Dans cette thèse, nous nous intéressons au problème spécifique de l'apprentissage de structure de modèles graphiques probabilistes, c'est-à-dire trouver la structure la plus efficace pour représenter une distribution, à partir seulement d'un ensemble d'échantillons D ∼ p(v). Dans une première partie, nous passons en revue les principaux modèles graphiques probabilistes de la littérature, des plus classiques (modèles dirigés, non-dirigés) aux plus avancés (modèles mixtes, cycliques etc.). Puis nous étudions particulièrement le problème d'apprentissage de structure de modèles dirigés (réseaux Bayésiens), et proposons une nouvelle méthode hybride pour l'apprentissage de structure, H2PC (Hybrid Hybrid Parents and Children), mêlant une approche à base de contraintes (tests statistiques d'indépendance) et une approche à base de score (probabilité postérieure de la structure). Dans un second temps, nous étudions le problème de la classification multi-label, visant à prédire un ensemble de catégories (vecteur binaire y P (0, 1)m) pour un objet (vecteur x P Rd). Dans ce contexte, l'utilisation de modèles graphiques probabilistes pour représenter la distribution conditionnelle des catégories prend tout son sens, particulièrement dans le but minimiser une fonction coût complexe. Nous passons en revue les principales approches utilisant un modèle graphique probabiliste pour la classification multi-label (Probabilistic Classifier Chain, Conditional Dependency Network, Bayesian Network Classifier, Conditional Random Field, Sum-Product Network), puis nous proposons une approche générique visant à identifier une factorisation de p(y|x) en distributions marginales disjointes, en s'inspirant des méthodes d'apprentissage de structure à base de contraintes. Nous démontrons plusieurs résultats théoriques, notamment l'unicité d'une décomposition minimale, ainsi que trois procédures quadratiques sous diverses hypothèses à propos de la distribution jointe p(x, y). Enfin, nous mettons en pratique ces résultats afin d'améliorer la classification multi-label avec les fonctions coût F-loss et zero-one loss / In this thesis, we address the specific problem of probabilistic graphical model structure learning, that is, finding the most efficient structure to represent a probability distribution, given only a sample set D ∼ p(v). In the first part, we review the main families of probabilistic graphical models from the literature, from the most common (directed, undirected) to the most advanced ones (chained, mixed etc.). Then we study particularly the problem of learning the structure of directed graphs (Bayesian networks), and we propose a new hybrid structure learning method, H2PC (Hybrid Hybrid Parents and Children), which combines a constraint-based approach (statistical independence tests) with a score-based approach (posterior probability of the structure). In the second part, we address the multi-label classification problem, which aims at assigning a set of categories (binary vector y P (0, 1)m) to a given object (vector x P Rd). In this context, probabilistic graphical models provide convenient means of encoding p(y|x), particularly for the purpose of minimizing general loss functions. We review the main approaches based on PGMs for multi-label classification (Probabilistic Classifier Chain, Conditional Dependency Network, Bayesian Network Classifier, Conditional Random Field, Sum-Product Network), and propose a generic approach inspired from constraint-based structure learning methods to identify the unique partition of the label set into irreducible label factors (ILFs), that is, the irreducible factorization of p(y|x) into disjoint marginal distributions. We establish several theoretical results to characterize the ILFs based on the compositional graphoid axioms, and obtain three generic procedures under various assumptions about the conditional independence properties of the joint distribution p(x, y). Our conclusions are supported by carefully designed multi-label classification experiments, under the F-loss and the zero-one loss functions

Le corps humain compte plus de 200 types cellulaires différents possédant une copie identique du génome mais exprimant un ensemble différent de gènes. Le contrôle de l'expression des gènes est assuré par un ensemble de mécanismes de régulation agissant à différentes échelles de temps et d'espace. Plusieurs maladies ont pour cause un dérèglement de ce système, notablement les certains cancers, et de nombreuses applications thérapeutiques, comme la médecine régénérative, reposent sur la compréhension des mécanismes de la régulation géniques. Ce travail de thèse propose, dans une première partie, un algorithme d'annotation (GABI) pour identifier les motifs récurrents dans les données de séquençage haut-débit. La particularité de cet algorithme est de prendre en compte la variabilité observée dans les réplicats des expériences en optimisant le taux de faux positif et de faux négatif, augmentant significativement la fiabilité de l'annotation par rapport à l'état de l'art. L'annotation fournit une information simplifiée et