En médecine personnalisée, les mesures et les descriptions radiologiques jouent un rôle important. En particulier, elles facilitent aux cliniciens l’établissement du diagnostic, la prise de décision thérapeutique ainsi que le suivi de la réponse au traitement. On peut citer à titre d’exemple, les critères d’évaluation RECIST (en anglais Response Evaluation Criteria in Solid Tumors). De nombreuses études de corrélation en radiologie-pathologie montrent que les caractéristiques d'imagerie quantitative et qualitative sont associées aux altérations génétiques et à l'expression des gènes. Par conséquent, une gestion appropriée des phénotypes d'imagerie est nécessaire pour faciliter leur utilisation et leur réutilisation dans de multiples études concernant les mesures radiologiques. En littérature, les mesures radiologiques qui caractérisent les processus biologiques des sujets imagés sont appelées biomarqueurs d'imagerie. L'objectif principal de cette thèse est de proposer une conceptualisation ontologique des biomarqueurs d'imagerie pour rendre leur sens explicite et formel, améliorer le reporting structuré des images. La première partie de la thèse présente une ontologie générique qui définit les aspects fondamentaux du concept de biomarqueur d'imagerie, à savoir : les caractéristiques biologiques mesurées, les protocoles de mesure et les rôles des biomarqueurs imagerie dans la prise de décision. La deuxième partie de la thèse traite des problèmes de modélisation sémantique liés à la description des données d’observation en neuro-imagerie en utilisant les connaissances biomédicales existantes. Ainsi, elle propose des solutions ''pertinentes'' aux situations les plus typiques qui doivent être modélisées dans le glioblastome. / In personalized medicine, radiological measurements and observations play an important role; in particular they help clinicians in making their diagnosis, selecting the appropriate treatment and monitoring the therapeutic response to an intervention as for example the Response Evaluation Criteria in Solid Tumors (RECIST). Many radiology-pathology correlation studies show that quantitative and qualitative imaging features are associated to genetic alterations and gene expression. Therefore, suitable management of imaging phenotypes is needed to facilitate their use and reuse in multiple studies regarding radiological measurements. In litterature, radiological measurements that characterize biological processes of imaged subjects are called imaging biomarkers. The main objective of this thesis is to propose an ontological conceptualisation of imaging biomarkers to make their meaning explicit and formal, improve structured reporting of images. The first part of the thesis presents a generic ontology that defines basic aspects of the imaging biomarker concept, namely; measured biological characteristic, measurement protocols and role in decision making application. The second part of the thesis adresses important semantic modeling challenges related to the description of neuro-imaging data using existing biomedical knowledge, as well as it proposes some “relevant” solutions to the most typical situations that need to be modeled in glioblastoma.

