Les modèles humains numériques sont devenus des outils indispensables à l’étude de la posture est du mouvement dans de nombreux domaines de la biomécanique visant des applications en ergonomie ou pour la clinique. Ces modèles intègrent une représentation géométrique de la surface du corps et un squelette filaire interne composé de segments rigides et d’articulations assurant leur mise en mouvement. La personnalisation des mannequins s'effectue d’abord sur les dimensions anthropométriques externes, servant ensuite de données d’entrée à l’ajustement des longueurs des segments du squelette en interne. Si les données externes sont de plus en plus facilement mesurables à l’aide des outils de scanning 3D actuels, l’enjeu scientifique est de pouvoir prédire des points caractéristiques du squelette en interne à partir de données uniquement externes. L’Institut de Biomécanique Humaine Georges Charpak (Arts et Métiers ParisTech) a développé des méthodes de reconstruction des os et de l’enveloppe externe à partir de radiographies biplanes obtenues avec le système basse dose EOS. En s’appuyant sur cette technologie, ces travaux ont permis de proposer de nouvelles relations statistiques externes-internes pour prédire des points du squelette longitudinal, en particulier l’ensemble des centres articulaires du rachis, à partir d’une base de données de 80 sujets. L'application de ce travail pourrait permettre d’améliorer le réalisme des modèles numériques actuels en vue de mener des analyses biomécaniques, principalement en ergonomie, nécessitant des informations dépendant de la position des articulations comme les mesures d’amplitude de mouvement et de charges articulaires / Digital human models have become instrumental tools in the analysis of posture and motion in many areas of biomechanics, including ergonomics and clinical settings. These models include a geometric representation of the body surface and an internal linkage composed of rigid segments and joints allowing simulation of human movement. The customization of human models first starts with the adjustment of external anthropometric dimensions, which are then used as input data to the adjustment of internal skeletal segments lengths. While the external data points are more readily measurable using current 3D scanning tools, the scientific challenge is to predict the characteristic points of the internal skeleton from external data only. The Institut de Biomécanique Humaine Georges Charpak (Arts et Métiers ParisTech) has developed 3D reconstruction methods of bone and external envelope from biplanar radiographs obtained from the EOS system (EOS Imaging, Paris), a low radiation dose technology. Using this technology, this work allowed proposing new external-internal statistical relationships to predict points of the longitudinal skeleton, particularly the complete set of spine joint centers, from a database of 80 subjects. The implementation of this work could improve the realism of current digital human models used for biomechanical analysis requiring information of joint center location, such as the estimation of range of motion and joint loading

La thèse s’inscrit dans un contexte d’essor de l’audio spatialisé (5.1, Dolby Atmos...). Parmi les formats audio 3D existants, l’ambisonie permet une représentation spatiale homogène du champ sonore et se prête naturellement à des manipulations : rotations, distorsion du champ sonore. L’objectif de cette thèse est de fournir un outil d’analyse et de manipulation de contenus audio (essentiellement vocaux) au format ambisonique. Un fonctionnement temps-réel et en conditions acoustiques réelles sont les principales contraintes à respecter. L’algorithme mis au point est basé sur une analyse en composantes indépendantes (ACI) appliquée trame à trame qui permet de décomposer le champ acoustique en un ensemble de contributions, correspondant à des sources (champ direct) ou à de la réverbération. Une étape de classification bayésienne, appliquée aux composantes extraites, permet alors l’identification et le dénombrement des sources sonores contenues dans le mélange. Les sources identifiées sont localisées grâce à la matrice de mélange obtenue par ACI, pour fournir une cartographie de la scène sonore. Une étude exhaustive des performances est menée sur des contenus réels en fonction de plusieurs paramètres : nombre de sources, environnement acoustique, longueur des trames, ou ordre ambisonique utilisé. Des résultats fiables en terme de localisation et de comptage de sources ont été obtenus pour des trames de quelques centaines de ms. L’algorithme, exploité comme prétraitement dans un prototype d’assistant vocal domestique, permet d’améliorer significativement les performances de reconnaissance, notamment en prise de son lointaine et en présence de sources interférentes. / The context of this thesis is the development of spatialized audio (5.1 contents, Dolby Atmos...) and particularly of 3D audio. Among the existing 3D audio formats, Ambisonics and Higher Order Ambisonics (HOA) allow a homogeneous spatial representation of a sound field and allows basics manipulations, like rotations or distorsions. The aim of the thesis is to provides efficient tools for ambisonics and HOA sound scene analyse and manipulations. A real-time implementation and robustness to reverberation are the main constraints to deal with. The implemented algorithm is based on a frame-by-frame Independent Component Analysis (ICA), wich decomposes the sound field into a set of acoustic contributions. Then a bayesian classification step is applied to the extracted components to identify the real sources and the residual reverberation. Direction of arrival of the sources are extracted from the mixing matrix estimated by ICA, according to the ambisonic formalism, and a real-time cartography of the sound scene is obtained. Performances have been evaluated in different acoustic environnements to assess the influence of several parameters such as the ambisonic order, the frame length or the number of sources. Accurate results in terms of source localization and source counting have been obtained for frame lengths of a few hundred milliseconds. The algorithm is exploited as a pre-processing step for a speech recognition prototype and allows a significant increasing of the recognition results, in far field conditions and in the presence of noise and interferent sources.

