Une combinaison phénotypique associée à une valeur maximale de taux de croissance démographique au niveau local définit une optimalité fonctionnelle locale. L’objectif de cette thèse est de comprendre le lien entre cette optimalité, les abondances et la coexistence des espèces au sein d’une communauté, à partir de données observées et d’approches de modélisation. Nous montrons en premier lieu que la moyenne fonctionnelle locale, pondérée par les abondances relatives des espèces, dépend de la distribution fonctionnelle régionale et dévie de l’optimalité fonctionnelle le long de gradients environnementaux, entrainant des biais possibles d’interprétation. Pour éviter de tels biais, nous proposons une approche d’inférence évaluant explicitement les paramètres du filtre environnemental avec un modèle mécaniste, et l’appliquons pour évaluer l’assemblage de communautés végétales le long d’une succession écologique. Nous étudions ensuite la signature de l’optimalité fonctionnelle à différentes échelles spatiales, à travers la structure de réseaux bipartis de communautés et d’espèces. La cohérence émergente des assemblages au sein du réseau permet de caractériser des ensembles fonctionnels, comme cela est illustré pour des prairies en France métropolitaine. La distribution d’occurrences des espèces entre ensembles régionaux définit une métrique nouvelle de spécialisation écologique. Nous montrons que la distance à l’optimalité fonctionnelle locale des espèces spécialistes et généralistes est fonction de leurs capacités de compétition et de tolérance à des stress physiologiques. Les espèces généralistes sont ainsi en moyenne de meilleures compétitrices éloignées de l’optimalité locale tandis que les spécialistes sont de meilleures tolérantes au stress. Nous évaluons enfin le lien entre abondances et distance à l’optimalité sous l’influence conjointe de dynamiques stochastiques, du filtre environnemental et des interactions compétitrices, en fonction des contributions des traits fonctionnels à ces mécanismes. La thèse formalise via différents modèles d’assemblage la notion d’optimalité et caractérise la signature de l’optimalité fonctionnelle à différentes échelles spatiales. Les applications à plusieurs types de communautés d'organismes illustrent le potentiel des approches mécanistes pour mieux évaluer les processus écologiques et biogéographiques générateurs des motifs de biodiversité. / A phenotypic combination linked to a maximal value of demographic rate at local scale defines a functional local optimality. The goal of this thesis is to understand the linkage between this optimality, the abundances and coexistence of species within communities, using both observational and modelling approaches. We first illustrate how community weighted means are influenced by the regional distribution of functional traits and deviates from the functional optimality along environmental gradients, leading to biases of interpretation. To avoid such biases, we propose a method to explicitly infer the parameters of the environmental filtering using a mechanistic model. We apply this method to plant communities distributed along a successional gradient with the objective to assess the community assembly parameters. We then study the signature of functional optimality across different spatial scales, through the structure of bipartite networks composed of communities and species. The emergent coherence of the assemblages within the network allows characterizing functional pools of species. This has been illustrated using a database of French grassland communities. The distribution of species’ occurrences between regional pools defines a novel metrics of ecological specialization. We show that the distance to functional optimality of specialist and generalist species is function of their competitive and stress-tolerance abilities. Generalist species are in average better competitors distant from the local optimality regarding their competitive traits while specialist species express greater stress-tolerance. Finally, we assess the link between abundances and distance to optimality under the joint influence of stochastic dynamics, environmental filtering and competitive interactions, as a function of the contribution of functional traits to these mechanisms. Thanks to the use of various assembly models, this thesis defines the notion of optimality and assesses its functional signature across spatial scales. Applications to distinct types of communities illustrate the potential of mechanistic approaches towards a better assessment of ecological and biogeographical drivers of biodiversity patterns.

