Au sein d’un établissement hospitalier, le bloc opératoire représente un des secteurs les plus emblématiques et les plus coûteux. Le fonctionnement du bloc opératoire est orchestré par un programme opératoire qui consiste à construire un planning prévisionnel des interventions chirurgicales à réaliser pendant un horizon donné. La littérature abondante sur le sujet est unanime sur le fait que la construction du programme opératoire est une tâche complexe, car il s’agit non seulement de planifier et d’ordonnancer les interventions, mais aussi de satisfaire des exigences souvent antagonistes. Ce projet est le fruit d’une collaboration entre la Communauté d’Agglomération de Sarreguemines Confluences et la Région Lorraine, des membres du secteur hospitalier (Hôpital Robert Pax de Sarreguemines) et l’équipe Gestion Industrielle et Logistique (GIL) du Laboratoire de Génie Industriel, de Production et de Maintenance (LGIPM). L’objectif de cette recherche est d’apporter une aide aux gestionnaires du bloc opératoire, qui ont besoin de plus en plus des méthodes et des outils d’aide à la décision en vue d’optimiser leur fonctionnement. Pour répondre à ce besoin nous nous intéressons dans la première partie de cette thèse à la gestion des opérations électives en prenant en compte différentes contraintes et en particulier la disponibilité des chirurgiens. Nous nous plaçons dans le contexte d’une stratégie « open scheduling » et nous proposons deux modèles mathématiques permettant d’élaborer le programme opératoire. La complexité des modèles mathématiques et leur explosion combinatoire rendent difficile la recherche de l’optimum pour des tailles réalistes. Ceci nous a donc amené à proposer une heuristique constructive utilisant le modèle proposé et permettant d’obtenir des solutions là où la méthode exacte ne nous le permettait pas. Dans la seconde partie de cette thèse, nous considérons l’intégralité du processus opératoire (brancardage vers le bloc opératoire, préparation et anesthésie, acte chirurgicale et réveil). Nous modélisons ce processus comme un flow shop hybride à 4 étages avec contrainte de blocage de type RSb, et nous le résolvons à l’aide d’un algorithme génétique dont l’objectif est de synchroniser toutes les ressources nécessaires, en respectant au mieux le programme opératoire prévisionnel. Outre les opérations électives, nous nous intéressons dans la dernière partie aux opérations urgentes. Nous proposons un outil d’aide à la décision pour la gestion des opérations urgentes. En prenant en considération la pathologie et la gravité de l’état du patient, nous distinguons principalement 3 degrés d’urgences et proposons pour chacune un algorithme permettant d’intégrer en temps réel ces opérations dans le programme prévisionnel, tout en minimisant différents critères (temps d’attente avant affectation, heures supplémentaires, décalage par rapport aux anciennes dates de débuts) / The operating theater is one of the most critical and expensive hospital resources. Indeed, a high percentage of hospital admissions are due to surgical interventions. Rising expenditures spur health care organizations to organize their processes more efficiently and effectively. This thesis is supported by the urban community of Sarreguemines-France and the region of Lorraine-France, and is carried out in collaboration with the Centre Hospitalier de Sarreguemines - Hôpital Robert Pax. In the first part of this work, we propose two mathematical programming models to help operating theater managers in developing an optimal operating rooms scheduling. We also propose a constructive heuristic to obtain near optimal results for realistic sizes of the problem. In the second part of our work, the whole scheduling process is modeled as a hybrid four-stage flow shop problem with RSb blocking constraint, and is solved by a genetic algorithm. The objective is to synchronize all the needed resources around the optimal daily schedule obtained with the proposed mathematical model. The last part of our work is dedicated to non-elective surgeries. We propose a decision support tool, guiding the operating room manager, to handle this unpredictable flow of patients. Non-elective patients are classified according to their medical priority. The main contribution of the proposed decision support tool is to provide online assignment strategies to treat each non elective patient category. Proposed assignments are riskless on patient’s health. According to non-elective surgery classes, the proposed adjusted schedule minimizes different criteria such as patient’s waiting time, deviation from the firstly scheduled starting time of a surgery and the amount of resulting overtime