La préservation de la richesse aquatique est devenue un souci majeur d'ordre mondial suite au risque de pénurie en eau. Au Liban, les rejets anthropiques incontrôlés et incontrôlables au bord des rivières menacent la qualité de ses eaux de surface. Pour cela, quatre cours d'eau libanais ont été choisis comme cadre d'étude : la rivière Damour, la rivière Kadisha-Abou Ali, la rivière Ibrahim et la rivière Oronte.Les différents paramètres physico-chimiques et microbiologiques étudiés ont permis dans un premier temps la construction d'une base de données de chacune de ces rivières. Une seule analyse spatio-temporelle des paramètres séparément n'aide pas à définir l'état trophique des rivières. Partant de l'idée des corrélations que peuvent exister entre certains paramètres, l'Analyse en Composante Principale (ACP) retenant la totalité de l'information sera utilisée en dépit des méthodes classiques. Cet outil statistique a permis de classer les rivières par niveau de pollution. Il a aussi aidé à observer l'impact des apports des polluants sur les différentes stations de rivières étudiées.Pour suivre le devenir des coliformes fécaux dans les eaux, l'ACP des variables microbiologiques a montré la persistance des colonies bactériennes dans les eaux malgré les conditions climatiques diverses et le régime méditerranéen torrentiel des rivières. En effet, les sédiments constituent des réservoirs potentiels de microorganismes pathogènes. Le décrochage bactérien des agrégats sédimentaires et la remise en suspension dans l'eau pose un problème alarmant de santé publique. / Preservation of aquatic wealth has worldwide become a major concern due to the risk of water shortage. In Lebanon, uncontrolled and uncontrollable anthropogenic rejections along rivers threaten the quality of its surface waters. Four Lebanese rivers were selected as study framework: The Damour river, Kadisha-Abu Ali river, Ibrahim river and Orontes river. The physico-chemical and microbiological parameters analyzed has formed a large database of these rivers. The spatio-temporal analysis of separate parameters did not help defining the trophic status of rivers. The assumption that correlations exist between certain parameters, guides us to use the Principal Component Analysis (PCA) in spite of conventional methods. This statistical tool was used to define the pollution levels in rivers. It also leads to observe the impact of pollutants inflows on different sites studied. To follow the fate of fecal coliform in water, the ACP of microbiological variables showed the persistence of bacterial colonies in water despite the various climatic conditions and the Mediterranean flow rate. Indeed, sediments are potential reservoirs of pathogenic microorganisms. The bacteria aggregated to the sediment can be present again in water column causing an alarming public health problem.

