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Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Exatas, Departamento de Ciência da Computação, 2014. A computação em nuvem tem sido considerada como uma opção para executar aplicações de alto desempenho. Entretanto, enquanto as plataformas de alto desempenho tradicionais como grid e supercomputadores oferecem um ambiente estável quanto à falha, desempenho e número de recursos, a computação em nuvem oferece recursos sob demanda, geralmente com desempenho imprevisível à baixo custo financeiro. Além disso, em ambiente de nuvem, as falhas fazem parte da sua normal operação. No entanto, as nuvens podem ser combinadas, criando uma federação, para superar os limites de uma nuvem muitas vezes com um baixo custo para os usuários. A federação de nuvens pode ajudar tanto os provedores quanto os usuários das nuvens a atingirem diferentes objetivos tais como: reduzir o tempo de execução de uma aplicação, reduzir o custo financeiro, aumentar a disponibilidade do ambiente, reduzir o consumo de energia, entre outros. Por isso, a federação de nuvens pode ser uma solução elegante para evitar o sub-provisionamento de recursos ajudando os provedores a reduzirem os custos operacionais e a reduzir o número de recursos ativos, que outrora ficariam ociosos consumindo energia, por exemplo. No entanto, a federação de nuvens aumenta as opções de recursos disponíveis para os usuários, requerendo, em muito dos casos, conhecimento em administração de sistemas ou em computação em nuvem, bem como um tempo considerável para aprender sobre as opções disponíveis. Neste contexto, surgem algumas questões, tais como: (a) qual dentre os recursos disponíveis é apropriado para uma determinada aplicação? (b) como os usuários podem executar suas aplicações na nuvem e obter um desempenho e um custo financeiro aceitável, sem ter que modificá-las para atender as restrições do ambiente de nuvem? (c) como os usuários não especialistas em nuvem podem maximizar o uso da nuvem, sem ficar dependente de um provedor? (d) como os provedores podem utilizar a federação para reduzir o consumo de energia dos datacenters e ao mesmo tempo atender os acordos de níveis de serviços? A partir destas questões, este trabalho apresenta uma solução para consolidação de aplicações em nuvem federalizadas considerando os acordos de serviços. Nossa solução utiliza um sistema multi-agente para negociar a migração das máquinas virtuais entres as nuvens. Simulações mostram que nossa abordagem pode reduzir em até 46% o consumo de energia e atender os requisitos de qualidade. Nós também desenvolvemos e avaliamos uma solução para executar uma aplicação de bioinformática em nuvens federalizadas, a custo zero. Nesse caso, utilizando a federação, conseguimos diminuir o tempo de execução da aplicação em 22,55%, considerando o seu tempo de execução na melhor nuvem. Além disso, este trabalho apresenta uma arquitetura chamada Excalibur, que possibilita escalar a execução de aplicações comuns em nuvem. Excalibur conseguiu escalar automaticamente a execução de um conjunto de aplicações de bioinformática em até 11 máquinas virtuais, reduzindo o tempo de execução em 63% e o custo financeiro em 84% quando comparado com uma configuração definida pelos usuários. Por fim, este trabalho apresenta um método baseado em linha de produto de software para lidar com as variabilidades dos serviços oferecidos por nuvens de infraestrutura (IaaS), e um sistema que utiliza deste processo para configurar o ambiente e para lidar com falhas de forma automática. O nosso método utiliza modelo de feature estendido com atributos para descrever os recursos e para selecioná-los com base nos objetivos dos usuários. Experimentos realizados com dois provedores diferentes mostraram que utilizando o nosso processo, os usuários podem executar as suas aplicações em um ambiente de nuvem federalizada, sem conhecer as variabilidades e limitações das nuvens. Cloud computing has been seen as an option to execute high performance computing (HPC) applications. While traditional HPC platforms such as grid and supercomputers offer a stable environment in terms of failures, performance, and number of resources, cloud computing offers on-demand resources generally with unpredictable performance at low financial cost. Furthermore, in cloud environment, failures are part of its normal operation. To overcome the limits of a single cloud, clouds can be combined, forming a cloud federation often with minimal additional costs for the users. A cloud federation can help both cloud providers and cloud users to achieve their goals such as to reduce the execution time, to achieve minimum cost, to increase availability, to reduce power consumption, among others. Hence, cloud federation can be an elegant solution to avoid over provisioning, thus reducing the operational costs in an average load situation, and removing resources that would otherwise remain idle and wasting power consumption, for instance. However, cloud federation increases the range of resources available for the users. As a result, cloud or system administration skills may be demanded from the users, as well as a considerable time to learn about the available options. In this context, some questions arise such as: (a) which cloud resource is appropriate for a given application? (b) how can the users execute their HPC applications with acceptable performance and financial costs, without needing to re-engineer the applications to fit clouds’ constraints? (c) how can non-cloud specialists maximize the features of the clouds, without being tied to a cloud provider? and (d) how can the cloud providers use the federation to reduce power consumption of the clouds, while still being able to give service-level agreement (SLA) guarantees to the users? Motivated by these questions, this thesis presents a SLA-aware application consolidation solution for cloud federation. Using a multi-agent system (MAS) to negotiate virtual machine (VM) migrations between the clouds, simulation results show that our approach could reduce up to 46% of the power consumption, while trying to meet performance requirements. Using the federation, we developed and evaluated an approach to execute a huge bioinformatics application at zero-cost. Moreover, we could decrease the execution time in 22.55% over the best single cloud execution. In addition, this thesis presents a cloud architecture called Excalibur to auto-scale cloud-unaware application. Executing a genomics workflow, Excalibur could seamlessly scale the applications up to 11 virtual machines, reducing the execution time by 63% and the cost by 84% when compared to a user’s configuration. Finally, this thesis presents a software product line engineering (SPLE) method to handle the commonality and variability of infrastructure-as-a-service (IaaS) clouds, and an autonomic multi-cloud architecture that uses this method to configure and to deal with failures autonomously. The SPLE method uses extended feature model (EFM) with attributes to describe the resources and to select them based on the users’ objectives. Experiments realized with two different cloud providers show that using the proposed method, the users could execute their application on a federated cloud environment, without needing to know the variability and constraints of the clouds. Le cloud computing a été considéré comme une option pour exécuter des applications de calcul haute performance (HPC). Bien que les plateformes traditionnelles de calcul haute performance telles que les grilles et les supercalculateurs offrent un environnement stable du point de vue des défaillances, des performances, et de la taille des ressources, le cloud computing offre des ressources à la demande, généralement avec des performances imprévisibles mais à des coûts financiers abordables. En outre, dans un environnement de cloud, les défaillances sont perçues comme étant ordinaires. Pour surmonter les limites d’un cloud individuel, plusieurs clouds peuvent être combinés pour former une fédération de clouds, souvent avec des coûts supplémentaires légers pour les utilisateurs. Une fédération de clouds peut aider autant les fournisseurs que les utilisateurs à atteindre leurs objectifs tels la réduction du temps d’exécution, la minimisation des coûts, l’augmentation de la disponibilité, la réduction de la consummation d’énergie, pour ne citer que ceux-là. Ainsi, la fédération de clouds peut être une solution élégante pour éviter le sur-approvisionnement, réduisant ainsi les coûts d’exploitation en situation de charge moyenne, et en supprimant des ressources qui, autrement, resteraient inutilisées et gaspilleraient ainsi de énergie. Cependant, la fédération de clouds élargit la gamme des ressources disponibles. En conséquence, pour les utilisateurs, des compétences en cloud computing ou en administration système sont nécessaires, ainsi qu’un temps d’apprentissage considérable pour maîtrises les options disponibles. Dans ce contexte, certaines questions se posent : (a) Quelle ressource du cloud est appropriée pour une application donnée ? (b) Comment les utilisateurs peuvent-ils exécuter leurs applications HPC avec un rendement acceptable et des coûts financiers abordables, sans avoir à reconfigurer les applications pour répondre aux norms et contraintes du cloud ? (c) Comment les non-spécialistes du cloud peuvent-ils maximiser l’usage des caractéristiques du cloud, sans être liés au fournisseur du cloud ? et (d) Comment les fournisseurs de cloud peuvent-ils exploiter la fédération pour réduire la consommation électrique, tout en étant en mesure de fournir un service garantissant les normes de qualité préétablies ? À partir de ces questions, la presente thèse propose une solution de consolidation d’applications pour la fédération de clouds qui garantit le respect des normes de qualité de service. On utilise un système multi-agents (SMA) pour négocier la migration des machines virtuelles entre les clouds. Les résultats de simulations montrent que notre approche pourrait réduire jusqu’à 46% la consommation totale d’énergie, tout en respectant les exigencies de performance. En nous basant sur la fédération de clouds, nous avons développé et évalué une approche pour exécuter une énorme application de bioinformatique à coût zéro. En outre, nous avons pu réduire le temps d’exécution de 22,55% par rapport à la meilleure exécution dans un cloud individuel. Cette thèse présente aussi une architecture de cloud baptisée « Excalibur » qui permet l’adaptation automatique des applications standards pour le cloud. Dans l’exécution d’une chaîne de traitements de la génomique, Excalibur a pu parfaitement mettre à l’échelle les applications sur jusqu’à 11 machines virtuelles, ce qui a réduit le temps d’exécution de 63% et le coût de 84% par rapport à la configuration de l’utilisateur. Enfin, cette thèse présente un processus d’ingénierie des lignes de produits (PLE) pour gérer la variabilité de l’infrastructure à la demande du cloud, et une architecture multi-cloud autonome qui utilise ce processus pour configurer et faire face aux défaillances de manière indépendante. Le processus PLE utilise le modele étendu de fonction (EFM) avec des attributs pour décrire les ressources et les sélectionner en fonction dês objectifs de l’utilisateur. Les expériences réalisées avec deux fournisseurs de cloud différents montrent qu’em utilisant le modèle proposé, les utilisateurs peuvent exécuter leurs applications dans un environnement de clouds fédérés, sans avoir besoin de connaître les variabilités et contraintes du cloud.

My work focuses on inverse problems and in particular identification problems and more generally data assimilation problems with applications in particular to the cardiovascular system. In this context, I propose original sequential estimation approach also known as observers. My contributions consist of the design of observer feedback, the analysis of the resulting observers, the definition of joint state and parameter estimation strategy, the discretization of these sequential estimators and their application in a real data context. In parallel of this "inverse problem" activity, I contribute to the improvement of mathematical and mechanical models of the cardiac contraction, to their discretization and to their analysis. This second aspect of my research is complementary of the first one as the data assimilation success deeply depends on adequate modeling ingredients.; Mes travaux de recherche se concentrent sur la thématique des problèmes inverses, en particulier les problématiques d’identification et plus généralement d’assimilation de données avec pour application principale le système cardiovasculaire. Sur un système mêlant de nombreuses physiques différentes, je m’attache à proposer des stratégies d’estimation séquentielles originales, aussi connues sous la dénomination d’observateurs. Dans ce cadre, mes contributions concernent la formulation d’observateurs, leur analyse, leur discrétisation, leur capacité à estimer à la fois l’état et les paramètres et finalement leur mise en œuvre numérique et informatique sur des données réelles.En parallèle de cette activité « problème inverse », je contribue à l’amélioration de modèles mathématiques et mécaniques pour la contraction cardiaque, à leur discrétisation et à leur analyse numérique. Cette recherche est parfaitement complémentaire de la première puisque le modèle est d’autant plus comparable à des données réelles qu’il est lui-même valide par rapport à l’application ciblée.

My work focuses on inverse problems and in particular identification problems and more generally data assimilation problems with applications in particular to the cardiovascular system. In this context, I propose original sequential estimation approach also known as observers. My contributions consist of the design of observer feedback, the analysis of the resulting observers, the definition of joint state and parameter estimation strategy, the discretization of these sequential estimators and their application in a real data context. In parallel of this "inverse problem" activity, I contribute to the improvement of mathematical and mechanical models of the cardiac contraction, to their discretization and to their analysis. This second aspect of my research is complementary of the first one as the data assimilation success deeply depends on adequate modeling ingredients.; Mes travaux de recherche se concentrent sur la thématique des problèmes inverses, en particulier les problématiques d’identification et plus généralement d’assimilation de données avec pour application principale le système cardiovasculaire. Sur un système mêlant de nombreuses physiques différentes, je m’attache à proposer des stratégies d’estimation séquentielles originales, aussi connues sous la dénomination d’observateurs. Dans ce cadre, mes contributions concernent la formulation d’observateurs, leur analyse, leur discrétisation, leur capacité à estimer à la fois l’état et les paramètres et finalement leur mise en œuvre numérique et informatique sur des données réelles.En parallèle de cette activité « problème inverse », je contribue à l’amélioration de modèles mathématiques et mécaniques pour la contraction cardiaque, à leur discrétisation et à leur analyse numérique. Cette recherche est parfaitement complémentaire de la première puisque le modèle est d’autant plus comparable à des données réelles qu’il est lui-même valide par rapport à l’application ciblée.

In a context of scarce resources, rationalizing health care has become imperative. At the same time, the hospitals emphasize the difficulties in managing the end of life and palliative practices are being encouraged. We studied how these two logics are articulated and sought to assess the integration of hospital palliative care teams in the rationalization process. The first part of the thesis presents the current situation of hospital palliative care. While this activity is recognized as a national priority, its modalities of development and of financial backing are subject to critiques and the financial logic appears to have gained supremacy over the humanitarian logic. The second part of the thesis presents a general framework for the economic analysis of palliative care. The characteristics of patients being cared for, the nature of continuity of care and the costs associated with hospital stays were studied, and the major dimensions for the patients were identified. Two alternative funding models to those currently used are also discussed: a model of hospital days weighted by the type of care and a model of annual fixed budgets., Dans un contexte de ressources rares, rationaliser les soins est devenu un impératif. Parallèlement, les difficultés de l'hôpital à gérer la fin de vie sont soulignées et les pratiques palliatives, encouragées. Nous avons étudié comment ces deux logiques s'articulaient et posé la question de l'intégration des équipes hospitalières de soins palliatifs au processus de rationalisation. La première partie de la thèse présente un état des lieux des soins palliatifs à l'hôpital. Si cette activité est reconnue comme une priorité nationale, ses modalités de développement et de financement sont sujettes à critiques et la logique financière semble avoir pris le pas sur la logique humaniste. La seconde partie de thèse définit un cadre général d'analyse économique pour les soins palliatifs. Les caractéristiques des patients pris en charge, la nature des suivis et les coûts associés aux séjours ont été étudiés et les dimensions importantes pour les malades, dégagées. Deux modèles de financement alternatifs à ceux en vigueur ont, par ailleurs, été discutés : un modèle à la journée pondérée par le type de soins et un modèle d'enveloppes annuelles forfaitaires.

In spite of a faint interaction with their environment, neutrinos can be now clearly detected thanks to a proven technology based on liquid scintillators and photomultiplier tubes. The advances made these last years allow to reduce the size and the complexity of the detectors and therefore naturally lead to the first applications with these particles. As the first experiment to be placed at 7.2 m of a nuclear core, the Nucifer detector demonstrates the possibility of counting antineutrinos coming from the nuclear fuel at such a short baseline despite the very unfavourable environment in term of the background noises. In this thesis, we present an analysis which rejects the various background noises coming from the reactor and its deactivation circuit but also from the atmospheric muons. A prediction of the antineutrino rate with several Monte-Carlo simulations was also performed and is in good agreement with the measured rate, within statistical and systematic uncertainties. After nearly one year of data taking, we were able to follow the power evolution of the reactor Osiris. A sensibility study showed that the presence of plutonium in the Osiris core was detectable at 95 % CL as soon as this isotope contributes at the level of 10 % of the fissile mass (1,5 kg in Osiris). Besides, the detector was very stable throughout the data taking proving that the remote control of nuclear reactor with a neutrino detector is possible. Thus, this experiment opens the way to new control modes of nuclear reactors by the nuclear safety authorities. As part of the work on the antineutrino spectra emitted by nuclear reactors, a deficit was recently highlighted in the observed antineutrino rate for the experiments at short baseline. This deficit, called the reactor anomaly, could be explain by a new oscillation into a sterile state of the neutrino at the electronvolt scale. The Stereo experiment aims to test the existence of this oscillation by performing measurements 10 m away from the ILL nuclear reactor. By observing a distortion pattern of the energy and distance dependence of the neutrino spectrum, the detector will be able to provide a solid proof of this phenomenon. We present here the project development and the various technological choices that we have done to improve the experiment sensibility. The estimation of the background noise coming from the nuclear reactor as well as the nearby experiments using neutron beams has been performed with on-site measurements and simulations to design the shielding of the detector. Eventually we present the performances of the prototype which corresponds to one cell of the final detector.; Interagissant très peu avec leur environnement, les neutrinos peuvent aujourd'hui être clairement détectés à l'aide d'une technologie largement éprouvée reposant sur l'utilisation de liquide scintillant et de photo-multiplicateurs. Les progrès réalisés ces dernières années permettent de réduire la taille et la complexité des détecteurs et laissent ainsi entrevoir les premières applications à ces particules. Première expérience placée à 7,2 m d'un coeur de réacteur nucléaire, le détecteur Nucifer démontre la possibilité de compter les antineutrinos venant du combustible à cette faible distance induisant un environnement très défavorable en terme de bruits de fond. Dans cette thèse, nous présentons l'analyse ayant permis de rejeter les différents bruits de fond venant du réacteur et de son circuit de désactivation mais aussi des muons atmosphériques. Une prédiction du taux d'antineutrinos avec différentes simulations Monte-Carlo a également été réalisée et se trouve en accord avec le taux mesuré dans la limite des incertitudes statistiques et systématiques. Sur près d'un an de prise de données, nous avons pu suivre l'évolution en puissance du réacteur Osiris. Une étude de sensibilité a montré que la présence de plutonium dans le coeur d'Osiris était détectable à 95 % CL dès que cet isotope contribue à hauteur de 10 % de la masse fissile (1,5 kg dans Osiris). En outre, le détecteur a montré une grande stabilité tout au long de la prise de données prouvant que le contrôle à distance des réacteurs nucléaires est possible. Cette expérience ouvre donc la voie à de nouveaux modes de contrôle des réacteurs nucléaires pour les autorités de sûreté. Dans le cadre des travaux sur les spectres d'antineutrinos émis par les réacteurs nucléaires, un déficit a récemment été mis en évidence dans le taux des antineutrinos mesurés pour les expériences à courte distance des réacteurs. Ce déficit, appelé anomalie réacteur, pourrait trouver son origine dans une nouvelle oscillation à travers un état stérile du neutrino à l'électronvolt. L'expérience Stéréo a pour but de trancher sur l'existence ou non de cette oscillation en se plaçant à 10 m du réacteur nucléaire de l'ILL. En observant une distorsion à la fois en énergie et en distance, le détecteur permettra en effet d'apporter une conclusion solide sur ce phénomène. Nous revenons ici sur le développement du projet et sur les différents choix technologiques réalisés pour améliorer la sensibilité de l'expérience. Une attention particulière est portée sur l'estimation des bruits de fond provenant du réacteur nucléaire ainsi que des expériences voisines utilisant des faisceaux de neutrons. Des mesures expérimentales alliées à des simulations ont permis de quantifier les flux de rayons gammas et de neutrons ainsi que leur direction afin de prévoir les blindages nécessaires. Enfin, nous présentons les performances du prototype correspondant à une cellule du détecteur final.