La "chirurgie éveillée du cerveau" consiste à retirer des tumeurs cérébrales infiltrantes (gliomes de bas grade, GIBG) à progression lente chez un patient éveillé. Une cartographie anatomo-fonctionnelle du cerveau est réalisée par stimulation électrique directe (SED) des zones proches de la tumeur afin de discriminer les aires cérébrales fonctionnelles de celles qui ne le sont plus. Les effets inhibiteurs de la stimulation sont mis en évidence par les tests neuropsychologiques réalisés par le patient lors de la chirurgie. Cependant, la SED est paramétrée de manière totalement empirique bien qu’utilisée de façon standardisée. De plus, si ses effets comportementaux sont mis en avant, ses effets électrophysiologiques restent plus méconnus. La conservation de la relation entre électrophysiologie (potentiel évoqué, PE) et comportement (fonction) est cruciale lors de chirurgies des GIBG : l’analyse des PE en temps réel permettrait une identification de ces relations au cours même de la chirurgie.Pour cela, nous avons réalisé des enregistrements peropératoires de l’activité électro-corticographique (ECoG) du cortex (CPP, n° ID-RCB : 2015-A00056-43). L’étude de ces enregistrements a permis de mesurer les effets electrophysiologiques de la SED corticale et sous-corticale, en évaluant la réponse du cerveau à la stimulation au travers des PE. Une chaine d'acquisition spécifique à la mesure de l'ECoG a été développée afin de pouvoir à terme mesurer et visualiser les PE en temps réel. De plus, un algorithme de post-traitement a été implémenté afin de réduire la contamination du signal par l’artefact de stimulation.Mieux comprendre les mécanismes sous-jacents à la SED, notamment au travers de la mesure des réponses électrophysiologiques, doit permettre de proposer des protocoles peropératoires plus objectifs afin d'améliorer la planification chirurgicale et la qualité de vie des patients. / The ‘Awake brain surgery’ consists in removing some slow-growing infiltrative brain tumor (low grade glioma, LGG) in a patient, to delay its development while preserving the functions. An anatomo-functional mapping of the brain is performed by electrically stimulating brain areas near the tumor to discriminate functional versus nonfunctional areas. The inhibitory effects of this direct electrical stimulation (DES) are evidenced by the neuropsychological tests undergone by the patient during the tumor resection. However, the DES parameters are empirically set even though its use is standardised. Moreover, even if its behavioural effects are well known, its electrophysiological effects have been partially depicted.Preserving the relationship between electrophysiology (evoked potential, EP) and behaviour (function) is crucial in LGG surgery.Intra-operative electrocorticographic recordings (ECoG) of the brain activity were thus performed (CPP, n° ID-RCB : 2015-A00056-43). The electrophysiological effects of cortical and subcortical DES on brain activity have been highlighted, by assessing the response of the brain to the stimulation through EP recordings analysis. A new acquisition set-up has also been specifically developed for ECoG recordings in order to measure and eventually visualise the EP in real-time. Furthermore, a post-processing algorithm has been implemented to reduce the signal disturbances induced by the stimulation artefact.A better understanding of the underlying DES mechanisms, in particular through the measurement of electrophysiological responses, should enable designing more perfected protocols in order to improve the surgical planning, and quality of life of the patients.

Cette thèse porte sur l’analyse technologique d’assemblages lithiques provenant du Témiscouata dans le Bas-Saint-Laurent (Québec, Canada) et datés entre le Sylvicole moyen tardif (500 à 1000 apr. J.-C.) et la période de Contact (XVIe et XVIIe siècles apr. J.