De nos jours, les progrès de l’informatisation de l’imagerie médicale assistent au plus près les médecins dans leur soin au patient. Des modèles personnalisés computationnels sont utilisés pour le diagnostique, prognostique et planification du traitement, en diminuant lesrisques pour le patient, et potentiellement les frais médicaux.Heartflow est l’exemple même d’une compagnie qui réussit ce service dans le domaine cardiovasculaire. À partir d’un modèle extrait d’images tomographiques rayons X, les lésions avec impact fonctionnel sont identifiées dans les artères coronaires. Cette analyse qui combine l’anatomie à la fonction est néanmoins limitée par la résolution de l’image. En aval de ces larges vaisseaux, un examen fonctionnel dénommé Imagerie de Perfusion du Myocarde (IPM) met en évidence les régions du myocarde affectées par un déficit de flux sanguin. Cependant, l’IPM n’établie pas de relation fonctionnelle avec les larges vaisseaux coronaires lésés en amont.L’objectif de ce projet est de construire la connexion fonctionnelle entre les coronaires et le myocarde, en extrapolant l’analyse fonctionnelle depuis les larges vaisseaux vers le lit capillaire. À cette fin, il faut étendre le modèle vasculaire jusqu'aux microvaisseaux, et mener une analyse fonctionnelle en direction du comportement myocardique.Nous étendons une méthode de génération d’arbre vasculaire basée sur la satisfaction de principes fonctionnels, nommée Constrained Constructive Optimization (Optimization Constructive sous Contraintes), pour qu’elle s’applique à de multiples arbres vasculaires en compétition. L’algorithme simule l’angiogénèse avec minimisation du volume vasculaire sous contraintes de flux et de géométrie adaptant la croissance simultanée des arbres aux caractéristiques du patient. Cette méthode fournit un modèle hybride composé de coronaires épicardiales extraites d’images et de vaisseaux synthétiques jusqu’aux artérioles, emplissant le ventricule gauche du myocarde.Puis, nous construisons un pipeline d’analyse fonctionnelle multi-échelle pour étendre la simulation de flux depuis les coronaires vers le myocarde. Cela consiste en un modèle de flux coronaire 1D compatible avec la vasculature hybride, et l’analyse de la distribution spatiale des flux provenant des segments terminaux. Cette dernière est réalisée dans une nomenclature similaire à celle de l’IPM pour permettre la comparaison avec des données de vérité terrain fonctionnelles.Nous avons relié l’anatomie du réseau vasculaire à la distribution de flux dans le myocarde pour plusieurs patients. Cette analyse multi-échelle permet d’identifier des pistes pour affiner les méthodes de génération vasculaire et de simulation de flux. Cette extrapolation anatomique et fonctionnelle personnalisée est une première passerelle pour la simulation de perfusion du myocarde à partir d’imagerie tomographique scanner. La construction d’un tel modèle computationnel personnalisé pourrait aider à la compréhension de la physio-pathologie cardiovasculaire complexe et, enfin, à la santé du patient. / Recent advances in medical image computing have allowed automatedsystems to closely assist physicians in patient therapy. Computationaland personalized patient models benefit diagnosis, prognosisand treatment planning, with a decreased risk for the patient,as well as potentially lower cost. HeartFlow Inc. is a successfull exampleof a company providing such a service in the cardiovascularcontext. Based on patient-specific vascular model extracted from XrayCT images, they identify functionally significant disease in largecoronary arteries. Their combined anatomical and functional analysisis nonetheless limited by the image resolution. At the downstreamscale, a functional exam called Myocardium Perfusion Imaging (MPI)highlights myocardium regions with blood flow deficit. However,MPI does not functionally relate perfusion to the upstream coronarydisease.The goal of our project is to build the functional bridge betweencoronary and myocardium, by extrapolating the functional analysisfrom large coronary toward the capillary bed. This objective requiresextension from the coronary model down to the microvasculaturecombined with a functional analysis leading to the myocardium compartment.We expand a tree generation method subjected to functional principles,named Constrained Constructive Optimization, to generate multiplecompeting vascular trees. The algorithm simulates angiogenesisunder vascular volume minimization with flow-related and geometricalconstraints, adapting the simultaneous tree growths to patientpriors. This method provides a hybrid image-based and synthetic geometricmodel, starting from segmented epicardium coronary downto synthetic arterioles, filling the left ventricle myocardium.We then build a multiscale functional analysis pipeline to allowblood flow simulation from the coronaries to the myocardium. Thisis achieved with a 1D coronary model compatible with the hybridvasculature, and a spatial blood flow distribution analysis of the terminalsegments. The latter is performed using a similar nomenclatureto MPI, to enable patient-specific comparison with functional groundtruthdata.We connected the vascular anatomy to blood flow distribution inthe myocardium on several patient datasets. This multiscale frameworkpoints out several leads to refine the vascular network generationand fluid simulation methods. This patient-specific anatomicaland functional extrapolation is a first gateway toward myocardiumperfusion from X-ray CT data. Building such personalized computational model of patient could potentially help investigating cardiovascularcomplex physio-pathology, and, finally, improve the patientcare.

