Nous nous sommes attachés à étudier les propriétés électrophysiologiques intrinsèques des neurones vestibulaires centraux. Notre objectif était de déterminer les propriétés fonctionnelles de différentes populations de neurones enregistrés au sein d'un même noyau. Plus précisément, deux types cellulaires ont été décrits au sein du noyau vestibulaire médian (NVM) à partir de la forme de leurs potentiels d'action : il s'agit des neurones de type A et B. Afin de comprendre la pertinence physiologique de cette classification, nous avons comparé les propriétés intrinsèques de groupes de neurones enregistrés dans différentes conditions au sein des noyaux vestibulaires centraux. Nous avons (1) étudié le comportement des neurones du NVM en conditions contrôles. (2) Nous avons étudié la plasticité post-lésionelle des propriétés intrinsèques de ces neurones. (3) Par la suite, nous avons comparé les neurones du NVM et du noyau vestibulaire latéral (NVL) en conditions normales. (4) Finalement nous avons comparé les propriétés des neurones vestibulaires enregistrés chez le cobaye à celles des neurones enregistrés chez la grenouille. Nos études de la plasticité à long terme des propriétés électrophysiologiques des neurones vestibulaires médians au cours de la compensation vestibulaire (1) et (2) nous ont permis de montrer que la labyrinthectomie unilatérale affecte différemment les neurones vestibulaires situés de part et d'autre du tronc cérébral. Les neurones ipsilatéraux à la lésion développent des propriétés de décharge plus toniques qu'en contrôle, alors que les neurones contralatéraux à la lésion développent des propriétés de décharge plus phasiques. D'un point de vue fonctionnel, certaines des modifications observées favoriseront la compensation comportementale des déficits induits par la labyrinthectomie unilatérale, mais d'autres rendront au contraire certaines réponses définitivement impossibles. Puis, en (3), l'extension de nos études aux neurones de Deiters du NVL chez le cobaye a montré comment la fonction particulière des cellules d'un noyau peut déterminer l'expression de leurs conductances. Finalement, en (4), la comparaison des propriétés des neurones vestibulaires centraux de deux espèces nous a permis de proposer une organisation des voies centrales vestibulaires en voies fréquentielles complémentaires de traitement des informations sensorielles. Au sein de chaque espèce, nous retrouvons la même distinction fonctionnelle entre les neurones toniques à réponses plutôt linéaires et les neurones phasiques pourvus de non-linéarités importantes, suggérant une conservation de l'organisation de base du système vestibulaire chez les Vertébrés. L'ensemble de mes résultats peut être interprété dans le cadre d'une coadaptation des propriétés intrinsèques et des entrées synaptiques reçues par les neurones.

L'objectif général de ce travail est d'accroître les connaissances fondamentales des Polymères Conducteurs Intrinsèques (PCI), et plus particulièrement de la Polyaniline (PANI) mélangée à du polyuréthane (PU), afin d'améliorer leurs propriétés électriques. Une étude morphologique montre que ces matériaux sont composés de chaines conductrices de type " spaghetti " mélangées dans une matrice isolante. Une première partie de ce travail est consacrée à la caractérisation diélectrique d'échantillons composés de 0.5%, 1%, 5% de PANI déposés sur de la fibre de verre dans une gamme de fréquence de 20 Hz à 20 GHz. Les résultats font apparaître une relaxation diélectrique qui évolue fortement avec la concentration du mélange. Ce phénomène est expliqué par un modèle théorique basé sur une distribution gaussienne des longueurs des îlots conducteurs. Une étude de vieillissement par voie thermique montre que les chemins de percolation finissent par se casser au cours du temps, ce qui entraine une diminution de la longueur moyenne des îlots et une dégradation des propriétés électriques des polymères conducteurs. La 2ème partie de ce travail concerne des mesures de bruit en 1/f sur des échantillons de 5%, 10%, 20%, 50% et 100% de PANI déposés en couche mince. Pour ces mesures, nous avons été amenés à mettre en place des méthodes utilisant des configurations spécifiques et à choisir la mieux adaptée à nos échantillons. Les résultats de cette étude montrent un fort excès de bruit en 1/f comparativement à ceux obtenus sur des matériaux homogènes. Ces excès de bruit sont expliqués par un modèle développé à partir de la morphologie de type " spaghetti ".