-C.). Cette région, située dans l’extrémité septentrionale de la haute vallée de la rivière Saint-Jean, possède une importante source de matière première lithique, le chert Touladi, qui a été fortement exploitée à la préhistoire et même durant la période historique par les Premières Nations. Les chaînes opératoires lithiques de cinq sites archéologiques du Témiscouata ont été analysées via l’approche technologique afin d’en reconstituer les schèmes techno-économiques et leur implication dans les modes de vie des chasseurs-cueilleurs nomades de la région. Les industries lithiques du Témiscouata montrent l’existence de trois chaînes opératoires : la taille de pièces bifaciales, le débitage de nucléus et l’utilisation de pièces esquillées. Quant à l’outillage, il est constitué par des pièces bifaciales et des outils simples sur éclats (outils ad hoc, grattoirs et pièces esquillées). La production des outils sur éclats a été faite sur des supports issus de ces trois chaînes opératoires, mais c’est le processus bifacial qui est cependant à l’origine de la majorité d’entre eux et c’est pourquoi il occupait une place centrale dans ces industries. Les pièces bifaciales combinaient ainsi les rôles d’outils et de « nucléus » fournissant l’essentiel des supports. Les artefacts en chert local ont permis de mieux comprendre comment les technologies étaient organisées pour les besoins à une échelle locale, mais également territoriale alors que les groupes profitaient des carrières de chert Touladi pour se préparer à leurs besoins futurs, anticipés ou non. Quant aux pièces en matériaux exogènes, même si elles comptent pour une part minime des assemblages lithiques, elles ont permis d’entrevoir les stratégies économiques adoptées préalablement à l’occupation du Témiscouata, dans des contextes de rareté en matières premières lithiques de bonne qualité. Les schèmes techno-économiques mis en œuvre par les communautés de chasseurs-cueilleurs du Témiscouata ont constitué des éléments importants de leur stratégie d’adaptation en leur fournissant l’outillage nécessaire selon les multiples contextes rencontrés au cours de leur cycle annuel de nomadisme. Ils traduisent ainsi des choix révélateurs de leurs modes de vie, de leurs modalités d’occupation des sites et de leur réalité socio-économique. / This thesis presents data and analyses on chipped stone tool techno-economic patterns of nomadic hunters-gatherers at a quarry source area in the Témiscouata region (Québec, Canada) during the latter part of the Middle Woodland (500-1000 AD), the Late Woodland (1000-1550 AD) and also the early historic period (XVIe-XVIIe centuries AD). Located in the hinterland of the Bas-Saint-Laurent region, in the upper St. John river drainage, the Témiscouata region is rich in natural resources, perhaps among the most important is an important chert outcrop. The Touladi chert is present in two main quarries and is also found in pebble form scattered in the vicinity of the surrounding lakes and rivers. We applied a technological analysis, from the technological approach in the French tradition, to five lithic collections with the objective of reconstructing the chaînes opératoires and their economic management patterns (techno-economy). The most prominent artifacts found are of course the countless flakes which have been derived from three different chaînes opératoires: the bifacial process, the multidirectional (ad hoc) core reduction, and the use of pièces esquillées. The production of bifacial tools is the most important process in the Témiscouata lithic industries and is the one which produced most of the flakes found on the prehistoric settlements. The tool assemblage is first characterized by the bifacial tools which are primarily manufactured from tabular blocks of chert. As for the flake tools, they are mostly represented by informal (ad hoc) tools (retouched and used flakes), endscrapers and pièces esquillées. Techno-economic patterns of Touladi chert use have demonstrated that most of the flake tools were made on flake blanks derived from the bifacial process, mostly from the early and middle stages of this chaîne opératoire. The bifacial process was also segmented in time and space so that blanks and preforms could be carried throughout the territory to be used as “cores”. The two other production sequences are quite secondary based on the small amount of tools manufactured and they are far less mobile than the bifacial process. Stone tools that are made of exotic materials, even if they represent a small part of the archaeological record, reveal the patterns that prevailed while hunters-gatherers were outside the quarries zone. The technological analysis provides empirical evidence that hunter-gatherers of the Témiscouata region adopted flexible and simple, yet efficient, techno-economical strategies. These management schemes, which use the bifacial chaîne opératoire as the central element of tool manufacturing, are well adapted to their way of life based on a generalist, seasonal and flexible subsistence economy.

