Dans un contexte de tertiarisation croissante de la société, nous questionnons l'impact des services organisés en réseau sur les rapports sociaux. Pour cela, il s'agit de comprendre les influences réciproques de la production de service sur les modalités d'organisation spatio-temporelle des Français. Une série d'entretiens individuels interroge les modalités d'organisation des activités sociales du quotidien. Elle permet d'établir une typologie de stratégies d'organisations spatio-temporelles (routine, optimisation, conciliation, spontanéité, escamotage). En miroir, est interrogée la façon dont les niveaux hiérarchiques du Réseau postal (directions nationales, départementales et bureaux de poste) se figurent le client, en prenant en compte les différentes opérations de cadrages (éthiques, cognitifs, opératoires) qui déterminent l'action. Finalement nous montrons l'influence du réseau de la Poste sur l'organisation sociale d'individus de plus en plus rationnels, individuels et mobiles

Anwender aus verschiedensten Fachgebieten stellen weitreichende Anforderungen an die Modellierung der Zeitdimension in den Geoinformationssystemen. Von Interesse ist dabei oft speziell eine Analyse der Dynamik der betrachteten Phänomene. Das Erfordernis, geeignete Methoden zur Erfassung und Verarbeitung von Zeitinformationen bereitzustellen, stand in den letzten Jahrzehnten im Fokus diverser Untersuchungen und Publikationen. Im Kontext dieser Entwicklung ist im Jahr 2002 auch eine ISO-Norm (ISO19108:2002, Zeitliche Schema) zu dieser Thematik erschienen. Die Möglichkeiten, die hinsichtlich dessen von aktuellen Geoinformationssystemen angeboten werden, bleiben im Allgemeinen hinter der genannten Norm zurück. In dieser Arbeit wird untersucht, inwiefern das Konzept des Zeitlichen Schemas der ISO durch einen Abstrakten Datentyp in einer Geodatenbank umgesetzt werden kann. Es erfolgt die Konzeption hierfür notwendiger Objekte und Funktionen. Ziel ist dabei die integrierte Erfassung, Verwaltung und Analyse von Zeitpunkten, -perioden sowie einfacher zeitlicher Komplexe. Weiter wird für den Informationsaustausch zwischen Nutzer und Datenbanksystem, aufbauend auf bestehenden Standards, eine textuelle Repräsentation der Objekte konzipiert. Die Umsetzbarkeit des Konzepts wurde durch eine prototypische Implementierung, in einer PostgreSQL-Datenbank mit PostGIS-Erweiterung, untersucht. Die prinzipielle Machbarkeit konnte nachgewiesen werden, Details werden in der Arbeit behandelt. / Users from various fields of expertise place a wide range of demands on the subject of time modelling in geographic information systems. Of particular interest in this area is often the analysis of the dynamics of spatial features. The demand of providing suitable methods for the collection and processing of time data has been the focus of diverse research projects and publications over the last decades. In the context of the previously mentioned development, an ISO standard (ISO19108:2002, Temporal Schema) regarding this issue was published in 2002. In general, the capabilities of today’s geographic information systems are far behind the theoretical potential provided by this ISO standard. This bachelor thesis examines the feasibility of how the Temporal Schema of the ISO standard can be implemented in a Geodatabase with an abstract data type. Therefore necessary objects and functions are conceptualized. The aim is the integrated capture, management and analysis of instants, periods of time and simple temporal complexes. Furthermore, according to existing standards, a textual representation of objects is designed for the exchange of information between users and database systems. The practicability of the concept is examined with an implementation prototype in a PostgreSQL database, using the PostGIS extension. In summary, it can be said that the theoretical feasibility of this approach is proven, the details are discussed in this thesis.