Various visualizing techniques have previously enabled monitoring the fate of molecules of interest: their expression, localization, degradation and other activities in live or fixed cells. In this study, we have developed two fluorescent tools to study protein synthesis in live bacterial cell. The first one describes the application of Spinach system to ribosomes imaging. This is different from conventional methods (that use fluorescent proteins) in that 16S rRNA contains an inserted RNA aptamer that elicits fluorescence of a fluorogenic compound. A comparative study of the performance of different Spinach aptamers was performed here. A second system focuses on the uptake of a fluorescently labeled ligand of the ribosome, an antibiotic of the class of aminoglycosides. This novel conjugate, which kept its bactericidal activity allows for the first time imaging of aminoglycoside uptake on live bacteria. This opened the door to a single cell analysis of bacterial cell populations. We also obtained data about the localization of the antibiotic once inside the bacteria to an unprecedented resolution using super resolution microscopy. We hope that both of these methods will contribute to a better understanding of protein synthesis as well as provide a novel view on the way antibiotics penetrate into cells and perform their bactericidal action.; Des techniques variées de visualisation de molécules d’intérêt sur cellules vivantes ou fixées ont permis de suivre leur synthèse, localisation, dégradation et autres activités. Dans cette étude, nous avons développé deux outils de fluorescence pour étudier la synthèse des protéines sur bactéries vivantes. Le premier décrit l’utilisation du système Spinach pour l’imagerie du ribosome. Cette approche diffère des méthodes conventionnelles qui utilisent des protéines fluorescentes puisque l’ARN ribosomal 16S contient un aptamère qui rend fluorescent un composé fluorogène. Une étude comparative de la performance de différents aptamères Spinach a été réalisée. Un deuxième outil se focalise sur l’accumulation d’un antibiotique de la famille des aminoglycosides (ligand du ribosome) conjugué à un fluorophore. Ce nouveau conjugué, qui a conservé son activité bactéricide permet pour la première fois de visualiser l’accumulation de l’antibiotique sur bactérie vivante. Cela permet une analyse au niveau de la cellule unique d’une population bactérienne exposée à l’antibiotique. Nous avons également obtenu des données sur la localisation de l’antibiotique une fois qu’il a pénétré dans la bactérie à une résolution inégalée par microscopie super-résolutive. Nous espérons que ces deux méthodes vont maintenant permettre une meilleure compréhension de la synthèse des protéines et fournir une vue nouvelle de la pénétration des antibiotiques dans les bactéries pour y produire leur action bactéricide.

Low-grade gliomas represent the most frequent brain tumor arising during childhood. They are characterized by a broad spectrum of tumor types.The definition of low-grade gliomas has been mainly based on morphology. This histological classification of pediatric low-grade gliomas (PLGG), suffers from the lack of reproducibility. The recent progress in molecular biology and genetics has brought new insights in the biology of those tumors and allows better understanding of their biology. This work provides a comprehensive analysis of two different genetic approaches in PLGGs. The first part is based on the description of somatic genetic alterations of the DNA. Using a large PLGG cohort, we have dissect the genome of those tumors and draw the landscape of their genetic alteration. Although BRAF and FGFR1 alterations are predominantly altered, we have discovered a new translocation, MYB-QKI, that is almost exclusively present in a specific histological subgroup; angiocentric gliomasThe second part of the thesis describes transcriptomic analysis of bulk PLGGs. This work describes molecular differences between PLGGs from distinct histologies and arising from different locations in the brain as well as different BRAF mutation status.We were also able to test single-cell expression analyses in three pilocytic astrocytomas (PAs) using RNA-sequencing. In this experimental work we have successfully tested the hypothesis that we can isolate single-cells from fresh PLGG tumors in order to analyze the trasncriptome at a large scale. We observed that single-cells expressing A2B5, a glial progenitor marker, isolated in pediatric PAs are characterized as a distinct biological population. These results underline the importance to improve the precision of the transcriptomic studies to capture the molecular signal of tumor cells and further understand the different pattern between normal cells and tumor cells.; Les gliomes de bas-grade représentent la tumeur cérébrale la plus fréquente chez l’enfant. Elles sont caractérisées par un large spectre de sous-types tumoraux, très hétérogènes. Leur définition actuelle est principalement basée sur des critères histologiques ce qui représente une limite importante car ces classifications souffrent d’un manque de précision. Les progrès récents de la génomique nous permettent d’approfondir considérablement les connaissances sur la biologie de ces tumeurs afin d’enrichir leur classification actuelle. Ce travail présente une analyse approfondie des altérations génomiques de l’ADN et l’ARN des gliomes de bas-grade pédiatriques. Le premier niveau d’analyse se base sur l’analyse du séquençage à haut débit de 169 gliomes de bas-grade de l’enfant. Bien que les mutations des gènes BRAF et FGFR1 sont les plus fréquemment décrites dans ces tumeurs, nous avons identifié pour la première fois le réarrangement chromosomique MYB-QKI majoritairement associé aux gliomes angiocentriques. Dans un deuxième temps ce travail décrit l’analyse du transcriptome de 151 gliomes de bas grade extraits à partir de tissu conservé en paraffine. Nous avons observé des différences moléculaires en fonction de leur sous-type histologique, de la localisation tumorale et de leur statut BRAF. Dans le dernier volet de ce travail, nous avons testé la faisabilité d’isoler par cytométrie en flux une cellule unique en les distinguant selon un marqueur de différenciation glial (A2B5+ et A2B5-) et d’effectuer une analyse transcriptomique à haut-débit en séquençant l’ARN à l’échelle d’une cellule unique. Cette technique nous a permis de décrire des différences moléculaires intéressantes entre des cellules A2B5+ et A2B5-. Ces résultats soulignent l’intérêt d’exploiter des nouvelles technologies de pointe pour servir de base à l’étude des caractéristiques biologiques des cellules tumorales.

The staffing and shift-scheduling problems in call centers consist in deciding how many agents handling the calls should be assigned to work during a given period in order to reach the required Quality of Service and minimize the costs. These problems are subject to a growing interest, both for their interesting theoritical formulation and their possible applicative effects. This thesis aims at proposing chance-constrained approaches considering uncertainty on demand forecasts.First, this thesis proposes a model solving the problems in one step through a joint chance-constrained stochastic program, providing a cost-reducing solution. A continuous-based approach leading to an easily-tractable optimization program is formulated with random variables following continuous distributions, a new continuous relation between arrival rates and theoritical real agent numbers and constraint linearizations. The global risk level is dynamically shared among the periods during the optimization process, providing reduced-cost solution. The resulting solutions respect the targeted risk level while reducing the cost compared to other approaches.Moreover, this model is extended so that it provides a better representation of real situations. First, the queuing system model is improved and consider the limited patience of customers. Second, another formulation of uncertainty is proposed so that the period correlation is considered.Finally, another uncertainty representation is proposed. The distributionally robust approach provides a formulation while assuming that the correct probability distribution is unknown and belongs to a set of possible distributions defined by given mean and variance. The problem is formulated with a joint chance constraint. The risk at each period is a decision variable to be optimized. A deterministic equivalent problem is proposed. An easily-tractable mixed-integer linear formulation is obtained through piecewise linearizations., Le problème de dimensionnement et planification d'agents en centre d'appels consiste à déterminer sur une période le nombre d'interlocuteurs requis afin d'atteindre la qualité de service exigée et minimiser les coûts induits. Ce sujet fait l'objet d'un intérêt croissant pour son intérêt théorique mais aussi pour l'impact applicatif qu'il peut avoir. Le but de cette thèse est d'établir des approches en contraintes en probabilités en considérant l'incertitude de la demande.Tout d'abord, la thèse présente un modèle en problème d'optimisation stochastique avec contrainte en probabilité jointe traitant la problématique complète en une étape afin d'obtenir un programme facile à résoudre. Une approche basée sur l'idée de continuité est proposée grâce à des lois de probabilité continues, une nouvelle relation entre les taux d'arrivées et les besoins théoriques et la linéarisation de contraintes. La répartition du risque global est faite pendant le processus d'optimisation, permettant une solution au coût réduit. Ces solutions résultantes respectent le niveau de risque tout en diminuant le coût par rapport à d'autres approches.De plus, le modèle en une étape est étendu pour améliorer sa représentation de la réalité. D'une part, le modèle de file d'attente est amélioré et inclus la patience limitée des clients. D'autre part, une nouvelle expression de l'incertitude est proposée pour prendre la dépendance des périodes en compte.Enfin, une nouvelle représentation de l'incertitude est considérée. L'approche distributionally robust permet de modéliser le problème sous l'hypothèse que la loi de probabilité adéquate est inconnue et fait partie d'un ensemble de lois, défini par une moyenne et une variance données. Le problème est modélisé par une contrainte en probabilité jointe. Le risque à chaque période est définie par une variable à optimiser.Un problème déterministe équivalent est proposé et des approximations linéaires permettent d'obtenir une formulation d'optimisation linéaire.

In a global context governed by multiple economic, energetic and environmental factors, the transition towards transportation modes with zero polluting emissions seems inevitable. Hence, automotive manufacturers are investing increasingly in the development of electric powertrains in anticipation of the market needs. Among the different electric motors technologies considered for this application, the switched reluctance motor (SRM) presents attractive characteristics for the industry.The work presented in this thesis aims to elaborate solutions in response to the points still hindering the adoption of the SRM in electric vehicles. First, torque regulation of an SRM intended for an electric traction is analyzed. Taking into consideration the requirements of the application in hand, a regulation strategy is developed through the integration of two methods which complement each other over the studied SRM range of operation.In the second part, the subject of current regulation in the SRM is discussed. The issues related to current regulation in SRMs disposing of high current dynamics are firstly identified. Then, two current regulators, each adapted to different implementation conditions, are presented and validated through simulations.The last part of this thesis discusses the acceleration jerks induced at very low speeds and their repercussions on driving comfort . Indeed, electric traction introduces a new aspect on this rather classic issue. An anti-jerk control law, composed of two control actions, is developed. Simulations have shown the conformity of the performance obtained with the proposed control law with the target industrial specifications., Dans un contexte mondial régi par de multiples facteurs économiques, énergétiques et environnementaux, la transition vers des modes de transport à zéro émission polluante semble inévitable. De ce fait, les constructeurs automobiles s’investissent de plus en plus dans le développement de groupes motopropulseurs électriques afin d’anticiper les besoins du marché. Parmi les différentes technologies de machines électriques considérées pour cette application, la Machine à Réluctance Variable à Double Saillance (MRVDS) présente des caractéristiques très attractives pour le milieu industriel.Les travaux présentés dans cette thèse visent à élaborer des solutions qui répondent aux points qui bloquent encore l’adoption de la MRVDS dans les véhicules électriques. Dans un premier temps, la commande en couple d’une MRVDS destinée à la traction électrique est analysée. En prenant en considération les exigences imposées par l’application envisagée, une stratégie de commande en couple est développée en intégrant deux méthodes complémentaires sur le plan de fonctionnement de la MRVDS choisie.Dans la deuxième partie, l’asservissement en courant est abordé. Les problématiques du contrôle propres à la MRVDS à forte dynamique de courant sont d’abord identifiées. Ensuite, deux régulateurs de courant, qui répondent à différents conditions d’implantation, sont présentés et validés par simulation.La dernière partie de cette thèse aborde le problème des à-coups d’accélération induits à basse vitesse et de leurs répercussions sur l'agrément de conduite. En effet, ce type de motorisation électrique introduit un nouvel aspect sur cette problématique. Une loi de commande anti-à-coups, composée de deux actions, est développée. Les simulations ont montré la conformité de la performance obtenue en utilisant la loi de commande proposée avec le cahier des charges industriel visé.

Low-grade gliomas represent the most frequent brain tumor arising during childhood. They are characterized by a broad spectrum of tumor types.The definition of low-grade gliomas has been mainly based on morphology. This histological classification of pediatric low-grade gliomas (PLGG), suffers from the lack of reproducibility. The recent progress in molecular biology and genetics has brought new insights in the biology of those tumors and allows better understanding of their biology. This work provides a comprehensive analysis of two different genetic approaches in PLGGs. The first part is based on the description of somatic genetic alterations of the DNA. Using a large PLGG cohort, we have dissect the genome of those tumors and draw the landscape of their genetic alteration. Although BRAF and FGFR1 alterations are predominantly altered, we have discovered a new translocation, MYB-QKI, that is almost exclusively present in a specific histological subgroup; angiocentric gliomasThe second part of the thesis describes transcriptomic analysis of bulk PLGGs. This work describes molecular differences between PLGGs from distinct histologies and arising from different locations in the brain as well as different BRAF mutation status.We were also able to test single-cell expression analyses in three pilocytic astrocytomas (PAs) using RNA-sequencing. In this experimental work we have successfully tested the hypothesis that we can isolate single-cells from fresh PLGG tumors in order to analyze the trasncriptome at a large scale. We observed that single-cells expressing A2B5, a glial progenitor marker, isolated in pediatric PAs are characterized as a distinct biological population. These results underline the importance to improve the precision of the transcriptomic studies to capture the molecular signal of tumor cells and further understand the different pattern between normal cells and tumor cells.; Les gliomes de bas-grade représentent la tumeur cérébrale la plus fréquente chez l’enfant. Elles sont caractérisées par un large spectre de sous-types tumoraux, très hétérogènes. Leur définition actuelle est principalement basée sur des critères histologiques ce qui représente une limite importante car ces classifications souffrent d’un manque de précision. Les progrès récents de la génomique nous permettent d’approfondir considérablement les connaissances sur la biologie de ces tumeurs afin d’enrichir leur classification actuelle. Ce travail présente une analyse approfondie des altérations génomiques de l’ADN et l’ARN des gliomes de bas-grade pédiatriques. Le premier niveau d’analyse se base sur l’analyse du séquençage à haut débit de 169 gliomes de bas-grade de l’enfant. Bien que les mutations des gènes BRAF et FGFR1 sont les plus fréquemment décrites dans ces tumeurs, nous avons identifié pour la première fois le réarrangement chromosomique MYB-QKI majoritairement associé aux gliomes angiocentriques. Dans un deuxième temps ce travail décrit l’analyse du transcriptome de 151 gliomes de bas grade extraits à partir de tissu conservé en paraffine. Nous avons observé des différences moléculaires en fonction de leur sous-type histologique, de la localisation tumorale et de leur statut BRAF. Dans le dernier volet de ce travail, nous avons testé la faisabilité d’isoler par cytométrie en flux une cellule unique en les distinguant selon un marqueur de différenciation glial (A2B5+ et A2B5-) et d’effectuer une analyse transcriptomique à haut-débit en séquençant l’ARN à l’échelle d’une cellule unique. Cette technique nous a permis de décrire des différences moléculaires intéressantes entre des cellules A2B5+ et A2B5-. Ces résultats soulignent l’intérêt d’exploiter des nouvelles technologies de pointe pour servir de base à l’étude des caractéristiques biologiques des cellules tumorales.

Due to the significant rise of computed tomography (CT) exams in the past few years and the increase of the collective dose due to medical exams, dose estimation in CT imaging has become a major public health issue. However dose optimization cannot be considered without taking into account the image quality which has to be good enough for radiologists. In clinical practice, optimization is obtained through empirical index and image quality using measurements performed on specific phantoms like the CATPHAN®. Based on this kind of information, it is thus difficult to correctly optimize protocols regarding organ doses and radiologist criteria. Therefore our goal is to develop a tool allowing the optimization of the patient dose while preserving the image quality needed for diagnosis. The work is divided into two main parts: (i) the development of a Monte Carlo dose simulator based on the PENELOPE code, and (ii) the assessment of an objective image quality criterion. For that purpose, the GE Lightspeed VCT 64 CT tube was modelled with information provided by the manufacturer technical note and by adapting the method proposed by Turner et al (Med. Phys. 36: 2154-2164). The axial and helical movements of the X-ray tube were then implemented into the MC tool. To improve the efficiency of the simulation, two variance reduction techniques were used: a circular and a translational splitting. The splitting algorithms allow a uniform particle distribution along the gantry path to simulate the continuous gantry motion in a discrete way. Validations were performed in homogeneous conditions using a home-made phantom and the well-known CTDI phantoms. Then, dose values were measured in CIRS ATOM anthropomorphic phantom using both optically stimulated luminescence dosimeters for point doses and XR-QA Gafchromic® films for relative dose maps. Comparisons between measured and simulated values enabled us to validate the MC tool used for dosimetric purposes. Finally, organ doses for several acquisition parameters into the ICRP 110 numerical female phantoms were simulated in order to build a dosimetric data base which could be used in clinical practice. In parallel to this work, image quality was first studied using the CATPHAN® 600. From the CTP 404 inserts, the signal-to-noise ratio (SNR) was then computed by using the classical Rose model (J. Opt. Soc. Am. A 16:633-645). An extensive number of images, linked to several acquisitions setups, were analyzed and SNR variations studied. Acquisitions with a SNR closed to the Rose criterion were selected. New acquisitions, based on those selected, were performed with a pre-clinical phantom containing suspect structures in PMMA. These images were presented to two senior radiologists. Both of them reviewed all images and indicated if they were able to locate the structures or not using a 5 confidence levels scale. Two ROC curves were plotted to compare the detection ability if the bead was detectable (SNR > 5) or not. Results revealed a significant difference between the two types of image and thus demonstrated the Rose criterion potential for image quality quantification in CT. Ultimately, organ dose estimations were linked to SNR values through acquisition parameters. Preliminary results proved that an optimization can be performed using the Rose criterion and organ dose estimation, leading to a dose reduction by a factor up to 6.; Ces dernières années, la multiplication du nombre d’actes d’imagerie scanographique a eu pour conséquence l’augmentation de la dose collective due aux examens d’imagerie médicale. La dose au patient en imagerie scanographique est donc devenue un enjeu de santé publique majeur impliquant l’optimisation des protocoles d’examen, ces derniers devant tenir compte de la qualité image, indispensable aux radiologues pour poser leur diagnostic. En pratique clinique, l’optimisation est réalisée à partir d’indicateurs empiriques ne donnant pas accès à la dose aux organes et la qualité image est mesurée sur des fantômes spécifiques, tel que le fantôme CATPHAN®. Sans aucune information sur la dose aux organes et aucun outil pour prendre en compte l’avis du praticien, il est difficile d’optimiser correctement les protocoles. Le but de ce travail de thèse est de développer un outil qui permettra l’optimisation de la dose au patient tout en préservant la qualité image nécessaire au diagnostic. Ce travail est scindé en deux parties : (i) le développement d’un simulateur de dose Monte Carlo (MC) à partir du code PENELOPE, et (ii) l’estimation d’un critère de qualité image objectif. Dans ce but, le scanner GE VCT Lightspeed 64 a été modélisé à partir des informations fournies dans la note technique du constructeur et en adaptant la méthode proposée par Turner et al (Med. Phys. 36:2154-2164). Les mouvements axial et hélicoïdal du tube ont été implémentés dans l’outil MC. Pour améliorer l’efficacité de la simulation, les techniques de réduction de variance dites de splitting circulaire et longitudinal ont été utilisées. Ces deux réductions de variances permettent de reproduire le mouvement uniforme du tube le long de l’axe du scanner de manière discrète. La validation expérimentale de l’outil MC a été réalisée dans un premier temps en conditions homogènes avec un fantôme fabriqué au laboratoire et le fantôme CTDI, habituellement utilisé en routine clinique pour les contrôles qualité. Puis, la distribution de la dose absorbée dans le fantôme anthropomorphe CIRS ATOM, a été mesurée avec des détecteurs OSL et des films Gafchromic® XR-QA2. Ensuite, la dose aux organes a été simulée pour différentes acquisitions dans le fantôme femme de la CIPR 110 afin de créer une base de données utilisable en clinique. En parallèle, la qualité image a été étudiée en utilisant le fantôme CATPHAN® 600. A partir du module CTP 404, le rapport signal sur bruit (SNR pour signal to noise ratio) a été calculé en utilisant le modèle développé par Rose (J. Opt. Soc. Am. A 16:633-645). Un grand nombre d’images, correspondant à différents paramètres d’acquisition et de reconstruction, ont été analysées afin d’étudier les variations du SNR. Les acquisitions avec un SNR proche du critère de Rose ont été sélectionnées pour permettre des nouvelles acquisitions avec un fantôme préclinique contenant des petites structures suspectes en PMMA de différents diamètres. Ces images ont été analysées par deux radiologues expérimentés. Sur chaque image, ils devaient déterminer si une anomalie était présente ou non et indiquer leur niveau de confiance sur leur choix. Deux courbes ROC ont ainsi été obtenues : une pour les anomalies dites « détectables » par le critère de Rose (SNR > 5), et une pour les anomalies dites « non-détectables ». L’analyse des courbes montre que les deux radiologues détectent plus facilement les lésions suspectes lorsque que le critère de Rose est satisfait, démontrant le potentiel du modèle de Rose dans l’évaluation de la qualité image pour les tâches cliniques de détection. En conclusion, à partir des paramètres d’acquisition, la dose aux organes a été corrélée à des valeurs de SNR. Les premiers résultats prouvent qu’il est possible d’optimiser les protocoles en utilisant la dose aux organes et le critère de Rose, avec une réduction de la dose pouvant aller jusqu’à un facteur 6.