Apprendre de nouvelles connaissances et savoir-faire sensorimoteurs dans des environnements réels entraine un grand nombre de défis majeurs pour les robots d'aujourd'hui. Pour acquérir de nouveaux comportements, ceux-ci ont besoin d'explorer des espaces sensorimoteurs qui possèdent généralement les caractéristiques d'être de grande dimensionnalité, de grands volumes, redondants, et de comporter des zones de complexités différentes. Dans cette thèse qui entre dans le cadre de la robotique développementale, nous proposons différents processus permettant de guider et contraindre une acquisition autonome de comportements sensorimoteurs nouveaux dans de tels espaces. Nous proposons une approche unifiée de résolution de ces problèmes qui prend inspiration des phénomènes de contraintes développementales présentés en biologie et psychologie, et plus particulièrement des motivations intrinsèques et des contraintes maturationnelles. Après la formalisation de cadres computationnels basés sur ces notions, nous présentons trois architectures algorithmiques différentes, chacune réutilisée de manière intégrée dans la suivante:La première, appelée RIAC, pour Robust-Intelligent Adaptive Curiosity, correspond à l'implémentation d'un algorithme d'apprentissage actif développemental permettant d'orienter l'exploration dans des espaces bornés et de dimensionnalité connue, possédant des régions de différents niveaux de complexités. Ce système, qui utilise des heuristiques prenant inspiration des mécanismes de motivations intrinsèques basées sur les connaissances, permet de diriger efficacement une exploration progressive de nouvelles connaissances sensorimotrices, qui correspondent à l'apprentissage de modèles directs. Il entraine aussi l'émergence de trajectoires développementales auto-organisées relatives à l'orientation de l'exploration sensorimotrice vers des activités de complexités intermédiaires.Ensuite, nous proposons l'algorithme SAGG-RIAC, pour Self-Adaptive Goal Generation - RIAC, en tant que mécanisme d'exploration intrinsèquement motivée basée sur les compétences, qui permet à des robots dont les espaces sensorimoteurs sont de grandes dimensions, hautement redondants, et possédant des schémas corporels différents, d'apprendre efficacement et activement de nouveaux comportements moteurs dans leurs espaces de tâches. L'idée principale de cet algorithme est d'orienter le robot à effectuer un babillage actif dans un espace des tâches de faible dimensionnalité, en opposition à un babillage moteur effectué dans un espace de contrôle de plus grande dimension, en auto-générant activement et adaptivement des objectifs dans les régions de l'espace des tâches qui fournissent les meilleures améliorations de compétences, pour l'atteinte d'objectifs précédemment tentés. Enfin, nous introduisons l'algorithme McSAGG-RIAC, pour Maturationally-Constrained SAGG-RIAC, qui repose sur le couplage de modèles computationnels de motivations intrinsèques et de contraintes maturationnelles physiologiques. Nous argumentons que ces mécanismes peuvent avoir des interactions bidirectionnelles complexes permettant le contrôle actif de l'augmentation de la complexité du développement sensorimoteur, afin de diriger une exploration et un apprentissage efficaces. Nous introduisons plus particulièrement un modèle fonctionnel des contraintes maturationnelles inspiré par le processus de myélinisation chez les humains, et montrons comment celui-ci peut être couplé avec l'algorithme SAGG-RIAC. Nous montrons qualitativement et quantitativement que cette approche intégrée des trois architectures présentées pendant cette thèse permet de répondre à certaines des problématiques des environnements réels, en contrôlant la complexité, le volume, la dimensionnalité et la redondance des comportements explorés de manière intrinsèque au robot, diminuant de manière importante la nécessité de contraindre et préparer l'environnement de manière externe. / Learning new sensorimotor knowledge and know-how in real environments leads to an important number of challenges for today's robots. In order to learn new skills, they need to explore sensorimotor spaces which are generally high-dimensional, high-volume, redundant, and possess areas of heterogenous levels of complexity. In this thesis, introduced within the developmental robotics domain, we propose different processes in order to guide and constrain the autonomous acquisition of new sensorimotor skills in such spaces. We propose an unified approach in order to resolve these problems which takes inspiration from phenomenon of developmental constraints introduced in biology and psychology, and more particularly intrinsic motivations and maturational constraints. After formalizing a computational framework based on these notions, we present three different algorithmic architectures, each one reused in an integrated manner within the next one:The first one, called RIAC, for Robust-Intelligent Adaptive Curiosity, corresponds to the implementation of an active learning algorithm which orients the exploration in bounded spaces whose dimensionality is known and which possess regions of different levels of complexity. This system, which uses heuristics taking inspiration from knowledge based intrinsic motivations mechanisms, effectively directs a progressive exploration of new sensorimotor knowledge, which corresponds to the learning of forward models. It also leads to the emergence of self-organized developmental trajectories related to the orientation of the sensorimotor exploration toward activities of intermediate complexity. Then, we propose the SAGG-RIAC algorithm for Self-Adaptive Goal Generation - RIAC, as a competence based intrinsic motivations exploration mechanism, which allows highly-redundant robots whose sensorimotor spaces are high-dimensional to learn effectively and actively new motor skills in their task spaces. The main idea of this algorithm is to guide the robot to do active babbling in a low-dimensional task space, in contrast with a motor babbling carried out in a higher-dimensional control space, by actively and adaptively self-generating goals in regions of the task space which bring the highest improvement of competences for reaching previously attempted goals.Finally, we introduce the McSAGG-RIAC algorithm for Maturationally-Constrained SAGG-RIAC, which is based on a coupling of computational models of intrinsic motivation and physiological maturational constraints. We argue that these mechanisms may have complex bidirectional interactions allowing the active control of the increase of complexity in the sensorimotor development, in order to direct efficient learning and exploration processes. We introduce more particularly a functional model of maturational constraints inspired by the biological process of myelination, and show how this can be coupled with the SAGG-RIAC algorithm. We show qualitatively and quantitatively that this integrated approach of the three architectures introduced in this thesis answers some problematics raised by real environments, by controlling the complexity, volume, dimensionality and redundancy of skills explored in a manner intrinsic to the robot, thus decreasing in an important extent the necessity of constraining and preparing the environment in en external manner.