Les interfaces cerveau-machine visent à établir un lien de communication entre le cerveau et un système externe à ce dernier. Les électroencéphalogrammes (EEG), dans ce contexte, ont l’avantage d’être non invasifs. Par contre, l’information sensorielle qui se retrouve dans un signal EEG est beaucoup moins ciblée que dans un signal neuronal acquis par une méthode invasive. De plus, étant donné que le cortex auditif est situé dans des repliements du tissu cortical, les neurones qui déchargent, suite à un stimulus auditif, sont parallèles à la surface corticale sur laquelle les EEG sont enregistrés. Par conséquent, l’information auditive qui se retrouve dans le canal EEG situé vis-à-vis du cortex auditif est faible. L’objectif principal de ce projet de recherche consiste donc à étudier la répartition de l’information auditive dans l’ensemble des canaux EEG. Pour ce faire, nous utilisons deux approches. Dans la première, nous tenterons d’estimer l’activité corticale sous-jacente à partir des signaux EEG en utilisant un modèle de couplage bande fréquence. En effet, certaines bandes de fréquences sont des bons prédicteurs des décharges neuronales. Cependant, cette approche n’a pas été validée pour le système auditif, nous confronterons donc l’estimation obtenue à une autre estimation en ayant recours à un modèle spécialisé pour l’encodage du signal de parole faisant appel aux processus ponctuels. Ce modèle prend en compte les dynamiques intrasèques des neurones et également des propriétés spectrotemporelles du stimulus d’entrée. Dans la seconde approche, nous étudierons la possibilité de classifier 3 voyelles (a, i et u) en fonction du nombre de canaux EEG utilisés ainsi que leur répartition sur le cuir chevelu. Nous aurons recours, pour cela, à un réservoir de neurone à décharge récurrent activé en entrée par les données EEG. Les résultats démontrent que l’information auditive se retrouve en fait dans l’ensemble des canaux EEG et qu’elle n’est pas confinée à un nombre restreint d’électrodes. Il est également montré que lorsque l’on utilise les 64 électrodes que comporte l’EEG pour classifier les 3 voyelles, on obtient une classification de l’ordre de 80%, mais aussi qu’un nombre limité de 10 électrodes suffit pour obtenir une classification satisfaisante et, qu’en plus, la position de ces électrodes sur le cuir chevelu est peu importante.

Tidigare forskning har funnit samband mellan gång och kognitiv funktion, men sambandet mellan lindrig kognitiv svikt (MCI) och gång är inte helt klarlagt. Syftet med den föreliggande examensuppsatsen var således att undersöka hur gångvariabler och gångvariabilitet är påverkat hos personer med MCI i relation till kognitivt friska individer. Studien genomfördes i det pågående projektet the Healthy Ageing Initiative vid Umeå Universitet. Totalt 1937 personer inkluderades i studien. Samtliga var 70 år gamla och bosatta i Umeå kommun. Totalt 112 personer bedömdes ha MCI utifrån instrumentet Mini-Mental State Examination (MMSE). Gånganalys genomfördes med den elektroniska gångmattan GAITRite® system och deltagarna utförde fyra gångförsök: egenvald hastighet, snabb hastighet, kognitiv dual task och motorisk dual task. Resultatet visade att det finns skillnader mellan grupper vad gäller både spatiala och temporala aspekter, främst i de tre första försöken. Exempelvis uppvisade gruppen MCI lägre gånghastighet, kortare steg och kliv samt längre double support och kortare swing. Gruppen MCI uppvisade högre variabilitet under kognitiv dual task. Ett flertal gång- och variabilitets-variabler under kognitiv dual task kunde, enligt logistisk regression, predicera sannolikheten att ha MCI. Resultaten indikerar att gången hos de med MCI kan ge ökad fallrisk. / Previous research has found a connection between gait and cognitive function. However, the relationship between mild cognitive impairment (MCI) and gait has not been fully explored. Thus, the aim of this study was to examine how spatiotemporal gait parameters, and gait variability, are affected in people with MCI compared to cognitively healthy individuals (CHI). The study was carried out in cooperation with the Healthy Ageing Initiative research project, Umeå University, Sweden. A total of 1937 participants were included in the study. All participants were 70-years old and residents of the municipality Umeå. A total of 112 participants were classified as having MCI, as measured with the Mini-Mental State Examination (MMSE). Gait analysis was performed with the GAITRite® system, and participants performed four trials: preferred pace, fast pace, cognitive dual task and motor dual task. Results showed group differences in both spatial and temporal aspects of gait, especially during the first three trials. For example, participants with MCI walked more slowly, had shorter steps and strides, as well as a longer duration of the double support phase and lower duration of the swing phase. Participants with MCI revealed higher gait variability during cognitive dual task. Several of these variability variables, as well as spatiotemporal variables, could predict probability of having MCI, as seen through logistic regression. Results indicate that the gait observed in MCI could be related to a higher risk of falling.