L’hallucination est une expérience subjective vécue en pleine conscience consistant en une perception impossible à distinguer d’une perception réelle, mais survenant en l’absence de tout stimulus en provenance de l’environnement externe. Les symptômes hallucinatoires, qui peuvent concerner toutes les modalités sensorielles, sont retrouvés dans divers troubles neurologiques et psychiatriques mais également chez certains sujets indemnes de toute pathologie. Dans le champ de la psychiatrie, la pathologie la plus fréquemment associée aux hallucinations reste la schizophrénie et la modalité auditive est la plus représentée, puisque 60 à 80% des patients souffrant de ce trouble sont concernés. Le retentissement fonctionnel des hallucinations auditives peut être important, altérant significativement la qualité de vie des patients.Dans ce contexte, la prise en charge de ce type de symptômes s’avère un enjeu considérable pour les personnes souffrant de schizophrénie. Pourtant, les moyens thérapeutiques actuellement disponibles (traitements médicamenteux antipsychotiques notamment) ne permettent pas toujours une rémission complète de la symptomatologie hallucinatoire et l’on considère que 25 à 30% des hallucinations auditives sont « pharmaco-résistantes ». C’est à partir de ce constat que, ces dernières années, ont émergé, pour le traitement des hallucinations auditives, des techniques de neuromodulation comme la stimulation magnétique transcrânienne répétée ou la stimulation électrique transcrânienne par courant continu. Toutefois, les résultats de ces nouvelles thérapies sur les hallucinations auditives résistantes restent modérés et le développement de stratégies alternatives demeure un enjeu de recherche majeur.Actuellement, les travaux en imagerie fonctionnelle permettent d'affiner les modèles physiopathologiques des hallucinations auditives, mais leur intérêt pourrait aller au-delà de la recherche fondamentale, avec possiblement des applications cliniques telles que l'assistance thérapeutique. Ce travail de thèse s’inscrit précisément dans le développement de l’imagerie cérébrale de « capture » des hallucinations auditives, c’est-à-dire l’identification des patterns d’activation fonctionnels associés à la survenue des hallucinations auditives.La première partie de ce travail est consacrée à la détection automatisée des hallucinations auditives en IRM fonctionnelle. L’identification des périodes hallucinatoires survenues au cours d’une session d’IRM fonctionnelle est actuellement possible par une méthode de capture semi-automatisée validée. Celle-ci permet une labellisation des données acquises au cours d’une session de repos en périodes « hallucinatoires » et « non-hallucinatoires ». Toutefois, le caractère long et fastidieux de cette méthode limite largement son emploi. Nous avons donc souhaité montrer comment les stratégies d’apprentissage machine (support vector machine ou SVM, notamment) permettent l’automatisation de cette technique par le développement de classificateurs performants, généralisables et associés à un faible coût de calcul (indispensable en vue d’une utilisation en temps réel). Nous proposons également le développement d’algorithmes de reconnaissance de la période « pré-hallucinatoire », en mettant en évidence que ce type de classificateur présente aussi des performances largement significatives. Enfin, nous avons pu montrer que l’utilisation de stratégies d’apprentissage-machine alternatives au SVM (e.g, le TV-Elastic-net), obtient des performances significativement supérieures au SVM [...] / Hallucination is a transient subjective experience perceived as real, but occurring in the absence of an appropriate stimulation coming from the external environment. Hallucinatory events, which can occur across every sensory modality, are observed in various neurological and psychiatric disorders but also among “non-clinical” populations. The most frequent disorder associated with hallucinations in the field of psychiatry is schizophrenia. Auditory-verbal experiences are particularly frequent, with a lifetime-prevalence of 60 to 80% in patients suffering from schizophrenia. Hallucinations may cause long-term disability and poorer quality of life.In this context, the management of auditory-verbal hallucinations in patients with schizophrenia constitutes a major challenge. However, despite the increasing sophistication of biological and psychosocial research methods in the field, no significant therapeutic breakthrough has occurred in the last decade and a consensus exists that a significant proportion of patients with schizophrenia (i.e., around 25 %), exhibit drug-resistant auditory-verbal hallucinations. Non-pharmacological