In a dynamic world, animals constantly face environmental changes that may affect them (Alock, 1997). Their survival depends on their ability to integrate this information in order to adapt their behaviors to subsequent positive or negative outcomes, in other words to their appetitive and aversive learning abilities. This thesis investigates the behavioral, molecular and genetic basis of aversive learning and its putative relationship with appetitive learning in a social group. The honeybee is a social insect which constitutes a profitable model for this study thanks to appetitive conditioning of the proboscis extension response (PER) and aversive conditioning of the sting extension response (SER) protocols that have been developed. To date, aversive conditioning of the SER has involved the use of electric shocks as a negative reinforcement. However, this stimulus is ecologically irrelevant for honeybees and electric currents pass through almost every part of the bee’s body making it difficult to study the dedicated structures and sensory pathways responsible for its detection. In the first chapter, we assessed the impact of high temperatures on SER, a stimulus that is also highly aversive. We showed that a SER may be triggered by heat stimulation of mouthparts, forelegs and antennae. In addition, we demonstrated that honeybees are able to associate an odor with high temperatures, resulting in the odor alone triggering the SER after conditioning. In the second chapter, we mapped the heat sensitivity of the bee’s body recording SER subsequent to heat stimulation. This work revealed that heat stimulation of almost every body structures (beside the wings and the tip of the abdomen) induces a SER. Furthermore, these stimulations may act as aversive reinforcement during an olfactory conditioning of the SER. We then focused on putative peripheral receptors involved in high temperature detection, specifically focusing on HsTRPA (Hymenoptra specific Transient Receptor Potential). Using a neuropharmalogical approach, we showed that HsTRPA exogenous inhibitor injections decrease SER triggered by high temperatures yet have no impact on sucrose PER. These results suggest a putative involvement of HsTRPA in the detection of high temperatures in honeybees. In the third chapter, we investigated the relationship between appetitive and aversive learning. By combining thermal aversive conditioning with the PER conditioning protocol, we studied the distribution of hedonic learning abilities in the hive. Since the queen mates with 15-20 males, the hive is, thus, genetically segmented in as many different patrilines. Our data shows that individual sensitivity to aversive (heat) and appetitive reinforcement varies among workers and determines their learning success in each hedonic modality. In addition, we observed that the better an individual (and therefore a patriline) is at appetitive learning, the less successful it will be in aversive learning, and vice versa. The forth chapter focused on the behavioral plasticity induced by the two types of conditioning. PER and SER are binary responses in an “all or nothing” fashion and subtle behavioral variations are difficult to observe. We therefore investigated if honeybee antennal movements may yield a finer measurement to integrate appetitive and aversive learning. We developed a motion capture system that records antennal movements at high speed. We showed that honeybees modify their antennal response to an odor previously associated with sucrose reward however thermal aversive conditioning did not induce any antennal movement modifications. During this PhD work, we developed two new behavioral assays in harnessed individuals, furthering our understanding on aversive learning in the honeybee. Within the hive, we observed a trade-off between appetitive and aversive hedonic learning, which was genetically influenced. Such cognitive specialization could play a key role in social evolution., Dans un monde dynamique la survie des animaux dépend de leur capacité à intégrer des signaux environnementaux afin d'adapter leur comportement à la survenue de conséquences positives (nourriture) ou négatives (dangers) c'est-à-dire de leurs capacités d’apprentissages associatifs appétitif et aversif. Pendant ce travail de thèse, nous nous sommes intéressés aux bases comportementales, moléculaires et génétiques de l'apprentissage aversif et aux relations existant entre apprentissages aversif et appétitif au sein d'un groupe social. L'abeille est un insecte eusocial qui constitue un modèle de choix pour cette étude grâce à l'existence des protocoles de conditionnement appétitif de la réponse d'extension du proboscis (REP) et de conditionnement aversif de la réponse d'extension du dard (RED). Jusqu'à présent, le renforcement utilisé dans le conditionnement aversif de la RED était un choc électrique. Ce stimulus traversant la majeure partie du corps de l'abeille, il est peu aisé d'étudier les structures responsables de sa détection. Dans un premier chapitre, nous avons donc testé l’effet d’une forte température (65°C) sur la RED. Nous montrons qu’une stimulation thermique au niveau des pièces buccales, des pattes ou des antennes induit une RED. De plus, les abeilles parviennent à associer une odeur à la présentation concomitante d'une forte température. Dans un deuxième chapitre, nous avons cartographié la sensibilité thermique du corps des abeilles en mesurant la RED. Ce travail a montré que la stimulation de presque toutes les parties du corps induit une RED. De plus, ces stimulations peuvent jouer le rôle de renforcement aversif lors d’un conditionnement olfactif de la RED. Nous nous sommes ensuite intéressés aux récepteurs périphériques potentiellement impliqués dans la détection des fortes températures, et en particulier à HsTRPA (Hymenoptera specific Transient Receptor Potential A). Nous montrons que l’injection d'inhibiteurs exogènes de HsTRPA réduit les RED à la température. Ces résultats suggèrent l’implication possible d’HsTRPA dans la détection de la température chez l’abeille. Dans un troisième chapitre, nous nous sommes intéressés aux relations existant entre les capacités d’apprentissages aversif et appétitif des abeilles. En nous appuyant sur le protocole aversif thermique, combiné au protocole de conditionnement de la REP existant, nous avons étudié la distribution des capacités hédoniques appétitive et aversive au sein d'une ruche. La reine étant fécondée par 15-20 mâles, la ruche est segmentée génétiquement en autant de lignées paternelles différentes. Nos données montrent que la sensibilité des individus aux renforcements aversif (chaleur) et appétitif (sucre) détermine leurs performances d'apprentissage au sein de chaque modalité hédonique. Nous montrons de plus l’existence d’un trade-off, sous déterminisme génotypique, entre les capacités cognitives appétitive et aversive au sein de la colonie. Le quatrième chapitre a étudié la plasticité comportementale induite par les deux types de conditionnement. La REP et la RED étant des réponses de type "tout ou rien", nous nous sommes demandé si les mouvements antennaires des abeilles pouvaient procurer une mesure fine et intégrer des apprentissages appétitif et aversif. Nous avons développé un système de capture vidéo enregistrant les mouvements antennaires à haute vitesse. Nous montrons que les abeilles modifient leur réponse antennaire à une odeur après un apprentissage appétitif mais pas après un apprentissage aversif. Durant ce travail de thèse, nous avons ainsi développé deux nouveaux protocoles comportementaux en contention, et avons procuré de nouvelles données sur l’apprentissage aversif chez l’abeille. Nous avons observé un trade-off au sein de la ruche entre les capacités hédoniques appétitive et aversive, sous déterminisme génétique. De telles spécialisations cognitives pourraient jouer un rôle prépondérant dans l'évolution des groupes sociaux.

In this document, I present my contributions to a first measurement of the W-mass in the LHC using 4.7 fb⁻¹ of 7 TeV data, taken in 2011. I focus on the electron decay channel, W → eν. In the first part, I discuss a study regarding the performance of the electromagnetic calorimeter of the ATLAS detector, presenting a novel method to correct the lateral profiles of electron energy deposit, along with various studies of the different Geant4 physics lists versions. In the second part, I introduce the global methodology for the W-mass measurement used in ATLAS, and discuss my contributions in details. I show in a first step the assessment of uncertainties coming from the parton shower modeling in Pythia8, and the optimization of the lepton's transverse momentum fitting range in order to reduce the systematic uncertainty. In a second step, I present an elaborate data-driven method for the estimation of the multijet background in the W → eν channel, as well as the corresponding results in terms of event yields and fractions with respect to the signal data. The corresponding uncertainties on the W-mass are also shown. Finally, I show the state of the art of the analysis, by gathering the full breakdown of the uncertainties, in bins of pseudorapidity and average pileup.; Dans ce document, je présente mes contributions à une première mesure de la masse du boson W au LHC, exploitant 4.7 fb⁻¹ de données à 7 TeV, collectées en 2011. Je me concentre surtout sur le canal électronique, W → eν. Dans la première partie, j’aborde des études de performance du calorimètre électromagnétique d’ATLAS, proposant une méthode innovante de correction des profils latéraux de dépôt d'énergie des électrons. Des études de différentes versions de Geant4 sont également abordées. Dans la deuxième partie, je détaille mes contributions après avoir introduit la méthode globale de mesure de la masse du boson W adoptée par ATLAS : je présente dans un premier temps le calcul d’incertitudes systématiques introduites par la modélisation des gerbes de partons dans Pythia8, et une optimisation de l’intervalle d’ajustement en utilisant l’impulsion transverse du lepton, dans le but de réduire les incertitudes correspondantes. Dans un deuxième temps, je présente une estimation de bruit de fond provenant de jets de partons, dans le canal W → eν, en développant une méthode basée sur les données, ainsi que les résultats correspondants, en termes de nombre d’événements et de fractions par rapport aux données. Les incertitudes sur la masse du W provenant de cette méthode sont aussi détaillées. Enfin, un état de l’art de l’analyse est montré, en détaillant les incertitudes dans le canal électronique, en fonction de la pseudo-rapidité et du bruit d’empilement.

Schmallenberg virus (SBV) belongs to the genus Orthobunyavirus in the family Bunyaviridae. This new virus was discovered in 2011 in Northwestern Europe in domestic ruminants. Infection by SBV is associated with mild clinical signs in adult and congenital malformations in the progeny. In the scope of the European research program on SBV in the pathogenesis and epidemiology areas, the works included in this thesis provide new data about SBV infection in livestock and wild and exotic ruminants. The kinetics of viremia and seroconversion after experimental SBV infection are described in sheep and goats. This manuscript includes evidence of SBV infection via vaginal route in goats. Experimental SBV infection in pregnant goats between 28 and 42 days of gestation can lead to death or central nervous system lesions in fetuses. Evidence of susceptibility to SBV in several species of wild and exotic ruminants kept in zoos is described for the first time.; Le virus Schmallenberg (SBV) appartient au genre Orthobunyavirus, au sein de la famille des Bunyaviridae. Ce nouveau virus, découvert en 2011 au nord-ouest de l’Europe, affecte les ruminants domestiques. Il est responsable de signes cliniques discrets chez les adultes et de malformations congénitales chez les nouveau-nés. Ces travaux de thèse s’inscrivent dans les projets d’étude de la pathogenèse de l’infection à SBV et de l’épidémiologie de la maladie, dans le cadre d’un programme de recherche européen sur le virus. Ce manuscrit inclut de nouvelles données, telles les cinétiques de la virémie et de la séroconversion chez les ovins et caprins, après infection expérimentale par SBV. La possibilité d’infection par SBV par voie vaginale est démontrée expérimentalement chez la chèvre. Après infection expérimentale de chèvres gestantes entre 28 et 42 jours de gestation, une mortalité fœtale ou des lésions du système nerveux central des fœtus peuvent survenir. Enfin, la sensibilité de plusieurs espèces de ruminants sauvages et exotiques de parcs zoologiques vis-à-vis de SBV est démontrée pour la première fois.

The Centre region the West of Brazil possesses ultramafic massifs (UM) with coats lateritic representatives of the reserves and so the important economic resources of Ni. These nickelifere massifs allow to study the cycle of Ni under anthropological constraints by a multidisciplinary approach, associating chemical characterizations, physical measures, solid speciation, and the isotopic drawing of sources and the processes affecting the nickel. This work focused on the use of the isotopes of Ni as tracer aimed at identifying the isotopic signature within several compartments in interactions some with the others (source rock, saprolite, laterite, soil and plants) and to associate the fractionation observed in the biogeochemical processes. Furthermore, because of their economic resources, the studied massifs, Barro Alto and Niquelândia, undergo an important, mining and metallurgical anthropological pressure. So, they offer an opportunity to study the isotopic fractionation of the nickel associated with its anthropological cycle, and to see if it is possible to identify the anthropological contribution in the natural cycle of Ni by its isotopic signature. The results showed that the weathering of rocks UB leads to an isotopic fractionation of Ni, being translated by a loss in heavy isotopes of the solid phase with a Δ⁶⁰Ni of - 0,47 ‰ between the bedrock and the top-soil. This division seems associated at least partially with the incorporation and with the sorption of the light isotopes in iron oxides during the remobilization of Ni. This enrichment in light isotopes in the solid part leads to a heavier isotopic composition in the dissolved phase (waters of massifs: 0.50 ‰ < δ⁶⁰Ni < 0,70 ‰). The saprolitic zone presents an important variation of isotopic signature (δ⁶⁰Ni) from -0,04 ‰ to 1,41 ‰. For samples presenting a heavy isotopic signature, Ni is mainly within the serpentine strongly substituted, when the lighter signatures are in connection with a proportion of Ni more important within the goethite. In a system as this one with a significant number of Ni-bearing phases, it is however very difficult to establish a link between the solid speciation and the isotopic composition. The role of plants in the cycle of Ni was approached by studying the isotopic fractionation of Ni in three species of hyperaccumulating plants of Ni and two species of tolerant plants. There is an isotopic fractionation during the transfer of Ni between the stem and the leaf, which is systematically enriched in heavy isotopes of Ni. The leaves are the compartments of the plants where the Ni contents are the most important. The enrichment in heavy isotopes of Ni in leaves with regard to soils (- 1,05 ± 0,03 ‰ < Δ⁶⁰Ni_sol-feuilles < - 0,06 ± 0,12 ‰) seems to indicate that the return and the decomposition of this organic matter at soil level will come along with a contribution in heavy isotopes of Ni in the soil. The pyrometallurgical activity lead to an isotopic fractionation during the smelting process in reducing conditions which leads to the formaton of the reduction slag. These slags present an enrichment in heavy isotopes (δ⁶⁰Ni = 0,18 ± 0,05 ‰) compared with the feeding material (δ⁶⁰Ni = 0,08 ± 0,08 ‰) and the end product, the FeNi (δ⁶⁰Ni = 0,06 ± 0,02 ‰). Finally, this study shows that the use of the isotopes of Ni to decipher the Ni anthropogenic and natural is limited because of the low fractionation induced by the pyrometallurgical processes in the looks of the big variability of the natural samples within the literature (-1.03 ‰ < δ⁶⁰Ni < 2.50 ‰)., La région Centre Ouest du Brésil possède des massifs ultrabasiques (UB) avec des manteaux latéritiques représentants des réserves et ainsi des ressources économiques importantes de Ni. Ces massifs nickélifères permettent d’étudier le cycle du Ni sous contraintes anthropiques par une approche pluridisciplinaire, associant caractérisations chimiques, mesures physiques de sa spéciation solide, et traçage isotopique des sources et des processus affectant le nickel. Cette thèse focalisée sur l’utilisation des isotopes du Ni comme traceur a eu pour but d’identifier la signature isotopique au sein de plusieurs compartiments en interactions les uns avec les autres (roche mère, saprolite, latérite, sol et plantes) et d’associer les fractionnements observés aux processus biogéochimiques. De plus, du fait de leurs ressources économiques, les massifs étudiés, Barro Alto et Niquelândia, subissent une pression anthropique importante, minière et métallurgique. Ainsi, ils offrent une opportunité unique d’étudier le fractionnement isotopique du nickel associé à son cycle anthropique, et voir s’il est possible d’identifier la contribution anthropique dans le cycle naturel du Ni par sa signature isotopique. Les résultats ont montré que l’altération de roches UB conduit à un fractionnement isotopique du Ni, se traduisant par une perte en isotopes lourds de la phase solide, soit un Δ⁶⁰Ni de - 0,47 ‰ entre la roche mère et le top-sol. Ce fractionnement semble associé au moins en partie à l’incorporation et à la sorption des isotopes légers du Ni sur les oxydes de Fe lors de la remobilisation du Ni au cours de l’altération. Cet enrichissement en isotopes légers du Ni dans la partie solide conduit à une composition isotopique en Ni plus lourde dans la phase dissoute (eaux du massifs : 0.50 ‰ < δ⁶⁰Ni < 0,70 ‰). La zone saprolitique présente une variation importante de signature isotopique allant pour δ⁶⁰Ni de -0,04 ‰ à 1,41 ‰. Pour les échantillons présentant une signature isotopique lourde, le Ni se trouve principalement au sein de la serpentine fortement substitué, quand les signatures plus légères sont en lien avec une proportion de Ni plus importante au sein de la goethite. Dans un système comme celui-ci avec un nombre important de phases porteuses de Ni, il est cependant très difficile d’établir un lien entre la spéciation solide et l’isotopie du Ni. Le rôle des plantes dans le cycle du Ni a été abordé en étudiant le fractionnement isotopique du Ni dans trois espèces de plantes hyperaccumulatrices de Ni et deux espèces de plantes tolérantes. Il existe un fractionnement isotopique lors du transfert de Ni de la tige vers la feuille, qui est systématiquement enrichie en isotopes lourds du Ni. Les feuilles sont les compartiments des plantes où les teneurs en Ni sont les plus importantes. L’enrichissement en isotopes lourds du Ni des feuilles par rapport aux sols (- 1,05 ± 0,03 ‰ < Δ⁶⁰Ni_sol-feuilles < - 0,06 ± 0,12 ‰) semble indiquer que la restitution et la décomposition de cette matière organique au niveau du sol s’accompagnera d’un apport en isotopes lourds du Ni dans le sol. L’activité pyrométallurgique entraîne un fractionnement isotopique lors du processus de fusion en conditions réductrices qui conduit à la formation des scories de réduction. Ces résidus présentent un enrichissement en isotopes lourds (δ⁶⁰Ni = 0,18 ± 0,05 ‰) par rapport au matériel entrant (δ⁶⁰Ni = 0,08 ± 0,08 ‰) et au produit final, le FeNi (δ⁶⁰Ni = 0,06 ± 0,02 ‰). Enfin, cette étude montre que l’utilisation des isotopes du Ni pour tracer le Ni « anthropique » et le distinguer du Ni naturel possède certaines limites en raison du faible fractionnement induit par les processus pyrométallurgiques aux regards de la grande variabilité des échantillons naturels au sein de la littérature (-1.03 ‰ < δ⁶⁰Ni < 2.50 ‰).