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

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Les multifractals universels (UM) sont un outil puissant et abondement utilisé d'analyse et de simulation de champs géophysiques, comme la pluie, extrêmement variables sur une large gamme d'échelle. Ils sont basés sur le concept de cascade multiplicative qui repose sur la notion physique d'invariance d'échelle pour explorer le phénomène fondamental qu'est l'intermittence. Dans ce cadre, toute la variabilité du champ est caractérisée à l'aide de simplement trois paramètres qui ont en plus une interprétation physique. Dans cette thèse on utilise ce cadre théorique pour quantifier l'impact de la variabilité à petite échelle de la pluie en hydrologie urbaine. La première étape consiste à analyser la variabilité spatio-temporelle de données radar de précipitation à l'aide d'un modèle multifractal anisotrope simple. Divers évènements pluvieux sont analysés. Un comportement scalant a été observé sur deux gammes d'échelles séparées par une rupture à 16 km qui est discutée. Ces données sont globalement en accord avec un modèle spatio-temporel simple reposant un exposant d'anisotropie entre l'espace et de temps. Les résultats suggèrent une possible universalité des paramètres UM pour les précipitations. Cette thèse aborde également un autre aspect de l'intermittence, particulièrement important pour les longues séries temporelles pluviométriques, que sont les nombreuses mesures nulles de la pluie (c'est-à-dire un pixel où aucune pluie n'est relevée), i.e. les longues périodes sèches. L'ancienne question de la source de cette intermittence, et notamment la nécessité d'un modèle dédié, est revisitée. D'abord les effets d'un seuil sur un champ multifractal sont analysés et ensuite un « toy model » qui introduit des zéros au sein du processus de cascade et conditionnellement aux valeurs du champ est développé. Cela permet d'expliquer la plupart des comportements observés, e.g. les différences entre les statistiques évènementielles et globales. L'impact de la variabilité de la pluie est analysé à travers l'étude de la sensibilité de modèles d'hydrologie/hydraulique urbaine à la donnée de pluie. Deux bassins versants essentiellement urbains (un de 3 400 ha en Seine-Saint-Denis à proximité de Paris, et un de 900 ha à Londres) modélisés avec des modèles opérationnels semi-distribués sont pris comme cas d'études. Par ailleurs le modèle distribué Multi-Hydro (en développement au LEESU) est testé sur une portion de 145 ha du cas d'étude parisien. L'impact de la variabilité à petites échelles non mesurée des précipitations (i.e. se produisant à des échelles plus petites que 1 km en espace et 5 min en temps qui sont disponibles avec les données radar à bande C) est d'abord évalué. Ceci est réalisé par la génération d'un ensemble de pluie réaliste désagrégée en continuant stochastiquement le processus sous-jacent de cascade au-delà de l'échelle d'observation, puis la simulation de l'ensemble correspondant d'hydrographes. Il apparaît que la variabilité à petites échelles de la pluie engendre une variabilité hydrologique qui ne doit pas être négligée. De plus le modèle Multi-Hydro génère une variabilité plus importante et pas seulement au niveau du pic de débit, i.e. même pour les pluies modérées. Ces résultats mettent en lumière la nécessité d'installer des radars en bande X (dont la résolution est hectométrique) en milieu urbain. Dans un deuxième temps les outils multifractals sont employés sur les pluies et les débits simulés qui présentent aussi un comportement scalant. Il apparaît que le réseau d'assainissement transmet simplement la variabilité des précipitations sans l'atténuer, au moins en termes de statistiques multifractals / The Universal Multifractals (UM) are a powerful tool which has been extensively used to analyze and simulate geophysical fields, such as rainfall, that are extremely variable over wide range of scales. It is based on the concept of cascade phenomenology that relies on the physical notion of scale invariance to explore the fundamental phenomenon of intermittency. In this framework the whole variability of a field is characterized with the help of only three parameters that are furthermore physically meaningful. In