Les tumeurs stromales gastrointestinales (GIST) sont les néoplasies mésenchymateuses les plus complexes du système gastrointestinal. Le traitement curatif standard de cette pathologie est la chirurgie avec l'obtention de marges microscopiques négatives. Les résultats impressionnants obtenus sur la prolongation de la survie avec l'administration d'imatinib (IM) chez les patients atteints de maladie métastatique et non-réséquable ont suggéré aux cliniciens que ce même médicament pourrait aussi collaborer à l'obtention de marges négatives plus aisément lors de cancer avancé. Jusqu'à présent, aucune étude prospective n'a caractérisée l'effet d'une thérapie néoadjuvante prolongée à l'IM sur la qualité de la résection chirurgicale subséquente. L'objectif de ce projet de maîtrise était d'évaluer l'efficacité de l'imatinib utilisé avant la chirurgie (néoadjuvant) jusqu'à l'obtention d'une réponse maximale, en vue d'augmenter le taux de résection microscopique complète (R0) dans le traitement chirurgical des GIST à haut risque de résection microscopique incomplète (R1) ou impossible (R2). Pour ce faire, une étude prospective multicentrique de phase II a été réalisée. Le traitement néoadjuvant à l'IM a été instauré chez des patients porteurs d'une GIST localement avancée ou métastatique. Au total, quatorze patients ont reçu une dose de 400-600 mg/d d'IM pour une durée de 6-12 mois avant la chirurgie. Quatorze patients ont été inclus dans l'étude. Onze ont eu une chirurgie à visée curative, un patient a démontré une maladie non-réséquable suite à une laparotomie exploratrice et deux patients ont refusé la chirurgie. Après un suivi moyen de 48 mois, tous les patients opérés étaient vivants et sept sans évidence de récidive. L'utilisation prolongée (12 mois) d'IM dans un contexte néoadjuvant est faisable, sécuritaire, efficace et comporte peu de toxicité. De plus, cette approche est associée à des hauts taux de résection complète (R0), tout en permettant une chirurgie moins extensive. Des études de phase III actuellement en cours sont nécessaires afin de confirmer nos résultats. / Gastrointestinal stromal tumor (GIST) is the most common mesenchymal malignancy of the GI tract. The current standard of care for GIST is surgical complete resection with negative margins. The agent response rate as well as survival advantages obtained with imatinib mesylate in patients with metastatic and/or non-resectable GIST has lead clinicians to evaluate this therapy as neoadjuvant treatment in patients with locally advanced or metastatic but potentially resectable GIST. This study was designed to evaluate the efficacy of neoadjuvant use of imatinib mesylate until maximal clinical response in potentially resectable GIST patients (locally advanced or metastatic), in order to provide preliminary data regarding the efficacy of this approach in the surgical treatment of GIST at high-risk of incomplete microscopic (R1) or macroscopic (R2) margins. A prospective multicenter phase II trial was designed. Fourteen consecutive patients diagnosed with advanced GIST received imatinib at dose of 400 mg/d to 600 mg/d, given from 6 to 12 months prior to surgery. Amoung the 14 patients included, 11 underwent surgery and had a complete microscopic resection (R0). After a median follow-up of 48 months, all operated patients were alive and 7 without evidence of recurrence. The prolonged use (12 months) of neoadjuvant imatinib is feasible, safe, eficient ans associated with low toxicity. Furthermore, it is associated with a high rate of microscopic resection (R0) and a less extensive surgical approach. Phase III study with higher cohorts are necessary to confirm our primary results.

Depuis les dernières années, la prévalence de personnes souffrant de dégénérescence des cartilages articulaires, communément appelée ostéoarthrite (OA), ne cesse d’augmenter. Les douleurs articulaires et les raideurs musculaires associées à cette pathologie mènent à des limitations des capacités fonctionnelles, à une perte de mobilité et d’autonomie affectant grandement la qualité de vie de ces personnes. Afin de soulager les personnes souffrant de cette pathologie, l’arthroplastie de la hanche est une procédure chirurgicale fréquemment utilisée. À la suite de cette chirurgie, une amélioration de la qualité de vie et une reprise des capacités fonctionnelles sont souvent observées. Cependant, comparativement à des sujets sains, la vitesse de marche est diminuée, une faiblesse des muscles abducteurs de la hanche est constatée et des mouvements compensatoires au niveau du tronc sont persistants. L’objectif de cette thèse est d’évaluer le patron locomoteur chez des patients qui subiront une arthroplastie de la hanche. Plus spécifiquement, les adaptations locomotrices pré et post-opératoires seront quantifiées dans le but d’apporter des modifications aux programmes de réhabilitation pour ainsi favoriser un patron locomoteur sans déficit. Afin de répondre à cet objectif, trois études distinctes ont été effectuées. Dans le cadre de la première étude, l’impact de l’implantation d’une prothèse totale de la hanche avec une tête fémorale de large diamètre et une prothèse de resurfaçage a été évalué par rapport aux sujets sains lors de la locomotion. Au cours de cette étude, le contrôle du tronc a été analysé en utilisant la distance entre le centre de masse corporel et le centre articulaire de la hanche opérée. Suite aux résultats obtenus, aucune différence majeure n’existe entre les deux types de prothèses en ce qui a trait au contrôle du tronc et ce, à un an post-opératoire. Lors de la deuxième étude, la symétrie des paramètres biomécaniques des membres inférieurs lors de la locomotion chez des patients ayant bénéficié de l’implantation d’une prothèse de la hanche a été