Les pratiques de conservation et restauration de monuments historiques requièrent l’élaboration de diagnostics impliquant différents intervenants au sein de contextes d’études pluridisciplinaires. L’état de conservation d’un objet patrimonial est ainsi étudié et décrit au moyen d’observations directes, de sources documentaires et de données analytiques de natures différentes. Les avancées des technologies numériques en matière de collecte, traitement et gestion de données, offrent aujourd’hui une opportunité sans précédent pour intégrer les résultats de ces observations et ces données au sein de systèmes innovants de représentation pour la documentation et la connaissance du patrimoine. Cependant, si une panoplie de nouveaux outils est aujourd’hui à disposition de la communauté des scientifiques et des professionnels du patrimoine, le problème d’une corrélation pertinente de ces données et de ces informations hétérogènes reste peu exploré. Tout d’abord, si ces nouveaux outils permettent aux différents experts de mémoriser et d’analyser leurs observations sur différents supports, les données générées par ces différents experts ne sont généralement pas spatialisées autour d’un même référentiel spatial. En effet, même si toutes ces données se réfèrent à un objet physique commun, les liens entre elles ne peuvent que s’établir par des stratégies d’organisation de fichiers ou par des méthodes d’indexation basées sur des mots clés. Parallèlement, si dans les dernières années plusieurs techniques de numérisation 3D ont été expérimentées dans le but de générer des représentations géométriques denses et précises, les méthodes de traitement et de structuration de ces données 3D ne fournissent pas encore de cadres opérationnels pour l’extraction d'informations pertinentes pour l’analyse et l’interprétation de l’état de conservation. En se positionnant à l'intersection entre les domaines de l’acquisition spatialisée 3D et des systèmes d’informations, ce travail de recherche propose une ontologie de domaine dédiée à l’annotation sémantique de représentations 3D d’objets patrimoniaux visant à la constitution d’un environnement numérique pour la description de l’état de conservation des monuments historiques. Par l’interconnexion de descripteurs qualitatifs (reliés à une formalisation des connaissances du domaine) et qualitatifs, cette ontologie constitue l'échafaudage conceptuel structurant un système d’informations multidimensionnelles dédié à la corrélation spatiale, géométrique et sémantique de jeux d’annotations élaborés par des acteurs multiples et en fonction de niveaux de lecture multiples. / The conservation and restauration of historical monuments require a diagnostic analysis carried out by a multidisciplinary team. The elaboration of the diagnosis of a cultural Heritage Object requires direct observations, the examination of documentary sources as well as of diverse types of analytic data. The great advancements in digital processing, management and data collection opened unprecedented opportunities for integrating results, coming from both observations and derivative data, within innovating representation systems for heritage knowledge and documentation. However, if a range of new tools and data is today available to the scientific community and heritage experts, their correlation and integration with internal/external heterogeneous information is an issue that still remain unexplored. While these innovative tools allow different experts to record and analyze their observations with diverse formats, the results are generally not spatialized and referenced together. Indeed, even though all these data refer to a common physical object, the links between them is based only on file organization strategies or by keyword-based indexation methods. In parallel, in recent years, several 3D digitization technics has been used for generating dense and accurate geometrical representations, but the processing and structuration method of these 3D data don’t include yet an operational framework for retrieving relevant information regarding their conservation state and an interpretative analysis. Positioned in the intersection between 3D spatialized acquisition domain and information management, this research work aims to the creation of a digital framework for recording conservation state description of historical monument throughout the introduction of a functional domain ontology for the semantic annotations of heritage objects 3D representations. The proposed ontology comprises both qualitative (related to a domain knowledge formalization) and quantitative descriptors, constituting the necessary conceptual scaffold for structuring a multidimensional information system dedicated to the correlation of spatial, geometrical and semantic multi-actor annotations in relation to multiple observation levels.

L'utilisation des nouveaux modes de communication et le développement de l'Internet suscitent un vif intérêt dans le milieu pédagogique. Dans ce milieu particulièrement, la structure narrative des documents revêt une importance capitale dans l'optimisation du transfert d'information. Les techniques hypermédias et hypertextes traditionnelles apportent une nouvelle dimension à la lecture mais elles ne permettent pas de respecter une stratégie didactique précise lors de l'élaboration de documents. L'approche proposée introduit des modes de composition de documents structurés basés sur des ontologies. Après avoir présenté l'état des recherches concernant les systèmes d'enseignements interactifs (SEI), la structure documentaire et les ontologies, les notions de Documents Virtuels Personnalisables (DVP), de Brique d'Information (BI) et de composition documentaire sont définies. La composition comporte quatre étapes : recherche d'information, filtrage, organisation et assemblage. L'automatisation de la composition impose que le SEI soit doté d'une connaissance du domaine et d'une connaissance didactique. Une Ontologie du Domaine et une Ontologie Pédagogique en fournissent les modèles. Les BI qui constituent un document font l'objet d'une qualification précise basée sur ces ontologies. Une méthode de composition de documents pédagogiques adaptatifs est proposée et implémentée dans un prototype nommé Sibyl. Cette méthode est basée sur l'association des ontologies. La prédétermination des rôles pédagogiques lors de la qualification des documents affecte néanmoins la pertinence de cette approche : les rôles peuvent être fonction de l'application et du contexte dans lequel les documents sont composés. Une méthodologie est alors introduite pour attribuer automatiquement des rôles à des BI en fonction des intentions d'un utilisateur et de son contexte d'apprentissage.

L'utilisation des technologies du web dans les métiers de la formation permet d'envisager de nouvelles approches d'apprentissage. Toutefois la qualité de ces approches dépend de leur capacité à fournir aux apprenants, des contenus et des parcours pédagogiques adaptés à leurs besoins. La solution présentée propose de mettre à la disposition des apprenants un ensemble de services pédagogiques. Un service fournit un fragment de processus pour répondre à un certain objectif pédagogique. C'est en composant des services de manière dynamique que l'on peut construire des parcours adaptés. L'approche POPS (Process-Oriented Pedagogic Service) est un cadre conceptuel qui définit un modèle pour décrire les services pédagogiques et un processus de composition de services pour construire des parcours personnalisés. Des ontologies du domaine enseigné et de la pédagogie sont proposées pour, d'une part, décrire les services et d'autre part, en faciliter la recherche et la composition. L'approche a été appliquée pour l'enseignement du langage UML dans le cadre d'un projet Campus Numérique.