L’objectif de ce travail de thèse est d’envisager les apports de l’Emission Acoustique (EA) en tant qu’outil de diagnostic et de surveillance des structures et ouvrages en bois. Nous avons appliqué cet outil et développé des méthodes de suivi de la fissuration. Si l’objectif affiché est l’utilisation de l’EA pour de la surveillance in-situ, un passage par des manipulations en laboratoire a été nécessaire pour valider les méthodes mises en œuvre. Des essais de chargement à déplacement imposé ont été réalisés sur des éprouvettes de Douglas (DCB à inertie constante) soumises à un chargement en mode I, pour deux teneurs en eaux distinctes. En parallèle du système d’acquisition acoustique, un système d’acquisition d’images a été utilisé pour suivre l’évolution de la fissuration sur les faces principales des éprouvettes.Dans un premier temps, nous avons constaté que la cinétique de fissuration était corrélée à l’énergie acoustique des signaux enregistrés. Une écoute globale, sans filtration des données, fournit une indication sur l’évolution de l’endommagement d’une structure.En effectuant un premier traitement des données, en considérant les évènements acoustiques et en utilisant des courbes de correction de localisation et d’amplitude des signaux, nous avons pu déterminer la position d’un (ou plusieurs) pic(s) d’activité acoustique. La courbe d’évolution de la position de ce(s) pic(s) d’activité donne un résultat similaire à celle de la pointe de fissure obtenue avec le système d’imagerie. Nous avons ainsi pu estimer un taux de restitution d’énergie moyen Gc. Dans le but de passer à des applications in situ, nous avons mis en œuvre cette méthode lors d’un essai de fluage sur une éprouvette à inertie variable. L’EA a su prendre le relais lorsque les relevés visuels étaient absents. L’EA a aussi pu fournir des informations complémentaires sur l’initiation et la propagation de la fissuration et ce, sur une durée surveillance longue.La méthode de détection des pics d’activités par EA montre que les évènements acoustiques de forte amplitude sont localisés de part et d’autre de la pointe de fissure obtenue par imagerie. Dans un deuxième temps, en effectuant un parallèle avec les méthodes développées dans les matériaux composites, le bois pouvant y être assimilé par certains aspects, nous avons pu, par une utilisation conjointe des outils statistiques, de l’imagerie électronique (MEB) et de l’analyse des formes d’ondes, identifier les mécanismes de ruine présents lors des essais.Après un travail de filtration des données obtenues sur des essais à mode de ruine choisi (traction, flexion et cisaillement), quatre familles d’évènements ont pu être mis en évidence. Par l’étude de leurs formes d’ondes respectives, ces familles ont pu être associées à de la rupture de fibre, de la fissuration de matrice, de la décohésion et du délaminage telles qu’on les retrouve dans les matériaux composites. L’étude au MEB a confirmé qu’une multitude de mécanismes étaient présents sur les plans de fissuration des éprouvettes et la vraisemblance des résultats obtenus.D’un point de vue quantitatif, deux mécanismes de ruine principaux ressortent : la rupture de fibres et la fissuration matricielle. Il s’agit là d’indicateurs dont l’évolution peut constituer un indicateur, précurseur à la ruine d’un ouvrage. Le travail effectué dans cette thèse constitue un pas dans l’emploi de l’EA dans la surveillance des structures et des ouvrages en bois et laisse entrevoir d’autres emplois notamment en mécanique de la rupture et dans l’étude des zones d’élaboration. / The aim of this thesis is to consider what Acoustic Emission (AE) can provide as a tool for diagnosis and assessment of wood structures and works. We applied this tool and developed methods for tracking crack propagation. If our intention is using AE for the in-situ monitoring, we have to do experiments in laboratory to validate the methods developped. Loading tests under imposed displacement were conducted on Douglas samples (DCB constant inertia) subjected to a loading in mode I, for two levels of moisture content. In tandem of the acoustic emission emission system, an image acquisition system was used to record crack propagation on the main faces of the samples.First, we showed that the cracking kinetics correlates with the acoustic energy of the recorded signals. A global analysis, with unfiltered data, provides a good indication of the evolution of the damage within a structure. Then by performing a first data processing, by taking into account the acoustic events and by using correction curves of localization and amplitude, we were able to determine the position of one (or more) peak(s) of acoustic activity. The evolution curve of the position of this (these) peak(s) of activity gives a result similar of the crack tip evolution obtained with the digital image acquisition system. By this way we were able to estimate an average restoration level of critical energy Gc. In the purpose of making in situ applications, we have implemented this method during a creep test on a specimen with variable inertia. A previously loaded sample was placed to a relative humidity variation - from a humid atmosphere to a dry atmosphere. Only spot measurements of the crack tip position has been made. AE was able to take over when visual statements were absent. AE was also able to provide additional information on the initiation and propagation of cracks over a long term monitoring. The method for detecting peaks of activities by AE shows that acoustic events with high amplitude are located on both side of the crack tip obtained by imaging.Secondly, by comparing with the methods developed in composite materials, wood could be considered as such, we were able, by joint use of statistical tools, electronic imaging (SEM) and analysis of waveforms, to identify failure mechanisms which were present during testing. After processing data obtained on failure specific mode test (tensile, bending and shear), four clusters of events have been highlighted. By studying their respective waveforms and signal caracteristics, these families have been associated with the rupture of fiber, matrix cracking, debonding and delamination such as those found in composites. The study of SEM images made from owr samples has confirmed the presence of a multitude of mechanisms on the cracking path of the wood samples. This confirms the reasonableness of results obtained. From a quantitative perspective, two major failure mechanisms stand out: the breaking of fibers and matrix cracking. The evolution of these indicators may be a precursor to the ruin of a structure.The work undertaken in this thesis is a step in the use of AE in monitoring structures and wooden structures. It suggests other purposes for the use of AE in wood. We could imaging using AE in order to study the process zones by using mTDCB samples.

