De nos jours, les progrès de l’informatisation de l’imagerie médicale assistent au plus près les médecins dans leur soin au patient. Des modèles personnalisés computationnels sont utilisés pour le diagnostique, prognostique et planification du traitement, en diminuant lesrisques pour le patient, et potentiellement les frais médicaux.Heartflow est l’exemple même d’une compagnie qui réussit ce service dans le domaine cardiovasculaire. À partir d’un modèle extrait d’images tomographiques rayons X, les lésions avec impact fonctionnel sont identifiées dans les artères coronaires. Cette analyse qui combine l’anatomie à la fonction est néanmoins limitée par la résolution de l’image. En aval de ces larges vaisseaux, un examen fonctionnel dénommé Imagerie de Perfusion du Myocarde (IPM) met en évidence les régions du myocarde affectées par un déficit de flux sanguin. Cependant, l’IPM n’établie pas de relation fonctionnelle avec les larges vaisseaux coronaires lésés en amont.L’objectif de ce projet est de construire la connexion fonctionnelle entre les coronaires et le myocarde, en extrapolant l’analyse fonctionnelle depuis les larges vaisseaux vers le lit capillaire. À cette fin, il faut étendre le modèle vasculaire jusqu'aux microvaisseaux, et mener une analyse fonctionnelle en direction du comportement myocardique.Nous étendons une méthode de génération d’arbre vasculaire basée sur la satisfaction de principes fonctionnels, nommée Constrained Constructive Optimization (Optimization Constructive sous Contraintes), pour qu’elle s’applique à de multiples arbres vasculaires en compétition. L’algorithme simule l’angiogénèse avec minimisation du volume vasculaire sous contraintes de flux et de géométrie adaptant la croissance simultanée des arbres aux caractéristiques du patient. Cette méthode fournit un modèle hybride composé de coronaires épicardiales extraites d’images et de vaisseaux synthétiques jusqu’aux artérioles, emplissant le ventricule gauche du myocarde.Puis, nous construisons un pipeline d’analyse fonctionnelle multi-échelle pour étendre la simulation de flux depuis les coronaires vers le myocarde. Cela consiste en un modèle de flux coronaire 1D compatible avec la vasculature hybride, et l’analyse de la distribution spatiale des flux provenant des segments terminaux. Cette dernière est réalisée dans une nomenclature similaire à celle de l’IPM pour permettre la comparaison avec des données de vérité terrain fonctionnelles.Nous avons relié l’anatomie du réseau vasculaire à la distribution de flux dans le myocarde pour plusieurs patients. Cette analyse multi-échelle permet d’identifier des pistes pour affiner les méthodes de génération vasculaire et de simulation de flux. Cette extrapolation anatomique et fonctionnelle personnalisée est une première passerelle pour la simulation de perfusion du myocarde à partir d’imagerie tomographique scanner. La construction d’un tel modèle computationnel personnalisé pourrait aider à la compréhension de la physio-pathologie cardiovasculaire complexe et, enfin, à la santé du patient. / Recent advances in medical image computing have allowed automatedsystems to closely assist physicians in patient therapy. Computationaland personalized patient models benefit diagnosis, prognosisand treatment planning, with a decreased risk for the patient,as well as potentially lower cost. HeartFlow Inc. is a successfull exampleof a company providing such a service in the cardiovascularcontext. Based on patient-specific vascular model extracted from XrayCT images, they identify functionally significant disease in largecoronary arteries. Their combined anatomical and functional analysisis nonetheless limited by the image resolution. At the downstreamscale, a functional exam called Myocardium Perfusion Imaging (MPI)highlights myocardium regions with blood flow deficit. However,MPI does not functionally relate perfusion to the upstream coronarydisease.The goal of our project is to build the functional bridge betweencoronary and myocardium, by extrapolating the functional analysisfrom large coronary toward the capillary bed. This objective requiresextension from the coronary model down to the microvasculaturecombined with a functional analysis leading to the myocardium compartment.We expand a tree generation method subjected to functional principles,named Constrained Constructive Optimization, to generate multiplecompeting