robuste à partir d'un grand ensemble de données. Appliquée à une base de données sur l'activité des régulateurs dans l'hématopoieïse, nous proposons des résultats originaux, en accord avec de précédentes études. La deuxième partie de ce travail s'intéresse à l'organisation 3D du génome, intimement lié à l'expression génique. Elle est accessible grâce à des algorithmes de reconstruction 3D à partir de données de contact entre chromosomes. Nous proposons des améliorations à l'algorithme le plus performant du domaine actuellement, ShRec3D, en permettant d'ajuster la reconstruction en fonction des besoins de l'utilisateur. / The human body has more than 200 different cell types each containing an identical copy of the genome but expressing a different set of genes. The control of gene expression is ensured by a set of regulatory mechanisms acting at different scales of time and space. Several diseases are caused by a disturbance of this system, notably some cancers, and many therapeutic applications, such as regenerative medicine, rely on understanding the mechanisms of gene regulation. This thesis proposes, in a first part, an annotation algorithm (GABI) to identify recurrent patterns in the high-throughput sequencing data. The particularity of this algorithm is to take into account the variability observed in experimental replicates by optimizing the rate of false positive and false negative, increasing significantly the annotation reliability compared to the state of the art. The annotation provides simplified and robust information from a large dataset. Applied to a database of regulators activity in hematopoiesis, we propose original results, in agreement with previous studies. The second part of this work focuses on the 3D organization of the genome, intimately linked to gene expression. This structure is now accessible thanks to 3D reconstruction algorithm from contact data between chromosomes. We offer improvements to the currently most efficient algorithm of the domain, ShRec3D, allowing to adjust the reconstruction according to the user needs.

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Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Cette thèse de doctorat a pour but d’analyser le rapport entre le texte et l’image dans la littérature américaine contemporaine ; plus précisément, d’étudier cet entre-deux qu’est le roman visuel, un genre proposé en 2006 par Thierry Smolderen.Notre corpus principal est composé de deux romans, House of Leaves de Mark Z. Danielewski (2000) et Extremely Loud & Incredibly Close de Jonathan Safran Foer (2005), et de deux bandes dessinées, Jimmy Corrigan: The Smartest Kid on Earth de Chris Ware (2000) et Fun Home d’Alison Bechdel (2006). En postulant que ces deux genres, malgré leurs formes bien distinctes, partagent de nombreux points communs dans les procédés narratifs qu’ils emploient, il s’agit de procéder à un travail d’analyse en trois temps. Une première section est ainsi consacrée aux procédés visuels des récits étudiés, en particulier les cas où le texte acquiert des caractéristiques graphiques, et l’image des propriétés narratives. Nous nous intéressons ensuite à l’effet qu’ont ces procédés au niveau de l’espace paginal, et à la façon dont ils délinéarisent le récit et remettent en question les conventions temporelles et spatiales de la narration. Enfin, une dernière partie s’attarde sur le livre, à la fois en tant que motif et en tant qu’objet. En effet, le roman visuel ne représente pas uniquement une nouvelle manière d’aborder le rapport texte/image dans la littérature, mais il permet également d’envisager de nouvelles formes, au-delà des standards actuels ; nouvelles formes dont les ouvrages du corpus représentent les premiers exemples. / The aim of this PhD research is to study the relationship between text and image in contemporary American literature; in other words, to analyze the in-between represented by the visual novel, a genre introduced by Thierry Smolderen in 2006.My main corpus is made of two novels, Mark Z. Danielewski’s House of Leaves (2000) and Jonathan Safran Foer’s Extremely Loud & Incredibly Close (2005), and two comic books, Chris Ware’s Jimmy Corrigan: The Smartest Kid on Earth (2000) and Alison Bechdel’s Fun Home (2006). I start by assuming that those two genres, in spite of their distinctive characteristics, share similarities in their narrative techniques, and therefore suggest an analysis in three parts. First, I shall study the visual devices used by the above books, focusing in particular on the instances where the text becomes visual, and the image takes on narrative qualities. Then, a second part will concentrate on the way those devices emphasis the space of the page, and how they modify the narration by questioning its temporal and spatial conventions. Finally, I will analyze the book, as a motif and as an object in the corpus. The visual novel is not only a new way to approach the text/image relationship in literature; it also allows us to imagine new forms that go beyond the current standards, of which the books studied here are the first examples.