this PhD thesis we use this theoretical framework to quantify the impacts of small scale rainfall variability in urban hydrology. The first step consists in analysing radar rainfall space-time variability with the help of a simple anisotropic multifractal model. A variety of rainfall events are analyzed. It appears that a scaling behaviour was observed on two distinct ranges of scales separated by a break at roughly 16 km that is discussed. These data sets are in overall agreement with a simple space-time scaling model relying on single anisotropy exponent between space and time. The results hint at a possible universality of the UM parameters for rainfall. This thesis also explores another facet of intermittency, which is particularly important for long time series of precipitation, that of numerous zero rainfall measurements (a pixel or a time step with no recorded rainfall), i. e. long “dry” periods. We revisit the long lasting discussion on the source of this intermittency, e.g. whether it requires a specific modelling. First the effects of a threshold on a universal multifractal field are investigated and second a toy model that introduces some zeros within the cascade process conditioned by the field value is developed. This enables to explain most of the observed behaviour, e.g. the difference between event statistics and overall statistics. The impact of rainfall variability is investigated through the analysis of the sensitivity to the rainfall input of urban hydrologic-hydraulic models. Two predominantly urban catchments (a 3 400 ha one in Seine-Saint-Denis near Paris, and a 900 ha one in London) modelled with the help of operational semi-distributed models are used as case studies. The fully distributed model Multi-Hydro (under development at LEESU) is also tested on a 147 ha portion of the Paris case study. First the impact of unmeasured small scale rainfall variability (i.e. occurring at scales smaller than 1 km in space and 5 min in time which are available with C-band radar data) is evaluated. This is achieved by generating an ensemble of realistic downscaled rainfall fields by continuing the stochastic cascade process below the observation scale and then simulating the corresponding ensemble of hydrographs. It appears that the small scale rainfall variability generates significant hydrological variability that should not be neglected. Furthermore the Multi-Hydro model generates a larger variability not only during the peak flow, but during the whole event, i.e. for moderate rain rates. These findings highlight the need to implement X-band radars (whose resolution is hectometric) in urban areas. In a second part multifractal tools are used on both rainfall and simulated discharges that also exhibit a scaling behaviour. It appears that the rainfall drainage system basically transmits the rainfall variability without damping it, at least in terms of multifractal statistics

Il a récemment été largement reconnu que la dynamique interne des réseaux de neurones pourraient jouer un rôle essentiel dans leur fonction. À cet régard, le "bruit synaptique" -- qui représente l'influence du réseau cortical sur les neurones individuels, et qui est une conséquence directe de la circuiterie récurrente massive du néocortex -- a récemment été identifié comme un facteur important qui affecte les propriétés intégratives des neurones. Cette activité affecte aussi l'évolution des réponses neuronales en fonction des changements d'états du cerveau, parfois en quelques secondes. Ces états d'activité générés en interne, qui résultent -- et eux-même influencent -- la plasticité des connexions synaptiques récurrentes, se combinent alors avec les entrées externes pour produire un riche répertoire de réponses aux stimuli sensoriels. Dans cette thèse, nous nous sommes concentrés sur le aspect spatial de ces dynamiques intrinsèques, en particulier la structure spatiale des oscillations corticales, à la fois dans le cas spontané et des réponses évoquées. Nous avons fait un examen approfondi de la littérature concernant la propagation d'ondes dans le thalamus et le cortex, et nous avons proposé un modèle de réseau neuronal pour examiner l'interaction entre les ondes de propagation et l'activité interne du réseau. Nous avons aussi mis en place de