vascular trees. The algorithm simulates angiogenesisunder vascular volume minimization with flow-related and geometricalconstraints, adapting the simultaneous tree growths to patientpriors. This method provides a hybrid image-based and synthetic geometricmodel, starting from segmented epicardium coronary downto synthetic arterioles, filling the left ventricle myocardium.We then build a multiscale functional analysis pipeline to allowblood flow simulation from the coronaries to the myocardium. Thisis achieved with a 1D coronary model compatible with the hybridvasculature, and a spatial blood flow distribution analysis of the terminalsegments. The latter is performed using a similar nomenclatureto MPI, to enable patient-specific comparison with functional groundtruthdata.We connected the vascular anatomy to blood flow distribution inthe myocardium on several patient datasets. This multiscale frameworkpoints out several leads to refine the vascular network generationand fluid simulation methods. This patient-specific anatomicaland functional extrapolation is a first gateway toward myocardiumperfusion from X-ray CT data. Building such personalized computational model of patient could potentially help investigating cardiovascularcomplex physio-pathology, and, finally, improve the patientcare.

L'arrivée « World Wide Web » et la grande utilisation d'Internet ont ouvert de nouvelles perspectives pour la diffusion et le partage d'information. Nous présentons dans cette thèse une approche collaborative pour la recherche d'information. Nous définissons un environnement collaboratif dédié à un groupe d'utilisateurs désirant effectuer ensemble des recherches d'information sur un sujet commun. Cet environnement aide l'utilisateur à obtenir une meilleure qualité de l'information, et à « bénéficier » efficacement des expériences des autres membres du groupe. Différents contextes dans lesquels le soutien s'avère nécessaire sont analysés : l'aide à la formulation de requête, l'évaluation de sa recherche par rapport aux autres membres du groupe et une vision globale des résultats obtenus. Nous avons conçu et validé expérimentalement un modèle de soutien souple et adapté à la typologie de l'utilisateur pris individuellement et à la typologie du groupe d'utilisateur pris dans son ensemble. Le soutien est aussi personnalisé selon ses désirs et souhaits exprimés au moyen, entre autres, de critères de personnalisation de soutien.

Dans le contexte de recherche et développement d’un nouveau traitement thérapeutique, le chercheur veut surveiller ses thématiques de recherche pour actualiser ses connaissances. Il a besoin d’accéder à l’information qui lui est utile directement sur son ordinateur. La prise en compte de la complexité d’un système biologique, révèle la très grande difficulté à traduire de façon linguistique toute une réflexion hypothétique. Nous proposons dans ce travail, un procédé détaché du système de langue. Pour ce faire, nous présentons une méthodologie basée sur une indexation qualitative en utilisant un filtrage personnalisé. L’index n’est plus d’ordre linguistique mais de type « liaisons de connaissances ». Cette méthode d’indexation qualitative appliquée à « l’information retrieval » contraste avec l’indexation documentaire et l’utilisation d’un thésaurus tel que le MeSH lorsqu’il s’agit d’exprimer une requête complexe. Le choix du sujet d’expérimentation sur la base de données Medline via PubMed constitue une démonstration de la complexité d’expression d’une problématique de recherche. Le thème principal est un traitement possible de la maladie d’Alzheimer. Cette expérience permet de mettre en avant des documents contenus dans Medline qui ne répondent pas ou peu à une indexation en mots-clés. Les résultats obtenus suggèrent qu’une « indexation en connaissances » améliore significativement la recherche d’information dans Medline par rapport à une simple recherche sur Google pratiquée habituellement par le chercheur. Assimilable à une veille scientifique, cette méthodologie ouvre une nouvelle collaboration entre professionnels de l’information et chercheurs / In the context of research and development for a new therapeutic treatment, the researcher seeks to monitor relevant research topics in order to update field-specific knowledge. Direct computer access to relevant information is required. The complexity of biological systems