Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Dans cette thèse, je propose plusieurs modèles et outils numériques afin de mieux comprendre et prédire le comportement et le développement de cultures et dispositifs neuronaux.Les cultures de neurones ont en effet été un outil précieux durant les 20 dernières années : elles ont permis de mieux comprendre la manière dont le cerveau traite les différentes informations qui lui parviennent en donnant aux scientifiques la possibilité de tester les effets de médicaments sur les neurones, ainsi que d'obtenir leurs réponses détaillées à diverses perturbations et stimuli.De plus, de récentes avancées en microfluidiques ont ouvert la voie à la conception de dispositifs neuronaux plus élaborés, rapprochant encore un peu plus la perspective du traitement de signaux complexes via des neurones in vitro.Dans une première partie, je propose un mécanisme pour expliquer les bouffées d'activité épileptiformes présentes dans les cultures, mécanisme que je formule via un modèle théorique concis. J'effectue ensuite une vérification expérimentale des prédictions du modèle sur des cultures et montre que celles-ci sont effectivement compatibles avec le comportement observé in vitro.Dans une seconde partie, je décris plus en détail la description de la dynamique spatio-temporelle du phénomène, notamment le fait que les bursts nucléent en des zones bien précises du réseau neuronal.Comme les prédictions et analyses effectuées dépendent fortement de la structure de ce réseau, je présente ensuite la réalisation d'une plateforme de simulation afin de permettre de modéliser efficacement le développement des réseaux neuronaux. Ce logiciel prend en compte les interactions entre les neurones et leur environnement et constitue la première plateforme à fournir des modèles polyvalents et complets pour décrire l'intégralité du processus de croissance neuronal. Je montre ensuite que ce simulateur est capable de générer des morphologies valides et l'utilise pour proposer des nouvelles topologies de réseaux afin de décrire les cultures de neurones. Je reproduis également des dispositifs neuronaux existants et montre que les activités entretenues par ces structures sont compatibles avec les observations expérimentales. Enfin, je discute plusieurs directions de recherche possibles, pour lesquelles l'utilisation de dispositifs neuronaux spécifiques permettrait de contourner les limitations des cultures neuronales et fournirait ainsi de nouvelles informations sur les processus sous-tendant le développement et la plasticité cérébrale / In this thesis, I provide models and numerical tools to better understand and predict the behavior and development of neuronal cultures and devices.Neuronal cultures have proven invaluable in improving our understanding of how the brain processes information, by enabling researchers to investigate neuronal and network response functions to various perturbations and stimuli.Furthermore, recent progress in microfluidics have opened the gate towards more elaborated neuronal devices, bringing us one step closer to complex signal processing with living in vitro neurons.In a first part, I propose a mechanism to explain the epileptiform bursts of activity present in cultures, mechanism which I formulate as a concise theoretical model. I subsequently test the predictions of this model on cultures and show that they are indeed compatible with the behavior observed in vitro.I further develop this description in the second part of the thesis, where I analyze its spatiotemporal dynamics and the fact that burst nucleate in specific areas in the network.Since predictions and analysis of these nucleation centers strongly depends on the network structure, I develop a simulation platform to enable efficient modeling of the network development. This software takes into account the interactions between the neurons and their environment and is the first platform to provide versatile and complete models to simulate the entire growth process of neurons. I demonstrate that this simulator is able to generate valid neuronal morphologies, then use it to propose new network topologies to describe neuronal cultures, as well as to reproduce existing neuronal devices. I then show that the activities sustained by these structures are compatible with the experimental recordings.Eventually, I discuss several future directions for which the use of neuronal devices would enable to circumvent current limitations of neuronal cultures, thus providing new information on the processes which underlie brain development and plasticity.

