Dans cette thèse, on s'intéresse à des questions relatives aux arrangements d'hyperplans du point de vue des périodes motiviques. Suivant un programme initié par Beilinson et al., on étudie une famille de périodes appelée polylogarithmes d'Aomoto et leurs variantes motiviques, vues comme éléments de l'algèbre de Hopf fondamentale de la catégorie des structures de Hodge-Tate mixtes, ou de la catégorie des motifs de Tate mixtes sur un corps de nombres. On commence par calculer le coproduit motivique d'une famille de telles périodes, appelées polylogarithmes de dissection génériques, en montrant qu'il est régi par une formule combinatoire. Ce résultat généralise un théorème de Goncharov sur les intégrales itérées. Puis, on introduit les bi-arrangements d'hyperplans, objets géométriques et combinatoires qui généralisent les arrangements d'hyperplans classiques. Le calcul de groupes de cohomologie relative associés aux bi-arrangements d'hyperplans est une étape cruciale dans la compréhension du coproduit motivique des polylogarithmes d'Aomoto. On définit des outils cohomologiques et combinatoires pour calculer ces groupes de cohomologie, qui éclairent dans un cadre global des objets classiques tels que l'algèbre d'Orlik-Solomon. / In this thesis, we deal with some questions about hyperplane arrangements from the viewpoint of motivic periods. Following a program initiated by Beilinson et al., we study a family of periods called Aomoto polylogarithms and their motivic variants, viewed as elements of the fundamental Hopf algebra of the category of mixed Hodge-Tate structures, or the category of mixed Tate motives over a number field. We start by computing the motivic coproduct of a family of such periods, called generic dissection polylogarithms, showing that it is governed by a combinatorial formula. This result generalizes a theorem of Goncharov on iterated integrals. Then, we introduce bi-arrangements of hyperplanes, which are geometric and combinatorial objects which generalize classical hyperplane arrangements. The computation of relative cohomology groups associated to bi-arrangements of hyperplanes is a crucial step in the understanding of the motivic coproduct of Aomoto polylogarithms. We define cohomological and combinatorial tools to compute these cohomology groups, which recast classical objects such as the Orlik-Solomon algebra in a global setting.

En s'inspirant du point de vue adopté par Francis Brown, nous examinons la structure d'algèbre de Hopf des multizêtas motiviques cyclotomiques, qui sont des périodes motiviques du groupoïde fondamental de la droite projective moins 0, l'infini et les racines Nèmes de l'unité. Par application d'un morphisme période surjectif (conjecturé isomorphisme), nous pouvons déduire des résultats (identités, familles génératrices, etc.) sur les multizêtas cyclotomiques (complexes). La coaction de cette algèbre de Hopf (formule combinatoire explicite) est duale à l'action d'un dénommé groupe de Galois motivique sur ces périodes motiviques. Ces recherches sont ainsi motivées par l'espoir d'une théorie de Galois pour les périodes, étendant la théorie de Galois usuelle pour les nombres algébriques. (i) Nous présentons de nouvelles relations entre les sommes d'Euler (N=2) motiviques et deux nouvelles bases (conjecturées identiques) pour les multizêtas motiviques (N=1): Hoffman star (sous une conjecture analytique) et une seconde via les sommes d'Euler motiviques. (ii) Nous appliquons des idées de descentes galoisiennes à l'étude de ces périodes, en regardant notamment comment les multizêtas motiviques relatifs aux racines N' èmes de l'unité se plongent dans ceux associés aux racines Nèmes, lorsque N' divise N. Après avoir fourni des critères généraux, nous nous tournons vers les cas N égal à 2,3,4,6, 8, pour lesquels le groupoïde fondamental motivique engendre la catégorie des motifs de Tate mixtes sur l'anneau des entiers du Nème corps cyclotomique ramifié en N (non ramifié pour 6). Pour ces valeurs, nous explicitons les descentes galoisiennes, et étendons les résultats de Pierre Deligne / Following F. Brown's point of view, we look at the Hopf algebra structure of motivic cyclotomic multiple zeta values, which are motivic periods of the fundamental groupoid of the projective line minus 0, infinity and N roots of unity. By application of a surjective period map (conjectured isomorphism), we deduce results (generating families, identities, etc.) on cyclotomic multiple zeta values, which are complex numbers. The coaction of this Hopf algebra (explicit combinatorial formula) is the dual of the action of a so-called motivic Galois group on these specific motivic periods. This entire study was motivated by the hope of a Galois theory for periods, which should extend the usual one for algebraic numbers.(i)In the first part, we focus on the case of motivic multiple zeta values (N = 1) and Euler sums (N = 2). In particular, we present new bases for motivic multiple zeta values: one via motivic Euler sums, and another (depending on an analytic conjecture) which is known as the Hoffman star basis; under a general motivic identity that we conjecture, these bases are identical.