Pour construire la paix dans le monde, Tomi Ungerer raconte ses mythes personnels et impersonnels, tel Janus. Durant son enfance, il a été choqué par la Deuxième Guerre mondiale et endoctriné par les nazis : depuis lors, il est comme un témoin de l’Histoire. Dans cette recherche, nous étudions son art provocateur et éveilleur à travers les albums qu’il a réalisés à destination des enfants. L’artiste rebelle s’arme de son « T », sa hache graphique et identitaire, afin de proposer de nouvelles fables face à une société qu’il juge absurde. Dans son racontage-montage, la poétique du « O » est à la fois une forme parfaite et cosmologique, et un rythme infini, répétitif, tourbillonnant. Cette poétique concerne la forme, le mouvement, l’observation, la voix, mais aussi la vacuité que les rythmes du « M » organisent dans de multiples métamorphoses. Il s’agit du rythme de la vie et du vivre ensemble. Son racontage-montage est mécanique, musical et thématique, il est effectué dans un style bref, avec l’humour et le rire, mais aussi profond, avec une voix juste et plurielle que le « I » des identités et de l'Histoire pluralise vocalement. Ainsi, la reprise des lettres de son prénom engagerait la poétique des albums de Tomi Ungerer, celle d’un raconteur double puisqu’ils ne sont pas réservés aux seuls enfants et constituent une œuvre majeure de la littérature. / To spread peace in the world, Tomi Ungerer tells his personal and impersonal myths, such as Janus. During his childhood, he was traumatized by the Second World War and also brainwashed by the Nazis: he has thus witnessed History. In this research, we study his provocative and awakening art through the albums he made for children. The rebellious artist armed himself with his “T”, his graphic and identity ax, in order to oppose his new fable to a society he regards as absurd. In its telling-editing, the poetics of the “O” symbolizes a perfect and cosmological form, but also an infinite repetitive, whirling rhythm. This poetics concerns form, movement, observation, voice, but also depth, with a fair and plural voice the “I” of identities and History vocally pluralizes. Thus, the letters of his first name would reflect the poetics of the picture books of Tomi Ungerer, the double storyteller, since his picture books are not only intended for the children but also constitute a major work of literature. / 세계의 평화를 건설하기 위해, 토미 웅게러는 야누스 신처럼 개인적인 동시에 보편적인 신화를 이야기한다. 어린시절, 그는 제 2차세계대전에 충격을 받았고 나치의 정권 아래 학교 교육을 받는다. 그때부터 그는 역사의 증언자이다. 그러므로 본 연구는 그의 선동 예술과 그가 들려주는 그림책을 분석한다. 강요된 복종을 거부하는 이야기꾼 웅게러는 부조리한 사회를 반대하는 새로운 우화를 이야기 하기 위해 그래픽과 정체성을 나타내는 도끼를 상징하는 그의 이름 Tomi의 이니셜 ‘T’는 예술적 힘을 상징한다. 그는 ‘이야기 합성’ 안에서 완벽하고 우주적인 형태와 영원히 반복적이고 소용돌이같은 리듬으로 ‘O’ 시학을 이야기 한다. 이는 ‘달의 시학’이자 ‘시간의 시학’이다. 이 시학은 형태, 운동( mouvement), 관찰, 목소리, 공(vacuité) 과 동시에 끊임없이 변화(metamorphoses) 를 상징하는 ‘M’의 리듬이다. 이는 삶과 모두가 평화롭게 살기 위한 멜로디와 리듬이다. ‘이야기 합성’은 유머와 웃음의 간결한 문체의 메커니즘과 그림을 통한 음악적, 테마적 오브제들의 함축적 요소들은, 정체성( identité)과 다중적 목소리 이야기의 ‘I’로서 간결함과 다중적인 깊은 의미가 축적되어 있다. 그러므로 작가의 이름을 상징하는 알파벳 문자는 토미 웅게러의 ‘존재적 시학’을 상징하며, 그림책이 단지 어린이 전용이 아닌 문학 전반의 작품성을 구성하는 그림과 글로서의 종합적 예술장르의 가치를 가지며, 그림책 작가는 그래픽언어와 텍스트언어의 경계를 넘나드는 이중(겹)으로 표현하는 이야기꾼이다.

