Cette thèse présente une nouvelle approche pour contrôler des algorithmes de suivi d'objets mobiles. Plus précisément, afin de s'adapter aux variations contextuelles de suivi, cette approche apprend à régler les paramètres des algorithmes de suivi d'objets basés sur l'apparence ou sur les points d'intérêt. Le contexte de suivi d'une vidéo est défini par un ensemble de caractéristiques : la densité des objets mobiles, leur niveau d'occultation, leur contraste et leur surface 2D. Dans une phase d'apprentissage supervisée, des valeurs de paramètres satisfaisantes sont déterminées pour chaque séquence d'apprentissage. Puis ces séquences sont classifiées en groupant leurs caractéristiques contextuelles. A chaque contexte sont associées les valeurs de paramètres apprises. Dans la phase de contrôle en ligne, deux approches sont proposées. Pour la première approche, quand le contexte change, les paramètres sont réglés en utilisant les valeurs apprises. Pour la deuxième, le réglage des paramètres est réalisé quand le contexte change et quand la qualité de suivi (calculée par un algorithme d'évaluation en ligne) n'est pas assez bonne. Un processus d'apprentissage en-ligne met à jour les relations contextes/paramètres. L'approche a été expérimentée avec des vidéos longues, complexes et plusieurs ensembles de vidéos publiques. Cette thèse propose cinq contributions : (1) une méthode de classification des vidéos pour apprendre hors-ligne les paramètres de suivi, (2) un algorithme d'évaluation en-ligne du suivi, (3) une méthode pour contrôler en ligne le suivi, (4) un algorithme de suivi pouvant s'adapter aux conditions de la scène, (5) une méthode de suivi robuste basée sur le filtre de Kalman et un suivi global.

L'objectif de mon travail de thèse a consisté à tenter de comprendre quels sont les mécanismes principaux à l'origine de la formation d'étoiles dans les galaxies au cours des derniers dix milliards d'années. Alors qu'il avait été proposé dans le passé que le rôle des fusions de galaxies était dominant pour expliquer l'allumage de la formation d'étoiles dans les galaxies lointaines formant leurs étoiles à de très grands taux, des études plus récentes ont au contraire mis en évidence des lois d'échelles reliant le taux de formation d'étoiles des galaxies à leur masse stellaire ou masse de gaz. La faible dispersion de ces lois semblait être en contradiction avec l'idée d'épisodes stochastiques violents de formation stellaire liés à des interactions, mais plutôt en accord avec une nouvelle vision de l'histoire des galaxies où celles-ci sont nourries de manière continue en gaz intergalactique.Nous nous sommes particulièrement intéressés à l'une de ces lois d'échelles, la relation entre le taux de formation d'étoiles (SFR) et la masse stellaire des galaxies, appelées communément la séquence principale des galaxies à formation d'étoiles. Nous avons étudié cette séquence principale, SFR-M*, en fonction de la morphologie et d'autres paramètres physiques comme le rayon, la couleur, la clumpiness. Le but étant de comprendre l'origine de la dispersion de cette relation en lien avec les processus physiques responsables de cette séquence afin d'identifier le mode principal de formation d'étoile gouvernant cette séquence. Ce travail a nécessité une approche multi-longueurs d'ondes ainsi que l'utilisation de simulations de profils de galaxies pour distinguer les différents types morphologiques de galaxies impliqués dans la séquence principale.

Les réseaux électriques et les infrastructures associées (réseaux informatiques et de<br />communication) interagissent de plus en plus et la vulnérabilité globale s'amplifie. Du fait de<br />la complexité et de l'interconnexion de ces réseaux, l'écroulement d'une seule infrastructure<br />pourrait entraîner des effets en cascade. Les opérateurs des réseaux électriques gèrent la<br />sécurité opérationnelle des systèmes électriques de puissance. Afin de la maîtriser de la<br />meilleure manière possible, ces opérateurs utilisent comme outils les services système<br />(fonctions supplémentaires exécutées par les groupes de production). Dans le contexte actuel<br />de dérégulation, de nouveaux producteurs demandent l'accès au réseau et ils sont obligés de<br />participer à certains services système. Afin de maintenir la sécurité des réseaux et de<br />permettre le bon déroulement des transactions commerciales, les opérateurs de réseaux sont<br />responsables de l'existence des services système dans des quantités appropriées et du contrôle<br />des participations contractualisées des producteurs à ces services. Cette thèse propose une<br />nouvelle méthode de contrôle de performances des producteurs en terme de services système<br />et de sécurité fondée sur l'estimation de paramètres à partir de mesures de perturbations.

