Certaines maladies à âge de début variable sont dues à la présence de mutation(s) d'un gène. Pour ces maladies, l'estimation précise du risque cumulé d'être atteint à un certain âge chez les porteurs de la mutation (appelé fonction de pénétrance) permet une meilleure compréhension des mécanismes sous-jacents de la maladie et permet également de développer et d'améliorer des stratégies de prévention. L'estimation de la pénétrance se fait à partir de données familiales recensées sur certains critères plus ou moins complexes. Cependant, la plupart des études utilisent des méthodes d'estimation qui ne tiennent pas compte du biais que représente ce recensement, ce qui implique des fonctions de pénétrance fortement surestimées. Au cours de cette thèse, nous nous sommes intéressés au développement de méthodes d'estimation de la fonction de pénétrance corrigeant pour le recensement des familles. Dans un premier temps, nous avons étudié une méthode permettant d'estimer la pénétrance quel que soit le mode de recensement des familles. Nous nous sommes ensuite intéressés plus particulièrement au cas de familles recensées sur l'existence d'au moins un atteint par famille. Dans ce cadre, nous avons développé une méthode d'estimation, que nous avons appelée la PEL, et l'avons comparée à une méthode déjà existante, la méthode prospective. Nous avons montré que la PEL était moins biaisée que la méthode prospective. Nous avons ensuite appliqué ces méthodes à deux jeux de données, l'un portant sur des familles françaises et portugaises, atteintes de neuropathie amyloide héréditaire ; l'autre portant sur des familles atteintes de cancer du sein. Nous avons également mené une étude sur des familles suédoises atteintes de neuropathie amyloide héréditaire. La PEL est une méthode paramétrique basée sur un modèle de Weibull et nous avons montré qu'elle n'était pas adaptée lorsque la distribution des données s'éloignait fortement de ce modèle. Nous avons donc développé une méthode non-paramétrique, que nous avons appelée IDEAL, permettant l'estimation de la pénétrance en tenant compte du recensement des familles et l'avons comparée à la PEL. Nous avons montré que IDEAL était moins biaisée lorsque la loi des données était éloignée d'une loi de Weibul.

Dans cette thèse, on s'intéresse à l'estimation des fonctions de régression par polynômes et par splines dans le cadre des statistiques non-paramétriques. L'objectif est d'estimer la fonction cible f, à partir des observations Y=f+ϵ, où ϵ est un bruit gaussien. En appuyant sur la méthode d'estimation du risque sans biais, l'idée consiste à obtenir des inégalités d'oracle pour des familles d'estimateurs par polynômes et par splines. Etant donnée une famille d'estimateurs M, une telle inégalité permet de comparer, sans aucune hypothèse sur la fonction cible f, les performances de l'estimateur f ̂^* à l'estimateur d'oracle f ̂_or. Le point essentiel de notre approche consiste à sélectionner, à l'aide des données, un paramètre d'estimation adapté : lorsque on considère le problème de l'estimation par projection, ce paramètre est le degré du polynôme ; dans le cas de l'estimation par splines, ce paramètre correspond à un paramètre de lissage. Ainsi, on en déduit des bornes supérieures non-asymptotiques pour les risques quadratiques de notre adaptation.<br /> Afin d'obtenir des inégalités d'oracle, on applique l'inégalité de Doob pour le processus de Wiener pour l'estimation par polynômes ; dans le cas de l'estimation par splines, on introduit le processus ordonné en généralisant le processus de Wiener.