increases the great difficulty of translating some hypothetical reflections in a linguistic manner or by semiotics. In this study, we propose a detached process of the system of language. To do this, we will present a methodology based on a qualitative indexing using personalized filtering. The index is no longer of a linguistic nature but a sort of “connection of knowledge”. This method of qualitative indexing applied to information retrieval is in contrast with documentation indexing systems and the use of thesauruses such as MeSH when it pertains to formulating a complex request. The choice of the experimentation subject using Medline database via PubMed proves the complexity of research problem formulation. The main theme is a possible treatment of Alzheimer's disease. This experiment makes it possible to highlight the documents contained in Medline which provide few or no answers by indexing keywords. The results obtained suggest that an indexing knowledge significantly improves search results for information via Medline in comparison to “Google” searches habitually carried out by the researcher. Comparable to scientific awareness, this methodology opens new collaboration possibilities between information professionals and research

Dans cette thèse, un système personnalisé de stadification automatique du sommeil est proposé, combinant fusion symbolique et système de contrôle rétroactif. La fusion symbolique est inspirée par le processus décisionnel mis en œuvre par les cliniciens experts du sommeil lors la reconnaissance visuelle des stades de sommeil. Il commence par l'extraction de paramètres numériques à partir des signaux polysomnographiques bruts. L'interprétation symbolique de haut niveau se fait par l'intermédiaire de l'extraction de caractéristiques à partir des paramètres numériques. Enfin, la décision est générée en utilisant des règles inspirées par les recommandations internationales en médecine du sommeil. Les symboles et les valeurs des caractéristiques dépendent d'un ensemble de seuils, dont la détermination est une question clé. Dans cette thèse, deux algorithmes de recherche différents, Differential Evolution et Cross Entropy ont été étudiés pour calculer la valeur de ces seuils automatiquement. La variabilité individuelle a souvent été ignorée dans les systèmes automatiques de stadification du sommeil existants. Cependant, elle a été démontrée dans plusieurs travaux de recherche vis à vis de nombreux aspects du sommeil (comme les enregistrements polysomnographiques, les habitudes de sommeil, l'architecture du sommeil, la durée du sommeil, les événements liés au sommeil, etc.). Afin d'améliorer l'efficacité des classificateurs des stades de sommeil, un système automatisé de sommeil automatique adapté aux différentes personnes et tenant compte de la variabilité individuelle a été exploré et évalué. / In this thesis, a personalized automatic sleep staging system is proposed by combining symbolic fusion and feedback system control technique. Symbolic fusion is inspired by the decision-making process of clinical sleep staging. It starts from the extraction of digital parameters from raw polysomnography signals and it goes up to a high-level symbolic interpretation through a features extraction process. At last, the decision is generated using rules inspired by international guidelines in sleep medicine. Meanwhile, the symbols and the features computations depend on a set of thresholds, whose determination is a key issue. In this thesis, two different search algorithms, Differential Evolution and Cross Entropy, were studied to compute these thresholds automatically.Individual variability was often ignored in existing automatic sleep staging systems. However, an individual variability was observed in many aspects of sleep research (such as polysomnography recordings, sleep patterns, sleep architecture, sleep duration, sleep events, etc.). In order to improve the effectiveness of the sleep stages classifiers, a personalized automatic sleep staging system that can be adapted the different persons and take individual variability into consideration was explored and evaluated.The perspectives of this work are based on evaluating the complexity and the performances of these algorithms in terms of latencies and hardware resource requirements, in order to target a personalized automated embedded sleep staging system.