treatments, such as repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) or transcranial direct current stimulation (tDCS) have been proposed as an option for addressing the unmet medical needs described above. However, these neuromodulation techniques show a moderate effect in alleviating drug-resistant auditory-verbal hallucinations and the development of innovative therapeutic strategies remains a major challenge.In recent years, the number of brain imaging studies in the field of auditory-verbal hallucinations has grown substantially, leading to a better pathophysiological understanding of this subjective phenomenon. Recent progress in deciphering the neural underpinnings of AVHs has strengthened transdiagnostic neurocognitive models that characterize auditory-verbal hallucinations, but more specifically these findings built the bases for new therapeutic strategies. In this regards the development of auditory hallucinations “capture" brain-imaging studies (i.e. the identification of functional patterns associated with the occurrence of auditory hallucinations), was the main topic of this thesis.The first part of this work is devoted to the automatized detection of auditory-verbal hallucinations using functional MRI (fMRI). The identification of hallucinatory periods occurring during a fMRI session is now possible using a semi-automatized procedure based on an independent component analysis applied to resting fMRI data combined with a post-fMRI interview (i.e. the patient is asked to report auditory-verbal hallucinations immediately after acquisition). This “two-steps method” allows for the identification of hallucination periods (ON) and non-hallucination ones (OFF). However, the time-consuming nature of this a posteriori labelling procedure considerably limits its use. In these regards, we show how machine-learning, especially support vector machine (SVM), allows the automation of hallucinations capture. We present new results of accurate and generalizable classifiers which could be used in real-time because of their low computational-cost. We also highlight that algorithms able to identify the "pre-hallucinatory" period exhibit significant performances. Finally, we propose the use of an alternative learning-machine strategy, based on TV-Elastic-net, which achieves slightly better performances and more interpretable discriminative maps than SVM [...]

Les travaux présentés dans ce mémoire de thèse s'intéressent à la validation fonctionnelle de contrôleurs logiques par des techniques de test de conformité et de validation en boucle fermée. Le modèle de spécification est décrit dans le langage industriel Grafcet et le contrôleur logique est supposé être un automate programmable industriel (API) mono-tâche. Afin de contribuer à ces techniques de validation fonctionnelle, ces travaux présentent : - Une extension d'une méthode de formalisation du Grafcet par traduction sous la forme d'une machine de Mealy. Cette extension permet de produire un modèle formel de la spécification lorsque le Grafcet est implanté selon un mode d'interprétation sans recherche de stabilité, qui n'est pas préconisé dans la norme IEC 60848 mais largement utilisé dans les applications industrielles. - Une contribution au test de conformité par la définition d'un ensemble de relations de conformité basées sur l'observation de plusieurs cycles d'exécution pour chaque pas de test. - Une contribution à la validation en boucle fermée par la définition d'un critère de fin d'observation et par une technique d'identification en boite grise pour la construction et l'analyse du système en boucle fermée. / The results presented in this PhD thesis deal with functional validation of logic controllers using conformance test and closed-loop validation techniques. The specification model is written in the Grafcet language and the logic controller is assumed to be a Programmable Logic Controller (PLC). In order to contribute to these validation techniques, this thesis presents: - An axtension to a fomalization methods for Grafcet languages by translation to a Mealy machine. This extension generates a formal model of a Grafcet specification that is interpreted without search of stability. This mode of interpretation is not recommended by the standard IEC 60848 but is widely used in industrial applications. - A contribution to conformance test by a definition of a set of conformance relation based on the observation of several execution cycles for each test step. - A contribution to closed-loop validation by the definition of a termination criterion and by a new gray-box identification technique that is used for construction and analysis of the closed-loop system.