La fièvre de la vallée du Rift (FVR) est une arbovirose zoonotique émergente, touchant principalement l'homme et les ruminants. En l'absence de traitement spécifique et de moyen de prévention efficace, la prédiction des lieux à risque est un enjeu important de la lutte contre cette maladie. En milieu agropastoral sahélien du Sénégal, la période à risque est la saison des pluies, lorsque hôtes et vecteurs se rencontrent autour de mares temporairement inondées. La transmission du virus est complexe, car elle implique au moins deux espèces de vecteurs d'écologies différentes (Aedes vexans et Culex poicilipes) et des hôtes sédentaires ou nomades. Le virus est enzootique dans la communauté rurale de Barkedji. Afin d'y prédire le niveau de risque, défini comme l'intensité du contact hôtes-vecteurs en saison des pluies, nous avons mis en place un modèle prédictif de la répartition spatiale des troupeaux, à partir de données satellitales et de terrain. Puis les mares temporaires, gîtes des vecteurs, ont été détectées sur une série d'images SPOT5 et utilisées pour estimer l'abondance vectorielle relative. Ces données ont ensuite été synthétisées dans un modèle attribuant à chaque pixel de la zone d'étude un niveau de risque relatif. Les résultats obtenus sont encourageants, quoi que le modèle doive être amélioré et validé. L'intérêt majeur de notre travail est de présenter une approche méthodologique spécifique aux problématiques de santé-environnement, basée sur l'étude des interactions entre les éléments du cycle épidémiologique et le milieu. Nous espérons également qu'à moyen terme, il constituera une aide appréciable pour le réseau de surveillance sénégalais de la FVR.

Les intersections sont les zones les plus dangereuses du réseau routier. Les statistiques montrent que la plupart des accidents aux intersections sont causés par des erreurs des conducteurs, et que la plupart pourraient être évités à l'aide de systèmes d'aide à la conduite. En particulier, les communications inter-véhiculaires ouvrent de nouvelles opportunités pour les applications sécuritaires aux intersections. Le partage d'informations entre les véhicules via des liens sans fil permet aux véhicules de percevoir leur environnement au-delà des limites du champ de vision des capteurs embarqués. Grâce à cette représentation élargie de l'environnement dans l'espace et dans le temps, la compréhension de situation est améliorée et les situations dangereuses peuvent être détectées plus tôt. Cette thèse aborde le problème de l'estimation du risque aux intersections d'un nouveau point de vue : une structure de raisonnement est proposée pour analyser les situations routières et le risque de collision à un niveau sémantique plutôt qu'au niveau des trajectoires. Le risque est déterminé en estimant les intentions des conducteurs et en identifiant les potentiels conflits, sans avoir à prédire les futures trajectoires des véhicules. L'approche proposée a été validée par des expérimentations en environnement réel à l'aide de véhicules équipés de modems de communication véhicule-véhicule, ainsi qu'en simulation. Les résultats montrent que l'algorithme permet de détecter les situations dangereuses à l'avance et qu'il respecte les contraintes temps-réel des applications sécuritaires. Il y a deux différences principales entre l'approche proposée et les travaux existants. Premièrement, l'étape de prédiction de trajectoire est évitée. Les situations dangereuses sont identifiées en comparant ce que les conducteurs ont l'intention de faire avec ce qui est attendu d'eux d'après les règles de la circulation et le contexte. Le raisonnement sur les intentions et les attentes est réalisé de manière probabiliste afin de prendre en compte les incertitudes des mesures capteur et les ambiguïtés sur l'interprétation. Deuxièmement, le modèle proposé prend en compte les informations sur le contexte situationnel, c'est-à-dire que l'influence de la géométrie de l'intersection et des actions des autres véhicules est prise en compte lors de l'analyse du comportement d'un véhicule. / Intersections are the most complex and dangerous areas of the road network. Statistics show that most road intersection accidents are caused by driver error and that many of them could be avoided through the use of Advanced Driver Assistance Systems. In particular, vehicular communications open new opportunities for safety applications at road intersections. The sharing of information between vehicles over wireless links allows vehicles to perceive their environment beyond the field-of-view of their on-board sensors. Thanks to this enlarged representation of the environment in time and space, situation assessment is improved and dangerous situations can be detected earlier. This thesis tackles the problem of risk estimation at road intersections from a new perspective: a framework is proposed for reasoning about traffic situations and collision risk at a semantic level instead of at a trajectory level. Risk is assessed by estimating the intentions of drivers and looking for conflicts in them, rather than by predicting the future trajectories of the vehicles and looking for intersections between them. The proposed approach was validated in field trials using passenger vehicles equipped with vehicle-to-vehicle wireless communication modems, and in simulation. The results demonstrate that this algorithm allows the early detection of dangerous situations in a reliable manner and complies with real-time constraints. The proposed approach differs from previous works in two key aspects. Firstly, it does not rely on trajectory prediction to assess the risk of a situation. Dangerous situations are identified by comparing what drivers intend to do with what they are expected to do according to the traffic rules and the current context. The reasoning about intentions and expectations is performed in a probabilistic manner to take into account sensor uncertainties and interpretation ambiguities. Secondly, the proposed motion model includes information about the situational context. Both the layout of the intersection and the actions of other vehicles are taken into account as factors influencing the behavior of a vehicle.