caractérisée suite à un programme d’exercices péri-opératoires (pré et post-opératoire). Lors de cette étude, le programme d’exercices péri-opératoires était complémentaire au protocole de réadaptation du centre hospitalier. D’après les résultats obtenus lors de cette étude exploratoire, ce programme d’exercices péri-opératoires semble permettre d’améliorer la symétrie de la puissance et du travail musculaire au niveau de la hanche, du genou et de la cheville favorisant ainsi un patron de marche avec de minimes compensations. Finalement, dans le cadre de la troisième étude, l’approche prédictive et l’approche fonctionnelle, utilisées pour localiser le centre articulaire de la hanche, ont été comparées aux mesures radiographiques, chez des patients à la suite d’un remplacement articulaire de la hanche. À la suite de cette étude, les résultats démontrent que l’utilisation de l’approche fonctionnelle est plus appropriée chez des patients ayant bénéficié d’une arthroplastie de la hanche. En effet, cette approche individualisée est plus précise ce qui, par conséquent, permettra d’obtenir des résultats de plus grande qualité lors d’analyses biomécaniques de la locomotion. / In recent years, the prevalence of people suffering from joint cartilage degeneration, called osteoarthritis (OA), still increases. The joint pain and muscle stiffness related to this pathology have an impact on patients’ quality of life by limiting their functional capacities, mobility and autonomy. In order to relieve these patients, hip arthroplasty is a frequently used surgical procedure. Even if there is an improvement in quality of life and a restoration of functional capacities in these patients, some impairment seem to persist during the post-operative period. The walking velocity is slower when compared to healthy subjects, a hip abductor muscle weakness is observed and trunk compensations lasted during the post-operative period. The aim of this thesis is to evaluate patients undergoing hip arthroplasty during locomotion. More specifically, gait pattern adaptations will be quantified pre and post-operatively to revise rehabilitation programs in order to promote a healthy gait pattern. Three separate studies were conducted to meet this objective. The first study compared the effect of a large femoral head hip prosthesis and a hip resurfacing prosthesis to healthy subjects. During this study, the trunk control was analyzed using the distance between the body center of mass and the hip prosthetic joint center. The results obtained show no major difference between the two types of prosthesis and the healthy control one year post-operatively. During the second study, biomechanics parameter symmetry of the lower limb of gait pattern in patients undergoing hip arthroplasty was characterized following a peri-operative (pre and post-operatively) exercise program. The exercise program was complementary to the medical center standard rehabilitation program. Based on the results of this exploratory study, the peri-operative exercise program seems to improve the symmetry of the muscular power and work of the hip, knee and ankle which promote a healthy gait pattern without compensations. Finally, for the third study, the predictive and the functional approaches, used to locate the hip joint center, were compared to radiographic measurements in patients undergoing hip arthroplasty. The results of this study demonstrated that the functional approach was more appropriate for these patients. This individualized approach is more accurate which leads to quality improvement during biomechanical analysis of gait pattern.

Deux méthodes d’assistance opératoire, pour le positionnement du composant glénoïdien d’une prothèse d’épaule, sont explorées. Elles ont pour dénominateur commun une reconstruction 3D première de la glène pathologique à implanter. Une approche essentiellement clinique, avec des travaux d’application pratique, est proposée pour la technologie des Patients Specific Implants (PSI), dont l’utilisation en orthopédie est croissante. Une approche davantage technologique est ensuite proposée, de type Réalité Augmentée, jusqu’à maintenant encore inexploitée dans le champ de la chirurgie orthopédique. La faisabilité de cette approche, les conditions d’emploi des technologies inhérentes, ont été étudiées. En amont, un nouveau type d’information pour implémenter, sur le support connecté (lunettes électroniques), l’application de réalité, est proposé, avec la modélisation mathématique par régression linéaire multiple d’une glène normale. L’objectif secondaire est d’obtenir une banque de données dites de glènes génériques normales, pouvant servir de référence à la reconstitution d’une glène pathologique à traiter, après un processus de morphing. / In this thesis, two methods of operating assistance for the positioning of the glenoid component of a shoulder prosthesis, are addressed. They have in common a preliminary 3D reconstruction of the pathological glenoid to implant. A main clinical approach, with practice studies, is proposed for the Patient Specific Implants technology, which is currently used in orthopaedics. Then a main prospective and technological approach is proposed with the Augmented Reality, while it is so far untapped in the field of orthopaedic surgery. The feasibility of this last technology, as well as the tools and the manual for its use, were studied. Upstream, a new type of information to implement the augmented reality connected application support is offered, with mathematical modeling by multiple linear regression of a normal glenoid. The second goal is to build a normal generic glenoids database. It can be used as reference to the reconstruction of a pathological glenoid to treat, after a morphing process step.