The formalism of Quantum Chromodynamics on the lattice (or Lattice QCD) allows to perform ab-initio non-perturbative studies of strong-interaction driven processes, as it provides both a covariant regularisation of the theory of QCD and a natural framework for numerical computations. In this work, after a review of the main features of QCD and a step-by-step presentation of our discretization of QCD on a lattice, we undertake detailed studies of two problems of hadronic physics: the phenomenon of resonant scattering and the structure of the nucleon. The lattice calculations are performed with the Budapest-Marseille-Wuppertal Collaboration's 2+1-flavour gauge configurations, which give access to a wide range of lattice spacings, volumes and quarks masses, thereby allowing to study the sensibility of our results on these parameters, and to perform a complete continuum extrapolation. These configurations include dynamical quarks, and use a clover-improved Wilson QCD action. To investigate the scattering of particles on the lattice, we set up a Lüscher analysis for the emblematic case of pion-pion scattering in the channel of the rho meson resonance. We analyse our data with a variational generalized eigenvalue method, and give an in-depth calculation of the scattering phase-shifts and the corresponding resonance parameters, with a full control of the systematic errors. Our results provide an important step for lattice studies of scattering states, as they are the first to be performed at the physical pion mass, where one can see the actual decay of the rho into two pions. The obtained rho meson parameters are in good agreement with the experimental values, and consistent with a weak pion mass dependence of the coupling between the rho and two pions. As for our probe of the structure of the nucleon, we present a complete extraction of the electroweak isovector form factors, with a comprehensive study of the electric charge squared radius and of the axial charge. Our analysis also feature data at the physical pion mass, which turns out to be crucial in order to perform safe extrapolations to the physical point, as the chiral perturbation theory predicts violent variations of these quantities near the massless-quarks point. Our calculation includes source and sink projections onto the nucleon state, as well as a combined fit method between the two-point and three-point correlation functions to control the contamination of our data by excited states. Although one would need more data to perform a high-accuracy determination of the nucleon radius and axial charge at the physical point with a relevant estimation of the systematic errors, the results we obtain are in good agreement with the experiment and suggest that the excited-state effects are under control. Our analysis also highlights that gauge configurations ensembles near the physical pion mass and with large volumes must be used in order to extract accurate information about the nucleon structure from lattice calculations.; La Chromodynamique Quantique (QCD) sur réseau permet d'étudier de façon ab-initio et non-perturbative les processus d'interaction forte. Ce formalisme, qui permet une régularisation covariante de la théorie de l'interaction forte, fournit aussi un cadre naturel pour le calcul et la simulation numérique de la Chromodynamique Quantique. Dans cette thèse, après un tour d'horizon des principales propriétés de la QCD et une présentation détaillée de notre discrétisation de cette théorie sur un réseau, nous étudions de façon approfondie deux problèmes de physique hadronique : le phénomène de diffusion résonante et la structure du nucléon. Les calculs sont réalisés avec les configurations de jauge de la Collaboration Budapest-Marseille-Wuppertal, générées avec une action de Wilson améliorée avec 2+1 saveurs de quarks dynamiques. Elles couvrent une large gamme de pas de réseau, de volumes et de masses des quarks différents, permettant ainsi une étude fine de la sensibilité de nos résultats à ces paramètres, et fournissant un bon contrôle sur l'extrapolation au continu. Notre étude de la diffusion de particules sur le réseau est menée grâce à une méthode proposée par M. Lüscher. Nous avons choisi le cas particulier de la diffusion pion-pion dans le canal résonant du méson rho, et analysé nos données avec une méthode variationnelle aux valeurs propres généralisées. Nous présentons les déphasages pion-pion ainsi que les paramètres de la résonance obtenus de façon détaillée, tout en garantissant un bon contrôle de nos erreurs systématiques. Nos résultats apportent une avancée importante dans le panorama des études de diffusion sur le réseau car ce sont les premiers réalisés à la masse physique du pion, pour laquelle la désintégration du rho en deux pions peut effectivement avoir lieu. Les valeurs obtenues pour les paramètres de la résonance du méson rho sont accord avec l'expérience, et confirment la faible dépendance du couplage entre le rho et les deux pions à la masse du pion. L'exploration de la structure du nucléon se fait à travers un calcul complet des facteurs de forme électrofaibles isovectoriels, avec une étude approfondie du rayon de charge électrique et de la charge axiale. Notre analyse présente aussi des données à la masse physique du pion, ce qui s'avère crucial pour maîtriser les extrapolations au point physique, étant données les variations violentes prédites par la perturbation chirale de ces quantités. Notre calcul utilise une projection sur les états du nucléon à la source et au puits, et une méthode de fit combinant les fonctions de corrélation à deux et trois points afin de réduire et de contrôler au maximum les contaminations pouvant venir des états excités. Bien que davantage de données seraient nécessaires pour déterminer très précisément le rayon et la charge axiale au point physique avec une évaluation pertinente des erreurs systématiques, les valeurs que nous obtenons sont en bon accord avec l'expérience, et suggèrent que les effets dus aux états excités sont faibles et sous contrôle. Notre analyse souligne aussi que l'utilisation de configurations de jauge avec des masses de pion proches de la valeur physique et avec des grands volumes semble indispensable à une étude précise de la structure du nucléon sur réseau.

Magnetic reconnection is a fundamental energy conversion process in plasma. It occurs in thin regions of strong current known as current sheets and results in particle heating and acceleration. In turbulence, which is ubiquitous in space plasma, magnetic reconnection has been observed to occur in small scale structures that form therein, and is thought to contribute to dissipation of turbulent energy at kinetic scales. For this work we examine data from the Cluster spacecraft in the Earth's magnetosheath, downstream of the quasi-parallel shock. The detection of ion-scale current sheets was performed by implementing the PartialVariance of Increments (PVI) method for multiple spacecraft. The properties of the observed current sheets were different for high (> 3) and low (< 3) values of the PVI index. We observed a distinct population of high PVI (> 3) structures that accounted for ~ 20% of the total. Those current sheets have high magneticshear (> 90degrees). In order to estimate the local heating occurring within those current sheets, a proxy of the electron temperature was obtained at high time resolution(125ms) from the partial distributions measured by Cluster. This allowed for the first time to study the localized electron heating within ion-scale currentsheets. The observed enhancement of the estimated electron temperature withinthe high PVI current sheets suggest that they are important for local electron heating and energy dissipation. We also examined measurements inside the diffusion region of a thin reconnecting current sheet. Multi-spacecraft observationsallow as to study electron distributions and wave activity at different distances from the x-line. Significant differences were observed in the electron populations as they were heated going through the current sheet. In particular electrons were heated in the direction parallel to the magnetic field in close proximity to thex-line, whereas no significant variation was observed in the perpendicular direction. However, the distribution was more isotropic downstream of the x-line with electrons heated in the perpendicular direction.; La reconnexion magnétique est un mécanisme fondamental de conversion d'énergie dans le plasma. Il se déroule dans les régions minces de fort courant appelées couches de courants, et produit le chauffage et l accélération des particules. Dans un milieu turbulent, la reconnexion magnétique a été observée dans de petites structures qui se forment dans celui-ci, et on a postulé que cela contribue de façon importante la dissipation de l'énergie turbulente l'échelle cinétique. Pour ce travail, nous examinons les données des satellites Custer dans la magnétogaine de la Terre, en aval du choc quasi-parallèle. La détection des couches de courant d'échelle ionique a été réalisé par l'application de la méthode de la variance partielle des incréments (PVI) pour des satellites multiples. Les proprietées des couches de courant observées étaient différentes pour des valeurs de l'indice PVI élevées(PV I > 3) et bas (PV I < 3). Nous avons observé une population distincte de haut indice PVI (> 3) structures qui représentaient ~ 20% du total. Ces couches de courant ont une rotation du champ magnétique élevée (> 90o). Afin d'estimer le chauffage local survenant dans ces couches de courant, une estimation de la température des électrons a été obtenue à haute résolution temporelle (125ms) parles distributions d'électrons partielles mesurées par Cluster. Cela a permis pour la première fois d'étudier le chauffage d'électrons localisés dans les couches de courant d'échelle ionique. L'augmentation observée de la température des électrons estimée dans les couches de courant aux PVI élevées suggèrent qu'ils sont importants pour le chauffage local d'électrons et de dissipation d'énergie. Nous avons également examiné les mesures l'intérieur de la région de diffusion d'une couche de courant o la reconnexion magnétique est en cours. Les observations simultanées par des satellites multiples permettent aussi d'étudier les distributions d'électrons et l'activité des ondes à des distances différentes de la ligne x. Des différences significatives ont été observées dans les populations d'électrons comme ils ont été chauffés en passant par la couche de courant. En particulier, les électrons sont chauffés dans la direction parallèle au champ magnétique proximité de la ligne x, alors qu'aucune variation significative n'a été observée dans la direction perpendiculaire. Cependant,la distribution est plus isotrope en aval de la ligne x, chauffées par des électrons dans la direction perpendiculaire.

The characterization of electromagnetic radiation sources by near field techniques is now widely used. These involve measuring the radiated field close to the source to deduce, by mathematical processing, the field in other areas of space (near field and far field). There are many applications such as the evaluation of the antenna far field radiation patterns or the determination of safety perimeters around base station antennas. Furthermore, the near-field measurement technique can be used in the sources diagnostic.In our study, we present a new method for calculating the modal expansion coefficients from irregularly sampled or arbitrary measurement surfaces. The calculation of these modal coefficients allows the assessment of the radiation pattern of the antenna under test in every spatial directions.The principle of the matrix method is to calculate the modal coefficients by solving a system of linear equations relating the measured electric field and wave functions. Once the modal coefficients are known the far field of the structure is achieved.This method allows the separation between the geometry of the measuring surface and the coordinate system wherein the modal expansion is expressed. This leads to many advantages, such as selecting any measurement surfaces, for the reasons of compactness, implementation simplicity or truncation errors suppression., La caractérisation des sources de rayonnement électromagnétique par des techniques de champ proche est aujourd'hui largement utilisée. Ces techniques consistent à mesurer le champ rayonné à proximité de la source pour en déduire, par traitement mathématique, le champ dans d'autres zones de l'espace (champ proche ou champ lointain). Les applications sont nombreuses comme par exemple la caractérisation des diagrammes de rayonnement des antennes ou la détermination des périmètres de sécurité autour des antennes de station de base. Par ailleurs, la mesure en champ proche trouve également des applications dans le diagnostic des sources.Ce travail de thèse porte sur une nouvelle méthode de calcul des coefficients du développement modal à partir d'une mesure sur une surface échantillonnée irrégulièrement ou arbitraire. Ces coefficients permettent ensuite d'évaluer le diagramme de rayonnement de la structure rayonnante dans toutes les directions de l'espace.Le principe de la méthode matricielle consiste à mesurer les composantes tangentielles du champ électromagnétique sur une surface. Les coefficients modaux sont obtenus par l'inversion d'un système d'équations linéaires reliant le champ électrique mesuré et les fonctions d'ondes.Cette méthode permet de désolidariser la géométrie de la surface de mesure du système de coordonnées dans lequel est exprimé le développement modal. Il en résulte de nombreux avantages, comme le choix d'une surface de mesure quelconque, pour des raisons de compacité, de simplicité de mise en œuvre ou de suppression d'erreur de troncature.

The inevitable emergence of the necessity to estimate the size of a software thus estimating the probable cost and effort is a direct outcome of increasing need of complex and large software in almost every conceivable situation. Furthermore, due to the competitive nature of the software development industry, the increasing reliance on accurate size estimation at early stages of software development becoming a commonplace practice. Traditionally, estimation of software was performed a posteriori from the resultant source code and several metrics were in practice for the task. However, along with the understanding of the importance of code size estimation in the software engineering community, the realization of early stage software size estimation, became a mainstream concern. Once the code has been written, size and cost estimation primarily provides contrastive study and possibly productivity monitoring. On the other hand, if size estimation can be performed at an early development stage (the earlier the better), the benefits are virtually endless. The most important goals of the financial and management aspect of software development namely development cost and effort estimation can be performed even before the first line of code is being conceived. Furthermore, if size estimation can be performed periodically as the design and development progresses, it can provide valuable information to project managers in terms of progress, resource allocation and expectation management. This research focuses on functional size estimation metrics commonly known as Function Point Analysis (FPA) that estimates the size of a software in terms of the functionalities it is expected to deliver from a user’s point of view. One significant problem with FPA is the requirement of human counters, who need to follow a set of standard counting rules, making the process labour and cost intensive (the process is called Function Point Counting and the professional, either analysts or counters). Moreover, these rules, in many occasion, are open to interpretation, thus they often produce inconsistent counts. Furthermore, the process is entirely manual and requires Function Point (FP) counters to read large specification documents, making it a rather slow process. Some level of automation in the process can make a significant difference in the current counting practice. Automation of the process of identifying the FPs in a document accurately, will at least reduce the reading requirement of the counters, making the process faster and thus shall significantly reduce the cost. Moreover, consistent identification of FPs will allow the production of consistent raw function point counts. To the best of our knowledge, the works presented in this thesis is an unique attempt to analyse specification documents from early stages of the software development, using a generic approach adapted from well established Natural Language Processing (NLP) practices.; La nécessité d'estimer la taille d’un logiciel pour pouvoir en estimer le coût et l’effort nécessaire à son développement est une conséquence de l'utilisation croissante des logiciels dans presque toutes les activités humaines. De plus, la nature compétitive de l’industrie du développement logiciel rend courante l’utilisation d’estimations précises de leur taille, au plus tôt dans le processus de développement. Traditionnellement, l’estimation de la taille des logiciels était accomplie a posteriori à partir de diverses mesures appliquées au code source. Cependant, avec la prise de conscience, par la communauté de l’ingénierie logicielle, que l’estimation de la taille du code est une donnée cruciale pour la maîtrise du développement et des coûts, l’estimation anticipée de la taille des logiciels est devenue une préoccupation répandue. Une fois le code écrit, l’estimation de sa taille et de son coût permettent d'effectuer des études contrastives et éventuellement de contrôler la productivité. D’autre part, les bénéfices apportés par l'estimation de la taille sont d'autant plus grands que cette estimation est effectuée tôt pendant le développement. En outre, si l’estimation de la taille peut être effectuée périodiquement au fur et à mesure de la progression de la conception et du développement, elle peut fournir des informations précieuses aux gestionnaires du projet pour suivre au mieux la progression du développement et affiner en conséquence l'allocation des ressources. Notre recherche se positionne autour des mesures d’estimation de la taille fonctionnelle, couramment appelées Analyse des Points de Fonctions, qui permettent d’estimer la taille d’un logiciel à partir des fonctionnalités qu’il doit fournir à l’utilisateur final, exprimées uniquement selon son point de vue, en excluant en particulier toute considération propre au développement. Un problème significatif de l'utilisation des points de fonction est le besoin d'avoir recours à des experts humains pour effectuer la quotation selon un ensemble de règles de comptage. Le processus d'estimation représente donc une charge de travail conséquente et un coût important. D'autre part, le fait que les règles de comptage des points de fonction impliquent nécessairement une part d'interprétation humaine introduit un facteur d'imprécision dans les estimations et rend plus difficile la reproductibilité des mesures. Actuellement, le processus d'estimation est entièrement manuel et contraint les experts humains à lire en détails l'intégralité des spécifications, une tâche longue et fastidieuse. Nous proposons de fournir aux experts humains une aide automatique dans le processus d'estimation, en identifiant dans le texte des spécifications, les endroits les plus à même de contenir des points de fonction. Cette aide automatique devrait permettre une réduction significative du temps de lecture et de réduire le coût de l'estimation, sans perte de précision. Enfin, l’identification non ambiguë des points de fonction permettra de faciliter et d'améliorer la reproductibilité des mesures. À notre connaissance, les travaux présentés dans cette thèse sont les premiers à se baser uniquement sur l’analyse du contenu textuel des spécifications, applicable dès la mise à disposition des spécifications préliminaires et en se basant sur une approche générique reposant sur des pratiques établies d'analyse automatique du langage naturel.

Adult hippocampal neurogenesis plays a critical role in hippocampal-dependent memory, however its role in complex forms of memory such as episodic memory has not as yet been explored. The work presented in this thesis focuses on the issue of the involvement of newborn hippocampal neurons in long term episodic memory. We developed a new episodic memory task based on the presentation of occasional episodes allowing rats to encode “What – Where – In which context” information. We show for the first time that rats are able to remember on the long term brief past episodes of life and to use their episodic memory in a flexible manner. The characterization of retention profiles allows us to identify individual abilities in the recollection of the various elements of the memory and shows that episodic memory recall requires the integrity of the hippocampus and involves a hippocampo-cortical network, the activation of which correlates with recall performance. Performance of rats subjected to focal irradiation of the hippocampus shows that adult hippocampal neurogenesis contributes significantly to the consolidation and faithful recall of episodic memory. These results are discussed in the context of the implication of hippocampal newborn neurons in the resolution of memories of occasional events in order to discriminate different, but closely related episodes of life in relation to pattern separation and pattern completion functions of the hippocampus. Furthermore, the molecular mechanisms underlying the recruitment of newborn hippocampal neurons by learning remain to date unknown. We investigated the role of Zif268, an immediate early gene known to play an essential role in memory processes, and show that this gene plays a crucial role in the selection and recruitment of newborn hippocampal neurons by learning during their critical period of integration in hippocampal neural networks. Overall, this work brings new knowledge on the contribution of newborn hippocampal neurons to memory processes in a highly demanding cognitive situation based on the encoding of an integrated and high-resolution representation of complex occasional events, and on the mechanisms underlying their recruitment.; La neurogenèse adulte du gyrus denté de l’hippocampe joue un rôle essentiel dans les processus mnésiques dépendants de l’hippocampe, mais son rôle dans des formes complexes de mémoire comme la mémoire épisodique n’a jamais été exploré. Le travail de cette thèse porte sur l’étude de l’implication des nouveaux neurones de l’hippocampe dans la mise en mémoire d’un souvenir épisodique à long terme. Nous avons développé une nouvelle tâche de mémoire épisodique reposant sur la présentation occasionnelle d’épisodes permettant d’encoder des informations de type « Quoi – Où – Dans quel contexte ». Nous montrons pour la première fois que les rats sont capables de se souvenir à très long terme de brefs épisodes de vie et d’utiliser cette mémoire d’une manière flexible. La caractérisation des profils de rétention permet d’accéder aux capacités individuelles de recollection des différents éléments du souvenir et montre que le rappel fiable de la mémoire épisodique nécessite l’intégrité de l’hippocampe et met en jeu un vaste réseau hippocampo-cortical dont l’activation est corrélée au rappel. Les performances de rats soumis à une irradiation focale de l’hippocampe montrent que la neurogenèse adulte hippocampique contribue de façon significative à la consolidation et au rappel fiable du souvenir épisodique. Ces résultats sont discutés dans le cadre d’une implication de la neurogenèse adulte dans la résolution de la mise en mémoire d’événements occasionnels dans le but de discriminer deux épisodes de vie proches, en lien avec les fonctions de séparation et de complétion de patterns de l’hippocampe. Par ailleurs, les mécanismes moléculaires qui sous-tendent le recrutement des nouveaux neurones lors d’un apprentissage restent inconnus. Nous avons analysé le rôle du gène immédiat précoce Zif268, acteur moléculaire essentiel dans les processus mnésiques, et montrons que ce gène joue un rôle crucial dans la sélection et le recrutement des nouveaux neurones lors de la mémorisation au cours de leur période critique d’intégration dans les réseaux neuronaux de l’hippocampe. Ce travail apporte des éléments nouveaux sur la participation des nouveaux neurones hippocampiques dans les processus mnésiques dans une situation à forte demande cognitive basée sur l’encodage d’une représentation intégrée et résolue d’événements occasionnels complexes, ainsi que sur les mécanismes qui sous-tendent leur recrutement.

Adult hippocampal neurogenesis plays a critical role in hippocampal-dependent memory, however its role in complex forms of memory such as episodic memory has not as yet been explored. The work presented in this thesis focuses on the issue of the involvement of newborn hippocampal neurons in long term episodic memory. We developed a new episodic memory task based on the presentation of occasional episodes allowing rats to encode “What – Where – In which context” information. We show for the first time that rats are able to remember on the long term brief past episodes of life and to use their episodic memory in a flexible manner. The characterization of retention profiles allows us to identify individual abilities in the recollection of the various elements of the memory and shows that episodic memory recall requires the integrity of the hippocampus and involves a hippocampo-cortical network, the activation of which correlates with recall performance. Performance of rats subjected to focal irradiation of the hippocampus shows that adult hippocampal neurogenesis contributes significantly to the consolidation and faithful recall of episodic memory. These results are discussed in the context of the implication of hippocampal newborn neurons in the resolution of memories of occasional events in order to discriminate different, but closely related episodes of life in relation to pattern separation and pattern completion functions of the hippocampus. Furthermore, the molecular mechanisms underlying the recruitment of newborn hippocampal neurons by learning remain to date unknown. We investigated the role of Zif268, an immediate early gene known to play an essential role in memory processes, and show that this gene plays a crucial role in the selection and recruitment of newborn hippocampal neurons by learning during their critical period of integration in hippocampal neural networks. Overall, this work brings new knowledge on the contribution of newborn hippocampal neurons to memory processes in a highly demanding cognitive situation based on the encoding of an integrated and high-resolution representation of complex occasional events, and on the mechanisms underlying their recruitment.; La neurogenèse adulte du gyrus denté de l’hippocampe joue un rôle essentiel dans les processus mnésiques dépendants de l’hippocampe, mais son rôle dans des formes complexes de mémoire comme la mémoire épisodique n’a jamais été exploré. Le travail de cette thèse porte sur l’étude de l’implication des nouveaux neurones de l’hippocampe dans la mise en mémoire d’un souvenir épisodique à long terme. Nous avons développé une nouvelle tâche de mémoire épisodique reposant sur la présentation occasionnelle d’épisodes permettant d’encoder des informations de type « Quoi – Où – Dans quel contexte ». Nous montrons pour la première fois que les rats sont capables de se souvenir à très long terme de brefs épisodes de vie et d’utiliser cette mémoire d’une manière flexible. La caractérisation des profils de rétention permet d’accéder aux capacités individuelles de recollection des différents éléments du souvenir et montre que le rappel fiable de la mémoire épisodique nécessite l’intégrité de l’hippocampe et met en jeu un vaste réseau hippocampo-cortical dont l’activation est corrélée au rappel. Les performances de rats soumis à une irradiation focale de l’hippocampe montrent que la neurogenèse adulte hippocampique contribue de façon significative à la consolidation et au rappel fiable du souvenir épisodique. Ces résultats sont discutés dans le cadre d’une implication de la neurogenèse adulte dans la résolution de la mise en mémoire d’événements occasionnels dans le but de discriminer deux épisodes de vie proches, en lien avec les fonctions de séparation et de complétion de patterns de l’hippocampe. Par ailleurs, les mécanismes moléculaires qui sous-tendent le recrutement des nouveaux neurones lors d’un apprentissage restent inconnus. Nous avons analysé le rôle du gène immédiat précoce Zif268, acteur moléculaire essentiel dans les processus mnésiques, et montrons que ce gène joue un rôle crucial dans la sélection et le recrutement des nouveaux neurones lors de la mémorisation au cours de leur période critique d’intégration dans les réseaux neuronaux de l’hippocampe. Ce travail apporte des éléments nouveaux sur la participation des nouveaux neurones hippocampiques dans les processus mnésiques dans une situation à forte demande cognitive basée sur l’encodage d’une représentation intégrée et résolue d’événements occasionnels complexes, ainsi que sur les mécanismes qui sous-tendent leur recrutement.