Les intersections sont les zones les plus dangereuses du réseau routier. Les statistiques montrent que la plupart des accidents aux intersections sont causés par des erreurs des conducteurs, et que la plupart pourraient être évités à l'aide de systèmes d'aide à la conduite. En particulier, les communications inter-véhiculaires ouvrent de nouvelles opportunités pour les applications sécuritaires aux intersections. Le partage d'informations entre les véhicules via des liens sans fil permet aux véhicules de percevoir leur environnement au-delà des limites du champ de vision des capteurs embarqués. Grâce à cette représentation élargie de l'environnement dans l'espace et dans le temps, la compréhension de situation est améliorée et les situations dangereuses peuvent être détectées plus tôt. Cette thèse aborde le problème de l'estimation du risque aux intersections d'un nouveau point de vue : une structure de raisonnement est proposée pour analyser les situations routières et le risque de collision à un niveau sémantique plutôt qu'au niveau des trajectoires. Le risque est déterminé en estimant les intentions des conducteurs et en identifiant les potentiels conflits, sans avoir à prédire les futures trajectoires des véhicules. L'approche proposée a été validée par des expérimentations en environnement réel à l'aide de véhicules équipés de modems de communication véhicule-véhicule, ainsi qu'en simulation. Les résultats montrent que l'algorithme permet de détecter les situations dangereuses à l'avance et qu'il respecte les contraintes temps-réel des applications sécuritaires. Il y a deux différences principales entre l'approche proposée et les travaux existants. Premièrement, l'étape de prédiction de trajectoire est évitée. Les situations dangereuses sont identifiées en comparant ce que les conducteurs ont l'intention de faire avec ce qui est attendu d'eux d'après les règles de la circulation et le contexte. Le raisonnement sur les intentions et les attentes est réalisé de manière probabiliste afin de prendre en compte les incertitudes des mesures capteur et les ambiguïtés sur l'interprétation. Deuxièmement, le modèle proposé prend en compte les informations sur le contexte situationnel, c'est-à-dire que l'influence de la géométrie de l'intersection et des actions des autres véhicules est prise en compte lors de l'analyse du comportement d'un véhicule.

Cette étude traite du vieillissement des ouvrages en pierres calcaires en interaction avec leur environnement, en se basant à la fois sur la caractérisation des matériaux et des conditions climatiques locales. L'objectif de cette thèse est d'étudier le rôle des conditions climatiques sur la dégradation des pierres par une estimation quantitative du poids des différents processus physiques de dégradation : gel-dégel, condensation and dilatations hygro-thermiques empêchées. Deux sites majeurs ont été sélectionnés : le Château de Chambord en France et le site d'Al-Namrud en Irak, qui est une ancienne capitale assyrienne datant de 1280 BC. Les matériaux français étudiés sont le tuffeau et la pierre de Richemont, qui a été abondamment utilisée comme pierre de substitution durant les restaurations du 20ème siècle. Les matériaux irakiens utilisés sont issus de prélèvements sur des pierres d'origines altérées, des pierres d'origine saines, ainsi que la pierre candidate pour la restauration du site. L'approche choisie pour l'estimation du risque d'endommagement commence par la réalisation d'une campagne expérimentale de caractérisation multi-physiques et multi-échelles des pierres calcaires utilisées à Chambord, ajouté à la collecte des données météorologiques à Chambord grâce à une station et des mesures dans la pierre. L'estimation du risque d'endommagement est obtenue en combinant l'utilisation des données climatiques et de la caractérisation des matériaux, grâce au calcul de l'impact des différents processus physiques de dégradation, qui a nécessité plusieurs développements méthodologiques. La méthodologie proposée pour l'estimation du risque d'endommagement est ensuite appliquée au site d'Al-Namrud. Finalement, un carnet de santé numérique préliminaire du plus édifiant monument d'Al-Namrud - la Ziggurat - est réalisé pour son diagnostic de durabilité.