En ces temps de pandémie Covid19, une énorme quantité de l’activité humaine est modifiée pour se faire à distance, notamment par des moyens électroniques. Cela rend plusieurs personnes et services vulnérables aux cyberattaques, d’où le besoin d’une éducation généralisée ou du moins accessible sur la cybersécurité. De nombreux efforts sont entrepris par les chercheurs, le gouvernement et les entreprises pour protéger et assurer la sécurité des individus contre les pirates et les cybercriminels. En raison du rôle important joué par les systèmes de recommandation dans la vie quotidienne de l'utilisateur, il est intéressant de voir comment nous pouvons combiner les systèmes de cybersécurité et de recommandation en tant que solutions alternatives pour aider les utilisateurs à comprendre les cyberattaques auxquelles ils peuvent être confrontés. Les systèmes de recommandation sont couramment utilisés par le commerce électronique, les réseaux sociaux et les plateformes de voyage, et ils sont basés sur des techniques de systèmes de recommandation traditionnels. Au vu des faits mentionnés ci-dessus, et le besoin de protéger les internautes, il devient important de fournir un système personnalisé, qui permet de partager les problèmes, d'interagir avec un système et de trouver des recommandations. Pour cela, ce travail propose « Cyberhelper », un système de recommandation de cybersécurité personnalisé basé sur des questions pour la sensibilisation à la cybersécurité. De plus, la plateforme proposée est équipée d'un algorithme hybride associé à trois différents algorithmes basés sur la connaissance, les utilisateurs et le contenu qui garantit une recommandation personnalisée optimale en fonction du modèle utilisateur et du contexte. Les résultats expérimentaux montrent que la précision obtenue en appliquant l'algorithme proposé est bien supérieure à la précision obtenue en utilisant d'autres mécanismes de système de recommandation traditionnels. Les résultats suggèrent également qu'en adoptant l'approche proposée, chaque utilisateur peut avoir une expérience utilisateur unique, ce qui peut l'aider à comprendre l'environnement de cybersécurité. / With the proliferation of the virtual universe and the multitude of services provided by the World Wide Web, a major concern arises: Security and privacy have never been more in jeopardy. Nowadays, with the Covid 19 pandemic, the world faces a new reality that pushed the majority of the workforce to telecommute. This thereby creates new vulnerabilities for cyber attackers to exploit. It’s important now more than ever, to educate and offer guidance towards good cybersecurity hygiene. In this context, a major effort has been dedicated by researchers, governments, and businesses alike to protect people online against hackers and cybercriminals. With a focus on strengthening the weakest link in the cybersecurity chain which is the human being, educational and awareness-raising tools have been put to use. However, most researchers focus on the “one size fits all” solutions which do not focus on the intricacies of individuals. This work aims to overcome that by contributing a personalized question-based recommender system. Named “Cyberhelper”, this work benefits from an existing mature body of research on recommender system algorithms along with recent research on non-user-specific question-based recommenders. The reported proof of concept holds potential for future work in adapting Cyberhelper as an everyday assistant for different types of users and different contexts.