Studies of new energy sources are necessary to meet the rising global demand. In the nuclear area, Th-U cycle has been reinvestigated to supplement or replace the currently used U-Pu cycle. This project though needs further improvement to be operated in an industrial plant, especially on the reprocessing process, which consists in fuel dissolution in nitric acid medium, followed by liquid-liquid extraction. Still, unlike uranium, thorium oxide does not dissolve in concentrated nitric acid. Small amounts of fluoride are required to achieve the dissolution. The dissolution is rather slow and HNO₃-HF mixture is very corrosive. The aim of this project is thus to find an efficient dissolution method which both decreases corrosion and improves dissolution rate. The synthetized thorium oxide powder has been dissolved in chosen conditions. Effects of solid parameters, dissolution method and dissolution medium have been studied. Results show a strong dependence on oxide crystallinity. No improvement on dissolution rate was observed with power ultrasounds, except for the temperature increase, which greatly enhances dissolution rate. No other complexing agents than fluoride allows total dissolution. Rising HNO₃ and HF concentrations increases dissolution rate until the amount of fluorides is so high that a precipitate forms at the surface. This study led to the proposal of a dissolution mechanism whose limiting step is the formation of an activated complex. Based on kinetics and equilibrium equations, initial dissolution rate was then written as a function of the different studied parameters. Experimental results were finally fitted by this relation to find kinetics and thermodynamics constants, proving the accuracy of the proposed mechanism.; Des recherches sur de nouvelles sources énergétiques ont été initiées pour faire face à la hausse de la demande mondiale. Dans le domaine nucléaire, la filière Th-U est envisagée pour compléter ou remplacer la filière U-Pu. Toutefois, des améliorations technologiques sont nécessaires avant l’aboutissement industriel de ce projet, notamment sur l’adaptation du procédé de retraitement du combustible U-Pu à celui du cycle Th-U, qui consiste à dissoudre le combustible en milieu acide nitrique, suivi d’une extraction liquide-liquide. Or, contrairement à l’uranium, l’oxyde de thorium n’est pas soluble dans HNO₃ concentré. Un ajout de petites quantités de fluorures est nécessaire à l’obtention d’une dissolution totale. Cependant, la dissolution reste lente et le milieu HNO₃-HF est très corrosif. L’objectif de cette étude est de comprendre les réactions mises en jeu afin d’optimiser la composition de la solution pour diminuer la corrosion et améliorer la cinétique de dissolution. La poudre d’oxyde de thorium synthétisée en laboratoire est solubilisée dans des conditions expérimentales et selon un protocole prédéfinis. L’effet des caractéristiques du solide, de la méthode de dissolution et du milieu de dissolution ont été étudiés. La morphologie de l’oxyde a une forte influence sur la vitesse de dissolution. L’impact majeur des ultrasons de puissance est l’augmentation de la température, qui améliore considérablement la vitesse de dissolution. Le remplacement des fluorures par d’autres complexants du thorium n’a pas permis d’atteindre une dissolution quantitative de l’oxyde. L’augmentation des concentrations de HF et de HNO₃ accélère la dissolution, mais une concentration trop importante de fluorure mène à la formation d’un précipité blanc qui passive la surface. Sur la base de cette étude, un mécanisme réactionnel a été proposé. L’étape limitante est la formation d’un complexe activé. L’écriture et la résolution des équations cinétiques et des équilibres thermodynamiques a permis d’établir une relation analytique exprimant le taux de dissolution de ThO₂ en fonction des paramètres expérimentaux. La simulation des résultats expérimentaux à l’aide de cette relation a ensuite permis de déterminer les constantes thermodynamiques et cinétiques rendant compte de tous les phénomènes observés, validant ainsi le mécanisme proposé.

This thesis focuses on sequential decision making in unknown environment, and more particularly on the Multi-Armed Bandit (MAB) setting, defined by Lai and Robbins in the 50s. During the last decade, many theoretical and algorithmic studies have been aimed at cthe exploration vs exploitation tradeoff at the core of MABs, where Exploitation is biased toward the best options visited so far while Exploration is biased toward options rarely visited, to enforce the discovery of the the true best choices. MAB applications range from medicine (the elicitation of the best prescriptions) to e-commerce (recommendations, advertisements) and optimal policies (e.g., in the energy domain). The contributions presented in this dissertation tackle the exploration vs exploitation dilemma under two angles. The first contribution is centered on risk avoidance. Exploration in unknown environments often has adverse effects: for instance exploratory trajectories of a robot can entail physical damages for the robot or its environment. We thus define the exploration vs exploitation vs safety (EES) tradeoff, and propose three new algorithms addressing the EES dilemma. Firstly and under strong assumptions, the MIN algorithm provides a robust behavior with guarantees of logarithmic regret, matching the state of the art with a high robustness w.r.t. hyper-parameter setting (as opposed to, e.g. UCB (Auer 2002)). Secondly, the MARAB algorithm aims at optimizing the cumulative 'Conditional Value at Risk' (CVar) rewards, originated from the economics domain, with excellent empirical performances compared to (Sani et al. 2012), though without any theoretical guarantees. Finally, the MARABOUT algorithm modifies the CVar estimation and yields both theoretical guarantees and a good empirical behavior. The second contribution concerns the contextual bandit setting, where additional informations are provided to support the decision making, such as the user details in the ontent recommendation domain, or the patient history in the medical domain. The study focuses on how to make a choice between two arms with different numbers of samples. Traditionally, a confidence region is derived for each arm based on the associated samples, and the 'Optimism in front of the unknown' principle implements the choice of the arm with maximal upper confidence bound. An alternative, pioneered by (Baransi et al. 2014), and called BESA, proceeds instead by subsampling without replacement the larger sample set. In this framework, we designed a contextual bandit algorithm based on sub-sampling without replacement, relaxing the (unrealistic) assumption that all arm reward distributions rely on the same parameter. The CL-BESA algorithm yields both theoretical guarantees of logarithmic regret and good empirical behavior.; Cette thèse s'inscrit dans le domaine de la prise de décision séquentielle en environnement inconnu, et plus particulièrement dans le cadre des bandits manchots (multi-armed bandits, MAB), défini par Robbins et Lai dans les années 50. Depuis les années 2000, ce cadre a fait l'objet de nombreuses recherches théoriques et algorithmiques centrées sur le compromis entre l'exploration et l'exploitation : L'exploitation consiste à répéter le plus souvent possible les choix qui se sont avérés les meilleurs jusqu'à présent. L'exploration consiste à essayer des choix qui ont rarement été essayés, pour vérifier qu'on a bien identifié les meilleurs choix. Les applications des approches MAB vont du choix des traitements médicaux à la recommandation dans le contexte du commerce électronique, en passant par la recherche de politiques optimales de l'énergie. Les contributions présentées dans ce manuscrit s'intéressent au compromis exploration vs exploitation sous deux angles spécifiques. Le premier concerne la prise en compte du risque. Toute exploration dans un contexte inconnu peut en effet aboutir à des conséquences indésirables ; par exemple l'exploration des comportements d'un robot peut aboutir à des dommages pour le robot ou pour son environnement. Dans ce contexte, l'objectif est d'obtenir un compromis entre exploration, exploitation, et prise de risque (EER). Plusieurs algorithmes originaux sont proposés dans le cadre du compromis EER. Sous des hypothèses fortes, l'algorithme MIN offre des garanties de regret logarithmique, à l'état de l'art ; il offre également une grande robustesse, contrastant avec la forte sensibilité aux valeurs des hyper-paramètres de e.g. (Auer et al. 2002). L'algorithme MARAB s'intéresse à un critère inspiré de la littérature économique(Conditional Value at Risk), et montre d'excellentes performances empiriques comparées à (Sani et al. 2012), mais sans garanties théoriques. Enfin, l'algorithme MARABOUT modifie l'estimation du critère CVaR pour obtenir des garanties théoriques, tout en obtenant un bon comportement empirique. Le second axe de recherche concerne le bandit contextuel, où l'on dispose d'informations additionnelles relatives au contexte de la décision ; par exemple, les variables d'état du patient dans un contexte médical ou de l'utilisateur dans un contexte de recommandation. L'étude se focalise sur le choix entre bras qu'on a tirés précédemment un nombre de fois différent. Le choix repose en général sur la notion d'optimisme, comparant les bornes supérieures des intervalles de confiance associés aux bras considérés. Une autre approche appelée BESA, reposant sur le sous-échantillonnage des valeurs tirées pour les bras les plus visités, et permettant ainsi de se ramener au cas où tous les bras ont été tirés un même nombre de fois, a été proposée par (Baransi et al. 2014).

The contribution is about the electromagnetic modeling of fiber-reinforced periodically organized composite laminates. The final goal is to gain a good understanding of their electromagnetic behavior as well as to acquire images that should exhibit the location of possibly damaged zones, and provide some quantification of these zones. The thesis focuses on the scattering of well-organized periodic structures and building up an efficient full-wave computational model for multilayered composites, wherein each layer is reinforced by periodically arranged fibers, which is the first step for further investigation of the disorganized one.The work firstly considered the scattering problem of a slab in which infinite circular fibers, with the same radius, are periodically embedded with the same orientation of their axes and the same center-to-center distance. A 2-dimensional problem with normally and obliquely incident E- and H-polarized plane waves as well as Gaussian beams is firstly considered for understanding the principles and philosophies of the used mode-matching method and multipole expansion. Then the work is extended to the investigation if the scattering of the slab under illumination of a conically incident 3-dimensional electromagnetic wave, which shows the potential of the work for obtaining the response of the structure to a point source.A more practical but complicated multilayered composite, constructed by stacking up the slabs one over the other, is further investigated. Two different composites are taken into account. To study the first composite, with fibers in different layers having the same orientations, T-matrix- and S-matrix-based methods are introduced into the work for solving the linear system produced by mode-matching at the boundaries between two adjacent layers. Then, further investigation of the second kind of composite, wherein the fibers within different layers are orientated into different directions, is carried out by extending the approach properly.Some attention is also given to homogenization issues, so as to link small-scale approaches as developed in the thesis with large-scale ones as often considered in non-destructive testing of composite laminates.Extensive numerical simulations are proposed, validated whenever possible by reference results taken from the literature (notably in the case of photonic crystals) and the use of brute-force solvers. Emphasis is also on special cases of composites (glass-fiber- and graphite-fiber-based ones) as most often faced in practical applications, with appropriate frequency bands in harmony with the dielectric or conductive aspect of the fibers.; La thèse porte sur la modélisation électromagnétique et la simulation de composites stratifiés plans (laminés), renforcés par des fibres organisées périodiquement. L'objectif est d'acquérir une bonne compréhension du comportement électromagnétique de telles structures, en première et étape de ce que pourrait ultérieurement être la production d’images mettant en évidence la localisation de zones éventuellement endommagées, et fournissant une certaine quantification de celles-ci. La thèse proprement dite se concentre donc sur la construction et l’évaluation de modèles de la diffraction électromagnétique par des composites multicouches tels que chaque couche est renforcée par des fibres disposées périodiquement.Est d’abord investiguée la diffraction par une plaque diélectrique (mono-couche) au sein de laquelle des fibres cylindriques de section circulaire de même rayon sont incorporées périodiquement, ces fibres ayant la même orientation de leurs axes et la même distance de centre à centre. Un cas bidimensionnel impliquant des ondes planes E ou H-polarisées, ainsi que des faisceaux gaussiens, normalement ou obliquement incidents, est d'abord pris en considération afin de mieux comprendre principes et philosophies des méthodes de choix, le couplage de mode et l'expansion multipolaire. Puis le travail est étendu, la diffraction de la plaque sous un éclairement tridimensionnel (conique) étant alors traitée en détail, ce qui montre aussi le potentiel de la méthodologie mise en œuvre si l’on souhaite obtenir la réponse électromagnétique de la structure à une source ponctuelle.Un composite multicouche, plus courant, mais plus complexe, qui est fait d’un empilement de plaques l'une sur l'autre, est alors étudié. Deux différentes espèces de composites sont ici prises en compte. Pour étudier la première, dont les fibres dans les différentes couches possèdent les mêmes orientations, des méthodes à base de matrices dites S ou dites T sont introduites, impliquant entre autre de s’intéresser à une résolution convenable du système linéaire produit selon le couplage de mode à la transition entre deux couches adjacentes. Une investigation de la deuxième espèce de composites suit alors, pour lequel les fibres au sein des différentes couches sont orientées dans des directions différentes quelconques, ce que permet une extension précautionneuse des approches précédentes. Une certaine attention est également portée au problème de l'homogénéisation des composites, de manière à lier les démarches à petite échelle telles que développées dans la thèse à celles à grande échelle souvent les seules prises en compte dans le contrôle non destructif et l’imagerie des composites stratifiés.De nombreux résultats de simulations numériques sont proposés et validés autant que possible par des résultats de référence de la littérature (notamment dans le cas de cristaux photoniques) et l'utilisation de solveurs « brute-force ». L'accent est aussi mis sur des cas particuliers de matériaux composites (ceux à base de fibres de verre et ceux à base de fibres de carbone) qui sont le plus souvent rencontrés dans les applications pratiques, avec des bandes de fréquences appropriées choisies en accord avec le comportement des fibres, principalement diélectrique ou principalement conducteur.

In this thesis I present a study of two kinds of dense ISM structures: compact cold sources detected by Planck and dense condensations in a photodissociation region (PDR), namely the Orion Bar detected by ground-based and Herschel telescopes. Both kinds of structures are closely related to star formation. The cold sources are investigated as potentially gravitationally bound, prestellar, objects. The Orion Bar is a highly FUV-illuminated (G0=104) prototypical PDR, with several known protoplanetary disks, illuminated by the young Trapezium stars.First I introduce a paper published in A&A: The Physical state of selected cold clumps. In this paper we compared the Herschel dust continuum observations from the open time key program Galactic Cold Cores to ground based molecular line observations from the 20-m radio telescope of the Onsala Space Observatory in Sweden. The clumps were selected based on their brightness and low dust color temperatures (T=10-15 K). We calculated the virial and Bonnor-Ebert masses and compared them to the masses calculated from the observations. The results indicate that most of the observed cold clumps are not necessarily prestellar.Then I move on to the warm and dense condensations of the ISM. In my study of the Orion Bar, I use observations from PACS instrument on board Herschel from the open time program Unveiling the origin and excitation mechanisms of the warm CO, OH and CH+. I present maps of 110”x110” of the methylidyne cation (CH+ J=3-2), OH doublets at 84 µm, and high-J CO (J=19-18). This is the first time that these PDR tracers are presented in such a high spatial resolution and high signal-to-noise ratio. The CH+ and OH have critical densities (1010 cm-3) and upper level energy temperatures (250 K). In addition the endothermicity of the CH+ + H2 reaction (4300 K) that forms CH+ is comparable to the activation barrier of the O + H2 reaction (4800 K) forming OH. Given these similarities it is interesting to compare their emission. The spatial distribution of CH+ and OH shows the same clumpy structure of the Bar that has been seen in other observations. The morphology of CH+ and H2 confirms that CH+ formation and excitation is strongly dependent on the vibrationally excited H2, while OH is not. The peak in the OH 84 µm emission corresponds to a bright young object, identified as the externally illuminated protoplanetary disk 244-440.Finally, I study the high-J CO in the Orion Bar. I also introduce low- and mid-J CO observations of the area. The high-J CO morphology shows a clumpy structure in the Bar and we establish a link between the dense core of the clumps, traced in CS J=2-1 by Lee et al. (2013) and in H13CN by Lis and Schilke (2003). We also show that the high-J CO is mainly excited by the UV heating., Mon travail de thèse présente deux types de structures denses : des sources froides compactes détectées par Planck et des condensations denses dans une région de photodissociation (PDR), à savoir la Barre d’Orion. Les deux types de structures sont étroitement liées à la formation des étoiles. Les sources froides sont étudiées comme objets potentiellement gravitationnellement liés, c’est-à-dire comme objets préstellaires. La Barre d’Orion est intéressante en tant que PDR à fort champ UV (G0 ∼104) prototypique, avec plusieurs disques protoplanétaires connus, éclairés par les jeunes étoiles du Trapèze.D’abord, je présente un article publié dans A&A: The Physical state of selected cold clumps. Dans cet article, nous avons comparé les observations du continuum de la poussière par Herschel provenant de l’open time key program Galactic Cold Cores (Herschel) aux observations de raies moléculaires par le radiotélescope de 20-m de l’Onsala Space Observatory en Suède. Les objets ont été sélectionnés en fonction de leur luminosités et faibles températures de couleur des poussières (T∼10−15 K). Nous avons calculé les masses du viriel et de Bonnor-Ebert et les avons comparées aux masses déduites à partir des observations. Les résultats indiquent que la plupart des objets froids observés ne sont pas nécessairement préstellaires.Dans mon étude de la Barre d’Orion, j’utilise des observations de l’instrumentPACS d’Herschel du programme Unveiling the origin and excitation mechanisms of the warm CO, OH and CH+ . Je présente des cartes de 110” ×110” du cation méthylidyne (CH+ J=3-2), des doublets de OH à 84 μm, et des raies de CO á hauts J (J=19-18). C’est la première fois que ces traceurs des PDR ont présentés avec une telle résolution spatiale et un tel rapport signal-sur-bruit.La répartition spatiale de CH+ et OH montre la même structure de la Barre qui a été vue dans d’autres observations. La morphologie du CH+ et H2 confirme que la formation et l’excitation de CH+ est fortement dépendante du H2 excité vibrationnellement. Le maximum d’émission de OH84 μm correspond à un objet brillant jeune, identifié comme le disque protoplanetaire 244-440.Je présente également des transitions rotationnelles de CO de moyenne (∼20 K) et haute (∼1000 K) énergie. La morphologie de l’émission du CO rotationnellement excité est corrélée avec la présence des petites structures denses irradiées. Nous établissons le lien entre le coeur de ces structures, tracé en CS J=2-1 par Lee et al. (2013) et H 13 CN par Lis and Schilke (2003) et le bord de la PDR, tracé en CO J=19-18 et le H 2 vibrationnellement excitée. Nous montrons également que le CO est principalement excité par le chauffage UV.