L’imagerie optique par colorant potentiométrique est une méthode d’enregistrement de l’activité corticale prometteuse, mais dont le potentiel réel est limité par la présence d’artefacts et d’interférences dans les acquisitions. À partir de modèles existant dans la littérature, nous proposons un modèle génératif du signal basé sur un mélange additif de composantes, chacune contrainte dans une union d’espaces linéaires déterminés par son origine biophysique. Motivés par le problème de séparation de composantes qui en découle, qui est un problème inverse linéaire sous-déterminé, nous développons : (1) des régularisations convexes structurées spatialement, favorisant en particulier des solutions parcimonieuses ; (2) un nouvel algorithme proximal de premier ordre pour minimiser efficacement la fonctionnelle qui en résulte ; (3) des méthodes statistiques de sélection de paramètre basées sur l’estimateur non biaisé du risque de Stein. Nous étudions ces outils dans un cadre général, et discutons leur utilité pour de nombreux domaines des mathématiques appliqués, en particulier pour les problèmes inverses ou de régression en grande dimension. Nous développons par la suite un logiciel de séparation de composantes en présence de bruit, dans un environnement intégré adapté à l’imagerie optique par colorant potentiométrique. Finalement, nous évaluons ce logiciel sur différentes données, synthétiques et réelles, montrant des résultats encourageants quant à la possibilité d’observer des dynamiques corticales complexes. / Voltage-sensitive dye optical imaging is a promising recording modality for the cortical activity, but its practical potential is limited by many artefacts and interferences in the acquisitions. Inspired by existing models in the literature, we propose a generative model of the signal, based on an additive mixtures of components, each one being constrained within an union of linear spaces, determined by its biophysical origin. Motivated by the resulting component separation problem, which is an underdetermined linear inverse problem, we develop: (1) convex, spatially structured regularizations, enforcing in particular sparsity on the solutions; (2) a new rst-order proximal algorithm for minimizing e›ciently the resulting functional; (3) statistical methods for automatic parameters selection, based on Stein’s unbiased risk estimate.We study thosemethods in a general framework, and discuss their potential applications in variouselds of applied mathematics, in particular for large scale inverse problems or regressions. We develop subsequently a soŸware for noisy component separation, in an integrated environment adapted to voltage-sensitive dye optical imaging. Finally, we evaluate this soŸware on dišerent data set, including synthetic and real data, showing encouraging perspectives for the observation of complex cortical dynamics.

