Le travail de cette thèse s’inscrit dans le cadre du projet ANR SUSoSTRESS qui a pour objectif la compréhension des mécanismes moléculaireset génétiques sous-jacents à la variabilité individuelle de réponses de stress et a collecté des données longitudinales à plusieurs niveaux biologiquessur une population d’étude porcine (race Large White). La thèse est organisé en deux partie. La première partie s’articule autour de l’analyse de données cliniques et transcriptomiques collectées à plusieurs pas de temps avant et après application de deux types de stress : injection d’ACTH et de LPS. Dans cettepartie, on cherche à développer d’un modèle fonctionnel permettant de décrire et d’intégrer au mieux l’ensemble des sources de variation génétique du fonctionnement de l’axe corticotrope et plus généralement des réponses de stress dans notre population d’étude. Plus précisément, il s’agit d’élaborer un modèle (au sens biologique du terme) décrivant les différentes réponses biologiques de stress et l’influence des variations génétiques (simples et en interaction), dans le but de prédire les leviers les plus efficaces en fonction de l’objectif de sélection. Ce travail a mis en évidence une liste de 65 gènes différentiellement exprimé au cours des réponses au stress, dont un ensemble de 8 gènes liés au au cortisol (l’hormone principale du stress) par NR3C1, le récepteur aux glucocorticoides. Ces gènes sont des biomarqueurs potentiels pouvant être fournis aux éleveurs en tant que leviers de sélection permettant un meilleur équilibre entre amélioration des caractères de production et des caractères de robustesse. La deuxième partie de ce travail s’articule autour du développement d’un outil d’analyse statistiques adapté à l’intégration de données ’omiques longitudinalesavec une variable cible d’intérêt.Nous proposons la «multiway-SIR », qui étend la méthode dual-STATIS, une méthode d’analyse de données cubiques non supervisée, au cadre de la SIR, une méthode de régression semi-paramétrique pouvant être utilisée à des fins exploratoires. Cette méthode est appliquée sur les données cliniques de l’expérience d’ACTHet permet d’y explorer l’influence de la variabilité de la réponse du cortisol à une injection d’ACTH.

L'utilisation de la communication sans fil dans les applications de contrôle offre de nombreux avantages comme la mobilité. Toutefois, la communication sans fil souffre de nombreux inconvénients tels que la perte d'information, délais aléatoires. Ces problèmes sont essentiellement induits par le non déterministe du comportement de la communication sans fil qui peut avoir un impact négatif sur la performance du système. L'objectif de ce travail porte sur l'amélioration des performances de Systèmes Discrets Contrôlés via un Réseau Sans fil. Ses systèmes sont caractérisés par une commande logique distribuée sur des automates programmables et des boîtiers d'entrées/sorties déportés communiquant via un réseau de communication sans fil, IEEE 802.11. L'approche proposée repose sur un processus de co-conception basé : un, sur une modélisation conjointe des comportements de la commande et du réseau au travers de modèles SED déterministes pour la commande et stochastiques pour le réseau, et sur la simulation pour évaluer les performances des SDCR sans fil et notamment leur temps de réponse. Deux, la proposition d'un algorithme qui alloue dynamiquement les priorités définies par l'IEEE 802.11e sur les trafics de communication en fonction des besoins et des états de la commande; cet algorithme est évalué sur un cas d'étude, pour lequel la communication sans fil induit des risques de collision entre des équipements d'une installation industrielle, en utilisant l'environnement de simulation précédemment défini. Les simulations montrent une amélioration de la performance du système surtout dans des cas où le réseau est très chargé / Using wireless communication in the control system introduces many advantages like reduced wiring costs but also many drawbacks such as the delays, packet losses... which may disturb the system performance. The objective of this thesis is to improve the performance of a Wireless Networked Discrete Control System. This kind of system is characterized with a logic command