Nous introduisons un algorithme de décomposition intrinsèque multi-vue qui permet de ré-éclairer une scène extérieure en utilisant quelques images en entrée. Plusieurs applications comme l’architecture, jeux et films exigent de manipuler un modèle 3D d’une scène. Cependant, la modification de telles scènes est limitée par les conditions d’éclairage de capture. Notre méthode estime les images intrinsèques prises dans des conditions d’éclairage identiques avec des ombres. Nous utilisons conjointement une reconstruction 3D automatique et la direction du soleil pour obtenir la décomposition de chaque image en calques de réflectance et d’éclairage malgré l’inexactitude des données du modèle 3D. Notre approche est basée sur deux idées principales. Tout d’abord, nous raffinons l’estimation des paramètres de notre modèle de formation d’image en combinant la simulation d’éclairage 3D avec des méthodes d’optimisation basée image. Deuxièmement, nous utilisons ce modèle pour exprimer la réflectance en fonction de valeur de visibilité discrète pour l’ombre et la lumière, ce qui nous permet d’introduire un classificateur d’ombre robuste pour des paires de points dans une scène. Nos calques intrinsèques sont de qualité suffisante pour manipuler les images d’entrée. Nous déplaçons les ombres portées en créant une géométrie qui préserve les silhouettes d’ombre. Notre méthode est compatible avec les approches de rendu basé image et réduit les coûts de création de contenu 3D. Enfin, nous présentons une étude sur les limites du modèle de réflectance diffus et la difficulté d’appliquer les approches existantes dans le cadre de reconstruction 3D multi vue où les données sont imprécises. / We present a multi-view intrinsic decomposition algorithm that allows relighting of an outdoor scene using just a few photographs as input. Several applications such as architecture, games and movies require a 3D model of a scene. However, editing such scenes is limited by the lighting condition at the time of capture. Our method computes intrinsic images photos taken under the same lighting condition with existing cast shadows by the sun. We use an automatic 3D reconstruction from these photos and the sun direction as input and decompose each image into reflectance and shading layers, despite the inaccuracies and missing data of the 3D model. Our approach is based on two key ideas. First, we progressively improve the accuracy of the parameters of our image formation model by performing iterative estimation and combining 3D lighting simulation with 2D image optimization methods. Second we use the image formation model to express reflectance as a function of discrete visibility values for shadow and light, which allows us to introduce a robust shadow classifier for pairs of points in a scene. Our multi-view intrinsic decomposition is of sufficient quality for relighting of the input images. We create shadow-caster geometry which preserves shadow silhouettes and using the intrinsic layers, we can perform multi-view relighting with moving cast shadows. Our method allows image-based rendering with changing illumination conditions and reduces the cost of creating 3D content for applications. Finally, we present an initial study on the limitation of diffuse reflectance models for these computations.