nouveaux outils pour la caractérisation de ce type d'activité spatio-temporelle à partir d'enregistrements multicanaux bruités. Le point culminant de ce travail est une démonstration, en utilisant les données d'imagerie par colorants voltage-sensitifs (VSD, "voltage-sensitive dye imaging") obtenues chez le singe éveillé, que la réponse de la population à un stimulus visuel se propage comme une onde sur une grande étendue du cortex visuel primaire. Ce résultat contredit une série d'études précédentes qui semblaient suggérer l'absence d'onde de propagation dans ce cas. Ensuite, nous avons commencé à étudier la structure spatio-temporelle du potentiel de champ local (``local field potential'') obtenu à partir d'enregistrements multi-électrodes chez l'homme et le singe, dans divers états cérébraux, pour répondre aux questions suscitées par l'étude initale en imagerie VSD chez le singe. En parallèle, nous avons étudié les caractéristiques de la structure de connectivité de plusieurs systèmes nerveux, en utilisant la théorie des graphes, pour identifier les aspects aléatoires ou structurés ("small-world") de cette connectivité. Le résultat principal est que, contrairement au consensus, la structure de connectivité est beaucoup plus proche d'une connectivité aléatoire. Les résultats de ces études de doctorat couvrent ainsi un grand spectre d'échelles en neurosciences, de modèles d'activité macroscopiques à des profils de connectivité microscopiques. J'espère sincèrement pouvoir exposer dans ces pages ces résultats de façon unifiée, dans le but de constituer une base pour la poursuite de ces travaux en neurosciences - une recherche de structure au sein de l'architecture interne du système nerveux central. / It has only recently been acknowledged to what large extent the internal dynamics of neural networks could play a role in their function. In this respect, synaptic "noise" -- that is, the influence of the cortical network on single neurons exerted through the massive recurrent circuity that is the hallmark of neocortex -- has recently been shown to have a profound effect on neuronal integrative properties, changing the responses of single neurons across brain states, sometimes within the matter of a few seconds. These internally generated activity states, shaped by and continually shaping the plastic synaptic recurrent connections, then combine with the external inputs to produce a rich repertoire of responses to sensory stimuli in primary cortical regions. In this thesis, we have focused on the {\it spatial} aspect of these internal dynamics, specifically the spatial structure of cortical oscillations, spontaneous and stimulus-evoked. Along the way, we have made an extensive review of the literature concerning propagating waves in thalamus and cortex, and studied network models to investigate how waves depend on network state. We have also introduced new tools for the characterization of spatiotemporal activity patterns in noisy multichannel data. The culmination of this work is a demonstration, using voltage-sensitive dye imaging data taken from the awake monkey, that the population response to a small visual stimulus propagates like a wave across a large extent of primary visual cortex during the awake state, a result contradicting a range of previous studies which seemed to suggest that propagating waves disappear in this case. Moving forward, we have begun to investigate the spatiotemporal structure of local field potential and spiking activity in multielectrode recordings taken from the human and monkey in various states of arousal, to address questions prompted by our initial voltage-sensitive dye imaging study in the monkey. In parallel, we have initiated an analysis of the extent to which neural connectivity can be characterized by the "small-world" effect, the main result of which is that neural graphs may in fact reside outside the small-world regime. The results from these PhD studies thus span the spectrum of scales in neuroscience, from macroscopic activity patterns to microscopic connectivity profiles. It is my sincere hope to expound in these pages a unified theme for these results, and a foundation for further work in neuroscience -- a search for structure within the internal architecture of the system under study.