Le but de cette thèse est de fournir une nouvelle analyse relative aux industries lithiques du Paléolithique moyen venant des grottes de Shanidar et de Bisitun. Ces grottes sont situées dans le centre de la chaine de montagne du Zagros, à l’ouest de l'Iran (Middle Est). Les nombreuses chaines du Zagros s'étendent le long du sud et ouest de l'Iran et dans le nord de l'Iraq. Cette analyse sera effectuée en utilisant une approche techno-fonctionnelle incluant également une étude tracéologique (étude des traces d’utilisation du matériel archéologique au moyen à faible et fort grossissement au moyen d’une loupe binoculaire et d’un microscope optique à réflexion). Les industries lithiques de la région du Zagros ont été fréquemment étudiées par les chercheurs (Coon, 1951/1957; ((Skinner, 1965); (Lindly, 1997) (Dibble, 1984-1993). Cependant, leurs études sont basées sur une analyse typologique comparative offrant ainsi une vision fragmentaire des productions humaines et au-delà des outils qu’ils ont produits. Mes recherches ont pour objectif de reconsidérer les chaînes opératoires de production lithiques en mettant en place une méthode d’analyse techno-fonctionnelle. Ceci afin de percevoir les outils (bruts ou retouchés) dans toute leur dynamique conceptuelle et fonctionnelle c’est-à-dire en tant qu’objectif d’une chaîne opératoire de production et moyen d’une ou plusieurs activités. Le but étant : - dans une perspective synchronique, de repenser la chaîne opératoire en fonction de la finalité et des objectifs de l’outillage : - La variété et la forme des racloirs sont étroitement liées à leurs spécificités fonctionnelles. - Le modèle de réduction, proposé par Dibble, pour ces industries moustériennes est-il valide et fiable ? - dans une perspective diachronique, d’appréhender la singularité des comportements humains, leur diversité et/ou leur variabilité au cours du temps, tout en recherchant les facteurs à l’origine de cette diversité : - environnements : spécificités environnementales de la région du Zagros etc. ; - traditions techniques et culturelles ; - “savoir-faire” et/ou “manières de faire” etc. / The purpose of the dissertation is to provide a new analysis of Middle Palaeolithic industries from Shanidar, Bisitun caves and also Warwasi rockshelter. These sites are located in the center of the Zagros Mountain Range in western Iran (Middle East). Lithic industries in the Zagros region have been frequently studied by researchers (Coon 1951, 1957, Skinner 1965, Lindly 1997, Dibble 1984, 1993). These studies are often based on a comparative typological analysis, therefor for the reasons which are explained in the text, I think the studies are offering a fragmented view of lithic productions and consequently the prehistoric world of technic. This analysis is carried out using a techno-functional approach in the way to consider the chaîne opératoire and its technical role in volumetric matrix (supports) production and the supports in action, in terms of normalized and non-normalized volumes and their potential to complete a task. My objective is also to conduct a technological analysis by synchronic and diachronic perspectives on the lithic industries unearthed from different archaeological sites in Middle East during end of MIS 5, 4 and 3. The two new definitions of the exploitations structures, it means Additional and Integrated structures are a part of structural approach to achive the purposes. The purposes of study are:- In a synchronic perspective, to rethink on the structures of exploitations according to the objectives of production and tools realisation. - From a diachronic perspective, to understand the singularity of past individual’s technical solutions, their diversity and / or their variability over the time, while looking for the factors at the origin of this diversity.The hypotheses;- The variability among the assemblages, including the scrapers are closely related to the subset of incising artifacts and cutting edge geometry.- The Reduction Model, proposed by Dibble, does present only one kind of reduction within Mousterian industries.