distributed among PLC and plant part communicating through a wireless network, IEEE 802.11. The proposed approach is based on a co-design concept by simultaneously modeling the behavior of the command part (deterministic), and network part (non deterministic). Simulation tools do not cope with this co-design point of view because they are generally either ?control design? or ?network analysis? dedicated. Two solutions are explored: first, by integrating the network model into a control-oriented tool, Matlab-Truetime library and second, by integrating the discrete control system behavior into a network-oriented tool, OPNET. Comparisons between these tools confirm the possibility of modeling a WNDCS using Matlab-Truetime (with some modifications) and OPNET. Moreover, an algorithm is proposed to improve the global system performance; it dynamically allocates IEEE 802.11e priorities to the communication traffic with regard to the control requirements and the current state of the system, but also by taking into account the current quality of service provided by the network. Simulations of a case study performed using OPNET have highlighted the efficiency of the proposed algorithm

Cette thèse s'inscrit dans le thème du rendu expressif qui vise à définir des outils de création et de traitement d'images ou d'animations stylisées. Les applications concernent tous les métiers nécessitant une représentation visuelle plus stylisée qu'une photographie : création artistique (jeux vidéo, film d'animation, dessins animés), restitution archéologique, documentation technique, etc. Un critère fondamental de qualité d'une image est l'absence d'artefacts visuels. Cette considération a toujours existé, mais elle est particulièrement importante dans le cas de l'informatique graphique. En effet, la nature même de l'image – des pixels discrets – est source d'artefacts. Les artefacts sont encore plus visibles lorsque l'on s'intéresse aux animations, des artefacts temporels s'ajoutant aux artefacts spatiaux. L'objectif de cette thèse est d'une part de formaliser et mesurer ces artefacts en tenant compte de la perception humaine, et d'autre part de proposer de nouvelles méthodes de stylisation interactive d'animations 3D. Nous présentons tout d'abord un ensemble de techniques pour créer et assurer la cohérence de dessins au trait extraits de scènes 3D animées. Nous proposons ensuite deux méthodes de stylisation des régions de couleur permettant la créations d'un grand nombre de motifs. Le point commun à toutes ces approches est la représentation du médium simulé (pigment d'aquarelle, coup de crayon ou de pinceau...) par une texture évoluant au cours de l'animation. Nous décrivons enfin deux expériences utilisateurs visant à évaluer perceptuellement la qualité des résultats produits par ce type de techniques. / This PhD thesis deals with expressive rendering, a sub-field of computer graphics which aims at defining creation and processing tools to stylize images and animations. It has applications in all the fields that need depictions more stylized than photographs, such as entertainment (e.g., video games, animated films, cartoons), virtual heritage, technical illustration, etc. A crucial criterion to assert the quality of an image is the absence of visual artifacts. While already true for traditional art, this consideration is especially important in computer graphics. Indeed the intrinsic discrete nature of an image can lead to artifacts. This is even more noticeable during animations, as temporal artifacts are added to spatial ones. The goal of this thesis is twofold: (1) To formalize and measure these artifacts by taking into account human perception; (2) To propose new interactive methods to stylize 3D animations. First we present a set of techniques to ensure the coherence of line drawings extracted form 3D animated scenes. Then we propose two methods to stylize shaded regions, which allow to create a wide variety of patterns. The shared ground layer of all these approaches is the use of temporally varying textures to represent the simulated media (e.g., watercolor pigments, brush strokes). Finally we describe two user studies aiming at evaluating the quality of the results produced by such techniques.