Parmi les outils les plus classiques de l'Analyse Multivariée, les Composantes Principales sont aussi un des plus anciens puisqu'elles furent introduites il y a plus d'un siècle par Pearson (1901) et redécouvertes ensuite par Hotelling (1933). Aujourd'hui, cette méthode est abondamment utilisée en Sciences Sociales, en Economie, en Biologie et en Géographie pour ne citer que quelques disciplines. Elle a pour but de réduire de façon optimale (dans un certain sens) le nombre de variables contenues dans un jeu de données.<p>A ce jour, les méthodes d'inférence utilisées en Analyse en Composantes Principales par les praticiens sont généralement fondées sur l'hypothèse de normalité des observations. Hypothèse qui peut, dans bien des situations, être remise en question.<p><p>Le but de ce travail est de construire des procédures de test pour l'Analyse en Composantes Principales qui soient valides sous une famille plus importante de lois de probabilité, la famille des lois elliptiques. Pour ce faire, nous utilisons la méthodologie de Le Cam combinée au principe d'invariance. Ce dernier stipule que si une hypothèse nulle reste invariante sous l'action d'un groupe de transformations, alors, il faut se restreindre à des statistiques de test également invariantes sous l'action de ce groupe. Toutes les hypothèses nulles associées aux problèmes considérés dans ce travail sont invariantes sous l'action d'un groupe de transformations appellées monotones radiales. L'invariant maximal associé à ce groupe est le vecteur des signes multivariés et des rangs des distances de Mahalanobis entre les observations et l'origine. <p><p>Les paramètres d'intérêt en Analyse en composantes Principales sont les vecteurs propres et valeurs propres de matrices définies positives. Ce qui implique que l'espace des paramètres n'est pas linéaire. Nous développons donc une manière d'obtenir des procédures optimales pour des suite d'experiences locales courbées. <p>Les statistiques de test introduites sont optimales au sens de Le Cam et mesurables en l'invariant maximal décrit ci-dessus.<p>Les procédures de test basées sur ces statistiques possèdent de nombreuses propriétés attractives: elles sont valides sous la famille des lois elliptiques, elles sont efficaces sous une densité spécifiée et possèdent de très bonnes efficacités asymptotiques relatives par rapport à leurs concurrentes. En particulier, lorsqu'elles sont basées sur des scores Gaussiens, elles sont aussi efficaces que les procédures Gaussiennes habituelles et sont bien plus efficaces que ces dernières si l'hypothèse de normalité des observations n'est pas remplie. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Les aires cérébrales entretiennent des relations fonctionnelles, formant ainsi des réseaux qui peuvent être altérés dans diverses pathologies. L'étude de ces réseaux de connectivité fonctionnelle pourrait potentiellement aider au diagnostic d'un individu et au traitement de sa pathologie. À travers quatre études, nous avons montré que l'analyse en composantes indépendantes spatiale est une méthode suffisamment sensible, reproductible et spécifique pour mettre en évidence, à l’échelle individuelle et au repos, des réseaux sains et pathologiques fiables. Ainsi, le réseau pathologique sous-tendant les hallucinations acoustico-verbales permet de définir les aires cérébrales à traiter par stimulation magnétique transcrânienne. Parmi les réseaux sains, ceux qui impliquent le cortex cingulaire postérieur et le précunéus semblent profondément altérés dans les troubles de la conscience, et peuvent servir d'outil diagnostic pour distinguer le locked-in syndrome de l'état végétatif. Il est désormais possible de cartographier, à l'échelle individuelle, les relations fonctionnelles entre les aires cérébrales. L’étude à venir de la dynamique et du niveau d’activité des réseaux de connectivité fonctionnelle nous renseignera davantage sur leurs fonctions et leur implication dans la pathologie. / Brain areas are functionally connected in networks, even at rest. Since such connectivity networks could be impaired in several pathologies, they could potentially serve for diagnosis and treatment. Based on four studies, spatial independent component analysis has shown sufficient sensitivity, reproducibility and specificity to produce reliable healthy as well as pathological networks at the individual level. Therefore, the network underlying auditory hallucination could define the brain areas to treat by transcranial magnetic stimulation. Among the common resting-state networks, the ones involving the posterior cingular cortex and the precuneus seem deeply altered in disorders of consciousness, and so could be used as a diagnostic tool to distinguish the locked-in syndrome from the vegetative state. We can now map, at the individual level, the functional relationships between brain areas. Further studies on the dynamic and on the level of activity of the functional connectivity networks might provide relevant information about their functions and their involvement in the pathology.