De nombreux problèmes d'optimisation propres à différents secteurs industriels et académiques (énergie, chimie, transport, etc.) nécessitent de concevoir des méthodes de plus en plus efficaces pour les résoudre. Afin de répondre à ces besoins, l'objectif de cette thèse est de développer une bibliothèque composée de plusieurs métaheuristiques hybrides distribuées et massivement parallèles. Dans un premier temps, nous avons étudié le problème du voyageur de commerce et sa résolution par la méthode colonie de fourmis afin de mettre en place les techniques d'hybridation et de parallélisation. Ensuite, deux autres problèmes d'optimisation ont été traités, à savoir, le problème d'affectation quadratique (QAP) et le problème de la résolution structurale des zéolithes (ZSP). Pour le QAP, plusieurs variantes basées sur une recherche taboue itérative avec des diversifications adaptatives ont été proposées. Le but de ces propositions est d'étudier l'impact de : l'échange des données, des stratégies de diversification et des méthodes de coopération. Notre meilleure variante est comparée à six des meilleurs travaux de la littérature. En ce qui concerne le ZSP, deux nouvelles formulations de la fonction objective sont proposées pour évaluer le potentiel des structures zéolitiques trouvées. Ces formulations sont basées sur le principe de pénalisation et de récompense. Deux algorithmes génétiques hybrides et parallèles sont proposés pour générer des structures zéolitiques stables. Nos algorithmes ont généré actuellement six topologies stables, parmi lesquelles trois ne sont pas répertoriées sur le site Web du SC-IZA ou dans l'Atlas of Prospective Zeolite Structures. / Many optimization problems specific to different industrial and academic sectors (energy, chemicals, transportation, etc.) require the development of more effective methods in resolving. To meet these needs, the aim of this thesis is to develop a library of several hybrid metaheuristics distributed and massively parallel. First, we studied the traveling salesman problem and its resolution by the ant colony method to establish hybridization and parallelization techniques. Two other optimization problems have been dealt, which are, the quadratic assignment problem (QAP) and the zeolite structure problem (ZSP). For the QAP, several variants based on an iterative tabu search with adaptive diversification have been proposed. The aim of these proposals is to study the impact of: the data exchange, the diversification strategies and the methods of cooperation. Our best variant is compared with six from the leading works of the literature. For the ZSP two new formulations of the objective function are proposed to evaluate the potential of the zeolites structures founded. These formulations are based on reward and penalty evaluation. Two hybrid and parallel genetic algorithms are proposed to generate stable zeolites structures. Our algorithms have now generated six stable topologies, three of them are not listed in the SC-JZA website or in the Atlas of Prospective Zeolite Structures.