Le facteur de croissance de l'endothélium vasculaire (VEGF) est une cytokine multifonctionnelle qui a été liée aux maladies cardiovasculaires (MCV) et à des divers troubles/ facteurs de risque cardiovasculaires tel que le syndrome métabolique (SM). L'identification de variants génétiques qui agissent sur les taux de VEGF circulant et leurs associations avec le SM et les molécules d'adhésion et d'inflammation pourraient permettre la compréhension des liens entre les taux de VEGF et les MCV. Par conséquent nous avons recherché l'origine génétique des taux de VEGF, via une étude d'association pangénomique, et les facteurs de variation pré-analytiques et analytiques influant les taux de VEGF mesurés avant d'étudier les implications de cette molécule dans l'inflammation et le SM. Nous avons également examiné le profil du SM dans des populations françaises (cohorte STANISLAS) et iraniennes (cohorte MASHHAD). Les principaux résultats de cette thèse sont : 1) l'identification de variants génétiques rs6921438, rs4416670, rs6993770 et rs10738760 expliquant 47.6% des taux de VEGF circulant, 2) l'association du VEGF et des variants génétiques identifiés avec des molécules d'adhésion et d'inflammation telles que ICAM-1,sélectines E et L,TNF-alpha, IL-6 et CRP au niveau protéique et transcriptomique, 3) l'association du rs10738760 avec le SM, 4) la relation entre le rs6921438 et le HDL-C et le LDL-C, 5) la détermination optimale à la fois des taux de VEGF (le sérum serait plus stable que le plasma) et de son expression génétique en proposant une durée minimale entre le recueil du sang et sa centrifugation, et en évitant des cycles de gel/dégel répétés. 6) la prévalence élevée du SM chez les femmes iraniennes. Nos résultats proposent des liens biologiques entre le VEGF et les molécules d'inflammation et l'adhésion, les lipides et le SM / Vascular endothelial growth factor (VEGF) is a multifunctional cytokine that has been linked to cardiovascular diseases (CVDs) and related predisposing statuses such as metabolic syndrome (MetS).The identification of genetic variants that influence the VEGF circulating levels and their associations with MetS and adhesion and inflammation molecules could enable us to have a comprehensive approach of the relationship of this molecule with CVDs. Therefore, we aimed at first to investigate the genetic background of VEGF levels, via a genome wide association analysis, and the pre-analytical and analytical variation factors of VEGF levels measurements before examining the implication of this molecule in inflammation and in MetS. Also, we examined the differences of MetS between Iranian (MASHHAD cohort) and French (STANISLAS cohort) populations. The main findings of this thesis are: 1) the identification of 4 genetic variants(rs6921438, rs4416670, rs6993770 and rs10738760) that explain 47.6% of circulating VEGF levels, 2) the associations of VEGF and its identified genetic variants with adhesion and inflammation molecules such as ICAM-1, E and L selectins , TNF-alpha, IL-6 and CRP at protein and transcription levels, 3) the association of VEGF-related polymorphism rs10738760 with MetS, 4) the relationship between VEGF regulatory variant, rs6921438, and LDL-C and HDL-C,5) the proposition of the best conditions for measuring both circulating VEGF (serum being the most stable anticoagulant) and its gene expression by reducing time between blood collection and centrifugation, and by avoiding multiple freeze-thaw cycles,6) a high prevalence of MetS in Iranian women. Our results propose the biological connections between VEGF, inflammation and adhesion molecules, lipids and MetS

Cette thèse présente une nouvelle approche pour la modélisation des systèmes de sécurité fonctionnelle qui prend en compte plusieurs modes de défaillance pour les composants et le système global. Les diagrammes de flux d'information (IFDs) ont été initialement développé dans un thèse précédent. Dans ce travail, l'évaluation si l'approche flux d'information être rendue plus efficace par utiliser les diagrammes de décision binaires (BDD).Cette thèse sera d'expliquer pourquoi ce modèle est nécessaire et pratique, suivie d'une explication détaillée des IFDs. Cela inclut sa structure hiérarchique et comment ce modèle peut être appliqué.La prochaine étape est la formalisation du modèle IFD original pour permettre l'utilisation des techniques d'évaluation plus efficaces. Il sera expliqué pourquoi ces étapes de formalisation ont été prises et les avantages de leur utilisation.Ensuite une explication détaillée des algorithmes développés est présenté. Ces algorithmes sont basés sur une combinaison de différentes techniques de BDD. Zero Suppressed BDDs (ZBDDs) sont combinées avec des Boolean Expression Diagrams (BEDs). En outre, la structure des IFD est utilisé pour construire