Cette thèse étudie l'utilisation de la microscopie FRET en décalage temporelle pour la détection de co-localisation des deux protéines membranaires E- et N-cadhérine. Ces protéines sont importantes pour les contacts cellule-cellule et jouent un rôle important dans la transition épithélio-mésenchymateuse (EMT), un processus clé dans la métastase du cancer. Dans EMT cellules perdent leurs marqueurs épithéliaux (par exemple E-cadhérine) et acquièrent des marqueurs mésenchymateuses (par exemple N-cadhérine), ce qui augmente leur motilité et le caractère invasif pour échapper à la tumeur primaire dans la circulation sanguine en tant que ce qu'on appelle des cellules tumorales circulantes (CTC). Ce manuscrit porte sur la détection des CTC qui ont subi une EMT partielle, montrant un phénotype hybride (épithélio-mésenchymateuse) et co-expriment E et N-cadhérine, par des études de co-localisation en utilisant le FRET sur une lignée modèle de cellules. FRET (Transfer d’énergie par résonance de type Förster) est un transfert d'énergie non-radiatif entre deux molécules qui sont en résonance et à proximité (environ 1-20 nm). Une co-localisation d’E- et N-cadhérine en clusters serait donc détectable par FRET. La coloration des cadhérines qui a été fait en utilisant des anticorps spécifiques marqués avec une donneur qui a un longue durée de vie de fluorescence, le complexe de terbium Lumi4-Tb (TbL4) de Lumiphore, Inc., et diverses accepteurs. La longue durée de vie du donneur et la longue durée de vie d’accepteur sensibilisé (FRET) pourraient être imagés dans une configuration de microscopie en décalage temporelle. L’imagerie en décalage temporelle présente plusieurs avantages par rapport à l'imagerie stationnaire en termes de suppression efficace du bruit de fond dans des échantillons biologiques. L'installation décrite dans ce manuscrit est basée sur l'utilisation d'une caméra CCD intensifiée, une source d'excitation laser pulsé en UV et un décalage temporel défini de quelques microsecondes entre l'excitation et l'acquisition d'image. L’imagerie de FRET en décalage temporelle a été utilisée pour étudier des différents échantillons biologiques (intracellulaire et située à la membrane). Bien que les deux marqueurs protéiques pourraient imager correctement sur les mêmes cellules, FRET entre E- et N-cadhérine ou E- et E-cadhérine ne pouvaient pas être détectés. Des expériences de contrôle avec des anticorps contre le même anticorps primaire ont révélé des signaux de FRET forts à cause de la reconnaissance des anticorps donneurs et accepteurs aux mêmes anticorps primaires. Ces résultats de FRET entre deux anticorps différents séparés par quelques nanomètres démontrent la faisabilité de mesurer des interactions protéine-protéine et la co-localisation sur des membranes à l'aide de l’imagerie de FRET en décalage temporelle en utilisant TbL4. Imagerie en décalage temporelle de quelques microsecondes est particulièrement intéressante pour l'enquête des interactions protéine-protéine dans des échantillons biologiques hautement autofluorescentes, tels que les tissus cancéreux. / This thesis investigates the use of time-gated FRET microscopy for detection of colocalization of two membrane proteins, E- and N-cadherin. These proteins are important for cell-cell contacts and have an important role in the epithelial to mesenchymal transition (EMT), a key process in cancer metastasis. In EMT cells lose their epithelial markers (such as E-cadherin) and gain mesenchymal markers (such as N-cadherin), increasing their motility and invasiveness, enabling escape from the primary tumor into the bloodstream as so called circulating tumor cells (CTCs). This manuscript focuses on the detection of CTCs that have undergone partial EMT, displaying a hybrid phenotype (epithelial-mesenchymal) and co-express E- and N-cadherin, by FRET co-localization studies on a model cell line. FRET (Förster resonance energy transfer) is a non-radiative energy transfer between two molecules that are in resonance and in close proximity (ca. 1-20 nm). A co-localization of E- and N-cadherin in clusters would therefore be detectable by FRET. The staining of the cadherins was done by using specific antibodies labelled with a long lifetime donor, the terbium complex Lumi4-Tb (TbL4) from Lumiphore, Inc., and various acceptors. The long lifetime donor and long lifetime sensitized acceptor emission (FRET) could be imaged in a time-gated microscopy setup. Time -gated imaging has several advantages compared to steady state imaging in terms of efficient background suppression in biological samples. The setup described in this manuscript is based on the use of an intensified CCD camera, a pulsed UV-laser excitation source, and a defined (µs) delay between excitation and image acquisition. In addition to the E- and N-cadherin FRET experiments the time-gated FRET imaging microscopy was used to investigate different biological samples (intracellular and membrane located). Although both protein markers could be successfully imaged on the same cells, FRET between E- and N-cadherin or E- and E-cadherin could not be detected. Control experiments with antibodies against the same primary antibody revealed strong time-gated FRET signals due to binding of both donor and acceptor antibodies to the same primary antibodies. The successful time-gated imaging of two different antibodies separated by a few nanometers demonstrates the feasibility of probing protein-protein interaction and co-localization at membranes using TbL4 based time-gated FRET imaging. Microsecond time-gated imaging is especially interesting for the investigation of protein-protein interactions in highly autofluorescent biological samples such as cancer tissues.