Résumé : Les propriétés bio-optiques et bio-physiques du golfe et de l'estuaire du Saint-Laurent ont été évaluées au cours de 5 croisières multi-saisonnières menées entre 1997 et 2001. Les propriétés optiques intrinsèques (KM) mesurées comportaient des profils verticaux du coefficient d'absorption et d'atténuation et la fonction de diffusion volumétrique ainsi que te coefficient d'absorption par les particules (total), par les particules non-algales, par le phytoplancton et par la matière organique dissoute (CDOM). Les paramètres optiques apparents (POA) incluaient les profils verticaux de la luminance ascendante et de l'éclairement descendant. L'allure spectrale des principaux PO! comme l'absorption par le phytoplancton, le CDOM et les particules non-alguales comme la rétrodiffusion particulaire ont été paramétrisés en utilisant les modèles conventionnels mais aussi des adaptations de ces modèles. Les statistiques descriptives de chaque variable de cette collecte de données sont décrites. Les variations spatiales et temporelles observées dans les paramètres biophysiques et leurs allures spectrales sont également présentées. Les résultats indiquent que les taux mesurés de POI et de POA varient selon des proportions déjà observées dans des écosystèmes côtiers semblables. Les patrons de variation spatiale et temporelle étaient, en général, conformes aux variations attendues vis-à-vis des considérations théoriques et expérimentales pour cet écosystème particulier. D'ailleurs, les allures spectrales des POI et des POA se sont déclarées conformes avec la variation détectée dans les concentrations (visiblement significatives) des constituants mesurés. Une série complète des sections efficaces des POI a été calculée à partir des données acquises en mer. La variation des sections efficaces à été conforme aux taux de variation déjà décrits dans la littérature. Ces résultats nous permettent de conclure que le jeu de données que nous possédons pourrait être utilisé dans le calcul de la concentration des constituants bio-géochimiques à partir des POI associés. Une étude de concordance des données bio-optiques au niveau de transfert radiatif à été effectuée. Les paramètres optiques simulés correspondaient dans un même ordre de grandeur avec les paramètres optiques mesurés. Ce résultat nous a permis de confirmer la validité de notre jeu de données acquis en mer avec une approche théorique. Nous pouvons avancer le fait que cette campagne de collecte de données a permis de décrire à une large échelle le comportement des régions bio-optiques du Saint-Laurent dans le contexte des objectifs de la télédétection. Cet ensemble de données bio-optiques fournit une base solide pour le développement d'un modèle rigoureux d'inversion de la concentration de Chla à l'aide d'un algorithme satellitaire pour les eaux de type II du système du Saint-Laurent.||Asbract : In-water biogeochemical constituents and bio-optical properties of the St-Lawrence Gulf and Estuary were monitored during 5 cruises conducted between 1997-2001 accross different seasons. Measured inherent optical properties (IOPs) included vertical profiles of the absorption and attenuation coefficients and the volume scattering function as well as absorption by particles, non-algal particles, phytoplankton and coloured dissolved organic matter (CDOM). Apparent Optical parameters (AOPs) included vertical profiles of the upwelling radiance and downwelling irradiance. The spectral shape of the major IOPs like absorption by phytoplankton, CDOM and non-algal particles as well as the particulate backscattering were parameterized using conventional models and adaptations of conventional models. Descriptive statistics of each variable in the collected dataset were analysed and compared with previous findings in the literature. The optical coherence of the measurements was verified using a radiative transfer closure approach. A complete set of 10P cross-sections for optically significant biogeochemical variables were generated. The magnitude and the spatial, temporal and spectral variation exhibited by the optically significant inwater biogeochemical constituents as well as the bio-optical parameters was consistent with our current knowledge of the ecosystem. The variation of the bio-optical parameters throughout the seasons was also coherent with our expectations. All the measured and derived parameters were found to vary within the ranges reported in the literature. Evidence was presented wherein the Gulf waters, which are usually considered as case I waters could also behave like case II waters. Moreover, spectral signatures exhibited by the IOPs and AOPs were coherent with the variation detected in the concentrations of the measured (optically significant) constituents. The extracted 10P crosssections were consistent with the results of similar studies previously performed and could eventually be used in the estimation of the biogeochemical constituent concentrations given the related component IOPs. First-order radiative transfer closure was achieved; this underscored the validity of our experimental dataset based on considerations of higher level, integrative, physics. We argue that the current data collection campaign succeeded as a comprehensive framework for describing the behavior of the St-Lawrence bio-optical provinces within the context of remote sensing objectives. This bio-optical dataset should provide the basis for the development of a rigorous, satellite-based, remote sensing algorithm for the retrieval of near surface chlorophyll, fine-tuned to the local characteristics of the St-Lawrence system.