(ii)In the second part, we apply some Galois descents ideas to the study of these periods, and examine how multiple zeta values relative to N' roots of unity are embedded into those relative to N roots, when N' divide N. After giving some general criteria for any N, we focus on the cases N=2,3,4, 6, 8, for which the motivic fundamental group generates the category of mixed Tate motives on the ring of integer of the N cyclotomic field ramified in N (unramified if N=6). For those N, we are able to construct Galois descents explicitly, and extend P. Deligne's results.

Cette thèse porte sur la mise en place et le développement d’une approche expérimentale pour l’étude de la dynamique spatio-temporelle de réseaux de réactions à base d’ADN. Nos résultats démontrent la capacité des réseaux d’ADN à se spatialiser sous la forme d’ondes progressives. Nous avons également pu obtenir des motifs stationnaires à base d’ADN et d’assemblages de billes. Ce travail contribue donc à la conception de motifs spatio-temporels de réactions chimiques et de matériaux par le biais de réseaux réactionnels biochimiques programmables. Nous apportons également de nouvelles données sur l’émergence d’ordre spatio-temporel à partir de processus de réaction-diffusion. De ce fait, cette étude contribue à une meilleure compréhension des principes fondamentaux qui régissent l’apparition d’une auto-organisation moléculaire dans un système chimique hors-équilibre. De plus, la combinaison de réseaux synthétiques d’ADN, du contrôle du coefficient de diffusion de plusieurs espèces d’ADN et de la micro-fluidique peut donner lieu à des motifs spatiaux stables, comme par exemple, les fameuses structures de Turing, ce qui tend à confirmer le rôle de celles-ci dans la morphogénèse. / This PhD work is devoted to developing an experimental framework to investigate chemical spatiotemporal organization through mechanisms that could be at play during pattern formation in development. We introduce new tools to increase the versatility of DNA-based networks as pattern-forming systems. The emergence of organization in living systems is a longstanding fundamental question in biology. The two most influential ideas in developmental biology used to explain chemical pattern formation are Wolpert's positional information and Turing's reaction-diffusion self-organization. In the case of positional information, the pattern emerges from a pre-existing morphogen gradient across space that provides positional values as in a coordinate system. Whereas, the Turing mechanism relies on self-organization by driving a system of an initially homogeneous distribution of chemicals into an inhomogeneous pattern of concentration by a process that involves solely reaction and diffusion. Although numerical simulations and mathematical analysis corroborate the incredible potential of reaction-diffusion mechanisms to generate patterns, their experimental implementation is not trivial. And despite of the exceptional achievements in pattern formation with Belousov–Zhabotinsky systems, these are difficult to engineer, thus limiting their experimental implementation to few available mechanisms. In order to engineer reaction-diffusion systems that display spatiotemporal dynamics the following three key elements must be controlled: (i) the topology of the network (how reactions are linked to each other, i.e. in a positive or negative feedback manner), (ii) the reaction rates and (iii) the diffusion coefficients. Recently, using nucleic acids as a substrate to make programmable dynamic chemical systems together with the lessons from synthetic biology and DNA nanotechnology has appeared as an attractive approach due to the simplicity to control reaction rates and network topology by the sequence. Our experimental framework is based on the PEN-DNA toolbox, which involves DNA hybridization and enzymatic reactions that can be maintained out of equilibrium in a closed system for long periods of time. The programmability and biocompatibility of the PEN-DNA toolbox open new perspectives for the engineering of the reaction-diffusion chemical synthesis, in particular in two directions. Firstly, to study biologically-inspired pattern-forming mechanisms in simplified, yet relevant, experimental conditions. Secondly to build new materials that would self-build by a process inspired from embryo morphogenesis. We worked towards the goal of meeting the two requirements of Turing patterning, transferring chemical spatiotemporal behavior into material patterns, and imposing boundary conditions to spatiotemporal patterns. Therefore, the structure of this document is divided into four specific objectives resulting in four chapters. In chapter 1 we worked on testing a DNA-based reaction network with an inhibitor-activator topology. In chapter 2 we focused on developing a strategy to tune the diffusion coefficient of activator DNA strands. In chapter 3 we explored how chemical patterns determine the shape of a material. Finally, in chapter 4 we addressed the issue of controlling the geometry over a DNA-based reaction-diffusion system. Overall, we have expanded the number of available tools to study chemical and material pattern formation and advance towards Turing patterns with DNA.