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Le Global Positioning System (GPS) a de nombreuses applications scientifiques. En géophysique de précision, il est utilisé pour déterminer les mouvements des plaques tectoniques, quantifier la déformation aux frontières des plaques ou dans le domaine intraplaque, ou bien détecter les signaux transitoires associés au cycle sismique. Aujourd'hui, la surface du globe est recouverte de milliers de stations GPS permanentes permettant de générer les séries temporelles de coordonnées de stations GPS et de suivre en continu les mouvements de l'écorce terrestre. Mon travail de thèse se situe dans le contexte du développement de grands réseaux GPS et GNSS (Global Navigation Satellite System) permanents. Par exemple, le réseau GEONET (GNSS Earth Observation Network System) du Japon comprend plus de 1000 stations, le réseau du Plate Boundary Observatory comprend lui aussi environ 1200 stations dans l'ouest des États Unis. A une échelle plus locale, les réseaux permanents en Europe possèdent environ 300 stations, et celui de Taïwan, plus de 400 stations. Des nombreuses difficultés se posent en pratique pour réaliser des séries temporelles précises et analyser les solutions de ces grands réseaux GPS permanents. Une première difficulté réside dans l'expression des solutions journalières dans un repère précis et stable dans le temps. Le grand nombre de points et la longueur des séries temporelles maintenant disponibles rendent les calculs lourds en temps. Des erreurs dans les solutions journalières ou dans la solution de référence peuvent biaiser l'estimation des paramètres de la transformation et dégrader la précision des séries temporelles obtenues. A l'étape de l'analyse des séries temporelles, on rencontre fréquemment plusieurs problèmes causés soit par des causes artificielles ou des mouvements géophysiques parfois complexes. La détection de ces problèmes et leur résolution dans les séries temporelles GPS de plus d'une décennie d'observation par une approche manuelle n'est plus possible et des algorithmes d'analyse automatique doivent être développés. L'objet de ma thèse est de déterminer des approches, des méthodes et des algorithmes robustes permettant (1) la réalisation rapide et précises de séries temporelles de position (2) l'identification rapide des problèmes présents dans les séries temporelles GPS (3) la résolution automatique des problèmes les plus courants (4) la manipulation facile des séries temporelles pour extraire les paramètres utiles aux analyses géophysiques. Dans ce travail, je présente tout d'abord une approche basée sur la norme L1 pour estimer les paramètres de transformations des solutions libres vers une solution de référence. Ensuite, je présenterai différents algorithmes de recherches automatiques d'erreurs et de détection, estimation, corrections des sauts. Enfin, je montrerai comment ces algorithmes peuvent être utilisés dans un modèle général des séries temporelles pour obtenir une analyse automatique et par exemple, extraire les paramètres des déformations co- et post-sismiques. Les essais méthodologiques ont été en premier lieu testés sur le réseau national GPS permanent français RENAG et une solution combinée des réseaux GPS de Taïwan. Ces deux applications permettent d'évaluer la capacité des méthodes développées à obtenir des vitesses précises et modéliser des mouvements complexes liées au cycle sismique.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Informatique : Reims : 2004. / Titre provenant de l'écran titre. Bibliogr. p. 127-144.

La nécessité de simuler des systèmes complexes et multi-physiques est de plus en plus courante dans l'industrie, en particulier avec l'avènement de la conception mécatronique. Ce phénomène couplé à la pression économique poussant les industriels dans la voie de l'optimisation de leurs produits conduit à une augmentation forte des temps de simulation que les progrès techniques ne parviennent pas à compenser. Les travaux menés lors de cette thèse ont permis de proposer une approche hybride analytique/éléments finis pour la simulation temporelle de la dynamique des transmissions par engrenages en présence de non-linéarités de contact. Couplée à une réduction des modèles éléments finis, cette approche permet la résolution rapide de la dynamique d'un réducteur et offre ainsi la possibilité d'intégrer le réducteur comme composant d'un système complexe tel qu'un système mécatronique. La résolution de la dynamique du réducteur peut être menée en parallèle des autres physiques en prenant en compte des couplages forts. L'optimisation d'un tel système est abordée sur un exemple pour clore cette étude.