Neutrinoless Double Beta Decay (0νDBD) is regarded as an important key in the decryption of some hot astroparticle and cosmological enigmas: it violates lepton number by two units and it is currently the only known practical way to shed light on the neutrino nature, being possible only in case of a Majorana neutrino, identical to its antiparticle. Moreover, the 0νDBD rate is sensitive to the effective neutrino mass, so it would be useful to define the absolute neutrino mass scale and hierarchy. The experimental footprint of 0νDBD is a monochromatic peak in the sum energy spectrum of the two emitted electrons. Next-generation experiments aim at reaching a sensitivity on the effective neutrino mass of the order of ten meV, corresponding to half lives in the range 10²⁷-10²⁸ years: this means to be able to gather, at least, a few hundred kilograms of 0νDBD candidate isotope source and to efficiently scrutinize it with very sensitive detectors. Meanwhile, background levels in the energy region of interest of the 0νDBD signal should be lowered to less than one count/ton/y. Cryogenic luminescent bolometers are a promising technique for 0νDBD search, as they feature excellent energy resolutions, high detection efficiency, flexibility in the material choice and easy scalability to large modular experiments; furthermore, the simultaneous read-out of heat and light signals produced by particle interactions provides an active discrimination method against the dangerous α contaminations, populating the 0νDBD energy region of several interesting candidate isotopes. The work presented in this dissertation was carried out in the context of the LUMINEU project: a pilot experiment focused on zinc molybdate scintillating bolometers, to define the strategies for the construction of a next-generation experiment based on the 0νDBD candidate ¹⁰⁰Mo. In view of the construction of a large 0νDBD experiment, involving hundreds of modules, systematic cryogenic measurements have to be performed to ensure good performance and reproducibility of the detectors and their components. Aboveground facilities are preferred for routinary tests because of their easier accessibility: most of the tests were carried out at CSNSM, where I also worked on the setup of a new cryogenic apparatus, based on the Pulse-Tube technology. One part of my thesis work saw the study of bolometric light detectors based on germanium absorbers and Neutron Transmutation Doped (NTD) thermometers: a proper design was developed in view of LUMINEU and the devices were characterized in terms of sensitivity, energy resolution, baseline noise and reproducibility. The results are compatible with a 0νDBD search final experiment, though this detector configuration is very sensitive to vibrational noise. In addition, the feasibility of bolometric light detectors based on NTD thermometers and Neganov-Luke amplification was investigated, demonstrating that this technique can actually boost the signal-to-noise gain to a level compatible with event discrimination based on Cherenkov light detection. Another part of my work dealt with the test of scintillating zinc molybdate bolometers of mass up to ~300 g, coupled to the aforementioned light detectors and operated both in the aboveground facilities at CSNSM and underground at Modane, in the cryostat of the EDELWEISS Dark Matter search experiment. Good event discrimination capability was achieved: thanks to double read-out of heat and light, it is possible to identify α particles, the threatening background for 0νDBD interests, against β/γ interactions. The results proved the possibility to pre-characterize aboveground detectors of mass close to the one of a final experiment module, despite the high cosmic rays rates. Besides, the measurements opened the way to the mutual compatibility of the underground setup, conceived for another kind of experiment, and LUMINEU 0νDBD search detectors.; L'étude de la double désintégration bêta sans neutrinos joue un rôle important dans plusieurs questions en physique des particules et cosmologie. Ce processus nucléaire hypothétique viole la conservation du nombre leptonique par deux unités et jusqu'à présent il est le seule moyen pratique pour dévoiler la nature du neutrino : sa détection implique forcement que neutrino et antineutrino sont la même particule. En outre, le taux de décroissance est sensible à la masse efficace de Majorana du neutrino, du coup à l'échelle absolue des valeurs propres de la masse et leur hiérarchie. La marque expérimentale de la DDB0ν est un pic monochromatique dans le spectre énergétique de la somme des deux électrons émis. Le but des expériences de prochaine génération est une sensibilité sur la masse efficace du neutrino de l'ordre de dizaines de meV, c'est-à-dire demi-vies de l'ordre de 10²⁷-10²⁸ années : en pratique, il s'agit de construire des sources de quelques centaines de kg d'isotope candidat, au moins, et les sonder par des détecteurs très efficients, tout en gardant le bruit de fond dans la région énergétique d'intérêt au niveau d'un coup/tonne/an. Les bolomètres luminescents sont une technique prometteuse vu leur excellentes résolutions énergétiques, haute efficacité de détection, ample choix pour les matériaux et extensibilité modulaire à grande échelle; de plus, grâce à la détection simultanée de chaleur et lumière produites par l'interaction des particules, il est possible de discriminer les contaminations α, dangereuse source de bruit aux énergies d'intérêt pour plusieurs noyaux candidats à la DDB0ν. Cette thèse a été effectuée dans le contexte de l'expérience LUMINEU : une expérience pilote qui a pour but la construction d'une expérience de prochaine génération basée sur les bolomètres scintillants en molybdate de zinc, pour l'étude de l'isotope candidat ¹⁰⁰Mo. En vue de la construction d'une expérience à grande échelle, il est nécessaire d'effectuer des caractérisations systématiques pour s'assurer des performances et de la reproductibilité des détecteurs et leurs composantes. La disponibilité d'installations expérimentales en surface, facilement accessibles, est souhaitable pour des tests routiniers : j'ai mené la plupart des expériences au CSNSM, où j'ai aussi travaillé à l'installation d'un nouvel cryostat à dilution basé sur la technologie du Pulse-Tube. Une partie de ma thèse a concerné l'étude de détecteurs bolométriques de lumière aux absorbeurs en germanium et thermomètres NTD (thermistors Neutron Transmutation Doped) : une structure standard pour LUMINEU a été établie et on a mesuré les performances des bolomètres telles que sensibilité, résolution énergétique, bruit de base et reproductibilité. Les résultats sont satisfaisants en vue d'un emploi dans une expérience avec bolomètres scintillants, bien que la configuration soit très sensible à la microphonie. En outre, j'ai testé avec succès des détecteurs bolométriques de lumière exploitants l'effet Neganov-Luke, qui augmente le rapport signal-bruit au niveau compatible avec la détection de la lumière Cherenkov pour la discrimination des événements. Une autre partie a vu la caractérisation des bolomètres scintillants en molybdate de zinc avec masse allant jusqu'à environ 300 g : couplés aux capteurs de lumière susmentionnés et lus par thermistors NTD, ils ont été refroidis en surface au CSNSM et en endroit souterrain à Modane, dans l'installation de l'expérience EDELWEISS pour la Matière Noire. Grâce à la détection simultanée de lumière et chaleur, les interactions des particules β/γ sont séparées des contaminations α. Les résultats démontrent que la caractérisation de bolomètres massifs, presque la taille cible des détecteurs finaux, est possible même en surface, en dépit du rayonnement cosmique. En outre, ces tests ont permis d'optimiser la compatibilité de l'installation de Modane avec les exigences des bolomètres scintillants pour la recherche de la DDB0ν.

The cosmic microwave background (CMB), relic of the hot Big-Bang, carries the traces of both the rich structure formation of the late time epochs and the energetic early phases of the universe.The Planck satellite provided, from 2009 to 2013, high-quality measurements of the anisotropies of the CMB. These are used in this thesis to determine the parameters of the standard cosmological model and of the extension concerning the neutrino sector. The construction of an high-l Planck likelihood is detailed. This involves a masking strategy that deals in particular with the contamination from thermal emission of the Galaxy. The residual foregrounds are treated directly at the power spectrum level relying on physically motivated templates based on Planck studies.The statistical methods needed to extract the cosmological parameters in the comparison between models and data are described, both the Bayesian Monte Carlo Markov Chain techniques and the frequentist profile likelihood. Results on cosmological parameters are presented using Planck data alone and in combination with the small scale data from the ground based CMB experiment ACT and SPT, the Baryon Acoustic Oscillation and the Supernovae. Constraints on the absolute scale of neutrino masses and of the number of effective neutrino are also discussed.; Le fond diffus cosmologique (CMB), relique du Big-Bang chaud, porte les traces à la fois de la formation des structures des époques récentes et des premières phases énergétiques de l'Univers.Le satellite Planck, en service de 2009 à 2013, a fourni des mesures de haute qualité des anisotropies du CMB. Celles-ci sont utilisés dans cette thèse pour déterminer les paramètres du modèle cosmologique standard et autour du secteur des neutrinos.Ce travail décrit la construction d'un fonction de vraisemblance pour les hauts-l de Planck. Cela implique une stratégie de masquage pour l'émission thermique de la Galaxie ainsi que pour les sources ponctuelles. Les avant-plans résiduels sont traités directement au niveau du spectre de puissance en utilisant des templates physiques bases sur des études de Planck.Les méthodes statistiques nécessaires pour extraire les paramètres cosmologiques dans la comparaison entre les modèles et les données sont décrites, à la fois la méthode bayésienne de Monte-Carlo par chaînes de Markov et la technique fréquentiste du profil de la fonction de vraisemblance.Les résultats sur les paramètres cosmologiques sont présentés en utilisant les données de Planck seul et en combinaison avec les données à petites échelles des expériences de CMB basées au sol (ACT et SPT), avec les contraintes provenant des mesures des oscillations acoustiques des baryons (BAO) et des supernovae. Les contraintes sur l'échelle absolue de la masse des neutrinos et sur le nombre effectif de neutrinos sont également discutées.

When two objects are in contact, an adhesion experiment is carried out if they are separated and a friction experience if one object slides on the other. A fundamental parameter which controls the adhesion and friction forces is the real area of contact between the surfaces which is largely determined by the surface roughness. To better understand the role of roughness, adhesion and friction experiments were performed with spheres of PDMS elastomer and textured surfaces (hard or soft). The latter’s roughness is modeled by an hexagonal network of cylindrical pillars with micrometrical dimensions and spacing.In adhesion experiments, a JKR set up (for Johnson, Kendall and Roberts) was used to observe the contact between an elastic sphere and a textured surface while controlling the force between the surfaces. At low normal force, the sphere remains at the top of the pillars and the contact is called "top". When the force between the surfaces increases, a full area of contact, where pillars are collapsed ("intimate contact"), appears in the center contact, surrounded by a crown of "top" contact. A model of evolution of this intimate contact which takes into account the adhesion between the pillars and the mechanical properties of surfaces has been achieved. Furthermore, it was possible to measure effective energies of adhesion between the surfaces using a similar analysis to the classical JKR analysis. Studying the evolution of these adhesion energies as a function of the pillars’ surface density below the sphere-plan contact proved to be a challenging task. At last, measurements of the pull off force were realised, corroborating the important role of the nature of contact on the evolution of effectif energies of adhesion.For friction experiments, a tribometer developed in the laboratory was used to measure the dynamic frictional force. During these experiments, the two kinds of contact previously reported were observed. When the contact remains "top", it is natural to introduce a friction stress equal to the friction force divided by the real area of contact. It has been shown that friction stress increases on textured surfaces (relative to the smooth case) and that this increase depends in a complex manner on the geometry of the pillars. Moreover, it has been shown that for small curvature radii of the friction spheres, the friction stress is no longer independent of the real area of contact. Finally, we have shown that the friction stress in the zone of intimate contact is the same as on smooth surfaces.The experimental results obtained in this thesis will serve to validate future numerical models.; Lorsque deux objets sont mis en contact, on réalise une expérience d’adhésion si on les sépare et une expérience de friction si on les fait glisser l’un sur l’autre. Lors de ces expériences, on mesure les forces d’adhésion et de friction contrôlées par un paramètre fondamental qui est l’aire réelle de contact. Cette aire réelle dépend fortement de la rugosité des surfaces. Afin de mieux comprendre le rôle de la rugosité, des expériences d’adhésion et de friction ont été réalisées entre des sphères d’élastomère en PDMS et des surfaces texturées (dures ou molles) constituées d’une rugosité modélisée par un réseau hexagonal de plots cylindriques de hauteurs, diamètres et espacements micrométriques.Dans les expériences d’adhésion, un dispositif de type JKR (pour Johnson, Kendall et Roberts) a été utilisé permettant d’observer le contact entre une sphère élastique et un plan texturé tout en contrôlant la force entre les surfaces. À faible force d’appui, la sphère reste au sommet des plots et le contact est dit « posé ». Lorsque la force entre les surfaces augmente, un contact total, où les plots sont écrasés (« contact intime »), apparaît au centre du contact, entourée d’une couronne de contact « posé ». Un modèle d’évolution du contact intime a été réalisé en prenant en compte l’adhésion entre les plots et les caractéristiques mécaniques des surfaces. De plus, en utilisant une analyse similaire à l’analyse classique de type JKR, il a été possible de mesurer les énergies d’adhésion effectives entre les surfaces. L’étude de l’évolution de ces énergies d’adhésion en fonction de la densité surfacique de plots sous le contact sphère-plan s’est révélée complexe. Finalement, des mesures de la force d’arrachement ont été réalisées, confirmant le rôle très important de la nature du contact sur l’évolution des énergies d’adhésion effective.Pour les expériences de friction, un tribomètre développé au laboratoire a été utilisé pour mesurer la force de friction dynamique. Durant ces expériences, les deux types de contact précédemment cités ont également été observés. Dans le cas où le contact reste « posé », il est naturel d’introduire une contrainte de friction égale à la force de friction divisée par l’aire réelle de contact. Il a été montré que cette contrainte de friction augmente sur des surfaces texturées (par rapport au cas lisse) et que cette augmentation dépend de façon complexe de la géométrie des plots utilisés. De plus, il a été montré que pour des petits rayons de courbure des sphères frottantes, la contrainte de friction n’est plus indépendante de l’aire réelle de contact. Finalement, nous avons montré que la contrainte de friction dans la zone de contact intime est la même que pour des surfaces lisses.Ce travail ouvre la voie à des développements théoriques et numériques nouveaux sur l’analyse du champ de contraintes et de déformations pour des contacts texturés modèles.

The adaptation of fungal pathogen to its hosts and to the climate variation, in particular to the temperature, was investigated on wheat stripe (yellow) rust, caused by the biotroph fungus Puccinia striiformis f. sp. tritici (Pst) in the Middle East, focusing on Lebanon and Syria. This disease is a major problem for the crop in the region. Specific resistance genes were postulated in 138 wheat genotypes including elite lines, grown varieties and local landraces, using an array of 11 French pathotypes. Resistance gene diversity for yellow rust in wheat elite lines was higher than in current, commercial varieties grown in Lebanon, with nine Yr genes detected singly or in combination. Some varieties were resistant to all tested pathotypes and might provide interesting sources of resistance. Most of the Lebanese landraces were susceptible but also heterogeneous by their number of plants susceptible and resistant to a specific pathotype in a same landrace.A field survey was conducted in Lebanon and Syria in 2010-2011 and 275 Pst isolates were collected. The pathogen population was genotyped with 20 microsatellite markers and was found to be clonal, although the alternate host Berberis libanotica is present in the region. The dominant multilocus genotype shared similarity with the new invasive strain PstS1/PstS2 dispersed worldwide since 2000. The population was clonal with 10 pathotypes detected in Lebanon and Syria. 50 MLGs were detected considered high for clonal population. The virulence profiles combining Vr2, Vr6, Vr7, Vr9, and Vr27 are typical of the Mediterranean area according to group (Bahri et al., 2009) and corresponded to the worldwide invasive pathotype described since 2000 (Milus et al., 2009). The Vr8 was not fixed in this population, whereas this virulence is frequent in the Mediterranean genetic group (Bahri et al., 2009).Recently Pst strains have been described for adaptation to warm temperature (Milus et al., 2009; Mboup et al., 2012). The question of temperature adaptation in this study was whether the strains adapted to warm temperature are found in few clones of invasive strains or if they are selected in different pathogen genotypes locally under specific climate conditions. We selected 26 Pst isolates from the Middle East, 13 isolates from warm and 13 isolates from cold areas. We assessed their infection efficiency and latent period under four temperature regimes (high and warm temperature for the spore penetration phase, and high and warm temperature for the latency period). The isolates differed for the thermal aptitude for infection efficiency and latent period, but no clear relationship was established between the climate of the origin location of the isolate and its thermal aptitude. Some isolates were able to infect at high temperature but had long latency at high temperature and vice versa, some isolates had low infection efficiency and short latent period at high temperature, and few isolates were efficient either at high temperature or cold temperature for infection efficiency. Latency period showed pattern of local adaptation. Warm dew temperatures retarded sporulation, but this effect was far less marked for isolates from warm climates when incubated under warm conditions.This study provides details about probable effective yellow rust genes present in different genotypes and the prevalent pathotypes in the region. Moreover, the thermal aptitude for infection efficiency and latent period of some isolates under contrasting temperature will help us to build a better integrated disease management in the highlight of global warming.; L’adaptation des pathogènes à leurs hôtes et aux variations climatiques, particulièrement à la température est étudiée sur l’agent pathogène biotrophe obligatoire responsable de la rouille jaune du blé, Puccinia striiformis f. sp. tritici (Pst) au Moyen Orient. Cette étude s’est déroulée au Liban et en Syrie situés dans le berceau de la région de domestication du blé. Des gènes de résistance spécifique ont été postulés au stade plantule pour 87 lignées élites du programme d’amélioration de l’ICARDA,28 cultivars Libanais, et 23 landraces Libanaises en utilisant 11 pathotypes français disponibles à l’INRA-BIOGER. Un seul gène et une combinaison de gènes ont été postulés dans les lignées elites. Neuf gènes de résistance ont été identifiés dans les lignées élites ; plus de génotypes résistants figuraient parmi les lignées issues du programme d’amélioration. Les landraces sont les plus sensibles mais ont montré une ségrégation de réaction résistance parmi les plants sensibles.Pour la structuration de population pathogène du Liban et de la Syrie, un échantillonnage a été fait dans les deux pays sur du blé tendre, du blé dur et des repousses durant 2010-2011. Six isolats Libanais et 48 isolats Syriens ont été pathotypés avec une gamme de 43 hôtes différentiels. 275 échantillons ont été génotypés avec 20 marqueurs SSR. La population était clonale malgré avec la présence de l’hôte secondaire Berberis sp. dans la région, toutefois un nombre élevé de 50 MLG est observé était pour une population clonale. La présence de la race invasive PstS1/PstS2 caractérise cette région. Le profil de virulence Vr2, 6, 7, 9, 27 est le plus fréquent et typique du groupe génétique Méditerranéen (Bahri et al., 2009). La virulence Vr8 n’est pas fixée dans la population malgré sa présence dans la race invasive décrite depuis l’an 2000 (Milus et al., 2009). L’adaptation de la rouille jaune à la température a été décrite par Milus et al. (2009) et Mboup et al. (2012). Notre étude d’adaptation à la température a été faite sur un échantillon de 26 isolats provenant de zones froides et chaudes avec 4 isolats de référence. Nous avons testé deux paramètres d’agressivité, efficacité d’infection et période de latence sous quatre différents régimes de température (Chaud versus froid pour période de rosée et période d’incubation). Les isolats diffèrent pour leur réponse aux variations de température. Quelques isolats montrent une efficacité d’infection et une courte période de latence sous les différents régimes, d’autres sont efficaces au froid mais pas au chaud et vice versa. Pour l’efficacité d’infection, il n’y a pas d’adaptation mais par contre pour la période de latence on montre une adaptation à la température des isolats de la zone chaude ayant une efficacité d’infection. La température chaude de rosée a retardé la période de latence mais ce phénomène a été moins marqué pour les isolats d’origine chaude quand c’est incubé au chaud. Cette étude a montré que la population est clonale avec un haut nombre de pathotypes. Le germplasme n’est pas diversifié avec des gènes de résistance contre la rouille jaune. L’adaptation de l’agent de la rouille jaune à la température parmi les isolats testés a été décrite pour la période de latence pour les isolats provenant d’origine chaude.

This thesis is about the design and the realization of the optical system of a new gamma-ray source, ELI-NP-GBS (Extreme Light Infrastructure - Nuclear Physics - Gamma Beam Source), which benefits from the recent developments in laser technology, optics and accelerators. The final characteristics that this source aims to reach is one order of magnitude higher in intensity than the actual best Compton machine, HIGS. A new type of optical system has been designed for ELI-NP-GBS. It is a 32 passes system made of two confocal parabolic mirrors and a set of Mirror-Pair Systems. The parabolic reflectors focalize and collimate successively a high intensity laser beam (400 mJ per pulse). The ``dragon-shape'' geometry ensures that the laser beam and electron bunches cross at a constant angle in a unique point. These performances are guaranteed by a few micrometers precision in position alignment, a few microradians precision in orientation alignment and by a few hundreds femtoseconds synchronization between electron bunches and laser pulses for each pass. This alignment and this synchronization is performed by used of dedicated procedures and algorithms. These algorithms have been developed and tested with numerical simulations which take into account the mechanical and optical aspects of the system such as the mechanical pre-alignment, the mirrors' surface deformations, the laser beam polarization, etc. A first proof of principle of the synchronization method has been successful.; Cette thèse porte sur la conception et la réalisation du système optique d'une nouvelle source de rayonnement gamma, ELI-NP-GBS (Extreme Light Infrastructure - Nuclear Physics - Gamma Beam Source), qui utilise des développements récents des technologies des lasers, de l'optique et des accélérateurs. Les caractéristiques finales que devra atteindre cette source sont au moins d'un ordre de grandeur, en intensité, supérieur à la meilleure machine Compton actuelle, HIGS. Un nouveau type de système optique a été conçu pour ELI-NP-GBS. Il s'agit d'un système à 32 passages composé de deux miroirs paraboliques confocaux et d'un ensemble de paires de miroirs. Les miroirs paraboliques permettent la focalisation et la collimation successives d'un faisceau laser de haute intensité (400 mJ par impulsion). La géométrie "dragon-shape" garantie que le croisement du faisceau laser avec le faisceau d'électron se produise avec un angle constant en un point unique. De telles performances sont assurées par un alignement des éléments optiques à mieux que quelques micromètres en position et quelques microradians en orientation et une synchronisation de tous les passages avec les paquets d'électrons à mieux que quelques centaines de femtosecondes. Cet alignement et cette synchronisation est obtenue par l'intermédiaire de procédures et d'algorithmes spécialement développés pour ce système. Les algorithmes ont ainsi été développés et testés sur des simulations numériques dédiées prenant en compte les aspects mécaniques et optiques du système tel que les pré-alignements mécaniques, les états de surfaces des miroirs, la polarisation du faisceau laser, etc. Une première preuve de principe de la méthode de synchronisation a été concluante.