Cette thèse traite de la restructuration des documents déstructurés de type PDF contenant des éléments graphiques tels que les schémas, les plans et les dessins, dans l’objectif de les restructurer. En nous appuyant sur la méthode KDD (Knowledge Discovery in Database) pour la restructuration des données, nous introduisons la méthode (A)KDD (Antropocentric Knowledge Discovery in Database) que nous avons développé et qui est dérivée de la méthode KDD en ajoutant l’aspect incrémental et l’aspect centré sur l’utilisateur. Nous présentons, en particulier, une technique fondée sur le principe du tri par paquet pour extraire efficacement les symboles graphiques contenus dans un document PDF. Elle est comparée aux résultats de Puglissi sur les chaînes de caractères. Puis, nous formulons l’hypothèse selon laquelle la prise en compte de l’ordre chronologique présent dans les fichiers PDF dans le processus incrémental améliore la restructuration des documents. Nous montrons la validité de cette hypothèse sur un certain nombre d’exemples. Enfin, nous montrons l’efficacité du processus pour identifier les symboles en même temps que les équipotentielles. Le mémoire se conclut en montrant les avancées et les limites de la solution de la méthode (A)KDD et nous proposons des perspectives. / This thesis deals with the restructuring of unstructured PDF documents containing graphical elements such as schematics, plans and drawings, with the aim of restructuring them. Using the KDD (Knowledge Discovery in Database) method for data restructuring, we introduce the (A) KDD (Antropocentric Knowledge Discovery in Database) method that we developed which is derived from the KDD method by adding an incremental aspect and an user-centered approach. We present, in particular, a technique based on on the bucket sort algorithm pattern in order to extract with efficiency graphic symbols contained in a PDF file. It is compared to the results obtained by Puglissi on strings. Then, we formulate the hypothesis:”taking into account the chronological order present in the PDF files in the incremental process improves the restructuring of the documents”. We illustrate the validity of this hypothesis on several examples. Finally, we show the efficiency of the process in the identification of the symbols at the same time as the equipotentials. The thesis concludes by showing the advances and the limits of the solution of the (A) KDD method and we propose some perspectives.

Thesis is focused on motifs of taboo behavior in Czech prosaic folklore. The objective of this work was to depict how the motifs participate in folktales and legends, compare these motifs, describe their change in time and space and possible overlaps into to social reality. In the thesis is used as a method the textological analysis of narrative motifs in the primary sources of folklore narratives from the mid 19th century to the present. In summary are presented possible function of taboo in folklore narratives, relation of folklore and social reality based on taboo and variations in understanting a taboo phenomen in time.