Cette thèse a pour objectifs de développer une modélisation aussi fine que possible des structures aciers et mixtes acier-béton sous sollicitations cycliques avec prise en compte d'une part du comportement des assemblages et d'autre part des non-linéarités géométriques et du contact à l'interface acier-béton. Notre attention porte en particulier sur l'assemblage de type poutre acier/mixte sur poteau métallique par platine d'extrémité boulonnée. L'objectif étant de proposer un modèle «élément fini» d'assemblage qui reproduit aussi fidèlement que possible le comportement cyclique de ce dernier pour ensuite l'assembler à un élément fini de poutre non-linéaire acier ou mixte avec prise en compte, pour ce dernier, du soulèvement à l'interface. Le travail se compose de 3 parties distinctes. Un premier modèle qui se base sur la méthode des composantes a été développé ayant pour objectif de suivre la déformation de chaque composante au cours des cycles et de prendre en compte les non-linéarités induites par la séparation entre la platine d'extrémité et la semelle du poteau auquel elle est boulonnée. Ce modèle type composantes, a été développé pour une rangée de boulons. Dans le cas le plus fréquent, de deux rangées de boulons, une résistance de groupe (en plus des résistances individuelles de chacune des rangées) est susceptible de se développer. Pour rendre compte de ce phénomène, nous avons implanté le modèle proposé par Cerfontaine qui repose sur la définition d'une surface de charge et une règle d'écoulement associée pour déterminer les allongements des ressorts équivalents. Seul le cas de plasticité parfaite est considéré. Il est mis en évidence que l'influence de l'effet de groupe s'avère non négligeable sur le comportement post-élastique de l'assemblage et donc de la structure. Dans une seconde phase, nous proposons un modèle de poutre métallique classique en grands déplacements (approche co-rotationnelle) avec rotules généralisées aux extrémités. Nous faisons l'hypothèse que les déformations plastiques sont concentrées aux rotules dont le comportement plastique est contrôlé par une surface de charge asymétrique (anisotrope) qui peut prendre différentes formes selon la valeur donnée à un facteur q dit « facteur de forme». Chacune de ces rotules plastiques comprend un ressort longitudinal pour l'effort normal Net un ressort spiral pour le moment fléchissant M. L'interaction (M-N) entre ces deux efforts dans le domaine plastique est régie par le critère de plasticité. Le modèle de rotule plastique généralisé proposé permet de rendre compte de l'adoucissement cyclique, de la ductilité et du « pinching effect ».Nous montrons aux travers de plusieurs exemples la pertinence mais également les limites d'une telle approche. Dans une troisième partie, nous proposons un nouvel élément fini de poutre mixte (à 6 ddl par nœud) en petits déplacements avec prise en compte de la non-linéarité matérielle de la poutre ainsi que du contact entre l'acier et le béton. Une stratégie efficace de type nœud mobile (Flying Node) est proposée pour déterminer l'étendue de la surface de contact au sein d'un élément fini et d'adapter le maillage de l'élément poutre/poteau. Pour la résolution du problème de contact, la technique du Lagrangien Augmenté a été retenue. On montre que dans certaines situations, le soulèvement modifie la redistribution des efforts. / The goal of this thesis is to develop computational tools for the nonlinear analysis of steel and composite steel-concrete structures under cyclic loading taking into account the actual behaviour of joint, material and geometry non-linearities and contact conditions at the steel-to-concrete interface. In particular, our efforts focuses on typical bolted end-plate connection between steel or composite beam and steel column. The objective is to develop a new «joint finite element" able to reproduce accurately the cyclic behavior of the beam-to-column connection. Next this model is combined with a non-linear steel/composite beam element considering slip and possible uplift at the interface. The thesis consists of three major parts. The first part deals with the behavior of a steel beam-to-column bolted end-plate connection under arbitrarily cyclic loading. The proposed