Afin de corriger la suractivation de la voie de signalisation Raf/MEK/ERK observée dans 30 % des cancers,nous avons choisi d'inhiber la kinase Raf-1. Les inhibiteurs potentiels de Raf-1 ont été conçus avec un cyclecentral original 4-azaindolique. Pour apporter de la diversité fonctionnelle au niveau des sommets C-2 et C-5lors de la synthèse, nous avons optimisé deux méthodes à partir du synthon 5-méthoxy-4-azaindole-Nphénylsulfonyle.La première est une réaction de lithiation du sommet C-2 suivie de la condensation dedifférents électrophiles et la deuxième est la C-arylation ou N-arylation du sommet C-5 à partir du dérivétriflate en 5 via des réactions de couplage pallado-catalysées de type Suzuki et Buchwald, respectivement.Ces deux méthodes ont permis d'aboutir à 2 séries de composés : une première série fonctionnalisée enposition N-1 et C-5 du noyau 4-azaindole et une deuxième série substituée en position C-5 et C-2.Pour tester les nouveaux inhibiteurs synthétisés et un inhibiteur naturel appelé PEBP, nous avons mis aupoint des tests d'activité in vitro sur l'ensemble de la cascade Raf/MEK/ERK et sur chacune des 3 kinases.Les tests ont été développés avec 2 méthodes de TR-FRET, Lance UltraTM et LanthascreenTM, et ont étévalidés avec des inhibiteurs commerciaux et comparés par rapport à la méthode radioactive PFBA.Au total, 30 produits finaux ont été évalués in vitro sur la kinase Raf-1. Grâce aux plateformes duCancéropôle GO, les produits ont aussi été testés sur 6 lignées de cellules cancéreuses et sur les kinasesdu cycle cellulaire DYRK1A, GSK3 et CDK5. Plusieurs molécules ont montré une activité antitumoraleencourageante de l'ordre du μM et un composé a été identifié comme inhibiteur de Raf-1 avec une valeurd'IC50 de 9,8 μM et une cytotoxicité sélective vis-à-vis des cellules du foie Huh7 (IC50 = 3 μM).

Cette thèse est dédiée à la modélisation conjointe des modalités audio et vidéo de la parole et à son exploitation pour la séparation de sources. Tout d'abord, une modélisation probabiliste bimodale de la parole audiovisuelle à base de mélange de noyaux est proposée. Cette modélisation est ensuite exploitée pour la détection des silences. De plus, nous proposons une détection purement visuelle des silences en s'appuyant sur l'observation des lèvres du locuteur. Ce dernier procédé présente l'avantage d'être indépendant d'un bruit acoustique. Ces deux modélisations sont ensuite exploitées pour la séparation de mélanges convolutifs de sources audiovisuelles. Nous résolvons ainsi le problème classique des indéterminations des méthodes de séparation dans le domaine fréquentiel avant de proposer une méthode géométrique qui utilise les périodes de silence de la source d'intérêt. Les algorithmes proposés sont validés par des expériences sur des corpus multi-locuteurs et multi-langues.

L'objectif de cette recherche est d'expliquer l'évolution du périmètre d'activité de l'entreprise par la variation de son système de gouvernance. Nous proposons un modèle de recherche qui met en exergue l'impact des différents mécanismes de gouvernance sur les décisions du dirigeant et les conséquences sur l'évolution du périmètre d'activité de la firme. Ce modèle démontre que suivant la configuration du système de gouvernance de l'entreprise, le dirigeant optera soit pour la diversification, soit pour le recentrage d'activité. La variation du périmètre et son efficacité en termes de création ou de destruction de valeur résulteraient donc de l'interaction entre le dirigeant et les différents mécanismes de gouvernance de l'entreprise. Une étude empirique a été menée pour tester ce modèle à travers une étude de cas du groupe Danone.