En inhibant la formation de caillots dans le sang, les médicaments antiplaquettaires diminuent de façon importante le risque d’événements ischémiques aigus. Cependant, une sous-population de patients souffrant de maladie coronarienne présente une inhibition inadéquate de la fonction plaquettaire malgré la prise quotidienne d’acide acétylsalicylique (AAS). Le premier volet de cette thèse démontre qu’une régénération plaquettaire accélérée pourrait expliquer en partie la variabilité dans la persistance de l’effet antiplaquettaire de l’AAS chez certains sujets souffrant de maladie coronarienne. Ces données suggèrent qu’une augmentation de la fréquence d’administration d’AAS d’une à deux fois par jour pourrait être bénéfique chez ces sujets. Des méta-analyses ont suggéré qu’une réponse plaquettaire inadéquate à l’AAS pourrait augmenter le risque d’événements ischémiques récurrents. La nature rétrospective de ces analyses ne permet pas d’établir la causalité. Dans le deuxième volet de cette thèse, les résultats d’une étude prospective visant à comparer la pertinence clinique de 6 tests de fonction plaquettaire fréquemment utilisés pour évaluer la réponse plaquettaire à l’AAS est présentée. Les résultats démontrent qu’aucun des tests de fonction plaquettaire couramment employés ne prédit la survenue d’événements ischémiques aigus chez des patients souffrant de maladie coronarienne stable. Toutefois, la cessation de la prise d’AAS est un prédicteur important d’événements thrombotiques. La cessation de médicaments antiplaquettaires a souvent été associée à la survenue d’événements thrombotiques dans les jours suivant l’interruption. À savoir si la survenue de ces événements est attribuable uniquement au retrait d’un médicament protecteur ou plutôt à une sensibilisation plaquettaire, constitue un débat d’actualité. Dans le troisième volet de cette thèse, des données sont présentées démontrant que la cessation de clopidogrel après la période recommandée par les lignes directrices actuelles provoque une sensibilisation des plaquettes nouvellement formées aux stimuli plaquettaires physiologiques. Ces résultats encouragent la recherche sur différentes modalités pour atténuer le risque thrombotique accru chez ces patients souffrant de maladie coronarienne. En conclusion, cet ouvrage présente des études visant à identifier les sous-populations de patients qui sont plus à risque de complications cardiovasculaires récurrentes. Dans ce contexte, la personnalisation de traitement est une avenue thérapeutique prometteuse, où chaque patient pourra recevoir un traitement ciblé en fonction de ses besoins et de ses contre-indications. Ce changement de paradigme d’une thérapie empirique issue d’études de grande envergure sur des données populationnelles à une thérapie ajustée aux besoins individuels représente un vaste champ de recherche, où la majorité des découvertes sont à faire. / By inhibiting the formation of blood clots, antiplatelet drugs significantly reduce the risk of acute ischemic events. However, a subpopulation of patients suffering from coronary artery disease presents with an inadequate inhibition of platelet function despite taking acetylsalicylic acid (ASA) daily. The first part of this thesis demonstrates that accelerated platelet turnover could partly explain the variability in the persistence of the antiplatelet effect of ASA in some coronary artery disease patients. These results suggest that increasing the frequency of administration of ASA from once to twice daily may be beneficial in selected patients. Meta-analyses have suggested that an inadequate platelet response to ASA may increase the risk of recurrent ischemic events. The retrospective nature of these analyses forbids the inference of causality. In the second part of this thesis, the results of a prospective study comparing the clinical relevance of 6 platelet function tests commonly used to assess platelet response to ASA are presented. The results show that none of the commonly used platelet function tests predict the occurrence of acute ischemic events in stable coronary artery disease patients. However, discontinuation of ASA is an important predictor of thrombotic events. Discontinuation of antiplatelet drugs has often been associated with thrombotic events in the days following cessation. If the occurrence of these events is due solely to the withdrawal of a protective drug or rather platelet sensitization is a topic of some debate. In the third part of this thesis, data are presented demonstrating that clopidogrel discontinuation, after the period recommended by current guidelines, leads to sensitization of newly formed platelets to physiological platelet stimuli. These results encourage research on different ways to mitigate the increased risk of thrombosis in coronary artery disease patients scheduled to discontinue clopidogrel therapy. In conclusion, this dissertation presents studies aiming to identify subpopulations of patients who are at increased risk of recurrent cardiovascular events. In this context, the personalization of treatment is a promising therapeutic avenue, where each patient can receive a targeted therapy according to his needs and contraindications. This shift in paradigm from empirical therapy based on population data retrieved from large clinical studies to therapy tailored to individual needs opens a vast field of research, where the majority of discoveries remain to be made.