Dans le cas des systèmes a paramètres repartis, il existe de nombreuses définitions de la contrôlabilité, plus ou moins équivalentes a la définition classique, et correspondant a différents concepts d'état atteignable. Malheureusement, ces notions sont souvent non-robustes en ce sens qu'elles peuvent ne plus être vérifiées pour des variations arbitrairement petites des paramètres du système. Cette non robustesse est due principalement a la nature binaire de la contrôlabilité et a la dimension infinie de l'espace d'état. Nous définissons et analysons, dans le cas de systèmes vibrants du type corde, poutre, membrane,, deux mesures de la contrôlabilité par la voie quantitative permettant de retrouver la robustesse au sens de la continuité par rapport aux paramètres du système. La première définition (degré de contrôlabilité actif) est liée a un problème classique de contrôle avec pénalisation considéré comme une régularisation du problème avec contrainte sur l'état final. La seconde définition (degré de contrôlabilité passif) est liée a un contrôle passif correspondant a un retour de sortie statique dissipatif (analogue a un amortisseur visqueux). Le calcul de ce dernier est basé sur la seule simulation numérique du système, et donc facilement adaptable (par exemple au cas non-linéaire). Ces deux degrés de contrôlabilité présentent une très grande analogie, ce qui constitue un résultat particulièrement intéressant car d'une certaine manière intrinsèque. Nous développons enfin une méthodologie de mise en oeuvre basée sur des approximations dans l'objectif de l'applicabilité à des problèmes complexes comme la membrane vibrante.

L'observation des amas de galaxies dans le domaine des rayons X permet, d'une part de les étudier individuellement gràce à la capacité de spectro-imagerie haute-précision des instruments de dernière génération tels qu'XMM-Newton et Chandra, d'autre part, de les détecter jusqu'à de très grandes distances, ce qui permet de tester les phénomènes d'évolution. Ces objets ont un intéret cosmologique particulier puisqu'ils sont les plus massifs de l'Univers et qu'ils se sont formés tardivelent par l'effondrementdes zones denses sous l'effet de leur propre gravité. Ce processus dépend principalement de la densité de matière globale de l'Univers...

Le travail présenté dans cette thèse répond à une attente, exprimée par les cliniciens, d'objectiver leur pratique. Le traitement du handicap (notamment de l'amputé) requiert des moyens d'évaluation performants. Les technologies disponibles actuellement et les méthodes et modèles utilisés en biomécanique permettent d'envisager la réalisation d'examens standardisés de la marche utilisant ces moyens. Le partenariat double, industriel (PROTEOR) et clinique (Centre d'Etudes et de Recherche sur l'Appareillage des Handicapés), dont nous avons bénéficié, a permis d'ancrer notre recherche dans un environnement concret. Le premier résultat de cette thèse est la constitution et l'exploitation de deux bases de données de paramètres de la marche. L'une concerne 55 sujets asymptomatiques et sert de référence. L'autre synthétise les résultats obtenus pour 27 patients amputés fémoraux. L'analyse des données a mené à l'extraction de paramètres quantitatifs caractéristiques de la marche de ces sujets. Le caractère tridimensionnel de l'étude est essentiel et constitue une particularité de ce travail. Le deuxième objectif atteint au cours de cette thèse est la mise en place et l'évaluation préliminaire d'un modèle dynamique de l'amputé fémoral. L'utilisation de ce modèle en lien avec les efforts exercés au sol améliore la compréhension des écarts observés chez l'amputé fémoral par rapport aux sujets asymptomatiques. La validation par le calcul de la résultante des efforts externes est la première réalisée sur l'amputé fémoral et démontre l'intérêt et les perspectives d'une telle analyse.