Les cellules T folliculaires helper (Tfh) jouent un rôle central dans la mise en place de réponses humorales efficaces. En effet, les Tfh participent à la sélection des lymphocytes B permettant le développement de lymphocytes B mémoires et d’anticorps de haute affinité. Les Tfh représentent ainsi une cible prometteuse pour la mise en place de nouvelles stratégies thérapeutiques, notamment pour augmenter l’efficacité de la vaccination. Ainsi, il apparaît crucial de mieux comprendre les étapes menant à leur développement, en particulier chez l’Homme. L’initiation de la polarisation Tfh se déroule dans les organes lymphoïdes secondaires et met en jeu les cellules myéloïdes mononucléaires (MMC). Les MMC présentes dans les organes lymphoïdes comprennent les macrophages résidents et trois sous populations de DC résidentes : les cDC1 (CD141+), les cDC2 (CD1c+) et les pDC. Nous nous sommes plus particulièrement intéressés au rôle respectif des sous populations de MMC humaines dans l’induction de la polarisation Tfh. Ainsi, les travaux effectués au cours de ma thèse avaient pour objectifs dans un premier temps d’analyser la capacité des différentes populations de MMC à induire la polarisation Tfh, afin de mettre en évidence de potentielles spécialisations fonctionnelles. Dans un second temps, nous nous sommes concentrés sur les mécanismes moléculaires impliqués dans l’induction par les MMC de la polarisation Tfh. Nous avons montré une spécialisation fonctionnelle des cDC2 et des macrophages des amygdales pour la polarisation Tfh. Toutefois, des différences ont été observées entre les cDC2 et macrophages, puisque les macrophages induisent la sécrétion par les lymphocytes T d’une grande quantité de CXCL13 par rapport au cDC2, qui sont plus efficaces pour induire la production d’IL21. Nous avons pu également montrer que les cDC2 et macrophages sécrétaient des cytokines précédemment identifiées comme ayant un rôle dans l’induction des Tfh telles que IL12p70, ActivinA et TGFβ. Afin de confirmer le rôle de ces cytokines dans la polarisation induite par les MMC d’amygdales, nous avons utilisé des anticorps bloquants dans nos expériences de polarisation T helper. Ainsi, nous avons confirmé le rôle de l’IL12p70, de l’Activin A et du TGFβ dans l’induction des Tfh humains. Nos résultats suggèrent également un rôle de l’Activin A et de TGFβ dans l’induction de la sécrétion de CXCL13, alors que l’IL12p70 serait impliqué dans l’induction de la sécrétion d’IL21. Nos résultats suggèrent aussi l’existence de deux sous populations de Tfh caractérisées soit par l’expression d’IL21 soit par l’expression de CXCL13. Les travaux réalisés au cours de ma thèse enrichissent ainsi les connaissances sur la spécialisation fonctionnelle des sous populations de DC et des macrophages humains, et apportent de nouveaux éléments pour la compréhension de la différenciation des Tfh humains. / T follicular helper cells (Tfh) play a key role in the establishment of efficient humoral responses. Indeed, Tfh are involved in B lymphocyte selection allowing the development of high affinity memory B cells and antibodies. Tfh are promising targets for new therapeutic strategies, especially to increase the effectiveness of vaccination. Thus, it is crucial to better understand the stages leading to their development, especially in human. Initiation of Tfh polarisation occurs in secondary lymphoid organs and involves mononuclear myeloid cells (MMC). MMC from secondary lymphoid organs include resident macrophages and three subsets of resident Dendritic Cells (DC): cDC1 (CD141+), cDC2 (CD1c+) and pDC. We were particularly interested in human MMC subsets respective roles in the induction of Tfh polarisation. Thus, the work carried out during my thesis aimed first at analysing the ability of different populations of MMC to induce Tfh polarisation, in order to highlight potential functional specialisations. In a second step, we focused on the molecular mechanisms involved in Tfh polarisation by MMC. We have shown a functional specialisation of cDC2 and tonsillar macrophages for Tfh polarisation. However, differences have been observed between cDC2 and macrophages, since macrophages induce secretion by T cells of a large amount of CXCL13 compared to cDC2, which are more effective in inducing IL21 production. We have also been able to show that cDC2 and macrophages secreted cytokines previously shown to play a role in Tfh induction such as IL12p70, ActivinA and TGFβ. In order to confirm the role of these cytokines in Tfh polarisation induced by tonsil MMCs, we used blocking antibodies in our T helper polarisation experiments. Thereby, we confirmed the role of IL12p70, Activin A and TGFβ in the induction of human Tfh. Our results also suggest a role for Activin A and TGFβ in inducing secretion of CXCL13, whereas IL12p70 would be involved in the induction of IL21 secretion. Besides, our results suggest the existence of two Tfh subsets characterised by expression of either IL21 or CXCL13. The work performed during my thesis broadens the knowledge on the functional specialisation of human DC subsets and macrophages, and provides new insight into the differentiation of human Tfh.