« Le rural n’existe plus », annoncent certains chercheurs au vu de l’urbanisation généralisée des territoires ou de la disparition des spécificités sociologique ou économique des campagnes. Pourtant, le « rural » est encore présent dans les discours politiques, dans les représentations des ménages, dans la littérature scientifique actuelle. Qu’est-ce que le rural aujourd’hui ? A partir d’une approche compréhensive et inductive, notre recherche analyse les déterminants permettant de comprendre les pratiques spatiales, les relations sociales ou les formes d’appartenance territoriale des ménages ; elle met en évidence l’influence sur les modes d’habiter ruraux du territoire et du profil des ménages. La thèse aborde également la question de l’évolution du dynamisme démographique et économique des territoires ruraux dans un contexte de durcissement probable des conditions de mobilité des ménages. Elle s’intéresse aux marges de manoeuvre des populations rurales, au potentiel d’évolution de leurs pratiques de mobilité vers des pratiques moins dépendantes de la voiture. A partir d’une expérimentation de recherche-action elle met en évidence le rôle du levier « accompagnement personnalisé » et apporte des éléments prescriptifs en faveur de politiques globales de mobilité. / What is rural today? Based on a comprehensive and inductive approach of the rural households’ ways of living, our research shows the influence of the rural area’s features and of the households’ profile (in particular their spatial origin, their seniority in the area and their life project) on their daily practices. They are underlain by easy and cheap car-mobility, which could evolve as a result of three phenomena (rarefaction of fossil energy; stronger injunctions to sustainable development; public policies that incite to develop only the territories that are served by public transport). Our research evaluates the households’ leeway in terms of mobility practices and their potential for transition towards more sustainable practices. Thanks to the analysis of an action-research project we highlight the role of a lever of “personalized accompaniment” in terms of behavioral evolution and propose some prescriptive elements in favor of global mobility policies.

En inhibant la formation de caillots dans le sang, les médicaments antiplaquettaires diminuent de façon importante le risque d’événements ischémiques aigus. Cependant, une sous-population de patients souffrant de maladie coronarienne présente une inhibition inadéquate de la fonction plaquettaire malgré la prise quotidienne d’acide acétylsalicylique (AAS). Le premier volet de cette thèse démontre qu’une régénération plaquettaire accélérée pourrait expliquer en partie la variabilité dans la persistance de l’effet antiplaquettaire de l’AAS chez certains sujets souffrant de maladie coronarienne. Ces données suggèrent qu’une augmentation de la fréquence d’administration d’AAS d’une à deux fois par jour pourrait être bénéfique chez ces sujets. Des méta-analyses ont suggéré qu’une réponse plaquettaire inadéquate à l’AAS pourrait augmenter le risque d’événements ischémiques récurrents. La nature rétrospective de ces analyses ne permet pas d’établir la causalité. Dans le deuxième volet de cette thèse, les résultats d’une étude prospective visant à comparer la pertinence clinique de 6 tests de fonction plaquettaire fréquemment utilisés pour évaluer la réponse plaquettaire à l’AAS est présentée. Les résultats démontrent qu’aucun des tests de fonction plaquettaire couramment employés ne prédit la survenue d’événements ischémiques aigus chez des patients souffrant de maladie coronarienne stable. Toutefois, la cessation de la prise d’AAS est un prédicteur important d’événements thrombotiques. La cessation de médicaments antiplaquettaires a souvent été associée à la survenue d’événements thrombotiques dans les jours suivant l’interruption. À savoir si la survenue de ces événements est attribuable uniquement au retrait d’un médicament protecteur ou plutôt à une sensibilisation plaquettaire, constitue un débat d’actualité. Dans le troisième volet de cette thèse, des données sont présentées démontrant que la cessation de clopidogrel après la période recommandée par les lignes directrices actuelles provoque une sensibilisation des plaquettes nouvellement formées aux stimuli plaquettaires physiologiques. Ces résultats encouragent la recherche sur différentes modalités pour atténuer le risque thrombotique accru chez ces patients souffrant de maladie coronarienne. En conclusion, cet ouvrage présente des études visant à identifier les sous-populations de patients qui sont plus à risque de complications