This thesis deals with ultracold molecules research, which interest has been growing for several years. Unlike atoms, laser-cooling molecules is very difficult. Alternative methods are necessary to be searched for in order to create ultracold molecular gases. This theoretical work focuses on a particular type of heteronuclear diatomic molecules, possessing an intrinsic electric or magnetic dipole moment, from which originates their mutual anisotropic interactions.Based on the precise knowledge of KRb and KCs molecules (possessing a significant intrinsic electric dipole moment) spectroscopy, combined with theoretical results, the cooling of their internal degrees of freedom using Stimulated Raman Adiabatic Passage (STIRAP), a laser process bringing molecules towards their absolute ground state, has been modelled. Several STIRAP schemes have been investigated and compared regarding their efficiency. The RbCa molecule has then been studied, which spectroscopy is still unknown. The ability of controlling the anisotropic interactions induced by the simultaneous presence of an electric and magnetic dipole moment provided by this species is a clear advantage. The electronic structure of RbCa has been computed with two methods, thus allowing to estimate the reliability of the results. A scheme of laser transitions bringing to the formation of cold RbCa molecules from separate atoms has been proposed.Manipulating and trapping molecules relies on the precise knowledge of their response to an external electromagnetic field, characterised by their dynamic dipolar polarisability. The quantum chemistry calculations mentioned earlier allowed us to compute high-lying excited states, dynamic polarisability has then been computed for a whole set of diatomic molecules (alkali dimers, RbCa, RbSr, …). The optimal parameters for trapping those molecules has then been determined.; Ce mémoire s’inscrit dans le cadre des recherches sur les molécules ultra-froides, en forte expansion depuis plusieurs années. Contrairement aux atomes, les molécules ne peuvent que très difficilement être refroidies par laser. Il est donc nécessaire d’explorer des méthodes alternatives pour parvenir à la création de gaz moléculaires ultra-froids. Ce travail théorique s’est focalisé sur une classe particulière de molécules diatomiques hétéronucléaires, présentant un moment dipolaire électrique ou magnétique intrinsèque à l’origine de leurs interactions mutuelles anisotropes.Sur la base de la connaissance précise de la spectroscopie des molécules KRb et KCs (présentant un moment dipolaire électrique intrinsèque notable), combinée à des résultats théoriques, nous avons modélisé le refroidissement de leurs degrés de liberté internes au moyen du passage adiabatique Raman stimulé (STIRAP), processus laser conduisant les molécules dans leur état fondamental absolu. Plusieurs schémas STIRAP ont été discutés et comparés entre eux du point de vue de leur efficacité.Nous avons ensuite étudié la molécule RbCa, dont la spectroscopie est encore inconnue. Cette espèce est caractérisée par la présence conjointe d’un moment dipolaire électrique et magnétique permanent, qui présente un fort intérêt pour les possibilités de contrôle des interactions anisotropes qu’ils engendrent. Nous avons déterminé la structure électronique de RbCa par deux méthodes différentes de chimie quantique, permettant ainsi de qualifier la précision des résultats. Nous avons aussi proposé un schéma de transitions laser conduisant à la formation de molécules froides de RbCa à partir des atomes séparés.La manipulation et le piégeage de molécules repose sur la connaissance de leur réponse à un champ électromagnétique externe, caractérisée par leur polarisabilité dipolaire dynamique. Les calculs de chimie quantique entrepris plus haut nous ayant permis d’accéder à des états moléculaires très excités, nous avons déterminé cette quantité pour toute une série de molécules diatomiques (dimères alcalins, RbCa, RbSr,…). Nous avons ainsi pu déterminer les paramètres optimaux pour le piégeage laser de ces molécules.

Although discovered 75 years ago, nuclear fission is still under investigation. Indeed, the understanding of this phenomenon still presents theoretical difficulties due to its complexity. This requires a good understanding of the structure of atomic nucleus and at the same time a detailed description of the mechanisms driving the evolution of a fissioning system.A new statistical scission point model named SPY (Scission Point Yields) is developped to model the fission mechanism and determine nascent fragments characteristics (yields, kinetic energy, excitation energy). This model is based on the Wilkins model developed in 1976. It consists in a statistical description of the fission process at the scission point where fragments are completely defined and well separated. One of the main advance brought by SPY model is the introduction of microscopic description of the nuclear structure in the calculation of the energy of the system at scission. Therefore, this model can be regarded as a theoretical laboratory for fission modeling since it allows to study the relationship between fission fragments properties and their nuclear structure.With SPY, we were able to calculate the properties of fragments and to identify global trends for about 3000 fissioning nuclei from Z=70 to Z=109 and from proton drip line to neutron drip line.After a general presentation of SPY model, results for thermal fission of uranium 235 and spontaneous fission of 252 californium are compared with experimental data. A systematic study over all currently synthesized nuclei is also done before extending this study beyond the synthesizable nuclei area. Finally the main developments of the model performed will be detailed.The first one is related to calcultation of the Coulomb interaction energy between the two fragments. The charge distributions from microscopic calculations are introduced to improve the calculation of the energy of Coulomb interaction. The ability to redefine the scission point of the system thanks to these distributions will also be discussed. The second development concerns the relationship between nucleus modeling and observables related to fission fragments. On the one hand, different models of the nucleus to calculate the individual energy of the fragments, such as liquid drop model, will be considered and the impact of the choice of the nucleus modeling will be studied. On the other hand, the impact of the inclusion of the nuclear structure of the fragments in the calculation of states densities on observable will be studied.; Bien que découverte il y a 75 ans, la fission nucléaire fait toujours l'objet de recherches. En effet, la compréhension de ce phénomène présente encore des difficultés théoriques dues à sa complexité. Cela nécessite une bonne compréhension de la structure du noyau de l'atome ainsi qu'une description détaillée du mécanisme pilotant l'évolution du système fissionnant.Un nouveau modèle statistique, appelé SPY (Scission Point Yields), a été développé pour déterminer les caractéristiques des fragments (rendements de fission, énergie cinétique, énergie d¹excitation). Ce modèle est basé sur le modèle de Wilkins développé en 1976. Il consiste en une description statistique du processus de fission au point de scission où les fragments sont complètement définis. L'une des principales avancées du modèle SPY est l'introduction de la description microscopique de la structure nucléaire dans le calcul de l'énergie du système à la scission.Il permet d'étudier la relation entre les propriétés des fragments et leur structure nucléaire. Avec le modèle SPY, il est possible de calculer les propriétés des fragments et d'identifier les tendances globales pour environ 3000 noyaux fissionnants de Z=70 à Z=109, de la drip line neutron jusqu'à la drip line proton.Après une présentation générale de la version de référence du modèle SPY, les résultats obtenus pour la fission thermique de l'uranium 235 et la fission spontanée du californium 252 sont comparés aux données expérimentales. Une étude systématique sur l'ensemble des noyaux actuellement synthétisés est également menée avant d'étendre cette étude bien au-delà de la zone des noyaux synthétisables. Deux développements seront ensuite détaillés. Le premier concerne la manière de calculer l'énergie d'interaction coulombienne entre les deux fragments. Les distributions de charges issues de calculs microscopiques seront introduites afin d'améliorer le calcul de l'énergie d'interaction coulombienne. La possibilité de redéfinir le point de scission du système grâce à ces distributions de charge sera également discuté.Le deuxième développement porte sur le lien entre la modélisation du noyau et les observables associées aux fragments de fission. D'une part, différents modèles du noyau pour le calcul de l'énergie individuelle des fragments, tel que le modèle de la goutte liquide, seront envisagés et l'impact du choix de la modélisation du noyau sera étudiée.D'autre part, l'impact de la prise en compte de la structure nucléaire des fragments dans le calcul des densités d'états sur les observables sera étudié.

The rank aggregation problem is to build consensus among a set of rankings (ordered elements). Although this problem has numerous applications (consensus among user votes, consensus between results ordered differently by different search engines ...), computing an optimal consensus is rarely feasible in cases of real applications (problem NP-Hard). Many approximation algorithms and heuristics were therefore designed. However, their performance (time and quality of product loss) are quite different and depend on the datasets to be aggregated. Several studies have compared these algorithms but they have generally not considered the case (yet common in real datasets) that elements can be tied in rankings (elements at the same rank). Choosing a consensus algorithm for a given dataset is therefore a particularly important issue to be studied (many applications) and it is an open problem in the sense that none of the existing studies address it. More formally, a consensus ranking is a ranking that minimizes the sum of the distances between this consensus and the input rankings. Like much of the state-of-art, we have considered in our studies the generalized Kendall-Tau distance, and variants. Specifically, this thesis has three contributions. First, we propose new complexity results associated with cases encountered in the actual data that rankings may be incomplete and where multiple items can be classified equally (ties). We isolate the different "features" that can explain variations in the results produced by the aggregation algorithms (for example, using the generalized distance of Kendall-Tau or variants, pre-processing the datasets with unification or projection). We propose a guide to characterize the context and the need of a user to guide him into the choice of both a pre-treatment of its datasets but also the distance to choose to calculate the consensus. We finally adapt existing algorithms to this new context. Second, we evaluate these algorithms on a large and varied set of datasets both real and synthetic reproducing actual features such as similarity between rankings, the presence of ties and different pre-treatments. This large evaluation comes with the proposal of a new method to generate synthetic data with similarities based on a Markov chain modeling. This evaluation led to the isolation of datasets features that impact the performance of the aggregation algorithms, and to design a guide to characterize the needs of a user and advise him in the choice of the algorithm to be use. A web platform to replicate and extend these analyzes is available (rank-aggregation-with-ties.lri.fr). Finally, we demonstrate the value of using the rankings aggregation approach in two use cases. We provide a tool to reformulating the text user queries through biomedical terminologies, to then query biological databases, and ultimately produce a consensus of results obtained for each reformulation (conqur-bio.lri.fr). We compare the results to the references platform and show a clear improvement in quality results. We also calculate consensus between list of workflows established by experts in the context of similarity between scientific workflows. We note that the computed consensus agree with the expert in a very large majority of cases.; L'agrégation de classements consiste à établir un consensus entre un ensemble de classements (éléments ordonnés). Bien que ce problème ait de très nombreuses applications (consensus entre les votes d'utilisateurs, consensus entre des résultats ordonnés différemment par divers moteurs de recherche...), calculer un consensus exact est rarement faisable dans les cas d'applications réels (problème NP-difficile). De nombreux algorithmes d'approximation et heuristiques ont donc été conçus. Néanmoins, leurs performances (en temps et en qualité de résultat produit) sont très différentes et dépendent des jeux de données à agréger. Plusieurs études ont cherché à comparer ces algorithmes mais celles-ci n’ont généralement pas considéré le cas (pourtant courant dans les jeux de données réels) des égalités entre éléments dans les classements (éléments classés au même rang). Choisir un algorithme de consensus adéquat vis-à-vis d'un jeu de données est donc un problème particulièrement important à étudier (grand nombre d’applications) et c’est un problème ouvert au sens où aucune des études existantes ne permet d’y répondre. Plus formellement, un consensus de classements est un classement qui minimise le somme des distances entre ce consensus et chacun des classements en entrés. Nous avons considérés (comme une grande partie de l’état-de-art) la distance de Kendall-Tau généralisée, ainsi que des variantes, dans nos études. Plus précisément, cette thèse comporte trois contributions. Premièrement, nous proposons de nouveaux résultats de complexité associés aux cas que l'on rencontre dans les données réelles où les classements peuvent être incomplets et où plusieurs éléments peuvent être classés à égalité. Nous isolons les différents « paramètres » qui peuvent expliquer les variations au niveau des résultats produits par les algorithmes d’agrégation (par exemple, utilisation de la distance de Kendall-Tau généralisée ou de variantes, d’un pré-traitement des jeux de données par unification ou projection). Nous proposons un guide pour caractériser le contexte et le besoin d’un utilisateur afin de le guider dans le choix à la fois d’un pré-traitement de ses données mais aussi de la distance à choisir pour calculer le consensus. Nous proposons finalement une adaptation des algorithmes existants à ce nouveau contexte. Deuxièmement, nous évaluons ces algorithmes sur un ensemble important et varié de jeux de données à la fois réels et synthétiques reproduisant des caractéristiques réelles telles que similarité entre classements, la présence d'égalités, et différents pré-traitements. Cette large évaluation passe par la proposition d’une nouvelle méthode pour générer des données synthétiques avec similarités basée sur une modélisation en chaîne Markovienne. Cette évaluation a permis d'isoler les caractéristiques des jeux de données ayant un impact sur les performances des algorithmes d'agrégation et de concevoir un guide pour caractériser le besoin d'un utilisateur et le conseiller dans le choix de l'algorithme à privilégier. Une plateforme web permettant de reproduire et étendre ces analyses effectuée est disponible (rank-aggregation-with-ties.lri.fr). Enfin, nous démontrons l'intérêt d'utiliser l'approche d'agrégation de classements dans deux cas d'utilisation. Nous proposons un outil reformulant à-la-volé des requêtes textuelles d'utilisateur grâce à des terminologies biomédicales, pour ensuite interroger de bases de données biologiques, et finalement produire un consensus des résultats obtenus pour chaque reformulation (conqur-bio.lri.fr). Nous comparons l'outil à la plateforme de références et montrons une amélioration nette des résultats en qualité. Nous calculons aussi des consensus entre liste de workflows établie par des experts dans le contexte de la similarité entre workflows scientifiques. Nous observons que les consensus calculés sont très en accord avec les utilisateurs dans une large proportion de cas.

Skin pigmentation results from the synthesis and the distribution of melanin by melanocytes. Melanocytes are neural crest derived cells that produce and transfer melanin to their surrounding keratinocytes. One melanocyte makes contacts with approximately 40 keratinocytes, forming the so-called epidermal melanin unit. Adhesion between melanocytes and keratinocytes is mediated by the adhesive protein E-CADHERIN, which is responsible for the formation of adherens junctions. These junctions are anchored to the cytoskeleton via β-CATENIN. The main function of adhesive proteins is to form cell-cell junctions and to maintain epidermal architecture. β-CATENIN is a central component of the WNT signalling pathway, which is implied in the development of the melanocyte lineage. During this PhD we were interested in the potential roles of E-CADHERIN and β-CATENIN proteins first in melanocyte homeostasis and second in melanocyte development in the mouse limb.In the first part of this PhD project, we studied the role of these proteins in an acquired leuco-derma: the Vitiligo disease. In this disease, depigmented areas appears in the skin due to melano¬cyte loss. One hypothesis for this loss is a defect in adhesive proteins of melanocytes, leading to melanocyte detachment and loss. We examined pigmented skin biopsies of patients with or without Vitiligo and observed that membranous staining of E-CADHERIN and β-CATENIN is absent from, or discontinuously distributed across melanocyte membranes of Vitiligo patients long before clinical lesions appeared. The abnormal distribution of E-CADHERIN correlated with lower melanocyte numbers in the basal epidermal layer and higher melanocyte numbers in the suprabasal layer. Using reconstructed human epidermis and mouse models with defective E-CADHERIN expression in melanocytes, we showed that E-CADHERIN is required for melanocyte adhesiveness to the basal layer under oxidative and mechanical stress. These observations establish a link between pre-clinical, cell-autonomous defects in Vitiligo melanocytes and known environmental stressors accelerating disease onset. Our results implicate a primary predisposing skin defect affecting melanocyte adhesiveness, which under stress conditions, leads to the disappearance of melanocytes and clinical Vitiligo (Wagner et al., 2015).In the second part of this PhD project, we examined the role of these two proteins E-CADHERIN and β-CATENIN in the development of melanoblasts from the ventrally migrating pathway in contrast to the laterally migrating pathway previously described. We observed that ventrally migrating melanoblasts arose from precursors specified at E14 in melanoblasts or Schwann cells. Using a β-CATENIN gain of function mouse model, Tyr::Cre ; bcatΔex3 we observed that β-CATENIN signalling activation induced melanoblast specification at the expense of Schwann cells. We also demonstrated that E-CADHERIN loss in melanocytes (Tyr::Cre ; EcadF/F) decreased dorso-laterally migrating melanoblast expansion in the limb. Taken together, these results point to a critical role for E-CADHERIN and β-CATENIN in maintaining melanocyte homeostasis under stress conditions and regulating melanocyte development., La couleur de la peau résulte de la synthèse et de la distribution de la mélanine dans l’épiderme et les poils. La mélanine est un pigment produit par les mélanocytes, des cellules dérivées de la crête neurale. Les mélanocytes transfèrent la mélanine aux kératinocytes environnants et forment l'unité épidermique de mélanisation constituée d’un mélanocyte pour 40 kératinocytes. Les interactions entre les mélanocytes et les kératinocytes sont assurées principalement par la E-CADHÉRINE, une protéine responsable de la formation de jonctions adhérentes entre deux cellules adjacentes. L’ancrage de ses jonctions au cytosquelette est assuré par l’intermédiaire de la β-CATÉNINE. Le rôle de ces protéines n’est pas simplement adhésif, elles interviennent aussi dans de nombreux processus développementaux et assurent le maintien de l’architecture de l’épiderme. De plus, β-CATÉNINE est une protéine centrale de la voie de signalisation WNT/β-CATÉNINE essentielle dans la formation du lignage mélanocytaire. Lors de cette thèse, nous nous sommes intéressés au rôle des protéines E-CADHÉRINE et β-CATÉNINE, d’une part dans l’homéostase des mélanocytes et d’autre part dans le développement embryonnaire d’un type particulier de mélanocytes, ceux peuplant l’extrémité des membres. Dans la première partie, nous avons étudié l’implication de ces protéines dans une leucodermie circonscrite acquise, le Vitiligo. Dans cette pathologie, les mélanocytes disparaissent, générant des zones de peau dépigmentées. L’une des hypothèses invoquées est un défaut adhésion des mélanocytes et leur élimination de la lame basale vers les couches supérieures de l’épiderme. Nous avons montré que la présence de E-CADHÉRINE et β-CATÉNINE à la membrane est altérée dans les mélanocytes Vitiligo avant leur disparition de l’épiderme, au niveau de la peau pigmentée des patients. L’altération de E-CADHÉRINE et β-CATÉNINE à la membrane des mélanocytes est corrélée à une localisation suprabasale de ces cellules et une perturbation de l’unité épidermique de mélanisation. A l’aide de systèmes de peaux reconstruites in vitro et de souris déficientes en E-CADHÉRINE dans les mélanocytes, nous avons démontré un rôle essentiel de E-CADHÉRINE pour l’adhésion des mélanocytes à la lame basale de l’épiderme en présence de stress mécanique et oxydatif, deux facteurs aggravants de la dépigmentation dans le Vitiligo. Nous proposons que l’altération de E-CADHÉRINE est un événement précoce dans la pathologie du Vitiligo qui reste silencieux jusqu’à ce que des stress mécaniques ou oxydatifs accélèrent la perte des mélanocytes (Wagner et al., 2015).Dans la deuxième partie, nous nous sommes intéressés aux rôles des protéines E-CADHÉRINE et β-CATÉNINE dans le développement embryonnaire des mélanocytes. Nous avons examiné la possibilité de générer des mélanoblastes à partir des dérivés des cellules de crêtes neurales qui emprunteraient la voie ventrale de migration et non la voie dorso-latérale classiquement décrite. Nous avons montré que les mélanoblastes produits à partir de la voie ventrale dérivent de cellules précurseurs se spécifiant à E14 en mélanoblastes ou en cellules de Schwann. A l’aide d’un mutant gain de fonction de β-CATÉNINE, nous avons mis en évidence que l’activation de la signalisation de β-CATÉNINE induit la spécification des mélanocytes au détriment des cellules de Schwann. La E-CADHÉRINE n’intervient pas dans la spécification des mélanoblastes issus de la voie ventrale mais est impliquée dans l’expansion des mélanoblastes issus de la voie dorso-latérale au niveau des membres.Ces résultats démontrent un rôle critique de E-CADHÉRINE et β-CATÉNINE dans l’homéostase des mélanocytes dans des conditions de stress et dans la régulation du développement des mélanocytes.