La persistence des populations en milieu naturel dépend de leur capacité à répondre aux changements spatio-temporels de leur environnement et aux pressions de sélection qui en découlent. Deux mécanismes principaux permettent aux organismes de s’ajuster à de nouvelles conditions environnementales tout en assurant leur persistence locale: la plasticité phénotypique, soit un ajustement du phénotype sans modifications génétiques sous-jacentes; et l'évolution des populations en réponse à la sélection, ou adaptation, processus par lequel les génotypes les mieux adaptés aux conditions environnementales se retrouvent progressivement en plus grande proportion au sein d’une population. Or, le potentiel de réponses plastiques et génétiques peut varier entre populations d'une même espèce, entre autres puisqu'il est lui-même dépendant de l'hétérogénéité spatio-temporelle de l'environnement. Cependant, nous avons à ce jour peu de connaissances sur la façon dont l'environnement affecte les patrons de plasticité phénotypique et le potentiel adaptatif des populations en milieu naturel, rendant difficile la prédiction de la réponse des populations face aux changements environnementaux. Mon doctorat vise donc à comprendre comment l'hétérogénéité environnementale affecte la capacité des populations naturelles à répondre, par le biais de changements plastiques et/ou génétiques, aux changements environnementaux. Pour ce faire, j’ai étudié des populations de Mésanges bleues (Cyanistes caeruleus) du sud de la France et de la Corse, qui occupent différents types d’habitats forestiers (caducifoliés et sempervirents). Ce système représente un cas intéressant d’hétérogénéité environnementale étant donné la grande variabilité dans la période de disponibilité et l’abondance de nourriture entre habitats caducifoliés et sempervirents, les premiers étant plus hâtifs et plus riches en ressources que les seconds. Cette hétérogénéité environnementale est responsable d’une divergence phénotypique marquée au niveau de traits morphologiques et reproducteurs entre populations occupant ces différents types d’habitats. En utilisant à la fois une base de données phénotypiques à long terme, des pedigrees disponibles pour chacune des populations, ainsi que de l’information obtenue à partir de marqueurs microsatellites, j'ai déterminé dans un premier temps: i) les patrons de plasticité phénotypique au sein de chaque population; ii) les niveaux de potentiel adaptatif de traits morphologiques et reproducteurs au sein de chaque population; et iii) la structuration génétique de populations au sein d'un paysage hétérogène. Ensuite, j'ai mis en relation ces patrons avec diverses variables environnementales afin de comprendre comment l'hétérogénéité spatio-temporelle de l'environnement affecte ces paramètres. J'ai d'abord montré un lien entre la variabilité interindividuelle de la plasticité de la date de ponte - un trait reproducteur important chez les oiseaux puisque son ajustement permet une synchronisation de la reproduction avec la période d’abondance maximale de nourriture - au sein d'une population et les patrons de sélection appliqués sur ce trait. Les populations faisant l'objet de fortes pressions de sélection directionnelle présentent peu de variabilité interindividuelle de la plasticité, alors que les individus au sein de populations ne faisant pas l'objet de fortes pressions de sélection varient entre eux dans leurs patrons de plasticité. Ces différences seraient reliées au degré d'hétérogénéité spatio-temporelle de l'environnement au sein de chaque population. Dans un habitat où la disponibilité et la phénologie des ressources alimentaires sont constantes, les individus devront tous synchroniser leur reproduction avec la phénologie de la ressource alimentaire principale, entraînant une sélection directionnelle sur la date de ponte ayant pu, à long terme, uniformiser les patrons de plasticité phénotypique. À l'inverse, au sein d'habitats où la disponibilité des ressources alimentaires est hétérogène dans le temps ou l'espace, les individus devront se synchroniser avec différentes sources alimentaires présentant des phénologies différentes, ce qui explique l'absence de sélection directionnelle et la présence de variabilité interindividuelle de plasticité sur la date de ponte. Dans un deuxième temps, j'ai montré que le potentiel adaptatif de traits morphologiques (masse corporelle corrigée pour la longueur du tarse) et reproducteurs (date de ponte, taille de ponte, temps d’incubation) peut présenter une grande variabilité