The hydrophobic effect and hydrogen bonding interactions have long been considered to be the dominant forces in protein folding. However, the contribution of hydrogen bonds to stabilizing proteins has been difficult to clarify. As the intramolecular hydrogen bonds are formed in place of hydrogen bonds with solvent during folding, measures of stability fail to give a significant change in free energy. Previous studies on hydrogen bonding interactions have shown that they are only marginally important. Three long-range side chain-main chain hydrogen bonds have been found in the alpha subunit of tryptophan synthase (αTS), a (βα)8TIM barrel protein. These long-range noncovalent interactions connect either the N-terminus of one β-strand with the C-terminus of the succeeding and anti-parallel α-helix (F19-D46 and I97-D124) or the N-terminus of an α-helix with the C-terminus of the succeeding β-strand (A103-D130). By analogy, these interactions are designated as βα- or αβ-hairpin clamps. Surprisingly, the removal of any one of these clamp interactions, by replacement of the aspartic acid with alanine, results in significantly decreased thermodynamic stability for the native state and a substantial loss of secondary structure. When compared to several other side chain-side chain and short-range side chain-main chain interactions in αTS, these hairpin clamps clearly play a unique role in the structure and stability of αTS. The generality of these observations for βα-hairpin clamps in TIM barrel proteins was tested by experimental analysis of the clamps in a pair of homologous indole-3-glycerol phosphate synthase (IGPS) TIM barrels of low sequence identity. The results suggest that only the subset of conserved βα-hairpin clamps with hydrogen bond length less than 2.80 Å make substantive contributions to stability and/or structure. Those clamps with longer hydrogen bonds make modest contributions to stability and structure, similar to other types of side chain-main chain or side chain-side chain hydrogen bonds. The role of these clamps in defining the structures of the super-family of TIM barrel proteins was examined by a survey of 71 TIM barrel proteins from the structural database. Conserved features of βα-hairpin clamps are consistent with a 4-fold symmetry, with a predominance of main chain amide hydrogen bond donors near the N-terminus of the odd-number β-strands and side chain hydrogen bond acceptors in the loops between the subsequent α-helices and even-numbered β-strands. In this configuration, the clamps provide an N-terminal cap to odd-number β- strands in the β-barrel. Taken together, these findings suggest that βα-hairpin clamps are a vestigial signature of the fundamental βαβ building block for the (βα)8 motif and an integral part of the basic TIM barrel architecture. The relative paucity of βα-hairpin clamps remaining in TIM barrel structures and their variable contributions to stability imply that other determinants for structure and stability of the barrel have evolved to render a subset of the clamp interactions redundant. Distinct sequence preferences for the partners in the βα-hairpin clamps and the neighboring segments may be useful in enhancing algorithms for structure prediction and for engineering stability in TIM barrel proteins.

Notre recherche se situe dans le cadre du projet QWECI (Quantifying Weather and Climate Impacts on Health in Developing Countries, UE FP7) en partenariat avec l’UCAD, le CSE et l’IPD, autour de la thématique environnement-santé avec comme cas pratique les maladies à vecteurs au Sénégal et plus particulièrement la Fièvre de la Vallée du Rift (FVR). La santé des populations humaines et animales est souvent fortement influencée par l’environnement. D’ailleurs, la recherche sur les facteurs de propagation des maladies à transmission vectorielle, telle que la FVR, prend en compte cette problématique dans sa dimension aussi bien physique que socio-économique. Apparue en 1912-1913 au Kenya, la FVR est une anthropo-zoonose virale répandue dans les régions tropicales qui concerne principalement les animaux mais dont les hommes peuvent aussi être touchés. Au Sénégal, la zone à risque concerne en majorité la vallée du fleuve Sénégal et la zone sylvo-pastorale du Ferlo. Bien que de climat sahélien, le Ferlo regorge de nombreuses mares qui sont des sources d’approvisionnement en eau pour les hommes et le bétail mais également les gîtes larvaires pour les vecteurs potentiels de la FVR. La maîtrise de la FVR, carrefour de trois (03) grands systèmes (agro-écologique, pathogène, économique/sanitaire/social), implique nécessairement la prise en compte de plusieurs paramètres si l’on veut d’abord comprendre les mécanismes d’émergence mais aussi envisager le travail de modélisation du risque. Notre travail porte sur le processus décisionnel pour quantifier l’utilisation de données sanitaires et environnementales dans l’évaluation de leur impact pour le suivi de la FVR. Les équipes de recherche impliquées produisent des données lors de leurs enquêtes de terrains et des analyses de laboratoire. Ce flot de données croissant devrait être stocké