Malgré les avancées majeures réalisées dans le monde de la médecine depuis plusieurs années, la gestion de la douleur est encore aujourd’hui un problème médical des plus important. Les patients se voient offrir un nombre limité de composés analgésiques, qui se présentent souvent avec des effets secondaires importants ou tout simplement un manque flagrant d’efficacité pour leur condition douloureuse spécifique. Face à ce constat, le milieu de la recherche en douleur est en profonde réflexion depuis quelques années par rapport à la difficulté d’introduire en clinique de nouveaux composés analgésiques fonctionnels. Parmi les hypothèses soulevées pour tenter de répondre à cette grande problématique, il a été proposé d’améliorer les méthodes d'évaluations précliniques de la douleur, de développer de nouveaux modèles de douleur plus proches de la réalité clinique, de cibler de nouvelles voies moléculaires impliquées dans la douleur, de trouver des alternatives aux approches pharmacologiques classiques, etc. Ces différentes pistes de réponse sont à l’heure actuelle en cours d’études dans de nombreux laboratoires dans le monde. Dans le cadre de mes projets de doctorat, je me suis intéressé à cette problématique de différentes façons. Nous avons tout d’abord validé un nouvel appareil comportemental qui permet d'évaluer des composantes de la douleur chronique qui sont rarement évaluées avec les tests actuellement disponibles. À l’aide de trois modèles de douleur chronique bien établis dans la littérature, soit un modèle de douleur inflammatoire (CFA pour Complete frund Adjuvant), de douleur neuropathique (CCI pour Chronic Constriction Injury) et de douleur cancéreuse osseuse (tumeur fémorale), nous avons montré que le test de distribution pondérale dynamique (ou DWB pour Dynamic Weight Bearing) permet tout d’abord de détecter l’évolution des douleurs de façon comparable au test classique de von fry pour l’allodynie mécanique. De plus, au moins trois autres paramètres pertinents associés à des composantes de qualité de vie ont pu être tirés de nos analyses. En effet, le poids posé sur chacune des pattes, leur temps d’utilisation durant le test et leur surface de contact avec le sol représentent des facettes de l’inconfort s'apparentant à ce qui peut être observé en clinique, mais qui ont rarement été étudié dans un contexte préclinique. Après la démonstration de l’aspect novateur de cet appareil, nous avons voulu valider son efficacité à détecter un effet analgésique, tout en s'interrogeant sur la pertinence clinique de nouvelles cibles thérapeutiques. En effet, notre laboratoire s’intéresse au système neurotensinergique, constitué principalement de la neurotensine (NT) et de deux récepteurs couplés aux protéines G (NTS1 et NTS2), et de son fort potentiel analgésique dans différentes conditions douloureuses. Résultant de plusieurs collaborations avec des équipes de chimie médicinale, le laboratoire est maintenant pourvu d'un grand nombre d'agonistes liant les récepteurs à la NT. Nous avons ainsi évalué l’efficacité d'agonistes sélectifs du récepteur NTS2, soit le JMV431, la lévocabastine et la ?-lactotensine, en plus d'un agoniste non sélectif de dernières générations, le JMV2009, présentant des caractéristiques pharmacologiques particulières. Après injection intrathécale, la plupart de ces agonistes se sont montrés d’une grande efficacité pour réduire l’allodynie mécanique présente chez les animaux atteints de douleur neuropathique, en plus d’améliorer de façon remarquable les différents paramètres de qualité de vie préalablement identifiés par notre étude portant sur la caractérisation du DWB. Il était également important de tester des molécules qui sont actuellement prescrites en clinique. Nous avons ainsi spécifiquement choisi des médicaments de première et de deuxième ligne pour le traitement de la douleur neuropathique, soit l’amytriptyline, la prégabaline et la morphine. Tous ces traitements ont été en mesure de réduire la présence d'allodynie mécanique chez les animaux CCI. Toutefois, la majorité de ces composés se sont avérés incapables de renverser les composantes de qualité de vie durant le test de DWB, et ce en utilisant les mêmes doses qui s’étaient montrées efficaces pour réduire l’allodynie mécanique. Cette dernière observation pourrait, au moins en partie, expliquer pourquoi les patients rapportent souvent une mauvaise gestion de leur douleur lorsqu’ils reçoivent ces traitements. Dernièrement, dans l’optique de mieux comprendre le fonctionnement du système neurotensinergique et de chercher des alternatives aux approches pharmacologiques, nous avons utilisé une technique d’interférence de l’ARN pour évaluer le rôle du récepteur NTS2 dans un contexte de douleur tonique. Nous avons alors montré que l’invalidation génique de ce récepteur était en mesure d'inhiber complètement l’effet analgésique induit normalement suivant une injection intrathécale de l’agoniste JMV431. Cette preuve de concept nous indique l’importance de ce récepteur dans la modulation de la douleur et montre également que l’interférence de l’ARN représente une technologie applicable au niveau du système nerveux central. Finalement, à la lumière de nos résultats, il est possible d'affirmer que le système neurotensinergique représente de nouvelles cibles thérapeutiques très prometteuses pour diminuer les signes de douleur neuropathique de type réflexif en plus d’améliorer différents paramètres de qualité de vie. Il est alors possible d’espérer que des agonistes neurotensinergique feront prochainement leur chemin ver la clinique afin d’améliorer le bien-être des patients. [symboles non conformes]