Dans cette thèse, nous discutons et proposons un certains nombre de méthodes pour l'analyse de données d'IRM -imagerie par résonance magnétique- fonctionnelle. L'IRM fonctionnelle est une modalité récente de l'exploration du cerveau: elle produit des séquences d'images reflétant l'activité métabolique locale, celle-ci reflétant l'activité neuronale. Nous nous intéressons tout d'abord à la modélisation des séries temporelles obtenues pour chaque voxel séparément, en faisant appel aux techniques de prédiction linéaire et au calcul de l'information des processus modélisés. Nous étudions ensuite différentes généralisations multivariées de ce modèle. Après avoir rappelé et discuté certaines techniques classiques (analyse en composantes indépendantes, regroupement), nous proposons successivement une approche linéaire fondée sur la théorie des systèmes à état et une approche non-linéaire fondée sur les décompositions à noyau. Le but commun de ces méthodes -qui peuvent se compléter- est de proposer des décompositions qui préservent au mieux la dynamique des données. Nous introduisons ensuite une approche nouvelle par réduction de la dimension des données; cette approche offre une représentation plus structurée et relativement agréable à visualiser. Nous montrons ses avantages par rapport aux techniques linéaires classiques. Enfin, nous décrivons une méthodologie d'analyse qui synthétise une grande partie de ce travail, et repose sur des hypothèses très souples. Nos résultats offrent ainsi une description globale des processus dynamiques qui sont mis en image lors des expériences d'IRM fonctionnelle.

Dans le système économique actuel, innover en mettant sur le marché, toujours plus rapidement, des systèmes de plus en plus complexes est une nécessité absolue pour bon nombre d'entreprises. Mais comment conserver un niveau de maîtrise de risque acceptable dans un tel contexte ? L'AMDEC, déployée sur l'ensemble des composants ou fonctionnalités du système, par son coté chronophage, ne peut à elle seule, constituer une réponse convenable. Aussi, après une première partie consacrée au descriptif des méthodologies d'analyse de risques classiquement déployées en conception, puis à celles classiquement utilisées en phase industrialisation, nos travaux se sont portés à deux niveaux : - L'amélioration des outils classiques, soit au niveau de leur enchainement, au niveau de leur mise en œuvre comme pour l'AMDEC menée de telle sorte qu'elle soit plus efficiente, ou au niveau de leur finalité comme pour l'APR utilisée pour le paramétrage des outils d'analyse à déployer dans un second temps. - La proposition de nouvelles méthodologies comme la matrice d'impact globale, outil permettant de synthétiser QFD, AMDEC Processus et Plan de Surveillance en un seul et même document, ou comme le traitement des défaillances sécuritaires par un arbre de défaillance jumelé avec une approche SIL issue de la norme CEI 61508.

Cette thèse est consacré à l'estimation non paramétrique des quantiles géométriques conditionnels ou non et à l'analyse des données fonctionnelles. Nous nous sommes intéressés, dans un premier temps, à l'étude des quantiles géométriques. Nous avons montré, avec plusieurs simulations, qu'une étape de Transformation-retransformation est nécessaire, pour estimer le quantile géométrique, lorsqu'on s'éloigne du cadre d'une distribution sphérique. Une étude sur des données réelles a confirmée que la modélisation des données est mieux adaptée lorsqu'on utilise les quantiles géométriques à la place des quantiles mariginaux, notamment lorsque les variables qui constituent le vecteur aléatoire sont corrélées. Ensuite nous avons étudié l'estimation des quantiles géométriques lorsque les observations sont issues d'un plan de sondage. Nous avons proposé un estimateur sans biais du quantile géométrique et à l'aide des techniques de linéarisation par les équations estimantes, nous avons déterminé la variance asymptotique de l'estimateur. Nous avons ensuite montré que l'estimateur de type Horvitz-Thompson de la variance converge en probabilité. Nous nous sommes placés par la suite dans le cadre de l'estimation des quantiles géométriques conditionnels lorsque les observations sont dépendantes. Nous avons démontré que l'estimateur du quantile géométrique conditionnel converge uniformement sur tout ensemble compact. La deuxième partie de ce mémoire est consacrée à l'étude des différents paramètres caractérisant l'ACP fonctionnelle lorsque les observations sont tirées selon un plan de sondage. Les techniques de linéarisation basées sur la fonction d'influence permettent de fournir des estimateurs de la variance dans le cadre asymptotique. Sous certaines hypothèses, nous avons démontré que ces estimateurs convergent en probabilité.

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La spécification par type abstrait algébrique permet de décrire le comportement de structures de données particulières telles que les files, piles, arbres, etc. D'autre part, la généricité permet de spécifier le comportement de classes de structures. Nous nous intéressons dans cet ouvrage aux types abstraits génériques exprimes dans le formalisme algébrique. Ces spécifications génériques sont souvent liées entre elles par des relations telles que l'importation, la paramétrisation, etc. Toute instance d'une spécification générique s1, paramétrée par une spécification s2, doit vérifier des conditions décrites formellement dans s2. En général, ce type de vérification se traduit par la démonstration de formules logiques dans une théorie particulière. Nous définissons les différentes relations sémantiques qu'il faut valider dans le cadre d'un langage de programmation générique. Nous montrons également les principales caractéristiques de notre implémentation. Celle-ci aide a réaliser les validations sémantiques en utilisant un démonstrateur semi-automatique de théorèmes. Les expériences réalisées avec notre implantation nous ont conduit a constater le besoin de la réutilisation de démonstrations. Aussi avons nous propose les fonctionnalités d'un atelier de démonstration en utilisant le formalisme algébrique