Cette étude traite du vieillissement des ouvrages en pierres calcaires en interaction avec leur environnement, en se basant à la fois sur la caractérisation des matériaux et des conditions climatiques locales. L’objectif de cette thèse est d’étudier le rôle des conditions climatiques sur la dégradation des pierres par une estimation quantitative du poids des différents processus physiques de dégradation : gel-dégel, condensation and dilatations hygro-thermiques empêchées. Deux sites majeurs ont été sélectionnés : le Château de Chambord en France et le site d’Al-Namrud en Irak, qui est une ancienne capitale assyrienne datant de 1280 BC. Les matériaux français étudiés sont le tuffeau et la pierre de Richemont, qui a été abondamment utilisée comme pierre de substitution durant les restaurations du 20ème siècle. Les matériaux irakiens utilisés sont issus de prélèvements sur des pierres d’origines altérées, des pierres d’origine saines, ainsi que la pierre candidate pour la restauration du site. L’approche choisie pour l’estimation du risque d’endommagement commence par la réalisation d’une campagne expérimentale de caractérisation multi-physiques et multi-échelles des pierres calcaires utilisées à Chambord, ajouté à la collecte des données météorologiques à Chambord grâce à une station et des mesures dans la pierre. L’estimation du risque d’endommagement est obtenue en combinant l’utilisation des données climatiques et de la caractérisation des matériaux, grâce au calcul de l’impact des différents processus physiques de dégradation, qui a nécessité plusieurs développements méthodologiques. La méthodologie proposée pour l’estimation du risque d’endommagement est ensuite appliquée au site d’Al-Namrud. Finalement, un carnet de santé numérique préliminaire du plus édifiant monument d’Al-Namrud – la Ziggurat – est réalisé pour son diagnostic de durabilité. / This study deals with the ageing of limestone structures as a result of the interaction with their environment. It is based on the characterization of both the material and the local climatic conditions. The objective of this thesis is to study the role of climatic conditions in the degradation of stone by quantitative estimation of the weight of the different physical weathering processes: freezing-thawing, condensation and restrained hygro-thermal dilations. Two major historic sites were selected: the Château of Chambord in France and the site of Al-Nimrud City in Iraq, an ancient Assyrian capital, built in 1280 BCE. The French materials studied are tuffeau and Richemont stone, extensively used as a substitute for tuffeau restoration during part of the 20th century. The Iraqi materials studied are samples cored in situ in original weathered stones, original healthy stones, and the stone that could be used as a substitute for restoration. The approach chosen for damage risk assessment starts by the realization of a multiphysics and multiscale experimental characterization campaign of the limestone used at Chambord, added to the collection of meteorological data at Chambord thanks to a weather station supplemented by situ stone measurements. The damage risk assessment is obtained by the combined use of climate data and material characterization, through the calculation of the impact of thedifferent physical weathering processes, which required some methodological developments. The proposed damage risk assessment methodology is then applied to Al-Nimrud site. Finally, a preliminary digital health record of the most prominent monument of Al-Nimrud - the Al-Ziggurat - is carried out to diagnose its durability.

Les intersections sont les zones les plus dangereuses du r��seau routier. Les ��tudes d'accidentologie montrent que la plupart des accidents aux intersections sont caus��s par des erreurs des conducteurs, et qu'une majorit�� d'accidents pourraient ��tre ��vit��s gr��ce �� l'utilisation de syst��mes d'aide �� la conduite. Dans ce cadre, les communications inter-v��hiculaire sont une technologie particuli��rement prometteuse. Le partage d'informations entre les v��hicules via des liens sans fil permet �� chaque v��hicule de percevoir son environnement au-del�� des limites de champ de vision de ses capteurs embarqu��s. Il en r��sulte une repr��sentation de l'environnement plus ��tendue dans l'espace et dans le temps, ce qui am��liore la compr��hension de situation et permet d'anticiper le danger. Cette th��se aborde le probl��me de l'estimation du risque sous un angle nouveau : elle propose une structure de raisonnement pour analyser les sc��nes routi��res et le risque de collision �� un niveau s��mantique, contrairement aux approches classiques qui raisonnent au niveau des trajectoires. Le risque est calcul�� en estimant les intentions des conducteurs et en d��tectant les conflits, sans avoir �� pr��dire les trajectoires futures des v��hicules. Plus pr��cis��ment, la d��tection des situations dangereuses est bas��e sur la comparaison entre ce que les conducteurs ont l'intention de faire et ce que les conducteurs devraient faire d'apr��s les r��gles de la circulation. Ce raisonnement est r��alis�� de mani��re probabiliste afin de prendre en compte les incertitudes sur les mesures capteur et les ambig��it��s sur l'interpr��tation de la sc��ne. En th��orie ce raisonnement peut ��tre appliqu�� �� tout type de sc��ne routi��re ; dans cette th��se nous pr��sentons son application aux intersections. Le mod��le propos�� prend en compte l'influence que la man��uvre d'un v��hicule exerce sur la man��uvre des autres v��hicules. Il incorpore aussi des informations sur l'influence de la g��om��trie et topologie de l'intersection sur le comportement d'un v��hicule. L'approche propos��e a ��t�� valid��e par des tests en environnement r��el avec des v��hicules communicants, ainsi qu'en simulation. Les r��sultats montrent que l'algorithme est capable de d��tecter les situations dangereuses et qu'il est compatible avec des applications s��curitaires temps-r��el.