et préparé à des études corrélées grâce aux nouvelles techniques de stockage que sont les entrepôts de données. A propos de l’analyse des données, il ne suffit pas de s’appuyer seulement sur les techniques classiques telles que les statistiques. En effet, la valeur ajoutée de contribution sur la question s’oriente vers une analyse prédictive combinant à la fois les techniques agrégées de stockage et des outils de traitement. Ainsi, pour la découverte d’informations, nouvelles et pertinentes à priori non évidentes, il est nécessaire de s’orienter vers la fouille de données. Par ailleurs, l’évolution de la maladie étant fortement liée à la dynamique spatio-temporelle environnementale des différents acteurs (vecteurs, virus et hôtes), cause pour laquelle nous nous appuyons sur les motifs spatio-temporels pour identifier et mesurer certaines interactions entre les paramètres environnementaux et les acteurs impliqués. Grâce au processus décisionnel, les résultats qui en découlent sont multiples :i. suivant la formalisation de la modélisation multidimensionnelle, nous avons construit un entrepôt de données intégré qui regroupe l’ensemble des objets qui participent à la gestion du risque sanitaire – ce modèle peut être généralisé aux maladies à vecteurs ;ii. malgré une très grande variété de moustiques, les Culex de type neavei et les Aedes de type ochraceus et vexans sont les vecteurs potentiels de la FVR les plus présents dans la zone d’étude et ce, durant la saison des pluies, période la plus sujette à des cas suspects ; la période à risque reste quand même le mois d’octobre ;iii. les mares analysées ont quasiment le même comportement, mais des variations significatives subsistent par endroits.Ce travail de recherche démontre une fois de plus l’intérêt pour la mise en évidence des relations entre les données environnementales et la FVR à partir de méthodes de fouille de données, pour la surveillance spatio-temporelle du risque d’émergence. / Our research is in part of the QWeCI european project (Quantifying Weather and Climate Impacts on Health in Developing Countries, EU FP7) in partnership with UCAD, the CSE and the IPD, around the theme of environmental health with the practical case on vector-borne diseases in Senegal and particularly the Valley Fever (RVF). The health of human and animal populations is often strongly influenced by the environment. Moreover, research on spread factors of vector-borne diseases such as RVF, considers this issue in its dimension both physical and socio-economic. Appeared in 1912-1913 in Kenya, RVF is a widespread viral anthropo-zoonosis in tropical regions which concerns animals but men can also be affected. In Senegal, the risk area concerns mainly the Senegal River Valley and the forestry-pastoral areas Ferlo. With a Sahelian climate, the Ferlo has several ponds that are sources of water supply for humans and livestock but also breeding sites for potential vectors of RVF. The controlling of the RVF, which is crossroads of three (03) large systems (agro-ecological, pathogen, economic/health/social), necessarily entails consideration of several parameters if one wants to first understand the mechanisms emergence but also consider the work on risk modeling. Our work focuses on the decision making process for quantify the use of health data and environmental data in the impact assessment for the monitoring of RVF. Research teams involved produce data during their investigations periods and laboratory analyzes. The growing flood of data should be stored and prepared for correlated studies with new storage techniques such as datawarehouses. About the data analysis, it is not enough to rely only on conventional techniques such as statistics. Indeed, the contribution on the issue is moving towards a predictive analysis combining both aggregate storage techniques and processing tools. Thus, to discover information, it is necessary to move towards datamining. Furthermore, the evolution of the disease is strongly linked to environmental spatio-temporal dynamics of different actors (vectors, viruses, and hosts), cause for which we rely on spatio-temporal patterns to identify and measure interactions between environmental parameters and the actors involved. With the decision-making process, we have obtained many results :i. following the formalization of multidimensional modeling, we have built an integrated datawarehouse that includes all the objects that are involved in managing the health risk - this model can be generalized to others vector-borne diseases;ii. despite a very wide variety of mosquitoes, Culex neavei, Aedes ochraceus and Aedes vexans are potential vectors of FVR. They are most present in the study area and, during the rainy season period which is most prone to suspected cases; the risk period still remains the month of October;iii. the analyzed ponds have almost the same behavior, but significant variations exist in some points.This research shows once again the interest in the discovery of relationships between environmental data and the FVR with datamining methods for the spatio-temporal monitoring of the risk of emergence.