Comment les différentes formes de mémoire sont-elles encodées et comment interagissent-elles ? L'identification des réseaux neuronaux sous-jacents aux différentes formes de mémoire est une approche performante qui permet de mieux comprendre la dynamique des phases de mémoire et leurs interactions. La Drosophile représente un modèle de choix pour l'étude des mécanismes d'apprentissage et de mémorisation. Son cerveau est composé de 100.000 neurones et des outils génétiques permettent d'étudier fonctionnellement les circuits neuronaux avec une résolution proche du neurone unique. On utilise deux sortes d’apprentissage olfactif associatif : l’un, appétitif, repose sur l’association entre une odeur etdu sucre, et l’autre, aversif, associe une odeur et des chocs électriques. On distingue deux types de mémoires appétitives, une à court-terme et une à long-terme. Notre équipe a montré récemment que ces mémoires appétitives se forment indépendamment. La mémoire aversive a été décomposée en deux mémoires labiles à court-terme et à moyen terme, et deux mémoires consolidées : la mémoire à long terme (LTM) qui repose sur une synthèse protéique de novo et la mémoire résistante à l’anesthésie (ARM). Les corps pédonculés (CP), le centre de l'apprentissage et de la mémoire olfactive de la Drosophile, forment une structure bilatérale d’environ 2.000 neurones par hémisphère cérébral, appelés cellules de Kenyon. Celles-ci ont été classées en trois sous-types–γ, αβ et α’β’–en fonction des ramifications de leurs projections axonales qui définissent trois lobes médians (β, β’, γ) et deux verticaux (α, α’). Certains réseaux neuronaux responsables du rappel de la mémoire ont été caractérisés mais la correspondance entre ces réseaux et les phases de mémoire n’est encore que parcellaire. Grâce à des outils thermogénétiques nous pouvons inhiber une population neuronale restreinte pendant la phase de rappel spécifiquement. Au cours de ma thèse j'ai affiné la dissection des différentes phases de mémoire olfactive tant au niveau comportemental qu'au niveau des réseaux neuronaux. Nous avons pu attribuer à chaque phase de mémoire un réseau neuronal précis allant des neurones intrinsèques des CP aux neurones efférents impliqués dans le rappel de la mémoire. Nous avons ainsi mis en évidence une distribution spatio-temporelle de six phases de mémoires aversives mettant en jeu des réseaux neuronaux distincts et complémentaires. Nous avons montré que la ARM, jusqu’ici considérée comme une phase de mémoire unique est en réalité une mémoire composite. Nous avons identifié et localisé trois formes de ARM : la ARM immédiate, la ARM à moyen terme et la ARM à long-terme localisées respectivement dans les neurones αβ, γ et α’β’. Les deux formes séquentielles de mémoire labile immédiate et à moyen-terme ont été localisées dans les neurones γ et αβ respectivement. Nous avons aussi identifié les neurones extrinsèques de rappel de ces différentes formes de mémoire. Nous avons montré que les neurones MB-V2, précédemment décrits par notre équipe, assurent le rappel des mémoires localisées dans les neurones αβ et α’β’. Nous avons également identifié un nouveau type de neurones impliqués dans le rappel mnésique, les neurones MB-M6, efférents aux lobes γ et β’. Il existe un neurone MB-M6 par hémisphère. Ceux-ci sont impliqués dans le rappel des phases de mémoire aversive impliquant les neurones γ et α’β’. Nous avons aussi montré que les neurones MB-M6 sous tendent le rappel de la mémoire appétitive à court-terme. Ces découvertes permettent de dresser un tableau complet des circuits de sortie des corps pédonculés sous-tendant chaque phase de mémoire. Ce schéma global laisse apparaître qu’à un temps donné, deux formes de mémoire distinctes ne partagent jamais le même circuit. Nos travaux ouvrent la voie à l’étude comparée des modifications physiologiques encodant les différentes formes de mémoire associative chez la Drosophile. / A fly can form robust aversive associative olfactory memory after pairing an odor with electric shocks. Appetitive memory forms in a starved fly after pairing an odor with sugar delivery. Both types of olfactory memory rely on the mushroom bodies (MBs), a paired lobed structure of ∼2,000 neurons—the Kenyon cells (KCs)—per brain hemisphere. Based on their axonal morphology, KCs are classed into three different subtypes: axons from α/β and α′/β′ KCs branch into vertical (α and α′) and medial (β and β′) lobes, whereas axons from γ neurons form only a medial γ lobe. Drosophila can form two types of consolidated memories: LTM, which relies on de novo protein synthesis, and ARM, which does not. Droophila can also sequetially forms an immediate labile memory and a middle term labile memory.We have demonstrated a spatio-temporal distribution of six phases of aversive memories involving distinct and complementary neural networks. We have identified and located three forms of ARM: immediate ARM, middle term ARM and long-term ARM located respectively in αβ neurons, γ and α'β’. Both sequential forms of immediate labile memory and middle term memory were localized in γ and αβ neurons respectively. We also identified the extrinsic neurons required for the retrieval of these different forms of memory. We showed that MB-V2 neurons, previously described by our team, ensure the recall of memories localized in αβ and α'β’ neurons. We identified a specific pair of MB-efferent neurons, named M6 neurons. These are involved in the retrieval of aversive memories involving γ and α'β ‘ neurons. We have also shown that MB-M6 neurons are required for the retrieval of appetitive short-term memory.