un BDD global sur plusieurs petits BDDs. Cela augmente l'efficacité du processus d'évaluation.Les techniques présentées sont évaluées par l'analyse de plusieurs cas d'utilisation qui sont expliqués dans ce travail / This thesis presents a novel approach for modelling safety critical systems which takes into account several failure modes both for components and the global system. The so called Information Flow Diagrams (IFDs) were originally developed in a previous PhD-thesis. In this work, the evaluation if the IFD-approach should be made more efficient by using Binary Decision Diagrams (BDDs).This thesis will explain why such a model is necessary and practical, followed by a detailed explanation of the IFD-model. This includes its hierarchical structure and how this model can be applied. The next step is to formalise the original IFD-model in order to enable more efficient evaluation techniques. It will be explained why these formalisation steps were taken and what was gained by using them. Afterwards a detailed explanation of the developed algorithms is presented. These algorithms are based on a combination of different BDD-techniques. Zero Suppressed BDDs (ZBDDs) are combined with Boolean Expression Diagrams (BEDs). Furthermore, the structure of the IFDs is used in order to construct a large BDD out of several smaller BDDs. This increases the efficiency of the evaluation process.The presented techniques are evaluated by analysing several use cases which are explained in this work

Ce travail vise à la construction d'un modèle d'intervention sociale qui prend comme base conceptuelle des éléments de la théorie des systèmes sociaux développée par Niklas Luhmann. La prédominance d'une différenciation sociale fonctionnelle, caractéristique d'une société moderne, suppose un monde hétérarchique et acentrique qui oblige à abandonner les principes structurels hiérarchiques des sociétés précédentes. À cet égard, l'intervention sociale ne peut être conçue que si elle s'éloigne du modèle hiérarchique associé au contrôle social, pour ainsi aller vers des stratégies de coordination qui conduisent les systèmes vers une autorégulation. Dans ce contexte, nous proposons une intervention sociale systémique caractérisée par sa contextualité et sa réflexivité, mais aussi par son improbabilité et optionnalité, compte tenu de la clôture opérationnelle qui caractérise les systèmes sociaux. Dans ce sens, l'intervention sociale est présentée comme une offre communicationnelle qui, pour avoir lieu, doit d'abord irriter l'autoréférence des systèmes vers lesquels elle dirige sa stratégie pour ainsi être sélectionnée par ces systèmes. Ainsi, elle permettra d'établir des relations intersystémiques, fondées sur l'hétérarchie, au moyen des couplages structurels. À partir de ces caractéristiques, le cycle de l'intervention se constitue comme un processus réflexif caractérisé par sa récursivité. Il comporte les phases de l'intervention où les systèmes participants convergent dans la définition de la stratégie. Ce travail propose finalement d'observer un programme social chilien, le programme Puente [Pont], afin d'observer s'il est possible d'y identifier des éléments d'une intervention sociale systémique. / The present research aims to the construction of a social intervention model considering, as a conceptual background, a number of elements from the theory of social systems developed by Niklas Luhmann. The predominance of a functional social differentiation, typical of modern societies, supposes an acentric and heterarchical world that compels to abandon the hierarchical structural principles of the former societies. To this regard, social intervention can only be conceived if it keeps away from the hierarchical model associated with social control, in order to favor coordination strategies that lead systems toward self-regulation. Consequently, we propose a systemic social intervention characterized by its context and reflexivity, and also by its improbability and optionality, in view of the operational closure that characterizes social systems. To this end, social intervention is presented as a communicational offer which, in order to occur, must at first irritate the autoreference of the systems to which it aims its strategy, in order to thus be selected by those systems. This will allow establishing intersystem relationships through structural couplings based on heterarchy. Stemming from these characteristics, the cycle of intervention is constituted as a reflexive process marked by its recursivity. It includes the intervention stages where the participating systems converge in the definition of its strategy. Finally, this research proposes to observe a Chilean social program, in order to examine if some elements of a systemic social intervention can be identified.