Cette thèse propose l’introduction de scénarios temporels pour guider ou composer l’improvisation musicale homme-machine. Ce travail étudie la dialectique entre planification et réactivité dans les systèmes interactifs dédiés à l’improvisation : des systèmes informatiques pouvant générer de la musique en relation directe avec le contexte produit par une situation de concert. On cherche ici à appréhender l'improvisation pulsée et dite « idiomatique ». En s’appuyant sur l’existence d’une structure formalisée antérieure à la performance dans de nombreux répertoires improvisés (une « grille d’accords » par exemple) ces travaux proposent : un modèle d’improvisation guidée par un « scénario » introduisant des mécanismes d’anticipation ; une architecture temporelle hybride combinant anticipation et réactivité et permettant la synchronisation du rendu multimédia avec une pulsation non métronomique ; et un cadre pour composer des sessions d’improvisation idiomatique ou non à l’échelle du scénario en exploitant la généricité des modèles. Ces recherches ont été menées en interaction constante avec des musiciens experts, en intégrant pleinement ces collaborations au processus itératif de conception des modèles et architectures. Ceux-ci ont été implémentés dans le système ImproteK, utilisé à de nombreuses reprises lors de performances avec des improvisateurs. Au cours de ces collaborations, les sessions d'expérimentations ont été associées à des entretiens et séances de réécoute afin de recueillir de nombreuses appréciations formulées par les musiciens pour valider et affiner les choix technologiques. / This thesis focuses on the introduction of authoring and controls in human-computer music improvisation through the use of temporal scenarios to guide or compose interactive performances, and addresses the dialectic between planning and reactivity in interactive music systems dedicated to improvisation. An interactive system dedicated to music improvisation generates music on the fly, in relation to the musical context of a live performance. We focus here on pulsed and idiomatic music relying on a formalized and temporally structured object, for example a harmonic progression in jazz improvisation. The same way, the models and architecture we developed rely on a formal temporal structure. This thesis thus presents: a music generation model guided by a ''scenario'' introducing anticipatory behaviors; an architecture combining this anticipation with reactivity using mixed static/dynamic scheduling techniques; an audio rendering module to perform live re-injection of captured material in synchrony with a non-metronomic beat; and a framework to compose improvised interactive performances at the ''scenario'' level. This work fully integrated frequent interactions with expert musicians to the iterative design of the models and architectures. These latter are implemented in the interactive music system ImproteK that was used at various occasions during live performances with improvisers. During these collaborations, work sessions were associated to listening sessions and interviews to gather numerous judgments expressed by the musicians in order to validate and refine the scientific and technological choices.

High-throughput genomics projects have resulted in a rapid accumulation of protein sequences. Therefore, computational methods that can predict protein functions and functional sites efficiently and accurately are in high demand. In addition, prediction methods utilizing only sequence information are of particular interest because for most proteins, 3-dimensional structures are not available. However, there are several key challenges in developing methods for predicting protein function and functional sites. These challenges include the following: the construction of representative datasets to train and evaluate the method, the collection of features related to the protein functions, the selection of the most useful features, and the integration of selected features into suitable computational models. In this proposed study, we tackle these challenges by developing procedures for benchmark dataset construction and protein feature extraction, implementing efficient feature selection strategies, and developing effective machine learning algorithms for protein function and functional site predictions. We investigate these challenges in three bioinformatics tasks: the discovery of transmembrane beta-barrel (TMB) proteins in gram-negative bacterial proteomes, the identification of deleterious non-synonymous single nucleotide polymorphisms (nsSNPs), and the identification of helix-turn-helix (HTH) motifs from protein sequence.

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