La locomotion se définit par des mouvements répétés et coordonnés des membres droits et gauches et des muscles antagonistes d’une même articulation. L’activité locomotrice des rongeurs est générée par des groupes de neurones localisés dans la partie antérieure de l’élargissement lombaire; ce réseau de cellules est appelé Central Pattern Generator (CPG). Au cours de cette thèse, les études entreprises chez le rat nouveau-né ont eu pour but d’étudier les mécanismes cellulaires impliqués dans la genèse du rythme locomoteur. Le courant sodique persistant (INaP) joue un rôle important dans la genèse d’activités rythmiques de plusieurs structures supraspinales et notamment celles impliquées dans la mastication et la respiration. Curieusement, son existence et son implication dans la genèse d’activités rythmiques dans les structures du CPG locomoteur spinal n’ont jamais été abordées. A l’aide d’études électrophysiologiques, la thèse démontre l’existence de INaP et le caractérise pour la première fois au sein du CPG locomoteur. Ce courant est indispensable à la genèse du rythme locomoteur et joue un rôle fondamental dans l’émergence d’activités pacemakers au sein du CPG. Ces activités pacemakers émergent dans un contexte physiologique où des fluctuations dans la composition ionique du milieu extracellulaire interviennent au cours d’une activité locomotrice. L’ensemble de ces données suggère que le « cœur » du générateur de rythme pourrait être composé d’interneurones présentant une activité pacemaker dépendante de INaP dont la modulation pourrait être un élément fondamental à la fois dans le déclenchement et la modulation de l’activité locomotrice. / Identification of the cellular mechanisms underlying the generation of the locomotor rhythm is of longstanding interest to physiologists. Hindlimb locomotor movements are generated by lumbar neuronal networks, referred to as central pattern generators (CPG). Although rhythm generation mechanisms within the CNS can vary, the activation of a subthreshold depolarizing conductance is always needed to start the firing of individual neurons. Among various subthreshold membrane conductances, the persistent sodium current (INaP) is involved in rhythmic activity of numerous supraspinal neurons such as those involved in the generation of masticatory and respiratory rhythm. The thesis was aimed at identifying and characterizing INaP in the neonatal rodent locomotor CPG, determining its importance in shaping neuronal firing properties and its role in the operation of the locomotor circuitry. Using electrophysiological studies the thesis has characterized INaP for the first time in the locomotor CPG. This current is essential to the generation of the locomotor rhythm and plays a fundamental role in the emergence of pacemaker activity within the CPG. These pacemaker activities emerge in a physiological context in which fluctuations in the ionic composition of the extracellular environment occur during locomotion. This study provides evidence that INaP generates pacemaker activities in CPG interneurons and new insights into the operation of the locomotor network with a critical implication of INaP in stabilizing the locomotor pattern.

Cette thèse répond à un double objectif : analyser théoriquement, à l’aide d’un modèle d’arbitrage travail-loisir, la réaction du temps de travail du médecin aux différents modes de rémunération lorsque seul le nombre de consultations et de patients peut faire l’objet d’un contrat entre le médecin et sa tutelle ; et observer empiriquement comment le temps de travail des médecins généralistes français évoluerait suite à une revalorisation du tarif de la consultation si l’on tient compte de leurs différents registres de motivations.Dans la première partie, nous présentons tout d’abord le modèle nous servant de base pour analyser l’offre de travail des médecins généralistes dans différents contextes (chapitre 1). Ensuite, nous montrons comment celui-ci peut être « enrichi » pour analyser les problèmes d’inégalités de santé, à travers le choix du médecin en termes de durée de consultation (chapitre 2). Enfin, nous analysons théoriquement comment l’offre de travail des médecins réagit à un choc de vieillissement de la population, selon le schéma de paiement en vigueur, paiement à l’acte ou capitation (chapitre 3).Dans la seconde partie, nous présentons tout d’abord une revue de littérature retraçant l’émergence du concept de motivation intrinsèque en économie de la santé (chapitre 4). Ensuite, nous regardons comment la théorie standard de l’offre de travail peut intégrer l’interaction possible entre les motivations intrinsèques et extrinsèques (chapitre 5). Enfin,nous cherchons à identifier empiriquement l’existence possible d’un effet contreproductif des incitations économiques sur les motivations intrinsèques, dans le champ de la promotion de la santé (chapitre 6). / This PhD dissertation has a twofold objective: to theoretically analyse, by using a workleisure trade-off model, the sensibility of physician’s working time to different payment systems when only the number of consultations and patients are contractible; and to empirically observe how French GP’s working time would change if consultation fee increased, in the specific case where different range of human motives are considered.The first part is dedicated to the presentation of the main properties of the basic model we use to study the labour supply behaviour of self-employed GPs in various contexts (chapter 1). Then, we show how this model can be ‘fitted’ to deal with the issue of health inequalities through physician’s choice in terms of consultation length (chapter 2). Finally, we theoretically investigate how physicians’ labour supply reacts to a population ageing shock, according to the effective payment scheme - fee-for service or capitation (chapter 3). The second part presents a survey on the emergence of the concept of intrinsic motivations in health economics aiming at specifying the theoretical background with which the remainder of our work is in line (chapter 4). Next, we explore how standard labour supply theory can integrate intrinsic motivations as a key determinant of human behaviour and, more especially, the effect of extrinsic incentives on the former in the field of general practice (chapter 5). Lastly, we intend to check, from an empirical perspective, if economic incentives can have a detrimental effect on intrinsic motivations in the particular field of health promotion, by using two different strategies (chapter 6).