La blessure médullaire est un traumatisme aux conséquences désastreuses pour le patient. Au-delà de déficiences motrices immédiatement identifiables (paralysie des membres), l’interruption de la communication entre tissu nerveux sous-lésionnel et centres nerveux responsables de l’intégration et de la régulation des processus physiologiques, conduit souvent à un tableau clinique plus complexe. Parmi ces troubles insidieux, l’altération des fonctions urinaires et intestinales est d’une importance majeure. La régulation de ces fonctions étant sous la dépendance des segments les plus caudaux de la moelle épinière, toute altération du tissu spinal engendrera de manière quasi systématique un fonctionnement anarchique des organes conduisant à des dérèglements socialement handicapants (rétention ou/et incontinence urinaire et fécale). Bien que pour corriger cela, une stratégie basée sur la stimulation électrique fonctionnelle au niveau des racines sacrées, ait déjà été implémentée et commercialisée (Implant Brindley-Finetech), son recours ne demeure que trop marginal eu égard aux contreparties exigées (sections des racines afférentes de la moelle sacrée, avec perte de la sensibilité et des réflexes fonctionnels). Il n’est alors pas surprenant d’observer que les patients continuent à leur préférer des alternatives thérapeutiques (cathétérisme, toxine botulique…). L’objectif de cette thèse est d’évaluer les potentialités d’une stimulation directe de la moelle épinière dans la restauration des fonctions urinaires et intestinales chez le sujet lésé médullaire en proposant l’utilisation d’un nouveau modèle expérimental – le cochon domestique (40-60kg, 3-4 mois d’âge) – et une approche chirurgicale. / Spinal cord injury results in the loss of movement and sensory sensations but also in the disruption of some organ functions. Nearly all spinal cord injured subjects lose bladder control and are prone to kidney failure if they do not apply intermittent (self-) catheterization. Electrical stimulation of the sacral spinal roots with an implantable neuroprosthesis is one option besides self-catheterization to become continent and control micturition. However, many persons do not ask for this neuroprosthetic device (Brindley-Finetech implant) since deafferentation and loss of sensory functions and reflexes are serious side effects and since alternative treatments are available to patients (drugs, botulinus toxin….). This PhD work aimed at investigating various techniques for spinal cord electrical stimulation in order to address dysfunctions in spinal cord injured individuals on lesion levels that have an impact on lower limb movements and bladder, bowel and sexual functions. Orderly recruitment of fibers at the spinal cord level should eventually lead to orderly recruitment of the detrusor muscle without activation of the bladder sphincter. Thereby, low pressure voiding, for example, should be obtained that is currently impossible with existing active implantable medical devices. A new large animal model – the domestic pig – was investigated to overcome size effects of rodent models and be able to translate results and technology more easily to human.