Cette thèse de psychopathologie psychanalytique est une réflexion théorico-clinique sur l'expérience d'une assistance médicale à la procréation (AMP), et plus particulièrement sur l’état psychologique des femmes infertiles en parcours de fécondation in vitro (FIV) et de don d'ovocytes. Cette recherche a pour but d'évaluer la psychopathologie de ces femmes et les éventuels remaniements psychiques qu'impose ce mode de procréation. L’hypothèse générale de cette étude soutient l’idée qu’il existe des particularités dans le fonctionnement psychique des femmes infertiles qui diffèrent selon que les femmes ont recours à une FIV ou à un don d’ovocytes. La méthodologie repose sur la base d'entretiens semi-directifs, de questionnaires et de tests projectifs (Rorschach et TAT) et l'analyse du matériel recueilli s'appuie sur la théorie psychanalytique. Les résultats montrent que ces femmes souffrent d’une blessure psychique qui est à mettre en lien avec le vécu d’une castration réelle de leur féminité dans sa valence maternelle châtrée. Les femmes infertiles se trouvent sous l’emprise de l’objet primaire et leur fonctionnement mental se caractérise par une pensée opératoire défensive. De plus, le recours à une FIV ou à un don d’ovocytes suscite des aménagements psychiques, notamment en termes de représentations maternelles, qui apparaissent spécifiques au type d’AMP. Enfin, l’AMP amène les couples à érotiser les interventions médicales conduisant notamment à un remaniement des théories sexuelles infantiles et à une reconstruction des fantasmes originaires. / This thesis psychoanalytic psychopathology is a reflection on the theoretical and clinical experience of medical assistance to procreation (MAP), and more particularly on the psychological status of infertile women in course of in vitro fertilization (IVF) and oocyte donation. This research aims to assess the psychopathology of these women and the possible psychological changes imposed by this mode of procreation. The general hypothesis of this study is as follows: there are specific aspects in the psychic functioning of infertile women, these characteristics differ between women using IVF or oocyte donation. The methodology is based on semi-directive interviews, questionnaires and projective tests (Rorschach and TAT) and analysis of collected material is based on psychoanalytic theory. The results show that these women suffer psychological injury that is to be linked with the experience of a real castration of their femininity in its valence maternal castrated. Infertile women are under the mastery of the primary object and mental functioning is characterized by a defensive operational thought. In addition, the use of IVF or oocyte donation leads to psychic adjustments, particularly in terms of maternal representations that appear specific to the type of MAP. Finally, MAP brings couples to eroticize medical interventions leading a redesign of infantile sexual theories and a reconstruction of primal fantasies.

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Dans cette thèse, nous traitons des problèmes de la détection des personnes et de l'estimation de leurs poses dans la Salle Opératoire (SO), deux éléments clés pour le développement d'applications d'assistance chirurgicale. Nous percevons la salle grâce à des caméras RGB-D qui fournissent des informations visuelles complémentaires sur la scène. Ces informations permettent de développer des méthodes mieux adaptées aux difficultés propres aux SO, comme l'encombrement, les surfaces sans texture et les occlusions. Nous présentons des nouvelles approches qui tirent profit des informations temporelles, de profondeur et des vues multiples afin de construire des modèles robustes pour la détection des personnes et de leurs poses. Une évaluation est effectuée sur plusieurs jeux de données complexes enregistrés dans des salles opératoires avec une ou plusieurs caméras. Les résultats obtenus sont très prometteurs et montrent que nos approches surpassent les méthodes de l'état de l'art sur ces données cliniques. / In this thesis, we address the two problems of person detection and pose estimation in Operating Rooms (ORs), which are key ingredients in the development of surgical assistance applications. We perceive the OR using compact RGB-D cameras that can be conveniently integrated in the room. These sensors provide complementary information about the scene, which enables us to develop methods that can cope with numerous challenges present in the OR, e.g. clutter, textureless surfaces and occlusions. We present novel part-based approaches that take advantage of depth, multi-view and temporal information to construct robust human detection and pose estimation models. Evaluation is performed on new single- and multi-view datasets recorded in operating rooms. We demonstrate very promising results and show that our approaches outperform state-of-the-art methods on this challenging data acquired during real surgeries.