A flutuação na abundância de estoques pesqueiros é tema de investigação científica desde o final do século XIX. A ciência pesqueira se estabeleceu para que se pudesse compreender os impactos da exploração da pesca em recursos naturais renováveis, e, principalmente, para evitar colapsos e preservar as populações exploradas. A principal fonte de dados para investigações pesqueiras são provenientes da própria pesca. Um dos problemas associados à esse fato, é que os pescadores procuram sempre por áreas de alto rendimento, o que faz com que os dados de captura analisados sejam de uma amostra não aleatória. Além disso, entre as diversas espécies que são capturadas, algumas poucas são consideradas alvo da pescaria, enquanto que as demais são chamadas de capturas incidentais. Tudo isso faz com que dados pesqueiros possuam características particulares, como assimetria, excesso de zeros e sobredispersão. Tradicionalmente, estes dados são analisados ignorando-se a estrutura de dependência espacial e temporal, reconhecidamente importante devido a natureza das informações. O objetivo deste trabalho foi então utilizar abordagens estatísticas recentes, que são capazes de lidar com as características desafiadoras de dados pesqueiros. Inicialmente, foram utilizados modelos hierárquicos bayesianos para a modelagem da estrutura temporal da captura de uma espécie. Para esta modelagem, foi utilizado a aproximação de Laplace encaixada e integrada (INLA), um método recente na literatura para realizar inferência no contexto bayesiano através de aproximação, ao contrário dos tradicionais métodos por amostragem. Esta alternativa é computacionalmente mais eficiente, e se mostrou extremamente viável para a análise de dados pesqueiros. Ao final, pode-se concluir que a dependência temporal é de fato importante, e não pode ser ignorada nesse tipo de dado. Seguindo a mesma ideia, foi também desenvolvido um método de estimação em dois estágios para a obtenção dos parâmetros de modelos dinâmicos de biomassa. A estimação em dois estágios permite a consideração de toda a estrutura de dependência espaço-temporal presente nos dados pesqueiros. De fato, os resultados mostraram que quando estas estruturas são levadas em consideração, as estimativas dos parâmetros de interesse são não viesadas e consistentes. Abordagens multivariadas seriam escolhas naturais para a análise da captura de diversas espécies. No entanto, a maioria destas técnicas envolve a suposição de normalidade, o que praticamente torna inviável seu uso em dados de captura. Os Modelos Multivariados de Covariância Linear Generalizada (McGLM) são uma alternativa recente, pois permitem considerar que as respostas possam assumir qualquer distribuição da família exponencial de dispersão. Isso faz com que dados que possuem dependência, excesso de zeros e sobredispersão possam ser considerados de maneira natural. Neste trabalho, os McGLMs foram utilizados para se verificar a influência de um dispositivo que evita a captura incidental de aves, na captura de duas espécies consideradas alvo da pescaria. Com isso, pôde-se concluir que o artefato, comprovadamente eficiente na redução da captura de aves, não diminui a captura das espécies desejadas. / Fluctuation in abundance of fish stocks is scientifically studied since the end of the 19th century. Fisheries science was established to understand impacts of fisheries in renewable natural resources, and mainly to avoid overfishing and to preserve explored populations. The primary data source for fisheries investigation is from fisheries itself. One of the problems associated with this fact is that fishermen are always looking for high productivity areas, which makes catch data a non-random sample. In addition, among many species captured, only a few are considered targets, while the rest are called bycatch. As a consequence, fisheries data presents particular features, such as asymmetry, excess zeros, and overdispersion. It is well known that catches are highly dependent in time and space, however, this spatiotemporal structure is traditionally ignored when analyzing catch data. The aim of this work was then to apply newly developed statistical approaches, capable of handling the challenging features of fisheries data. Initially, the temporal structure of a bycatch species was modeled through Bayesian hierarchical models. The Integrated Nested Laplace Approximation (INLA), a recent method that uses approximation rather than sampling, in the Bayesian framework, was used. This approach is computationally more efficient and turned out to be a quite viable method to analyze fisheries data. As a conclusion, we showed that the temporal dependence is indeed important, and cannot be ignored when analyzing this kind of data. Following the same reasoning, a two-stage approach was developed for the estimation of parameters from biomass dyna- mic models. This two-stage approach allows the inclusion of spatial and temporal effects, inherently present in fisheries data. Results showed that when this structures are considered, parameter estimates are unbiased and consistent. Multivariate statistical methods should be the default approach when analyzing catch data from several species. However, most of this techniques are based on the normality assumption, which makes it of little use for catch data. The recently developed Multivariate Covariance Generalized Linear Models (McGLM) assumes that response variables could follow any distribution from the exponential dispersion family. This flexibility allows that data with both overdispersion and excess zeros may be modeled in a natural way. In this work, McGLMs were used to assess the influence of a device used to prevent seabird bycatch, in two target species captures. As a conclusion, we showed that the device does not interfere in the catch of targeted species.