La topographie d'une surface se compose généralement de plusieurs échelles, depuis l'échelle macroscopique (sa géométrie physique), jusqu'aux échelles microscopiques ou atomiques appelées rugosité. L'évolution spatiale et géométrique de la rugosité fournit une description plus complète de la surface, et une interprétation physique de certains problèmes importants tels que le frottement et les mécanismes d'usure pendant le contact mécanique entre deux surfaces. La topographie d'une surface rugueuse est de nature aléatoire, ce qui traduit par des altitudes spatialement corrélées, appelées pics et vallées. La relation entre leurs densités de probabilité et leurs propriétés géométriques sont les aspects fondamentaux qui ont été développés dans cette thèse, en utilisant la théorie des champs aléatoires et la géométrie intégrale. Un modèle aléatoire approprié pour représenter une surface rugueuse a été mis en place et étudié au moyen des paramètres les plus significatifs, dont les changements influencent la géométrie des ensembles de niveaux (excursion sets) de cette surface. Les ensembles de niveaux ont été quantifiés par des fonctionnelles connues sous le nom de fonctionnelles de Minkowski, ou d'une manière équivalente sous le nom de volumes intrinsèques. Dans un premier temps, les volumes intrinsèques des ensembles de niveaux sont calculés analytiquement sur une classe de modèles mixtes, qui sont définis par la combinaison linéaire d'un champ aléatoire Gaussien et d'un champ de t-student (t-field), et ceux d'une classe de champs aléatoires asymétriques appelés skew-t. Ces volumes sont comparés et testés sur des surfaces produites par des simulations numériques. Dans un second temps, les modèles aléatoires proposés ont été appliqués sur des surfaces réelles acquises à partir d'une cupule d'UHMWPE (provenant d’une prothèse totale de hanche) avant et après les processus d'usure. Les résultats ont montré que le champ aléatoire skew-t est un modèle mieux approprié pour décrire la rugosité de surfaces usées, contrairement aux modèles adoptés dans la littérature. Une analyse statistique, basée sur le champ aléatoire skew-t, est ensuite proposée pour détecter les niveaux des pics/vallées de la surface usée et pour décrire le comportement et la fonctionnalité de la surface usée. / Surface topography is, generally, composed of many length scales starting from its physical geometry, to its microscopic or atomic scales known by roughness. The spatial and geometrical evolution of the roughness topography of engineering surfaces avail comprehensive understanding, and interpretation of many physical and engineering problems such as friction, and wear mechanisms during the mechanical contact between adjoined surfaces. Obviously, the topography of rough surfaces is of random nature. It is composed of irregular hills/valleys being spatially correlated. The relation between their densities and their geometric properties are the fundamental topics that have been developed, in this research study, using the theory of random fields and the integral geometry.An appropriate random field model of a rough surface has been defined by the most significant parameters, whose changes influence the geometry of its excursion. The excursion sets were quantified by functions known as intrinsic volumes. These functions have many physical interpretations, in practice. It is possible by deriving their analytical formula to estimate the parameters of the random field model being applied on the surface, and for statistical analysis investigation of its excursion sets. These subjects have been essentially considered in this thesis. Firstly, the intrinsic volumes of the excursion sets of a class of mixture models defined by the linear combination of Gaussian and t random fields, then for the skew-t random fields are derived analytically. They have been compared and tested on surfaces generated by simulations. In the second stage, these random fields have been applied to real surfaces measured from the UHMWPE component, involved in application of total hip implant, before and after wear simulation process. The primary results showed that the skew-t random field is more adequate, and flexible for modelling the topographic roughness. Following these arguments, a statistical analysis approach, based on the skew-t random field, is then proposed. It aims at estimating, hierarchically, the significant levels including the real hills/valleys among the uncertain measurements. The evolution of the mean area of the hills/valleys and their levels enabled describing the functional behaviour of the UHMWPE surface over wear time, and indicating the predominant wear mechanisms.