Actuellement, la chirurgie représente la première indication pour la thérapie du cancer. Néanmoins, la résection complète du tissu tumoral, la détection des micrométastases et la préservation des tissus sains pendant l'intervention représentent un enjeu majeur et influencent fortement le pronostic du patient. Les récents développements technologiques en imagerie pour la chirurgie guidée des cancers ont conduit à des résultats précliniques prometteurs et les premiers essais cliniques utilisant des traceurs non-spécifiques confirment déjà le potentiel de ces systèmes pour l'amélioration de la chirurgie. De plus, le diagnostic précoce des tumeurs, ainsi que le développement de thérapies ciblées sont également des axes majeurs de recherche en cancérologie. Dans ce contexte notre équipe a précédemment développé un vecteur synthétique ciblant un récepteur cellulaire l'intégrine αVβ3. Ce vecteur est constitué d'un châssis décapeptidique cyclique RAFT (Regioselectively Addressable Functionalized Template) et présentant deux domaines indépendants permettant de séparer les deux fonctions du vecteur. Sur un domaine, la fonction de ciblage est assurée par la présentation multivalente de ligands -RGD- spécifiques du récepteur. L'autre domaine du vecteur porte les molécules d'intérêt à vectoriser, agents thérapeutiques ou de détection pour l'imagerie médicale. Dans la première partie de ces travaux, nous avons évalué la combinaison de ce vecteur couplé à un fluorophore avec une sonde portative pour imager et guider le chirurgien pendant la chirurgie des fibrosarcomes spontanés chez le chat. Cette étude représente une preuve de concept pour la translation clinique chez l'homme. Les résultats ont montré que l'injection du traceur ne provoquait pas d'effets toxiques chez le chat et permettait un marquage spécifique de la tumeur avec un bon ratio tumeur/tissu sain, qui devrait améliorer la qualité de la résection tumorale en aidant le chirurgien à mieux délimiter les marges du tissu tumoral. Dans la seconde partie de ces travaux nous avons développé un nouveau vecteur bi-fonctionnel dérivé du RAFT-RGD. Au composé d'origine a été ajoutée une séquence peptidique clivable par la matrixmetalloprotease-9, une enzyme surexprimée dans la tumorigénèse. Cette molécule à fluorescence activable a montré une amélioration du ciblage tumoral in vitro et in vivo comparée au RAFT-RGD suggérant un effet additionnel lié au double ciblage. Ces résultats préliminaires encouragent la poursuite de sa caractérisation pour son potentiel de « pro-drug » mais également pour l'étude des interactions entre l'intégrine et l'environment tumoraux. / Cancer surgery is still the gold standard therapy in most cancers. Nevertheless, total tumor resection and metastasis detection while preserving healthy tissues represent a crucial point for further prognosis. Development of imaging technologies for intra-operative guided surgery provided promising results and efficient application in preclinical studies and first clinical trials using non-specific tracers already confirmed the improved out-come in surgery. Moreover early and precise diagnosis and targeted therapies are major domains of cancer research. In this context our team previously developed a synthetic vector based on a cyclic decapeptide scaffold RAFT (Regioselectively Addressable Functionalized Template) which allows the independent functionalizing of two domains: a targeting domain with multivalent RGD-ligand targeting the cell receptor integrin αVβ3, and a vehicle domain grafted with a pro-drug or an imaging agent. One part of this work consisted in the evaluation of the combination of this molecule carrying a fluorophore with a portable fluorescent imaging device for image-guided surgery of natural occurring feline fibrosarcomas. This study represents a proof of concept for further translation into human clinics. No toxic effects in cats after administration of the tracer could be reported. Furthermore the tumors were specifically labeled showing a good tumor-to-healthy tissue ratio. This should improve tumor resection by helping the surgeon to delineate tumor margins. In parallel we developed a bi-functinal derivative of the RAFT-RGD. Therefore we engrafted a peptide sequence flanked by two fluorophores, which is activatable by matrixmetalloprotease-9, an enzyme overexpressed in tumors. This molecule showed an improved tumor labeling in vitro and in vivo compared to the conventional RAFT-RGD, suggesting an additional effect of the double targeting. These preliminary results encourage further caracterisation for its potential as pro-drug vehicle, as well as for studying interactions between the integrin and the tumor environment.