cardiovasculaires récurrentes. Dans ce contexte, la personnalisation de traitement est une avenue thérapeutique prometteuse, où chaque patient pourra recevoir un traitement ciblé en fonction de ses besoins et de ses contre-indications. Ce changement de paradigme d’une thérapie empirique issue d’études de grande envergure sur des données populationnelles à une thérapie ajustée aux besoins individuels représente un vaste champ de recherche, où la majorité des découvertes sont à faire. / By inhibiting the formation of blood clots, antiplatelet drugs significantly reduce the risk of acute ischemic events. However, a subpopulation of patients suffering from coronary artery disease presents with an inadequate inhibition of platelet function despite taking acetylsalicylic acid (ASA) daily. The first part of this thesis demonstrates that accelerated platelet turnover could partly explain the variability in the persistence of the antiplatelet effect of ASA in some coronary artery disease patients. These results suggest that increasing the frequency of administration of ASA from once to twice daily may be beneficial in selected patients. Meta-analyses have suggested that an inadequate platelet response to ASA may increase the risk of recurrent ischemic events. The retrospective nature of these analyses forbids the inference of causality. In the second part of this thesis, the results of a prospective study comparing the clinical relevance of 6 platelet function tests commonly used to assess platelet response to ASA are presented. The results show that none of the commonly used platelet function tests predict the occurrence of acute ischemic events in stable coronary artery disease patients. However, discontinuation of ASA is an important predictor of thrombotic events. Discontinuation of antiplatelet drugs has often been associated with thrombotic events in the days following cessation. If the occurrence of these events is due solely to the withdrawal of a protective drug or rather platelet sensitization is a topic of some debate. In the third part of this thesis, data are presented demonstrating that clopidogrel discontinuation, after the period recommended by current guidelines, leads to sensitization of newly formed platelets to physiological platelet stimuli. These results encourage research on different ways to mitigate the increased risk of thrombosis in coronary artery disease patients scheduled to discontinue clopidogrel therapy. In conclusion, this dissertation presents studies aiming to identify subpopulations of patients who are at increased risk of recurrent cardiovascular events. In this context, the personalization of treatment is a promising therapeutic avenue, where each patient can receive a targeted therapy according to his needs and contraindications. This shift in paradigm from empirical therapy based on population data retrieved from large clinical studies to therapy tailored to individual needs opens a vast field of research, where the majority of discoveries remain to be made.

Aujourd’hui, l’imagerie médicale est une composante majeure du développement de la médecine : l’analyse d’image et son déploiement sont un axe de recherche central à l’INRIA (Institut national de la recherche en Informatique et automatique), pionnier du domaine en France et à l’international. Cependant, réalisée sur le long terme, l’importance de cette recherche fondamentale est difficile à évaluer. En outre, fondée sur le principe de la coopération, le rôle de l’INRIA peut être sous-estimé au profit de ses partenaires. L’objectif historique de cette thèse est de montrer l’importance du rôle de l’INRIA en analyse d’imagerie médicale via l’exemple de son équipe-projet EPIDAURE/ASCLEPIOS, première en ce domaine. Cette investigation est adossée à trois paradigmes méthodologiques : une recherche bibliographique, une synthèse à partir des archives de l’INRIA-Rocquencourt (Île-de-France) et de dix entretiens semi-dirigés, réalisés par nos soins, auprès de chercheurs de l’INRIA directement impliqués dans l’analyse d’imagerie médicale. Les résultats montrent que dès les années 90 du XXe siècle, l’équipe-projet EPIDAURE/ASCLEPIOS a été fondatrice de ce domaine dans le monde. En outre, elle est à l’origine d’une nouvelle révolution du numérique, via la conception du « Patient numérique personnalisé » (PNP), proposée par son directeur Nicholas AYACHE dont le rôle central sur cet axe se traduit par l’excellence des résultats publiés et par la richesse et le dynamisme des collaborations établies, dans les domaines : académique, médical et industriel. Le soutien de la direction de l’INRIA à l’équipe-projet EPIDAURE/ASCLEPIOS est un atout