foam designed to absorb energy in an airplane pilot seat cushion. Usually, these materials are characterized using uniaxial compressive test. Nevertheless, this uniaxial characterization doesn’t represent the real in-use loading of cushion. To complete these data, this work focuses on multiaxial behavior characterization of foam. The analysis of behavior is realized by using a separation into two contributions linked to the volume (pressure-volume) and the shape (distortion-shear) change. A hydrostatic testing system was developed with the aim to characterize the volume change behavior. Results highlight a strong influence of the volume change behavior during an uniaxial compression solicitation. A second testing system was developed allowing to apply radial solicitations following a kinematic angle, which imposes a non-proportional variation of volume and distortion. A kinematic angle influence is observed on the volume and shape change behavior. Other solicitations composed of compression and shear applied in a sequential way, permit to observe a volume influence on the shape change behavior. Finally, a 2D simulation model composed of 1D element composition shows a good representation of the volume and shape changes behavior obtained from experimentation.

Le modèle des automates cellulaires constitue un des modèles le mieux établi de physique discrète sur espace euclidien. Ils implantent trois symétries fondamentales de la physique: la causalité, l'homogénéité et la densité finie de l'information. Bien que l'origine des automates cellulaires provienne de la physique, leur utilisation est très répandue comme modèles de calcul distribué dans l'espace (machines auto-réplicantes, problèmes de synchronisation,...), ou bien comme modèles de systèmes multi-agents (congestion du trafic routier, études démographiques,...). Bien qu'ils soient parmi les modèles de calcul distribué les plus étudiés, la rigidité de leur structure interdit toute extension triviale vers un modèle de topologie variant dans le temps, qui se trouve être un prérequis fondamental à la modélisation de certains phénomènes biologiques, sociaux ou physiques, comme par exemple la discrétisation de la relativité générale. Les dynamiques causales de graphes généralisent les automates cellulaires aux graphes arbitraires de degré borné et pouvant varier dans le temps. Dans cette thèse, nous nous attacherons à généraliser certains des résultats fondamentaux de la théorie des automates cellulaires. En munissant nos graphes d'une métrique compacte, nous présenterons deux approches différentes du modèle. Une première approche axiomatique basée sur les notions de continuité et d'invariance par translation, et une deuxième approche constructive, où une règle locale est appliquée en parallèle et de manière synchrone sur l'ensemble des sommets du graphe. / Cellular Automata constitute one of the most established model of discrete physical transformations that accounts for euclidean space. They implement three fundamental symmetries of physics: causality, homogeneity and finite density of information. Even though their origins lies in physics, they are widely used to model spatially distributed computation (self-replicating machines, synchronization problems,...), as well as a great variety of multi-agents phenomena (traffic jams, demographics,...). While being one of the most studied model of distributed computation, their rigidity forbids any trivial extension toward time-varying topology, which is a fundamental requirement when it comes to modelling phenomena in biology, sociology or physics: for instance when looking for a discrete formulation of general relativity. Causal graph dynamics generalize cellular automata to arbitrary, bounded degree, time-varying graphs. In this work, we generalize the fundamental structure results of cellular automata for this type of transformations. We endow our graphs with a compact metric space structure, and follow two approaches. An axiomatic approach based on the notions of continuity and shift-invariance, and a constructive approach, where a local rule is applied synchronously on every vertex of the graph. Compactness allows us to show the equivalence of these two definitions, extending the famous result of Curtis-Hedlund-Lyndon’s theorem. Another physics-inspired symmetry is then added to the model, namely reversibility.