De par leur taille miniature, les capteurs sans fils sont fortement contraints en énergie, imposant une gestion raisonnée du réseau qu'ils peuvent former grâce à leur capacité de communication sans fil. Cette dernière, limitée, impose des portées réduites contraignant les informations à être relayées d'objet en objet avant d'atteindre leur destinataire. On parle alors de communications multi-sauts. Le déploiement de ces réseaux sur des zones sensibles ou distantes rend également impossible le rechargement ou le remplacement des batteries. Il est alors crucial d'ordonnancer l'activité des capteurs; Pendant qu'une partie des objets participe à l'application, les autres sont dans un mode passif, peu consommateur de ressources. Le critère retenu pour l'ordonnancement est celui de la couverture de surface: l'ensemble des capteurs actifs doit être capable d'observer une zone aussi large que celle couverte par l'ensemble des capteurs déployés. Nous souhaitons également que cet ensemble soit connecté, c'est à dire que les communications multi-sauts soient possibles entre toute paire d'éléments du réseau. <br />Nous avons choisi d'étudier des approches localisées uniquement, ne reposant sur aucune infrastructure. L'objectif est d'obtenir un comportement global cohérent à partir de décisions individuelles simples issues d'informations locales. Chaque noeud décide de sa propre activité en ne se basant que sur l'observation de ses propres voisins. Les changements de topologie du réseau (dus à la mobilité, aux pannes ou à des changements de statut) ne sont par conséquent vécus par les noeuds que comme de simples modifications de leurs voisinages. Ceci permet d'obtenir des solutions robustes, adaptables et surtout passables à l'échelle, aspect extrêmement important dans des réseaux où les densités évoquées peuvent être d'une centaine de noeuds par zone de communication. <br />Nos propositions se distinguent non seulement parce qu'elles considèrent les problèmes de connexité et de couverture de zone comme n'en étant qu'un seul, mais aussi de par leur faible coût en communication ainsi que par leur robustesse. Nous avons ensuite étudié diverses méthodes d'extension à la couverture multiple où tout point de la zone doit être couvert par un nombre fixé de capteurs actifs. Enfin, nous avons évalué toutes ces approches à l'aide de modèles de communication réalistes, montrant que nos solutions conservent toute leur cohérence, en termes de couverture et de connexité. En revanche, aux protocoles classiques souffrant de pertes de performances, nous avons proposé des mécanismes améliorerant leur comportement dans des environnements réalistes.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

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Cette recherche avait pour objectif d'analyser l'articulation de l'activité de l'enseignant et des élèves en classe. Elle visait à : (a) concevoir et caractériser un niveau autonome de l'articulation de l'activité dans la classe, dénommé configuration d'activité, (b) caractériser les fonctions de ce niveau d'articulation, (c) préciser en quoi les configurations d'activité permettent d'intégrer les niveaux individuel-collectif de l'activité en classe et (d) mettre en débat les questions de l'apprentissage en milieu scolaire et de l'efficacité de l'enseignement.<br /><br /> Cette recherche a été menée en collaboration avec deux professeures des écoles débutantes (Titulaires de deuxième année). Trois configurations d'activité ont été décrites et analysées. Deux types de données ont été recueillies : des données d'observation et d'enregistrement vidéo de séances de classe et des données d'autoconfrontation de l'enseignante et de quelques élèves à partir de ces enregistrements. L'analyse des données a été réalisée en référence à la théorie sémiologique du cours d'action. Le cours d'action des enseignantes et de quelques élèves, leur articulation, ainsi que les configurations d'activité ont été décrits.<br /><br /> Les résultats montrent que l'on peut caractériser les configurations d'activité en classe par un ensemble de composants : (a) la nature et l'organisation du travail des élèves, (b) l'utilisation d'artefacts cognitifs, (c) l'organisation de l'espace et du temps de travail, (d) les formes d'interaction, (e) le mode d'institution des actions des élèves. Les configurations d'activité sont également délimitées dans le temps et dans l'espace : elles ont un début et une fin. Elles sont inscrites dans la culture professionnelle des enseignants et dans la culture scolaire des élèves.<br /> Les résultats montrent également que les configurations d'activité remplissent un ensemble de fonctions. Elles rendent possible le travail des enseignants et l'actualisation des préoccupations qui lui sont liées. Elles rendent également possible et viable le métier d'élève et l'actualisation des préoccupations qui sont les leurs en classe. Elles permettent l'articulation de ces préoccupations et l'instauration d'un équilibre plus ou moins stable entre les tensions qui résultent de leurs préoccupations divergentes. Elles permettent ainsi l'émergence d'un ordre, viable pour les acteurs, au sein de la classe.<br /> Les configurations d'activités permettent une description de la classe qui articule le point de vue individuel et collectif. L'apprentissage dans les configurations d'activité est décrit comme un double processus, d'une part de validation des « actions efficaces » et, d'autre part, d'inscription dans une communauté de pratique. Les configurations d'activité dans la classe sont inscrites dans le temps long de l'activité des enseignants et des élèves. Les configurations décrites apparaissent viables pour les acteurs en dépit de leur efficacité relative pour les apprentissages des élèves. <br /><br /> Cette recherche apporte enfin une contribution à la conception d'aide à l'activité des enseignants et à leur formation. Elle propose une ergonomie-formation, articulant les aspects éthiques, épistémologiques et ontologiques de la recherche avec ses visées transformatives et heuristiques.

