L’augmentation des infections causées par des pathogènes résistants aux médicaments est devenue un problème de santé majeur dans le monde entier qui impose le développement de nouvelles stratégies destinées à empêcher la formation de biofilms et à éliminer les bactéries. Dans ce contexte, l’objectif de cette thèse a été la préparation de nanostructures complexes pour contrôler l’adhérence des cellules à des surfaces et inactiver les bactéries pathogènes. Ainsi, nous proposons différentes approches qui consistent en l’utilisation de : i) une couche micro-structurée de polystyrène polymérisé à l’aide d’un plasma (pPS), ii) la thérapie photodynamique à base de nanoparticules hybrides activées par un rayon laser dans le proche infrarouge (NIR) et iii) des nanoparticules de carbone fonctionnalisées par l’ampicilline, comme solutions possibles pour éliminer les bactéries. / The increase of infections by multi-drug resistant pathogens has become an important worldwide healthcare issue that requires the development of new strategies to prevent biofilm formation and to kill bacteria. In this context, the aim of this thesis was the design of complex nano-structures to control cells adhesion to surfaces and to inactivate pathogenic bacteria. To this end, we propose different strategies relying on the use of i) micro-structured plasma polymerized styrene (pPS) films, ii) particle-based photodynamic therapy combined with a pulsed laser in the near infrared (NIR) region and iii) ampicillin-functionalized, fluorescent carbon dots (CDs) as possible solutions for bacterial killing. Firstly, we performed a detail characterization of pPS films used as substrates to study the behavior of biological systems.

Dimensional metrology is of prime importance in the industrial and scientific domains, particularly in the field of quality control of manufactured products. In robotics too: without dimensional sensors, robots would be nothing else more than automatons, going through the same repetitive tasks again and again in a carefully controlled environment. This thesis deals with a noncontact measurement technique involving active vision, called triangulation under laser plane lighting. This optomechatronic method consists in projecting a laser sheet on an object or a surface under test, and analyzing the intersecting curve on an image taken by a camera. It allows making a wide variety of dimensional, noncontact and nondestructive, measurements (length, area, volume, diameter, curvature, reverse engineering,...). The original approach of the work is that the focus is brought on the determination of specific, restricted dimensional information on objects of diverse, but a priori known, shapes with the objective of achieving metrological performances in agreement with the industrial requirements. Furthermore, ambulatory instruments­i.e. devices that are at least portable, or even handheld­are exclusively aimed, using low-cost components. Another objective is to obtain systems for which an industrial transposition to innovative instrumental products is feasible. The text is divided in two distinct parts, both strongly correlated. The first one deals with all the theoretical aspects of the method: camera model, passage from 2-D image to 3-D scene, image processing, calibration, accuracy analysis... The performances of the developed models are also studied, in terms of robustness and repeatability. The second part describes four innovative applications of our own: the diameter measurement of cylindrical and of spherical objects, dimensional measurements in the building sector and the determination of the road surface microtexture. The achieved accuracies are globally of about 1%.

Dimensional metrology is of prime importance in the industrial and scientific domains, particularly in the field of quality control of manufactured products. In robotics too: without dimensional sensors, robots would be nothing else more than automatons, going through the same repetitive tasks again and again in a carefully controlled environment. This thesis deals with a noncontact measurement technique involving active vision, called triangulation under laser plane lighting. This optomechatronic method consists in projecting a laser sheet on an object or a surface under test, and analyzing the intersecting curve on an image taken by a camera. It allows making a wide variety of dimensional, noncontact and nondestructive, measurements (length, area, volume, diameter, curvature, reverse engineering,...). The original approach of the work is that the focus is brought on the determination of specific, restricted dimensional information on objects of diverse, but a priori known, shapes with the objective of achieving metrological performances in agreement with the industrial requirements. Furthermore, ambulatory instruments­i.e. devices that are at least portable, or even handheld­are exclusively aimed, using low-cost components. Another objective is to obtain systems for which an industrial transposition to innovative instrumental products is feasible. The text is divided in two distinct parts, both strongly correlated. The first one deals with all the theoretical aspects of the method: camera model, passage from 2-D image to 3-D scene, image processing, calibration, accuracy analysis... The performances of the developed models are also studied, in terms of robustness and repeatability. The second part describes four innovative applications of our own: the diameter measurement of cylindrical and of spherical objects, dimensional measurements in the building sector and the determination of the road surface microtexture. The achieved accuracies are globally of about 1%.