model is based on an improved component method that closely follows the deformation of each component taking into account non-linearities induced by possible gap between the column flange and the end-plate. This model has been developed for a single row connection. In the case of multiple row bolted connection group effects may develop. Possible group effect between two bolt-rows has been implemented considering the model proposed by Cerfontaine based on the definition of the multi-surface yield criterion and the associated flow rule that govern deformation of equivalent springs. Only the case of perfect plasticity is considered. It is shown that the influence of the group effect is not negligible on the nonlinear response of the joint. In the second part, we have developed a flexible co-rotational two-noded beam with generalized elasto-plastic hinges at the beam ends. It is assumed that plastic deformations concentrate at these hinges. These hinges have the ability to elongate/shorten along the beam axis and to rotate. A family of asymmetric and convex yield surfaces of super-elliptic shape is considered for the plastic behavior of the hinges. By varying the roundness factor, an infinite nun1ber of yield surface are obtained. It is shown that the nonlinear response of bolted connections subjected to both bending and tension are conveniently modeled with such a yield surface. It was observed that cyclic loading produces pinching effect, cyclic softening and ductile behavior. Advantages and limitations of the approach are discussed. Finally, the third part is dedicated to the problem of contact at the interface of steel-concrete composite beams. A "new" finite element for composite steelconcrete beam is proposed. The beam element has 6 degrees of freedom per node. The concrete beam is allowed to separate from the steel beam. An efficient contact algorithm is proposed. The Flying node concept is introduced and used to determine the extent of the contact area within a single element and modify the mesh of the beam structure. The contact problem is solve using the Augmented Lagrangian Method. The influence of contact on the loading capacity of the beam and its influence on some design variables are highlighted.

Le rôle économique de l’État fait l’objet de nombreuses controverses autant dans le cadre théorique que du point de vue pratique. Les acteurs de ces controverses sont les objecteurs de l’efficacité de l’intervention publique depuis Smith à nos jours, les keynésiens et les économistes de la synthèse néo-classique. Divers thèmes allant du principe de la main invisible, de l’impôt, des anticipations, du fardeau de la dette, de l’effet d’éviction, de la production de biens publics sont questionnés à travers de tels débats. Le travail explique la ventilation des composantes des dépenses publiques et leurs conséquences suivant le développement (OCDE, BRICS et UEMOA). L’étude montre également que les effets des dépenses publiques et de leurs composantes sur l’activité économique sont différents suivant le niveau de revenu des pays. Enfin, ce travail de recherche suggère que la taille optimale des dépenses publiques et celle de leurs composantes sont une fonction croissante du niveau de développement à l’exception des dépenses militaires. / The economic role of the State has been the subject of much debate both from theoretical and the practical perspectives. The actors of these controversies include the objectors of the efficiency of the public intervention since Smith to the present days, Keynesians and economists of the synthesis. Topics ranging from principle of the invisible hand, tax, expectations, burden of the debt, crowding out effect, public sector production are treated through of such debates. The work explains the breakdown of public spending components and implications for countries at levels development (OECD, BRICS, and WAEMU). The study also indicated that the effects of the public spending and its components on the economic activity are different according countries’ stage of development. A lastly, research work suggests that the optimal size of the public spending and its components are an increasing function of the level of development with the exception of military expenditures.