Les études non destructives des processus physiologiques dans les produits agronomiques exigent des résolutions spatiales et temporelles de plus en plus élevées. L'imagerie par résonance magnétique nucléaire (RMN) est une technique totalement non-invasive qui permet d'accéder à plusieurs types de variables (architecture des tissus, variabilités spatiales de la composition, flux entrants et internes au cours de la croissance du fruit) plus difficilement quantifiables avec des méthodes destructives classiques. Un des enjeux majeur également réside dans la faculté de localiser spatialement ces transformations physiologiques et morphologiques dans les produits agronomiques. Les travaux de recherches réalisés dans le cadre de cette thèse ont pour objectif principal, la mise en œuvre d'une méthodologie de calcul et d'analyse quantitative en imagerie RMN appliquée à l'agronomie. L'implémentation, l'optimisation et la validation de la séquence FLASH combinée avec des agents de contraste efficaces en terme de relaxivité et bio-compatibles a permis d'une part, la cartographie des paramètres de relaxation et d'autre part, la quantification du transport de l'eau in vivo d'un système agronomique modèle au cours de sa croissance. Les nanoparticules de l'agent de contraste Gd3+[Fe(CN)6]3-/Mannitol ont été utilisées comme des marqueurs afin de localiser les flux hydriques dans le fruit. Le choix de la séquence d'imagerie FLASH a été motivé par la nécessite d'atteindre des résolutions temporelles suffisante pour suivre la dynamique des changements physiologiques liés au transport de l'eau dans ce type de matériau. La validation de la méthode de calcul du T1 menée sur le fantôme a révélé un bon accord par rapport aux T1 mesurés par relaxométrie. Nous avons également mis au point une procédure d'évaluation du rapport signal sur bruit et des incertitudes commises dans chaque voxel des images paramétriques M0 et T1. L'évaluation de ces incertitudes est un élément fondamental de cette analyse quantitative, afin d'assurer des interprétations fiables des images RMN. La segmentation des images nous a permis de localiser précisément les tissus où règne une forte activité cellulaire. Enfin, la modélisation compartimentale mis en oeuvre nous a permis de quantifier les paramètres cinétiques liés au transport de l'eau dans le fruit.Mots-clés: Imagerie RMN quantitative, paramètres intrinsèques, segmentation, modélisation compartimentale, agents de contraste, tissus végétaux / Non destructive studies of physiological processes in agronomic products require increasingly higher spatial and temporal resolutions. Nuclear Magnetic Resonance (NMR) imaging is a completely non-invasive technique providing access to several types of variables (tissue architecture, spatial variability of the composition, external and internal flow during fruit growth) more difficult to quantify with conventional destructive methods. One of major challenge lies in the ability to spatially localize the physiological and morphological changes in the agricultural products. The main objective of the research work in this thesis is to carry out a methodology in order to calculate and analyze quantitative NMR imaging applied to agronomy. The implementation, optimization and validation of the FLASH imaging sequence is performed in combination with innovative biocompatible contrast agents efficient in terms of relativity which allow to map in vivo relaxation parameters and then to explore water transportation in an agronomic model : the tomato during its growth. Nanoparticles of Gd3+[Fe(CN)6]3-/Mannitol contrast agents have been used as markers to localize the water flow in the fruit. The choice of the FLASH imaging sequence is motivated by the necessity to achieve sufficient high temporal resolution for monitoring the dynamics of physiological changes related to the water transport. The validation of the T1 calculation method performed on a phantom shows a good agreement compared to T1 measured by relaxometry. A systematic procedure for the estimation of the signal to noise ratio on the parametric images is also proposed which ensures a carefull determination of the intrinsic parameters of living tissues (M0 and T1) and their uncertainties. This step in the analysis ensures reliable interpretation of NMR images and permits image segmentation in order to precisely localize the tissues where there is a high cellular activity. Finally, the time dependance and the compartmental modeling allow to quantify the kinetic parameters associated with the water transport in the fruit.Keywords: Quantitative NMR imaging, intrinsic parameters, segmentation, compartmental modeling, contrast agents, plant tissues