Récemment, de nombreuses techniques de microscopie de fluorescence de super-résolution ont été développées pour permettre d'observer de nombreuses structures biologiques au-delà de la limite de diffraction. La microscopie d'illumination structurée (SIM) est l'une de ces technologies. Le principe de la SIM est basé sur l'utilisation d'une grille de lumière harmonique qui permet de translater les hautes fréquences spatiales de l'échantillon vers la région d’observation du microscope. Les méthodes classiques de reconstruction SIM nécessitent une connaissance parfaite de l'illumination de l’échantillon. Cependant, l’implémentation d’un contrôle parfait de l’illumination harmonique sur le plan de l'échantillon n'est pas facile expérimentalement et il présente un grand défi. L’hypothèse de la connaissance parfaite de l’intensité de la lumière illuminant l’échantillon en SIM peut donc introduire des artefacts sur l’image reconstruite de l'échantillon, à cause des erreurs d’alignement de la grille qui peuvent se présenter lors de l’acquisition expérimentale. Afin de surmonter ce défi, nous avons développé dans cette thèse des stratégies de reconstruction «aveugle» qui sont indépendantes de d'illumination. À l'aide de ces stratégies de reconstruction dites «blind-SIM», nous avons étendu la SIM harmonique pour l’appliquer aux cas de «SIM-speckle» qui utilisent des illuminations aléatoires et inconnues qui contrairement à l’illumination harmonique, ne nécessitent pas de contrôle. / Recently, many superresolution fluorescence microscopy techniques have been developed which allow the observation of many biological structures beyond the diffraction limit. Structured illumination microscopy (SIM) is one of them. The principle of SIM is based on using a harmonic light grid which downmodulates the high spatial frequencies of the sample into the observable region of the microscope. The resolution enhancement is highly dependent on the reconstruction technique, which restores the high spatial frequencies of the sample to their original position. Common SIM reconstructions require the perfect knowledge of the illumination pattern. However, to perfectly control the harmonic illumination patterns on the sample plane is not easy in experimental implementations and this makes the experimental setup very technical. Reconstructing SIM images assuming the perfect knowledge of the illumination intensity patterns may, therefore, introduce artifacts on the estimated sample due to the misalignment of the grid that can occur during experimental acquisitions. To tackle this drawback of SIM, in this thesis, we have developed blind-SIM reconstruction strategies which are independent of the illumination patterns. Using the 3D blind-SIM reconstruction strategies we extended the harmonic SIM to speckle illumination microscopy which uses random unknown speckle patterns that need no control, unlike the harmonic grid patterns.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Les travaux présentés dans cette thèse ont pour thème la transformation des documents structurés. Un document structuré est une collection d'éléments typés organisée par un ensemble de relations logiques définissant une structure hiérarchique. Ces relations sont définies par des grammaires hors-contexte qui décrivent des classes de documents. L'utilisation des documents structurés permet d'automatiser une partie des traitements effectués sur les documents et contribue également à améliorer leur portabilité en proposant une syntaxe commune définie par des normes (SGML, XML). Les applications utilisant cette représentation souffrent néanmoins de limites liées aux contraintes impliquées par la structuration des documents. L'objectif de ce travail est de répondre à ces limites par des techniques de transformation. Ces techniques ont pour but de modifier la structure d'un ensemble d'éléments typés pour le conformer à d'autres types ou à une nouvelle classe de documents. Cette thèse est articulée en trois parties : 1. Une étude des applications de traitement de documents identifiant les besoins de transformation, plus particulièrement dans le domaine de l'édition interactive. 2. Une évaluation des techniques et outils existant conduisant à une classific- ation des approches (filtres, transformation explicite ou automatique). Chaque classe fait l'objet d'une étude théorique, d'une étude des systèmes disponibles et d'une expérimentation. 3. Une proposition de méthode de transformation combinant les différentes techniques pour tirer parti de leurs points forts et répondre aux limitations de chacune. Cette méthode est fondée sur un algorithme de transformation automatique paramétré à l'aide de pré-couples explicites. Ce travail a conduit au développement des systèmes de transformation aujourd'h- ui intégrés dans des logiciels du projet Opéra (Thot, Byzance) et du consortiu- m W3C (Amaya).

Ce mémoire décrit les activités de recherche que j'ai menées depuis ma thèse et plus particulièrement celles que j'effectue dans le projet Opéra (outils pour les documents électroniques : recherche et applications) de l'INRIA sur les documents structurés multimédia. Ce document tente d'inscrire les différents travaux réalisés dans un cadre plus large qui comprend d'une part la modélisation des documents et d'autre part les applications de traitement de documents. Les principales contributions sont les suivantes : - Représentation abstraite des types de documents de façon à permettre de transformer les structures de documents. - Représentation de la structure logique et de la structure spatiale, ou comment intégrer des structures spatiales et logiques de façon à formater les documents structurés selon des modèles de pages complexes. - Représentation de l'information temporelle des documents multimédia qui s'intègre aux représentations logiques et spatiales et qui soit adaptée à la construction d'environnements d'édition.