Les neurosciences computationnelles ont permis de développer des outils mathématiques et informatiques permettant la création, puis la simulation de modèles représentant le comportement de certaines composantes de notre cerveau à l’échelle cellulaire. Ces derniers sont utiles dans la compréhension des interactions physiques et biochimiques entre les différents neurones, au lieu d’une reproduction fidèle des différentes fonctions cognitives comme dans les travaux sur l’intelligence artificielle. La construction de modèles décrivant le cerveau dans sa globalité, en utilisant une homogénéisation des données microscopiques est plus récent, car il faut prendre en compte la complexité géométrique des différentes structures constituant le cerveau. Il y a donc un long travail de reconstitution à effectuer pour parvenir à des simulations. D’un point de vue mathématique, les différents modèles sont décrits à l’aide de systèmes d’équations différentielles ordinaires, et d’équations aux dérivées partielles. Le problème majeur de ces simulations vient du fait que le temps de résolution peut devenir très important, lorsque des précisions importantes sur les solutions sont requises sur les échelles temporelles mais également spatiales. L’objet de cette étude est d’étudier les différents modèles décrivant l’activité électrique du cerveau, en utilisant des techniques innovantes de parallélisation des calculs, permettant ainsi de gagner du temps, tout en obtenant des résultats très précis. Quatre axes majeurs permettront de répondre à cette problématique : description des modèles, explication des outils de parallélisation, applications sur deux modèles macroscopiques. / Computational Neuroscience helped develop mathematical and computational tools for the creation, then simulation models representing the behavior of certain components of our brain at the cellular level. These are helpful in understanding the physical and biochemical interactions between different neurons, instead of a faithful reproduction of various cognitive functions such as in the work on artificial intelligence. The construction of models describing the brain as a whole, using a homogenization microscopic data is newer, because it is necessary to take into account the geometric complexity of the various structures comprising the brain. There is therefore a long process of rebuilding to be done to achieve the simulations. From a mathematical point of view, the various models are described using ordinary differential equations, and partial differential equations. The major problem of these simulations is that the resolution time can become very important when important details on the solutions are required on time scales but also spatial. The purpose of this study is to investigate the various models describing the electrical activity of the brain, using innovative techniques of parallelization of computations, thereby saving time while obtaining highly accurate results. Four major themes will address this issue: description of the models, explaining parallelization tools, applications on both macroscopic models.

Cette thèse comprend trois expériences et deux prétests (N = 1135) dans lesquelles sont étudiés trois aspects fondamentaux du design statique des messages sur internet : son format (infographie, audio ou texte), sa couleur et sa typographie, sur la thématique du recyclage des déchets électroniques (études 1 et 2) puis à propos de la migration humaine (étude 3).L’étude des aspects graphiques est pertinente si l’on veut augmenter la force persuasive d’un message. Le format joue un rôle prépondérant (étude 1a), permettant à la fois de changer les attitudes, mais aussi d’ancrer ce changement dans le temps. Les couleurs, par contre, ne semblent pas faire varier la force persuasive du message ou amener les lecteurs à agir en faveur du recyclage (étude 1b). La typographie ne semble pas non plus jouer de rôle dans la dynamique persuasive, qu’elle soit jugée lisible ou peu lisible (étude 2). Des pistes théoriques concernant la personnalité des typographies et leur cohérence avec le contexte sont développées.L’analyse des composantes de l’ELM a révélé, dans chaque étude, le fort lien entre l’attitude des individus et leur sentiment de responsabilité personnelle envers la thématique abordée ainsi que leurs connaissances a priori. Nous avons également vu que les leviers de persuasion ne sont pas systématiquement les mêmes selon le besoin de cognition.Globalement, nous suggérons que les messages persuasifs doivent adopter un format permettant une analyse centrale à faible coût cognitif, utilisant une couleur principale et une typographie toutes deux lisibles et cohérentes avec la thématique développée, avec un argumentaire qui renforce le sentiment de responsabilité des lecteurs. / This thesis includes three experiments and two pre-tests (N = 1135) in which three fundamental aspects of static message design on the Internet are studied: its format (infographics, audio or text), its colour and typography, on the theme of electronic waste recycling (studies 1 and 2) and then on human migration (study 3).The study of graphic aspects is relevant if we want to increase the persuasive power of a message. The format plays a major role (study 1a), making it possible to change attitudes and to anchor this change over time. Colours, on the other hand, do not seem to vary the persuasive force of the message or to lead readers to act in favour of recycling (study 1b). Nor does typography seem to play a role in the persuasive dynamic, whether it is considered legible or difficult to read (study 2). Theoretical approaches regarding the personality of typographies and their coherence with the context are developed.The analysis of the components of the ELM revealed, in each study, the strong link between the attitude of individuals and their sense of personal responsibility towards the theme addressed as well as their a priori knowledge. We have also seen that the levers of persuasion are not systematically the same according to the need for cognition.We suggest that persuasive messages should adopt a format that allows for central analysis at low cognitive cost, using a main colour and typography that are both readable and consistent with the theme developed, with arguments that reinforce readers' sense of responsibility.