La thèse présente une étude dans le cadre de la conception ab initio de nouveaux matériaux, avec des applications aux alliages intermétalliques et semi-conducteurs, aux oxydes transparents conducteurs et aux solides moléculaires. Des simulations avec la méthode Minima Hopping combinée avec la théorie de la fonctionnelle de la densité ont été utilisées pour trouver des nouveaux composés dans les diagrammes de phase des composés binaires de Lithium-Aluminium et Sodium-Or, aussi bien que des géométries de faible symétrie de CuBO2 à plus basses énergies que la structure delafossite qui était considérée comme son état fondamental. Nous avons aussi couplé la méthode Minima Hopping et la recherche de structures avec prototypes pour trouver de nouvelles perovskites de nitrure. Egalement, nous avons trouvé que la molécule H3 peut être stabilisée dans des structures à cages de CI à pressions d'environ 100 GPa. Nous avons aussi étudié les propriétés électroniques des alliages de chalcopyrite Cu(In, Ga)S2. Dans un sujet plus fondamental, nous proposons une fonctionnelle d'échange-corrélation semi-empirique optimisée pour obtenir des énergies de formation plus précises pour les solides / In this work we present an ab initio materials design study of several systems covering intermetallic and semiconducting alloys, transparent conductive oxides and molecular solids. We performed Minima Hopping calculations combined with Density Functional Theory that made possible to unveil several stable compounds in the phase diagrams of lithium-aluminium and sodium-gold binary alloys, as well as low-symmetry geometries of CuBO2, significantly lower in energy than the controversial delafossite structure reported as its ground state. We also found that the H3 molecule can be stabilized inside Cl cages at pressures of around 100 GPa. Additionally, we combined high-throughput techniques and global structure prediction methods to find nitride perovskites structures. In a different line, we studied the change in the absorption properties of the Cu(In,Ga)S2 chalcopyrite alloys as it was unexpectedly observed in experiment that with the change of the In/Ga ratio, the S K-absorption edge shifts, while the absorption edges of the other species is largely independent of the composition. In a more fundamental chapter, we propose a semi empirical exchange correlation functional optimized to yield accurate energies of formation of solids. The manuscript is organized as follows

L’Artériopathie Oblitérante des Membres Inférieurs (AOMI) est une pathologie chronique grave, induite par le processus physiopathologique d’athérosclérose. Diagnostiquée par la mesure de l’Index de Pression Systolique (IPS) de repos cette pathologie se traduit chez la plupart des patients par une ischémie (apports sanguins insuffisants) à l’exercice pouvant causer l’apparition de douleurs au niveau des membres inférieurs lors de la marche. Le premier axe de travail de cette thèse visait à évaluer la pertinence pédagogique des méthodes actuelles d’enseignement de l’IPS dans les facultés de médecine françaises. Les résultats des premiers travaux de recherche qui ont été menés montrent que les méthodes actuelles ne permettent pas aux étudiants de maîtriser les fondamentaux de cette mesure diagnostique. D’autres travaux ont alors été menés afin de définir la place et la forme que devrait prendre l’enseignement de l’IPS dans le cursus médical afin qu’il puisse être acquis par les futurs médecins de manière fiable et durable. Le second axe de travail de cette thèse visait à proposer une nouvelle approche méthodologique basée sur l’utilisation conjointe de deux moniteurs portables (accéléromètre et montre marqueur d’événements) permettant la quantification des douleurs ischémiques à l’exercice des patients atteints d’AOMI en condition de vie réelle. Les résultats issus de ces travaux ouvrent des perspectives nouvelles pour le chercheur ou le clinicien pour la compréhension des limitations fonctionnelles des patients atteints d’AOMI dans leur contexte de vie. / Lower-extremity Peripheral Artery Disease (PAD) is a severe non-communicable disease that is associated with atherosclerosis. Diagnosed by Ankle- Brachial Index (ABI), PAD leads, in most patients, to ischemia (mismatch between blood demand and blood supply) during exercise that may lead to the occurrence of pain in the lower extremities during walking. The first axis of the present thesis was to assess the level of knowledge on this diagnostic tool among French medical students. Our results suggest that the way of teaching or learning the ABI procedure is deficient. According to these results we conducted another study to determine the best teaching method to improve students’ ABI proficiency. The second axis of the present thesis was to proposed a new method using wearable monitors (accelerometer and Micro Motion logger watch) to objectively identify and quantify lower limb walking pain manifestation as well as stop induced by walking pain during daily life in PAD patients. Our results can provide researchers and clinicians with a more realistic and holistic view of the functional limitations of PAD patients in free-living conditions.