Les bandes de fréquences utilisées conventionnellement pour les systèmes fixes de télécommunication par satellites (bandes C et Ku i.e. 4-15 GHz) sont congestionnées. Néanmoins, le marché des télécommunications civil et de défense accuse une demande de plus en plus importante en services multimédia haut-débit. Par conséquent, l'augmentation de la fréquence porteuse vers les bandes Ka et Q/V (20-40/50 GHz)est activement étudiée. Pour des fréquences supérieures à 5 GHz, la propagation des signaux radioélectriques souffre de l'atténuation troposphérique. Parmi les différents contributeurs à l'affaiblissement troposphérique total(atténuation, scintillation, dépolarisation, température de bruit du ciel), les précipitations jouent un rôle prépondérant. Pour compenser la détérioration des conditions de propagation, des techniques de compensation des affaiblissements (FMT: Fade Mitigation Technique) permettant d'adapter en temps réel les caractéristiques du système en fonction de l'état du canal de propagation doivent être employées. Une alternative à l'utilisation de séries temporelles expérimentales peu nombreuses est la génération de séries temporelles synthétiques d'atténuation due à la pluie et d'atténuation totale représentatives d'une liaison donnée.Le manuscrit est organisé autour de cinq articles. La première contribution est dédiée à la modélisation temporelle de l'affaiblissement troposphérique total. Le deuxième article porte sur des améliorations significatives du modèle de génération de séries temporelles d'atténuation due à la pluie recommandé par l'UITR.Les trois contributions suivantes constituent une analyse critique et une modélisation de la variabilité des statistiques du 1er ordre utilisées lors des tests des modèles de canal. La variance de l'estimateur statistique des distributions cumulatives complémentaires de l'atténuation due à la pluie et de l'intensité de précipitation est alors mise en évidence. Un modèle à application mondiale paramétré au moyen de données expérimentales est proposé. Celui-ci permet, d'une part, d'estimer les intervalles de confiance associés aux mesures de propagation et d'autre part, de quantifier le risque en termes de disponibilité annuelle associée à la prédiction d'une marge de propagation donnée. Cette approche est étendue aux variabilités des statistiques jointes. Elle permet alors une évaluation statistique de l'impact des techniques de diversité de site sur les performances systèmes, tant à microéchelle(quelques kms) qu'à macro-échelle (quelques centaines de kms). / Nowadays, C and Ku bands used for fixed SATCOM systems are totally congested. However, the demand of the end users for high data rate multimedia services is increasing. Consequently, the use of higher frequency bands (Ka: 20 GHz and Q/V 40/50 GHz) is under investigation. For frequencies higher than 5 GHz, radiowave propagation is strongly affected by tropospheric attenuation. Among the different contributors, rain is the most significant. To compensate the deterioration of the propagation channel, Fade Mitigation Techniques (FMT) are used. The lack of experimental data needed to optimize the real-time control loops of FMT leads tothe use of rain attenuation and total attenuation time series synthesizers. The manuscript is a compilation of five articles. The first contribution is dedicated to the temporal modelling of total impairments. The second article aims at providing significant improvements on the rain attenuation time series synthesizer recommended by ITU-R. The last three contributions are a critical analysis and a modelling of the variability observed on the 1st order statistics used to validate propagation channel models. The variance of the statistical estimator of the complementary cumulative distribution functions of rainfall rate and rain attenuation is highlighted. A worldwide model parameterized in compliance with propagation measurements is proposed. It allows the confidence intervals to be estimated and the risk on a required availability associated with a given propagation margin prediction to be quantified. This approach is extended to the variability of joint statistics. It allows the impact of site diversity techniques on system performances at small scale (few kms) and large scale (few hundred of kms) to be evaluated.