Les cavités sont le lieu privilégié des interactions d’une protéine avec ses ligands, et sont donc déterminantes pour sa fonction, elle-même aussi influencée par la dynamique de la protéine. Peu de méthodes permettent d’étudier en détail la dynamique des cavités malgré leur intérêt notamment pour le criblage virtuel. Les cavités d’une protéine définissent un ensemble très labile. Ainsi, suivre une cavité le long d’une trajectoire est ardu car elle peut être sujette à des divisions, fusions, disparitions et apparitions. Je propose une méthode pour résoudre cette question afin d’exploiter la dynamique des cavités de façon systématique et rationnelle, en classifiant les cavités selon les groupes d’atomes les entourant. J’ai identifié les paramètres procurant les meilleurs critères de suivi des cavités. Pour caractériser les évolutions principales de la géométrie des cavités en relation avec la dynamique de la protéine, j’ai développé une méthode basée sur l’Analyse en Composantes Principales. Cette méthode peut être utilisée pour sélectionner ou construire des conformations à partir de la forme de leurs cavités. Deux exemples d’applications sont traitées : la sélection de conformations ayant des cavités de géométries diverses et l’étude de l’évolution des cavités de la myoglobine lors de la diffusion du monoxyde de carbone. Ces deux méthodes ont été utilisées pour trois projets de criblage virtuel ciblant l’ADN-gyrase de M tuberculosis, la subtilisine 1 de P vivax et GLIC, homologue procaryote des récepteurs pentamériques humains. Les molécules sélectionnées à l’aide de ces méthodes ont permis d’identifier une molécule active contre la subtilisine et quatre effecteurs de GLIC. / Cavities are the prime location of the interactions between a protein and its ligands, and thus are crucial for its functions, together with its dynamics. Although cavities have been studied since the seventies, specific studies on their dynamical behavior only appeared recently. Few methods can tackle this aspect, despite its interest for virtual screening and drug design. Protein cavities define an extremely labile ensemble. Following one cavity along a trajectory is therefore an arduous task, because it can be subjected to several events of fusions, divisions, apparitions and disappearances. I propose a method to resolve this question, thus enabling systematic and rational dynamical exploitation of protein cavities. This method classify cavities using the atom groups around them, using algorithms and parameters that I identified as giving best results for cavity tracking. To characterize the main directions of evolution of cavity geometry, and to relate them with the dynamics of the underlying structure, I developed a method based on Principal Component Analysis (PCA). This method can be used to select or build conformations with given cavity shapes. Two examples of applications have been treated: the selection of conformations with diverse cavity geometries, and the analysis of the myoglobin cavity network evolution during the diffusion of carbon monoxide in it. These two methods have been used in three projects involving virtual screening, targeting M. tuberculosis DNA-gyrase, P vivax subtilisin 1 and GLIC, an procaryotic model of human pentameric ligand-gated ion channel. These methods allowed us to identify an inhibitor of subtilisin 1 and four effectors of GLIC.

L'évolution des technologies actuelles permet de traiter un grand nombre d'expériences (ou de simulations) et d'envisager un nombre important de paramètres. Cette situation conduit à des matrices de grande, voire très grande, dimension et nécessite le développement de nouveaux outils pour évaluer et visualiser ces données et, le cas échéant, en réduire la dimension. L'évaluation de la qualité de l'information apportée par l'ensemble de points constituant une base de données ou un plan d'expériences peut se faire au travers de critères basés sur des calculs de distance, qui renseigneront sur l'uniformité de la répartition dans l'espace multidimensionnel. Parmi les méthodes de visualisation, l'Analyse en Composantes Curvilignes a l'avantage de projeter des données en grande dimension dans un espace bidimensionnel en préservant la topologie locale, ce qui peut aider à détecter des amas de points ou des zones lacunaires. La réduction de dimension s'appuie sur une sélection judicieuse de sous-ensembles de points ou de variables, via des algorithmes. Les performances de ces méthodes ont été évaluées sur des cas d'étude issus des études QSAR, de la spectroscopie et de la simulation numérique. / Technological progress has now made many experiments (or simulations) possible, along with taking into account a large number of parameters, which result in (very) high-dimensional matrix requiring the development of new tools to assess and visualize the data and, if necessary, to reduce the dimension. The quality of the information provided by all points of a database or an experimental design can be assessed using criteria based on distances that will inform about the uniformity of repartition in a multidimensional space. Among the visualization methods, Curvilinear Component Analysis has the advantage of projecting high-dimensional data in a two-dimensional space with respect to the local topology. This also enables the detection of clusters of points or gaps. The dimensional reduction is based on a judicious selection of subsets of points or variables, via accurate algorithms. The performance of these methods was assessed on case studies of QSAR, spectroscopy and numeric simulation.