Explorer et comprendre des données volumétriques ou surfaciques est un des nombreux enjeux du domaine de l'informatique graphique. L'apparence de telles données peut être modélisée et visualisée en utilisant la théorie du transport lumineux. Afin de rendre une telle visualisation compréhensible, le recours à des matériaux transparents est très répandu. Si des solutions existent pour simuler correctement la propagation de la lumière et ainsi afficher des objets semi-transparents, offrir une visualisation compréhensible reste un sujet de recherche ouvert. Le but de cette thèse est double. Tout d'abord, une analyse approfondie du modèle optique pour le transport de la lumière et ses implications sur la génération d'images par ordinateur doit être effectuée. Ensuite, cette connaissance pourra être utilisée pour proposer des solutions efficaces et fiables pour visualiser des milieux transparents et semi-transparents. Dans ce manuscrit, premièrement, nous présentons le modèle optique communément utilisé pour modéliser le transport de la lumière dans des milieux participatifs, sa simplification si l'on réduit la situation à des surfaces et la manière dont ces modèles sont utilisés en informatique graphique pour générer des images. Deuxièmement, nous présentons une solution pour améliorer la représentation des formes dans le cas particulier des surfaces. La technique proposée utilise le transport lumineux comme base pour modifier le processus d'éclairage et modifier l'apparence et l'opacité des matériaux. Troisièmement, nous nous concentrons sur la problématique de l’utilisation de données volumétriques au lieu du cas simplifié des surfaces. Dans ce cas, le fait de ne modifier que les propriétés du matériau a un impact limité. Nous étudions donc comment le transport lumineux peut être utilisé pour fournir des informations utiles à la compréhension de milieux participatifs. Enfin, nous présentons notre modèle de transport lumineux pour les milieux participatifs, qui vise à explorer une région d'intérêt d’un volume. / Exploring and understanding volumetric or surface data is one of the challenges of Computer Graphics. The appearance of these data can be modeled and visualized using light transport theory. For the sake of understanding such a data visualization, transparent materials are widely used. If solutions exist to correctly simulate the light propagation and display semi-transparent objects, offering a understandable visualization remains an open research topic. The goal of this thesis is twofold. First, an in-depth analysis of the optical model for light transport and its implication on computer generated images is performed. Second, this knowledge can be used to tackle the problematic of providing efficient and reliable solution to visualize transparent and semi-transparent media. In this manuscript, we first introduce the general optical model for light transport in participating media, its simplification to surfaces, and how it is used in computer graphics to generate images. Second, we present a solution to improve shape depiction in the special case of surfaces. The proposed technique uses light transport as a basis to change the lighting process and modify the materials appearance and opacity. Third, we focus on the problematic of using full volumetric data instead of the simplified case of surfaces. In this case, changing only the material properties has a limited impact, thus we study how light transport can be used to provide useful information for participating media. Last, we present our light transport model for participating media that aims at exploring part of interest of a volume.