Nous développons dans cette thèse un schéma numérique pour la résolution sur des maillages non-structurés d'un système d'équations couplant les équations de Navier-Stokes dites ”à faible nombre de Mach” à un ensemble d'équations de bilan pour des quantités scalaires. La contribution principale de la thèse est le développement d'une approximation stable de la prédiction de vitesse discrétisée par éléments finis non-conformes et la mise au point d'un schéma par volumes finis qui soit à la fois stable et robuste vis-à-vis du principe du maximum pour les équations de bilan scalaires. L'approximation de Galerkin de la prédiction de vitesse des équations de Navier-Stokes est particulièrement sensible aux régimes à convection dominante et aux couches limites. Nous avons ainsi développé, pour des maillages quelconques en hexahèdres ou tétrahèdres et en maillage structuré axisymétrique, une approximation des termes d'inertie par des éléments finis non conformes de bas degré satisfaisant la condition de compatibilité inf-sup discrète qui respecte une inégalité d'énergie et permet le contrôle au niveau discret de la variation d'énergie cinétique par la dissipation visqueuse. Dans la définition d'un schéma volumes finis pour l'approximation des équations de convection-diffusion, nous sommes confrontés à la nécessité de s'adapter à des maillages potentiellement non-structurés voire non conformes et de respecter un principe de maximum discret. Nous avons donc proposé un couplage nouveau de schémas volumes finis pour l'équation de convection-diffusion. Tous les développements effectués sont enfin validés sur des cas concrets d'intérêt pour la simulation des écoulements turbulents réactifs.

La microscopie optique est une technique essentielle pour de nombreuses disciplines des sciences expérimentales qui nécessitent des résolutions sans cesse plus petites. Dans ce travail de thèse sont présentés plusieurs travaux pour l'amélioration de la résolution en microscopie de fluorescence et en microscopie tomographique par diffraction (MTD), une récente technique de microscopie de phase. Dans un premier temps, il est montré que déposer l'échantillon sur un miroir permet d'augmenter la résolution axiale en MTD et en microscopie confocale de fluorescence. En microscopie confocale, il faut pour cela mettre en forme le faisceau incident grâce à un modulateur spatial de lumière. En MTD, il suffit d'adapter le programme de reconstruction. La deuxième partie présente des algorithmes pour reconstruire des images haute résolution à partir de mesures en éclairement structuré avec de champs d'illumination inconnus, à la fois en microscopie de fluorescence (algorithme blind-SIM) et en MTD. En microscopie de fluorescence, ces algorithmes permettent de simplifier drastiquement les montages expérimentaux produisant l'éclairement structuré et en MTD, d'obtenir des images d'échantillons à fort indice.

Cette thèse traite de modélisation des systèmes complexes. Dans ce cadre, l'approche est basée sur les Modèles Structurés en Second Ordre (MSSO). Afin d'utiliser cette classe de modèles, les propriétés telles que l'atteignabilité, l'observabilité et les grammiens, bien connues pour les réalisations d'états, sont étendues aux MSSO.Lors de la co-simulation d'un système, des éléments de natures différentes (physiques et logicielles) sont intégrés et la simulation est effectuée en temps réel. Or, les modèles d'ordre élevés sont couteux en temps de calcul, ce qui rend difficile ce type de simulation. Ainsi, des méthodes de réduction de modèle sont explorées. En particulier, de nouvelles méthodes, permettant de préserver la structure des modèles avec une bonne erreur d'approximation sont présentées.Ces développements sont appliqués à la co-simulation de modèles véhicules sous forme de MSSO. Le modèle créé est un modèle par blocs, complexe et non-linéaire. Afin d'appliquer les méthodes de réduction de modèle il est nécessaire de le linéariser. La structure par blocs permet de linéariser l'ensemble du modèle ou de ne linéariser que certaines sous parties du modèle.Ensuite, l'identification des paramètres est effectuée pour chaque sous-systèmes du véhicule. Une méthode d'interconnexion est ensuite proposée pour créer une représentation monobloc du modèle afin de réduire ce dernier. Au final, des essais en co-simulation de la partie arrière du véhicule sous forme de modèle interconnectée avec la partie avant du véhicule physiquement présente sur un banc de test, valide notre approche pour effectuer de la co-simulation temps réel avec matériel.x