Proposition d'un langage: fpz (functional parallel programming), qui repond au modele propose en sparc quant a la communication, qui est un langage fonctionnel et qui integre la possibilite de specificication de types abstraits et de fonction generiques d'une facon semblable a lpg. Exposition de deux systemes: sparc (systemes paralleles communicants) et lpg (langage de programmation generique).

Certains problèmes nécessitent des performances que seules les machines massivement parallèles<br />ou les méta-ordinateurs peuvent offrir. L'écriture d'algorithmes pour ce type de machines demeure<br />plus difficile que pour celles strictement séquentielles et la conception de langages adaptés est un sujet de<br />recherche actif nonobstant la fréquente utilisation de la programmation concurrente. En effet, la conception<br />d'un langage de programmation est le résultat d'un compromis qui détermine l'équilibre entre les différentes<br />qualités du langage telles que l'expressivité, la sûreté, la prédiction des performances, l'efficacité ou<br />bien la simplicité de la sémantique.<br />Dans des travaux antérieurs à cette thèse, il a été entrepris d'approfondir la position intermédiaire que le<br />paradigme des patrons occupe. Toutefois il ne s'agissait pas de concevoir un ensemble a priori fixé d'opérations<br />puis de concevoir des méthodologies pour la prédiction des performances, mais de fixer un modèle<br />de parallélisme structuré (avec son modèle de coûts) puis de concevoir un ensemble universel d'opérations<br />permettant de programmer n'importe quel algorithme de ce modèle. L'objectif est donc le suivant : parvenir<br />à la conception de langages universels dans lesquels le programmeur peut se faire une idée du coût à partir<br />du code source.<br />Cette thèse s'inscrit dans le cadre du projet «CoordinAtion et Répartition des Applications Multiprocesseurs<br />en objective camL» (CARAML) de l'ACI GRID dont l'objectif était le développement de bibliothèques<br />pour le calcul haute-performance et globalisé autour du langage OCaml. Ce projet était organisé en trois<br />phases successives : sûreté et opérations data-parallèles irrégulières mono-utilisateur ; opérations de multitraitement<br />data-parallèle ; opérations globalisées pour la programmation de grilles de calcul.<br />Ce tapuscrit est organisé en 3 parties correspondant chacune aux contributions de l'auteur dans chacune<br />des phases du projet CARAML : une étude sémantique d'un langage fonctionnel pour la programmationBSP<br />et la certification des programmes écrits dans ce langage ; une présentation d'une primitive de composition<br />parallèle (et qui permet aussi la programmation d'algorithmes «diviser-pour-régner» parallèles), un exemple<br />d'application via l'utilisation et l'implantation de structures de données parallèles et une extension pour les<br />entrées/sorties parallèles en BSML ; l'adaption du langage pour le méta-calcul.

Cette thèse est consacrée à l'identification et à la commande de machines parallèles (robot H4 du LIRMM). Les robots parallèles possèdent une dynamique élevée ce qui impose de lois de commande capables de prendre en compte cette dynamique. Ces lois sont bassées sur le modèle dynamique du robot et les paramètres dynamiques doivent être estimés d'abord. Nous avons proposé deux approches pour identifier ces paramètres : une première approche par moindres carrés pondérés et une deuxième approche dans un contexte à erreur bornée qui fourni un ensemble solution garantie. Dans ce dernier cas deux méthodologies sont mises en œuvre : estimation ellipsoïdale et estimation par intervalles. Une analyse expérimentale comparative des trois méthodes pour l'estimation des 14 paramètres du robot est alors presentée. Les paramètres sont alors utilisés pour la synthèse d'une commande prédictive fonctionnelle référencée sur un modèle linéaire. Une méthodologie originale a été développée : d´abord l'identification du modèle dynamique et linéarisation du système, puis l'identification du modèle interne pour la commande prédictive et synthèse de cette commande avec pré-bouclage en vitesse afin de stabiliser le processus linéarisé. Cette commande est comparée à deux stratégies classiques utilisées en robotique : la commande PID et la commande dynamique. Les performances de ces commandes ont été testées lors de mouvements simples et complexes. La stratégie prédictive fournit de meilleures réponses en termes de dynamique, précision et robustesse.