entre populations d'une même espèce. Cependant, cette variabilité n'est pas affectée par des différences en termes de qualité de l'environnement, et serait plutôt dépendante de l'historique évolutif de chaque population. Par contre, le potentiel adaptatif des traits morphologiques varie temporellement au sein d'une même population, étant plus élevé lors des années de meilleure qualité, alors que le potentiel adaptatif des traits reproducteurs reste stable en fonction de la qualité de l'environnement. Ces patrons suggèrent que durant les années où les conditions environnementales sont défavorables, les individus allouent leurs ressources en priorité aux traits reproducteurs, qui sont associés de plus près à leur valeur adaptative, au détriment des traits morphologiques. Finalement, j'ai montré la présence d’une structure génétique à fine échelle géographique en Corse, les individus se ségrégant en deux groupes génétiquement distincts. Or, ces différences génétiques ne sont liées à aucune barrière géographique au sein de la Corse, indiquant que les individus ont le potentiel de se déplacer librement entre chaque population. La différenciation génétique entre populations est cependant liée à une divergence spatiale des caractéristiques environnementales, les niveaux de différenciation génétique observés coïncidant avec des différences en termes de proportion de chênes caducifoliés vs. sempervirents dans l’habitat où les mésanges se reproduisent. De plus, ces différences génétiques correspondent aux différences phénotypiques entre populations, indiquant que l’adaptation locale des populations à leur habitat respectif pourrait être responsable de la structure génétique observée. Mon projet de doctorat a mis en évidence la grande variabilité dans la capacité des populations d'une même espèce à s'ajuster aux conditions environnementales, et ce même à fine échelle géographique. J'ai également montré l'effet de différentes composantes de l'environnement sur les paramètres affectant la réponse adaptative des populations: les variations des patrons de plasticité phénotypique sont associées aux niveaux d’hétérogénéité spatio-temporelle de l'environnement à l’échelle des populations; les différences de potentiel adaptatif intrapopulations des traits morphologiques sont reliées aux variations dans la qualité de l'environnement; et la structuration génétique des populations serait la résultante d’une hétérogénéité spatiale de l’environnement à l’échelle inter-populationnelle. Mon projet de doctorat a donc contribué à la compréhension des mécanismes influençant la capacité des populations à s'ajuster à des conditions environnementales changeantes, permettant ultimement une meilleure prédiction des réponses plastiques et génétiques des populations face aux changements environnementaux.

Les mouvements volontaires sont accompagnés par des ajustements posturaux anticipateurs (APAs). Leur rôle consiste à prévenir et à compenser de possibles perturbations du corps provoquées par l'exécution du mouvement. Des études antérieures ont montré que la coordination posture / mouvement est modifiée selon que le mouvement est exécuté le plus rapidement possible en réponse à un signal externe (réactif :TRS), ou que le mouvement est auto-initié (prédictif :AI). L'objectif de ce travail est d'examiner le mode de coordination posture / mouvement impliqué dans une situation d'anticipation-coïncidence (AC) lors de l'exécution de mouvements simples et complexes, et ensuite, comparer ce mode aux modes TRS et AI. Trois études expérimentales ont été menées pour vérifier si : (1) les modes de coordination, obtenus sur des gestes simples, s'étendent à des mouvements complexes ; (2) le mode de coordination en AC dépend des caractéristiques temporelles du mobile utilisé dans la tâche ; (3) les commandes impliquant les APAs et le mouvement focal sont associées ou dissociées en fonctions des contraintes temporelles TRS et AC. Ainsi, nous avons démontré que : (1) les stratégies de coordination posture / mouvement s'appliquent sur les mouvements complexes ; (2) la prédictibilité du moment de déclenchement dans la condition AC rapproche celle-ci de la situation AI ; (3) les différences de coordination entre les conditions réactive (TRS) et prédictives (AC, AI) sont liées à des différences dans les mécanismes de préparation consistant à dissocier les commandes posturales et focales en situation prédictive et à associer ces commandes dans la situation réactive. Les implications théoriques qui émergent de ces résultats sont discutées.