Les cellules dendritiques (DC) sont une charnière entre immunité innée et adaptative. Les DC du sous-type CD8a+ excellent à la présentation croisée d’antigènes exogènes pour activer les lymphocytes T (LT) CD8+. Mon projet de thèse consistait à analyser la contribution de gènes sélectivement exprimés par les DC CD8a+ à leur spécialisation fonctionnelle. Nous avons d’abord analysé le rôle du récepteur de chimiokine XCR1 que les DC CD8a;+ expriment spécifiquement. XCR1 reconnait XCL1, une chimiokine qui a un pouvoir attractant sur les DC CD8a+ in vitro, et qui est exprimée par les cellules NK, les lymphocytes innés de type 1 et les LT CD8+ activés. Nous avons montré que XCR1 était indispensable à l’hôte pour résister à une infection par le cytomégalovirus murin, en permettant l’activation optimale des cellules NK. L’axe XCL1-XCR1 est donc un moyen privilégié de communication entre les cellules NK et les DC CD8a+. Ensuite, nous avons utilisé un modèle murin ciblant spécifiquement les DC CD8a+ pour montrer leur rôle majeur dans la réactivation des LT CD8+ mémoires au cours d’infections secondaires. Enfin, nous avons tenté d’analyser si une autre molécule préférentiellement exprimée par les DC CD8a+, la GTPase Rab7b, était impliquée dans la présentation croisée des antigènes. Dans d’autres cellules, Rab7b interviendrait dans l’échange de matériel entre le réseau trans-Golgien et les endosomes tardifs. Dans les DC CD8a+, cette activité pourrait favoriser le trafic intracellulaire des antigènes vers les endosomes où s’effectue la présentation croisée. Mon travail de thèse a permis de mieux comprendre comment les DC CD8a+ activent les lymphocytes effecteurs innés et adaptatifs. / Dendritic cells (DC) link innate and adaptive immunity. The CD8α+ DC subtype is particularly efficient in activating CD8+ T cells through cross-presentation of exogenous antigens. The aim of my PhD project was to analyze the role of genes specifically expressed by CD8a+ DC in the functional specialization of these cells. First we investigated the role of the chemokine receptor XCR1 in the biology of CD8a+ DC. In mice, XCR1 is a powerful chemo-attractive molecule for CD8a+ DC in vitro. It recognizes XCL1, a chemokine expressed by NK cells, type 1 innate lymphoid cells, and activated CD8+ T cells. We have shown that XCR1 is crucial for the resistance to murine cytomegalovirus (MCMV) infection, allowing optimal activation of NK cells. Thus, the XCL1-XCR1 axis is a privileged way of communication between NK cells and CD8a+ DC. We then used a mouse model which specifically targets CD8a+ DC, to show their major role in the reactivation of memory CD8+ T cells upon diverse secondary infections. Finally, we tried to investigate the potential role in antigen cross-presentation of another molecule selectively expressed by CD8a+ DC, the Rab7b GTPase. ,. Indeed, in another cell type, Rab7b could be involve in material exchange between the trans-golgi network and late endosomes. In CD8a+ DC, this process could favor the intracellular trafficking of endocytosed antigens towards the endosomes where cross-presentation occurs. In summary, my PhD work advanced our understanding of how CD8a+ DC activate innate and adaptive effector lymphocytes

Les transferts de chaleur et de masse sont deux phénomènes physiques à la base de nombreux systèmes thermiques employés dans des secteurs variés tels que l'industrie, le bâtiment ou encore les énergies renouvelables. Les présents travaux de recherche envisagent différentes méthodologies d'optimisation de configurations assurant le transfert de flux de chaleur, couplé ou non à un écoulement fluide, au sens topologique du terme. Les équations aux dérivées partielles décrivant les phénomènes physiques sont discrétisées avec la méthode des volumes finis. La première partie du manuscrit examine successivement trois classes différentes de méthodes: la théorie constructale, les automates cellulaires et les méthodes par pénalisation. Le même cas académique, portant sur le refroidissement d'un volume fini générant de la chaleur, est résolu au moyen de ces trois méthodes, ce qui permet ainsi de comparer les performances de chaque algorithme. Cette comparaison démontre l'ascendant des méthodes par pénalisation sur les deux premiers types, tant structurellement que quantitativement, et permet également d'établir des solutions basées sur des compromis dans le cadre d'optimisations multi-objectifs. Par conséquent, la seconde partie envisage l'application de cette approche à des configurations réalisant des transferts de chaleur conducto-convectifs en régime laminaire. L'utilisation de paramètres de pénalisation en conjonction avec les volumes finis requiert une régularisation de la dissipation visqueuse le long de l'interface fluide/solide. Une approche bi-objectif est développée visant à minimiser la puissance dissipée par le fluide, tout en maximisant l'énergie thermique récupérée sur le système. Les solutions obtenues adoptent des configurations non-triviales qui sont divisibles en quatre classes topologiques différentes. La thèse ouvre ainsi un nouveau champ d'investigation pour l'optimisation d'écoulements couplés à la problématique du transport de chaleur. / Heat and mass transfers are two physical phenomena at the base of many thermal systems involved in various fields, such as industries, buildings or renewable energies. The present researches tackle different optimization methodologies of structures subject to heat transfers, coupled with a fluid flow or not, in the topological sense of the term. The partial differential equations describing the physical phenomena are discretized thanks to the finite volume method. The first part of the thesis successively studies three different classes of approaches: constructal theory, cellular automaton, and the solid isotropic material with penalization method. The same academic case, aiming at the optimal cooling of a finite-size volume generating heat, is tackled by means of these three methods, allowing the comparison of the performances of each algorithm. This comparison shows that the method based on the material penalization performs better than the first two approaches, structurally and quantitatively, and also establishes solutions based on a trade-off in the frame multi-objective optimization. Consequently, the second part applies this method to configurations subject to heat and mass transfers with laminar flows. The use of penalization parameters in conjunction with the finite volume method requires a regularization of the viscous dissipation along the solid/fluid interfaces. A bi-objective approach is implemented in order to minimize the total power dissipated by the fluid, while maximizing the thermal energy recovered from the system. The solutions show non-trivial configurations that can be categorized in four different topological classes. The present researches open a new investigation field for fluid flows coupled with the problem of heat transport.