Il est couramment admis aujourd'hui que le stage en entreprise est essentiel à la formation, fut-elle universitaire. Peu de travaux pourtant se sont intéressés à la manière dont le stage contribue à la professionnalisation et au développement et à la formation des élèves et étudiants. La thèse réalisée dans le cadre de l'Ecole des Mines de St Etienne cherche à explorer en quoi le stage en entreprise pour des élèves en formation d'ingénieurs pouvait être facteur de développement Appuyé sur une perspective socio-constructiviste, et sur la théorie de l'activité issue des approches vygotskienne la thèse s'intéresse à la manière dont les instruments langagiers structurent la pratique du stage, permettent la réflexivité et la mise en visibilité des contradictions des systèmes d'activité entre l'entreprise et l'Ecole et à l'intérieur même de l'Ecole.L'approche théorique permet de définir les hypothèses suivantes :- Le stage est intégré à un dispositif de formation, organisé en lien avec les règles de la communauté constituée par les instances qui valident la formation. Ce dispositif s'imprègne de l'histoire du métier dans laquelle il s'inscrit. - Le stage est un élément de socialisation par les instruments parce qu'il permet à l'élève de s'inscrire dans un genre partagé, avec une acceptation de règles du jeu autour de la construction de son identité professionnelle, vers le métier d'ingénieur. Le dispositif de formation propose à l'élève un appareil de conversation qui lui permet de modifier et de reconstruire la réalité subjective et lui fournit une nouvelle identité professionnelle. Le rapport et la soutenance sont des instances proposées à l'élève pour discuter du genre découvert pendant le stage.- L'élève, lorsqu'il restitue son expérience en entreprise, se situe à l'intersection de plusieurs systèmes d'activité : le sien, celui de l'entreprise qui l'a accueilli en stage et celui du tuteur enseignant qui va valider cette expérience pour sa formation. Nous caractérisons donc en quoi le dispositif proposé par la formation permet la réflexivité avec la mise en visibilité des contradictions vécues et éventuellement leur dépassement. Nous regardons ensuite comment le rapport et la soutenance portent les traces de cette réflexion.A partir d'une analyse de l'historique des formations des ingénieurs nous cherchons à comprendre les logiques de formation et l'évolution de la place laissée aux stages. Une analyse du prescrit des stages est réalisé à travers les documents de l'Ecole d'ingénieurs. Questionnaires et entretiens permettent de saisir les représentations du stage par le Directeur et une promotion d'élèves. Puis deux études de cas appuyées sur l'étude des rapports et des soutenances de deux élèves et d'entretiens avec leurs tuteurs sont réalisées. L'analyse des données recueillies a montré que le stage en entreprise, pour fonctionner, se situe dans différents systèmes d'activité. Le système de formation qui prescrit le stage est pris dans des logiques dépendantes de celles des instances prescriptives du métier d'ingénieurs : les entreprises et leurs évolutions, les politiques d'enseignement, la CTI, le CEFI... A une autre échelle, dans la formation d'ingénieurs observée, les systèmes d'activité interpellés pour ce stage sont notamment ceux de l'Ecole, de l'entreprise, de l'élève, de l'enseignement, de la recherche. Enfin à l'échelle de deux élèves, nous avons pointé les convergences et les contradictions qui existent entre le système d'activité d'un élève, celui de son tuteur-enseignant, celui de l'entreprise, et celui de la recherche.