de son succès, sur la scène internationale. / Today, medical imaging is a major component of the medicine development: image analysis and its deployment are a central research area at INRIA (French Institute for Research in Computer Science and Automation), pioneer in this field, in France and abroad. However, it is difficult to evaluate this kind of fundamental research because of its long-term realization. Moreover, given that the research at INRIA is based on cooperation, its role may be underestimated for the benefit of its partners. The historical objective of this thesis is to show the importance of INRIA’s role in medical imaging analysis through the example of EPIDAURE / ASCLEPIOS, leading team in this field. This investigation is based on three methodological paradigms: a bibliographic search, a synthesis from the archives of INRIA-Rocquencourt (Ile-de-France) and ten semi-directed interviews, conducted by us, with INRIA researchers directly involved in Medical imaging the analysis. The results show that since the 90s of the 20th century, the EPIDAURE / ASCLEPIOS project-team has been the founder of this field in the world. Moreover, this team is the origin of a new digital revolution, through the design of the "Personalized Digital Patient", proposed by its director Nicholas AYACHE, whose central role in this line of research is reflected in the excellence of published results, the wealth and dynamism of established collaborations in the academic, medical and industrial fields. The support of INRIA’s management to the EPIDAURE / ASCLEPIOS project-team is an asset of its success on the international scene.

Un modèle de croissance et de réponse à la radiothérapie pour le glioblastome multiforme (GBM) basé le formalisme du modèle de prolifération-invasion (PI) et du modèle linéaire-quadratique a été développé et implémenté. La géométrie spécifique au patient est considérée en modélisant, d'une part, les voies d'invasion possibles des GBM avec l'imagerie du tenseur de diffusion (DTI) et, d'autre part, les barrières à la propagation à partir des images anatomiques disponibles. La distribution de dose réelle reçue par un patient donné est appliquée telle quelle dans les simulations, en respectant l'horaire de traitement. Les paramètres libres du modèle (taux de prolifération, coefficient de diffusion, paramètres radiobiologiques) sont choisis aléatoirement à partir de distributions de valeurs plausibles. Un total de 400 ensembles de valeurs pour les paramètres libres sont ainsi choisis pour tous les patients, et une simulation de la croissance et de la réponse au traitement est effectuée pour chaque patient et chaque ensemble de paramètres. Un critère de récidive est appliqué sur les résultats de chaque simulation pour identifier un lieu probable de récidive (SPR). La superposition de tous les SPR obtenus pour un patient donné permet de définir la probabilité d'occurrence (OP). Il est démontré qu'il existe des valeurs de OP élevées pour tous les patients, impliquant que les résultats du modèle PI ne sont pas très sensibles aux valeurs des paramètres utilisés. Il est également démontré comment le formalisme développé dans cet ouvrage pourrait permettre de définir un volume cible personnalisé pour les traitements de radiothérapie du GBM. / We have developed and implemented a model of growth and response to radiotherapy for glioblastoma multiforme (GBM) based on the proliferation-invasion (PI) formalism and linear-quadratic model. We take into account patient-specific geometry to model the possible invasion pathways of GBM with diffusion tensor imaging (DTI) and the barriers to dispersal from anatomical images available. The actual dose distribution received by a given patient is applied as such in the simulation, respecting the treatment schedule. The free parameters in the model (proliferation rate, diffusion coefficient, radiobiological parameters) are randomly chosen from a distribution of plausible values. A total of 400 sets of values for the free parameters are thus chosen for all patients, and a simulation of the growth and the response to treatment is performed for each patient and each set of parameters. A failure criterion is applied to the results of each simulation to identify a site of potential recurrence (SPR). The superposition of all SPR obtained for a given patient defines the occurrence probability (OP). We show that high OP values exist for all patients and conclude that the PI model results are not very sensitive to the values of the parameters used. Finally, we show how the formalism developed in this work could help to define a custom target volume for radiation treatment of GBM.