De nombreuses méthodes existent pour résoudre des problèmes d'optimisation multicritère, et il n'est pas aisé de choisir une méthode suffisamment adaptée à un problème multicritère donné. En effet, après le choix d'une méthode multicritère, différents paramètres (e.g. poids, fonctions d'utilité, etc.) doivent être déterminés, soit pour trouver la solution optimale (meilleur compromis) ou pour classer l'ensemble des solutions faisables (alternatives). Justement, vue cette difficulté pour fixer les paramètres, les méthodes d'élicitation sont utilisées pour aider le décideur dans cette tâche de fixation des paramètres. Par ailleurs, nous supposons que nous disposons d'un ensemble de solutions plausibles, et nous faisons aussi l'hypothèse de la disponibilité au préalable, des informations préférentielles obtenues après une interaction avec le décideur. Dans la première contribution de ce travail, nous tirons profit d'une mesure statistique simple et rapidement calculable, à savoir, le coefficient de corrélation $rho$ de Spearman, afin de développer une approche gloutonne (approchée), et deux approches exactes basées sur la programmation par contraintes (PPC) et la programmation linéaire en nombres entiers (PLNE). Ces méthodes sont ensuite utilisées pour éliciter automatiquement les paramètres appropriés de la méthode multicritère basée sur l'ordre lexicographique. Nous proposons aussi des modèles d'élicitation des paramètres d'autres méthodes multicritère, telles que la méthode MinLeximax issue de la théorie du choix social et du partage équitable, la méthode de la somme pondérée et les opérateurs OWA.

La gestion des transferts des contaminants en milieu poreux représentent une préoccupation croissante et revêtent un intérêt particulier pour le contrôle de la pollution dans les milieux souterrains et la gestion de la ressource en eau souterraine, ou plus généralement la protection de l'environnement. Les phénomènes d'écoulement et de transport de polluants sont décrits par des lois physiques traduites sous forme d'équations algébro-différentielles qui dépendent d'un grand nombre de paramètres d'entrée. Pour la plupart, ces paramètres sont mal connus et souvent ne sont pas directement mesurables et/ou leur mesure peut être entachée d'incertitude. Ces travaux de thèse concernent l'étude de l'analyse de sensibilité globale et l'estimation des paramètres pour des problèmes d'écoulement et de transport en milieux poreux. Pour mener à bien ces travaux, la décomposition en polynômes de chaos est utilisée pour quantifier l'influence des paramètres sur la sortie des modèles numériques utilisés. Cet outil permet non seulement de calculer les indices de sensibilité de Sobol mais représente également un modèle de substitution (ou métamodèle) beaucoup plus rapide à exécuter. Cette dernière caractéristique est alors exploitée pour l'inversion des modèles à partir des données observées. Pour le problème inverse, nous privilégions l'approche Bayésienne qui offre un cadre rigoureux pour l'estimation des paramètres. Dans un second temps, nous avons développé une stratégie efficace permettant de construire des polynômes de chaos creux, où seuls les coefficients dont la contribution sur la variance du modèle est significative, sont retenus. Cette stratégie a donné des résultats très encourageants pour deux problèmes de transport réactif. La dernière partie de ce travail est consacrée au problème inverse lorsque les entrées du modèle sont des champs stochastiques gaussiens spatialement distribués. La particularité d'un tel problème est qu'il est mal posé car un champ stochastique est défini par une infinité de coefficients. La décomposition de Karhunen-Loève permet de réduire la dimension du problème et également de le régulariser. Toutefois, les résultats de l'inversion par cette méthode fournit des résultats sensibles au choix à priori de la fonction de covariance du champ. Un algorithme de réduction de la dimension basé sur un critère de sélection (critère de Schwartz) est proposé afin de rendre le problème moins sensible à ce choix.

Les maladies cardiovasculaires sont la première cause de mortalité dans le monde et font actuellement l'objet de nombreuses recherches. Dans le cas d'études des artères, un des objectifs est d'améliorer la compréhension des mécanismes biologiques impliqués dans des maladies comme l'hypertension, l'athérosclérose ou l'anévrisme. Les études mécaniques qui ont été menées s'appuient essentiellement sur des approches expérimentales in vitro, ce qui en limite leur intérêt et application dans le diagnostic clinique. Dans ce travail, un modèle théorique de comportement mécanique 3D de l'artère carotide prenant en compte le caractère hyperélastique, anisotrope, actif, précontraint et dynamique de la structure est proposé. Les mesures expérimentales sont obtenues in vivo sur des carotides communes de rats d'une part, et humaines de manière non invasive, d'autre part. Le problème mécanique aux limites est résolu semi-analytiquement sur un cycle cardiaque, considérant le tissu environnant. Les valeurs optimales des paramètres du modèle, en particulier de ceux décrivant les caractéristiques mécaniques de microconstituants pariétaux (élastine, collagène, muscle lisse), sont évaluées par régression non linéaire. Le modèle proposé permet (i) de reproduire les évolutions de pression luminale mesurées in vivo et (ii) de donner une évaluation des distributions de contraintes pariétales cohérentes avec la physiologie artérielle. Une corrélation entre l'âge des patients et les paramètres décrivant les contraintes résiduelles et les fibres de collagène, montre l'intérêt du modèle théorique et l'originalité de cette approche qui pourra donc être utilisée dans l'étude de pathologies artérielles.