Les voies de signalisation exercent à l’échelle moléculaire un contrôle spatiotemporel précis sur de nombreux processus cellulaires. Par exemple, à l’échelle d’un organisme en développement, ces réseaux complexes d’interaction opèrent entre différents groupes cellulaires et établissent une régulation fine, dynamique et intégrée de multiples processus tels la spécification, la différentiation, la prolifération et la migration cellulaire. Comprendre ces phénomènes requiert d’étudier la fonction précise de ces molécules et de ces réseaux de signalisation. Il est donc nécessaire de concevoir des outils adaptés contrôlant localement l’activité de molécules de signalisation pour étudier leur implication dans la régulation de processus cellulaires fondamentaux. Afin de développer des outils innovants pour l’étude de systèmes biologiques, nous proposons d’implémenter la technique de la relaxation chimique au sein de microsystèmes. Cette approche repose sur la conception de micro-dispositifs dédiés qui génèrent une modulation spatio-temporelle précise de la concentration de molécules de signalisation. Une telle perturbation génère une réponse spécifique du système biologique qui livre des informations décisives quant à la dynamique des réactions et quant à l’organisation des réseaux moléculaires à l’œuvre. Cette stratégie d’ingénierie pour l’étude de systèmes biologiques est générique et intrinsèquement multidisciplinaire. Au cours de ce travail, elle a été mise en œuvre pour deux projets collaboratifs, d’une part BioModulator à l’échelle cellulaire, et d’autre part Electromice à l’échelle d’un organisme complet. Nous avons mis nos compétences de physiciens spécialistes de micro/nanofabrication au service de l’équipe du Dr. Zoher Gueroui de l’Ecole Normale Supérieure ainsi que de l’équipe du Dr. Aitana Perea-Gomez de l’Institut Jacques Monod, ces deux équipes étudiant respectivement les processus impliqués dans l’auto-assemblage des microtubules et le développement de l’embryon précoce de souris. Plus précisément, le projet BioModulator repose sur la génération de gradients localisés de protéines présumées régulatrices du fuseau mitotique alors que le projet Electromice propose l’électroporation localisée d’acides nucléiques au sein d’embryons de souris pour modifier spatio-temporellement l’expression des gènes qui régissent le devenir des cellules visées et ainsi étudier les interactions contrôlant la croissance, la migration et la spécification de différents types cellulaires. Au cours de cette thèse, nous avons donc développé des méthodologies expérimentales ainsi que des protocoles adaptés à l’utilisation d’une instrumentation miniaturisée dédiée à l’étude de systèmes biologiques multi-échelles. Enfin, nous avons pu démontrer l’efficacité ainsi que la validité d’approches collaboratives et multidisciplinaires. En effet, elles permettent à la fois l’émergence de stratégies innovantes et ambitieuses et aussi de répondre à d’importantes questions en sciences de la vie et ce, pour le plus grand profit de toutes les communautés scientifiques participant à ce type de projet. / Cell-fate decisions and cellular functions are dictated by the spatiotemporal dynamics of molecular signaling networks. Moreover, at the scale of an entire organism, especially during its development, complex interactions between cell groups enable the fine, dynamic, and integrated regulation of tissue specification. Understanding these phenomena necessitates new dedicated tools. In this doctoral research, we propose to implement relaxation techniques in microfluidic systems. Our goal is to be able to precisely modulate in space and time the concentration of signaling molecules and to deduce, from the response of the biological system, information on the dynamics of the scrutinized reaction networks. More exactly, microsystems are used to perturbate living systems and associated models accounting for the recorded response are validated thanks to computer simulations. We have implemented this strategy both at the cellular level and at the organism scale during two collaborative projects. On one hand, we focused on the control by magnetic fields of microtubules regulators conjugated to magnetic particles, in order to decipher the basic molecular mechanisms responsible for the assembly and regulation of the mitotic spindle. On the other hand, we proposed a device for localized electroporation of DNA constructs into mouse embryos, in order to be able to study the dynamic cellular interactions that control the growth, migration and specification of the visceral endoderm between 5 and 7 days of development. A distinctive feature of this work lies in the proposed interdisciplinary approach. Combining several states of the art techniques from Chemistry, Physics, and Biophysics, our ambition has been to demonstrate that micro/nanotechnologies can open new perspectives in Biology.