WNT/β-catenin is a pillar during development and in adult physiology. In particular in the adult liver it is a double-edged sword: it is necessary to establish the metabolic zonation, requirement for having a functional organ, but it is also involved in the onset of 11-32% of hepatocellular carcinoma (HCC). My thesis work has been based on the team previous results and it is focused on two main subjects: (1) the first aim was to decipher the role of Hnf4α both in physiology and in HCC development and its relationship with WNT/β-catenin signalling and (2) the second part explores the possible use of Fluoro-choline (FCh) positron emission tomography (PET) in the diagnosis of β-catenin-activated liver tumours.In this study I used cohorts of patients having HCC, but also inducible and hepatospecific knock-out mice for adenomatous polyposis coli (APC) gene (thereafter called ApcKO mice). Apc is the most important negative regulator of β-catenin, and it hepatic loss leads to aberrant activation of β-catenin, disrupting liver zonation and initiating long-term liver cancers. I generated also inducible hepatospecific Hnf4α knock-out mice and I demonstrated an increased proliferation, lipids accumulation and disorganization in the portal triad architecture, together with a mild distruption of liver zonation. Then, looking at cancer onset, I demonstrated that Hnf4α loss is not able per se to initiate liver cancer, and has no tumour suppressor role in β-catenin activated tumours onset and progression.We performed a metabolic analysis of ApcKO livers, showing that β-catenin is able to deregulate lipids metabolism, in particular that of phospholipids derived from choline. In collaboration with clinicians, I studied human patients who underwent FCh/PET, showing that β-catenin-mutated tumours had an increased uptaken of F-Choline whereas non-mutated β-catenin human HCC had not. Similar results were obtained with mice, either ApcKO β-catenin-activated HCC or β-catenin-independent mice HCC, obtained through a N-diethylinitrosamine (DEN) injection.Choline in cells splits in two main pathways: it is both a methyl-group donor and a precursor for phospholipids production. I tested this through radiolabeled fluxes in in vitro experiments. In β-catenin activated hepatocytes and tumours there are more phospholipids and more methyl groups in DNA derived from choline than in control mice. Moreover in ApcKO DNA is hypermethylated, and it is dependent on choline supply from diet.All these results together show the importance for β-catenin activated tumours to have a supply in choline, and so open a way not only in PET exploitation for having a precise diagnosis, but also in deciphering the importance of choline pathway, to possibly develop a targeted therapy.; La voie de signalisation WNT/β-caténine est impliquée dans de nombreuses processi cellulaires, du développement à la physiologie. Dans le foie adulte, elle est nécessaire pour établir et maintenir la zonation métabolique, condition préalable pour la fonctionnalité de l’organe, mais elle est aussi cause d’un pourcentage non négligeable (11-32%) de carcinomes hépatocellulaires (CHC), qui surviennent après mutation activatrice du gène codant la β-caténine. Mes travaux se sont inscrits dans la continuité de travaux de l’équipe auxquels j’ai participé , et ont eu pour principaux objectifs : (1) d’explorer le rôle du facteur de transcription Hnf4α dans la physiologie et les cancers du foie, en lien avec la signalisation β-caténine ; (2) de déterminer si une imagerie tumorale par tomographie par émission de positrons (TEP) spécifique de la captation de choline pouvait prédire les CHC mutés pour la β-caténine et si le métabolisme de la choline pouvait présenter une piste thérapeutique des cancers du foie.Pour ces deux projets, j’ai eu accès à des cohortes de patients atteints de cancers du foie, mais j’ai également pu bénéficier du modèle gain-de-fonction de la β-caténine développé au laboratoire, qui consiste en une perte du suppresseur de tumeur Apc, frein majeur de la voie β-caténine conduisant à des cancers du foie. Grâce à un modèle d’invalidation hepato-spécifique et conditionnelle du gène Hnf4α, j’ai pu prouver que la perte de Hnf4α mène à une augmentation de la prolifération, du stockage des lipides dans le foie et à une désorganisation de l’architecture zonale hépatique, en particulier celle de la triade portale. J’ai aussi démontré que dans un contexte de carcinome murin invalidé par Apc, le rôle suppresseur de tumeur d’Hnf4α était mineur.Une approche métabolomique avait montré qu’un signal β-caténine perturbait le métabolisme des phospholipides dérivant de la choline. Grâce à une étude parallèle réalisée chez des patients porteurs de CHC d’une part, et dans nos modèles murins d’autre part, nous avons pu mettre en évidence par TEP une fixation accrue de la F-choline dans les tumeurs activées β-caténine. Ce phénotype est spécifique d’une signalisation β-caténine active puisque cette captation accrue n’était pas présente chez les patients porteurs de carcinome hépatocellulaire non mutés ou chez les souris présentant une cancérogenèse indépendante de la β-caténine (modèle DEN). J’ai ensuite étudié le devenir intracellulaire de la choline. En utilisant de la choline radiomarquée j’ai montré in vitro qu’un signal β-caténine aberrant accroit l’incorporation de choline dans les phospholipides, et accroit également son rôle de donneur de groupements méthyles, participant à la méthylation de l’ADN. Cela pourrait expliquer pourquoi l’ADN est hyperméthylé chez les souris avec la perte d’Apc, puisque l’administration d’un régime sans choline et methionine à ces souris réverse le phénotype d’hyperméthylation. L’ensemble de ces résultats suggère que la choline pourrait jouer un rôle important dans la cancérogenèse liée à la β-caténine. Nous proposons que des TEP F-choline pourraient être utilisés pour diagnostiquer les CHC mutés β-caténine, et à terme des thérapies ciblées sur ce métabolisme pourraient être envisagées.

DNA polymerase zeta (Polζ) is a key player in Translesion DNA synthesis (TLS). Polζ is unique among TLS polymerases in mammalian cells, because inactivation of the gene encoding its catalytic subunit (Rev3L) leads to embryonic lethality in the mouse. However little is known about its biological functions under normal growth conditions.Here we show that S phase progression is impaired in Rev3L-/- MEFs with a delay in mid and late S phase. Genome-wide profiling of replication timing revealed that Rev3L inactivation induces changes in the temporal replication program, mainly in particular genomic regions in which the replication machinery propagates a slower velocity. We also highlighted a global enrichment of repressive histone modifications as well as hypermethylation of major satellites DNA repeats in Rev3L-deficient cells, suggesting that fork movements can slow down or stall in specific locations, and a delay in restarting forks could promote heterochromatin formation in Rev3L-depleted cells. As a direct or indirect consequence, we found that several genes involved in growth and development are down-regulated in Rev3L-/- MEFs, which might potentially explain the embryonic lethality observed in Rev3L KO mice. Finally we discovered that HP1α directly interacts and recruits Rev3L to pericentromeric heterochromatin. We therefore propose that Polζ has been co-opted by evolution to assist DNA polymerase ε and δ in duplicating condensed chromatin domains during mid and late S phase.; La synthèse translésionnelle (TLS) est un processus important pour franchir des lésions de l’ADN au cours de la duplication du génome dans les cellules humaines. Le modèle « d’échange de polymérases » suggère que la polymérase réplicative est transitoirement remplacée par une polymérase spécialisée, qui va franchir le dommage et permettre de continuer la synthèse d’ADN. Ces ADN polymérases spécialisées appelées Pol êta (η), iota (ι), kappa (κ), zêta (ζ), et Rev1 ont été bien caractérisées pour leur capacité à franchir différents types de lésions in vitro. Un concept en émergence est que ces enzymes pourraient également être requises pour répliquer des zones spécifiques du génome qui sont « difficiles à répliquer ». Polζ est constituée d’au moins 2 sous-unités : Rev3 qui est la sous-unité catalytique et Rev7 sous-unité augmentant l’activité de Rev3L. Jusqu'ici, la fonction la mieux caractérisée de Polζ était de sa capacité à catalyser l'extension d'un mésappariement en face d'une lésion d'ADN. Cependant, il a été montré que la sous unité catalytique Rev3 de levure et humaine interagissent avec les deux sous-unités accessoires de Polδ que sont pol31 et pol32 chez la levure et p50 et p66 chez l’humain. Il a aussi été mis en évidence que Rev3L est importante pour la réplication des sites fragiles (SFCs) dans les cellules humaines, zones connues pour être à l’origine d’une instabilité génétique et pour être répliquées de manière tardive (en G2/M). Tout ceci suggère que Polζ pourrait jouer un rôle dans la réplication du génome non endommagé, et plus spécifiquement lorsque des barrières naturelles (e.g. ADN non-B) entravent la progression normale des fourches de réplication.Chez la levure S. cerevisiae, l’inactivation du gène rev3 est viable et conduit à une diminution de la mutagenèse spontanée ou induite par des agents génotoxiques suggérant que Polζ est impliquée dans le franchissement mutagène des lésions endogènes ou induite. En revanche, l’inactivation du gène Rev3L chez la souris est embryonnaire létale alors que la plupart des autres ADN polymérases spécialisées ne sont pas vitales. Ceci suggère que Polζ a acquis des fonctions essentielles au cours de l’évolution qui restent inconnues à ce jour. Les fibroblastes embryonnaires murins (MEF) Rev3L-/- présente une grande instabilité génétique spontanée associée une forte augmentation de cassures et de translocations chromosomiques indiquant que Polζ est directement impliquée dans le maintien de la stabilité du génome. Afin de clarifier le rôle de cette polymérase spécialisée au cours de la réplication du génome, nous avons entrepris de procéder à une étude sur les relations structure/fonction/localisation de la protéine Rev3. Notre étude met en évidence que la progression en phase S des cellules Rev3L-/- est fortement perturbée, notamment en fin de phase S. Dans ces cellules invalidées pour Rev3L, on constate des changements dans le programme de réplication et plus particulièrement dans des régions de transition (TTR) répliquées à partir du milieu de la phase S. Nous montrons aussi un enrichissement global en marques épigénétiques répressives (marques associées à l’hétérochromatine et méthylation de l’ADN) suggérant qu’un ralentissement de la progression de la fourche de réplication à des loci particuliers peut promouvoir une hétérochromatinisation lorsque Rev3L est invalidé. De manière intéressante, nous constatons une diminution de l’expression de plusieurs gènes impliqués dans le développement qui pourrait peut-être expliquer la létalité embryonnaire constatée en absence de Rev3L. Enfin, nous mettons en évidence une interaction directe entre la protéine d’organisation de l’hétérochromatine HP1α et Rev3L via un motif PxVxL. Tout ceci nous suggère fortement que Polζ pourrait assister les ADN polymérases réplicatives Polδ et Polε dans la réplication des domaines compactés de la chromatine en milieu et fin de phase S.

Science has evolved since the 19th century. New tools have appeared such as optical microscopy which gives us the vision of cells and electronic microscopy which leads us into their hearts. The magnetic resonance imaging appeared in the seventies. Evolving over time, the MRI has taken us farther and farther into the secret depths of our brains. The possibility of observing the neuronal activity thanks to the functional imaging is a major evolution. This thesis will show the possibility we have to observe the activity of a single neuron without modification of its network thanks to the manganese enhanced magnetic resonance imaging technique. The study was done on the Aplysia at very high field magnet (17T). These animals are marine gastropod mollusks with a peculiarity: their neurons are of important size and can reach 1 mm in diameter. Their neurons are grouped into several ganglia. My study concerns the buccal ganglion which is the most studied ganglia in the research in electrophysiology. Before making any acquisitions, I had to conceive several microscopic coils adapted to the size of the ganglions. By reducing the size of the coils, the signal of the noise ratio increases. Then, a double coil allowing the simultaneous acquisition of two samples was built. This antenna required the construction of pre-amplifiers operating at 730 MHz. The first series of experiments helped observe the evolution of the neuronal activity according to different stimuli linked to the eating habits of the Aplysia in vivo. Thanks to the technique implemented, I shall show that, using MRI, it is possible to distinguish the activity of each neuron with respect to a stimulus. Afterwards, to continue this work, a second series of experiments was made in vitro. I studied the behavior of neurons when perfused with neural stimulators: dopamine and serotonin, both naturally present in the Aplysia. Generally, all neurons were activated but when observing them individually, I noticed some differences. Studies in electrophysiology will allow us to get a better understanding and a confirmation of the results of this study. The MEMRI technique can be used in the future to study various disorders such as compulsive behaviors, which are present in the Aplysia, and probably have the same origins as in humans, given that many fundamental processes (such as memory studied by Eric Kandel who he demonstrated that human and Aplysia memories works with the same mechanism) are similar between the two species., La science a avancé depuis le XIX ème siècle. Des nouveaux outils sont apparus : la microscopie optique nous donne la vision des cellules, la microscopie électronique nous entraine au cœur de celles-ci. L’imagerie par résonance magnétique est apparue dans les années soixante-dix. Depuis son évolution, l’IRM nous entraine de plus en plus loin dans les profondeurs secrètes de nos cerveaux. La possibilité d’observer l’activité neuronale à l’aide de l’imagerie fonctionnelle est une grande révolution. Cette thèse montrera la possibilité que l’on a d’observer l’activité d’un neurone individuel sans modification de son réseau grâce à l’imagerie rehaussée au manganèse. L’étude sera effectuée sur des Aplysies à très haut champ (17T). Ces animaux sont des mollusques marins gastropodes qui possèdent une particularité : leurs neurones sont de tailles importantes, ils peuvent atteindre 1 mm de diamètre. Leurs neurones sont regroupés en plusieurs ganglions. Mon étude portera sur le ganglion buccal, qui est le ganglion le plus étudié dans les recherches en électrophysiologie. Avant de réaliser les acquisitions, j’ai dû concevoir plusieurs antennes de tailles microscopiques adaptées à la taille des ganglions. En réduisant la taille des antennes, le rapport signal sur bruit augmente. Dans un deuxième temps, une double antenne a été développée permettant l’acquisition de deux échantillons simultanément. Cette antenne a nécessité de créer des préamplificateurs fonctionnant à 730 MHz. La première série d’expériences a permis d’observer l’évolution de l’activité neuronale selon différents stimulus liés au comportement alimentaire des aplysies in-vivo. J’ai montré grâce à la technique mise en place que l’on peut distinguer par IRM l’activité de chaque neurone face à un stimulus. Par la suite, pour continuer ce travail, une deuxième série d’expériences a été effectuée in-vitro. J’ai étudié le comportement des neurones selon les neuro-stimulateurs perfusés : la dopamine et la sérotonine, tous les deux présents naturellement dans l’aplysie. Globalement les neurones ont été activés mais après les avoir observés individuellement, j’ai remarqué quelques différences selon les neurotransmetteurs. Cette technique peut maintenant être utilisée pour étudier d’autres conduites de l’aplysie comme le comportement compulsif. L’étude sur la mémoire peut être aussi envisagée. Les origines comportementales ont probablement des mécanismes identiques entre les différentes espèces animales et donc avec l’Homme comme l’a démontré les études d’Eric Kandel sur la mémoire.

Staphylococcus aureus is an opportunistic Gram-positive pathogen bacterium and a leading cause of hospital- and community-acquired infections worldwide. In S. aureus, regulatory RNAs are key mediators in controlling bacterial virulence, viability and adaptability under various environmental conditions. About 200 regulatory RNAs were identified in S. aureus but up to date, their functions in most cases are unknown. To address the function of S. aureus regulatory RNAs, we used a strategy in which competitive fitness experiments were performed with mixed cultures comprising thirty-nine sRNA mutants. A bacterial population made of these mixed mutants was grown in twelve stress conditions and in a mouse model. The results were obtained by deep sequencing analysis. Eleven sRNA gene mutants were found to have an altered fitness in the tested conditions; three of them being requires for solely one studied condition, the others being modified by multiple stress conditions. The absence of sRNA genes generated negative fitness adaptation in all conditions, but one of the mutants had a strong growth defective phenotype at low-temperature. Current investigations indicate that the deleted sequence affects the 3’ end of a mRNA. This sequence is required for an optimum growth in cold conditions and contributes to the stability or translation of the associated mRNA. We also developed a robust procedure to identify reliably sRNA targets based on synthetic sRNAs that were used in vitro as bait to trap their corresponding targets which were subsequently identified by deep sequencing. Using this approach, we found new targets for RsaA, RsaE, RsaH and RNAIII. The binding of sRNAs to targeted mRNAs usually affect their stability by recruiting Ribonucleases (RNases). In S. aureus, RNase III encoded by rnc gene, is a major RNase involved in the degradation of sRNA-mRNA duplexes. RNase III was reported as nonessential in S. aureus. However, we report that the rnc gene is essential in some S. aureus strains due to the presence of prophages carrying type I toxin/antitoxin (TA) system. RNase III in these strains is essential to reduce the expression of TA systems to prevent their toxicity, Le staphylocoque doré (S. aureus) est un pathogène responsable d’infections diverses chez l’homme et l’animal. Il est responsable d’infections suppuratives (furoncles, endocardites, méningites…) ou non suppuratives (toxi-infections alimentaires…). L’émergence de souches bactériennes multi-résistantes aux antibiotiques augmente la gravité des infections et constitue un réel problème de santé publique. Depuis plusieurs années, les chercheurs tentent d’identifier des cibles pour de nouveaux antibiotiques. Parmi elles, les acides ribonucléiques (ARN) dits « régulateurs » constituent un modèle de choix. Environ 200 ARN régulateurs ont été identifiés chez S. aureus, mais jusqu'à maintenant, dans la plupart des cas, leurs fonctions ne sont pas connues. Pour identifier la fonction des ARN régulateurs chez S. aureus, nous avons utilisé une stratégie consistant à mettre en compétition 39 souches différentes dans chacune desquelles un ARN régulateur a été remplacé par une étiquette spécifique identifiable par séquençage. Cette expérience de compétition a été réalisée dans douze conditions de cultures différentes (conditions de stress différents) ainsi que chez un modèle souris. Les résultats de ces expériences ont été obtenus par analyse de séquençage massif haut débit. Un phénotype a été mis en évidence pour 11 des ARN régulateurs étudiés dans les conditions choisies. Nous avons aussi développé une méthode fiable pour identifier les cibles des ARN régulateurs. Cette méthode consistait à utiliser in vitro, ces ARN régulateurs comme appât pour piéger leurs cibles parmi un mélange d’ARN total. Les ARN cibles piégés ont ensuite été séquencés par ARN-seq haut débit. Cette stratégie a été appliquée pour déterminer les cibles de quatre ARN régulateurs chez S. aureus : RsaA, RsaE, RsaH et RNAIII. Plusieurs cibles putatives ont été identifiées et utilisées pour prédire le motif qui serait impliqué dans les interactions entre un ARN régulateur et sa cible. Le dernier chapitre de ce manuscrit concerne l’étude du mécanisme d’action des ARN régulateurs. En général, la liaison de l’ARN régulateur à son ARN messager cible va affecter la stabilité de ce dernier et engendrer sa dégradation par la ribonucléase III (RNase III). Chez S. aureus, RNase III est l’enzyme principalement impliquée dans la dégradation des complexes ARN régulateur-ARN messager (ARN double brin). RNase III a été décrite comme étant non essentielle chez S. aureus. Cependant, nous avons montré que cette ribonucléase est essentielle dans les souches de S. aureus contenant des prophages portant un système toxine/antitoxine (TA) de type I. Dans ces souches, la présence de RNase III est essentielle pour diminuer l’expression de ce système TA et contrer sa toxicité.

This thesis is concerned with building autonomous exploratory robotic controllers in an online, on-board approach, with no requirement for ground truth or human intervention in the experimental setting.This study is primarily motivated by autonomous robotics, specifically autonomous robot swarms. In this context, one faces two difficulties. Firstly, standard simulator-based approaches are hardly effective due to computational efficiency and accuracy reasons. On the one hand, the simulator accuracy is hindered by the variability of the hardware; on the other hand, this approach faces a super-linear computational complexity w.r.t. the number of robots in the swarm. Secondly, the standard goal-driven approach used for controller design does not apply as there is no explicit objective function at the individual level, since the objective is defined at the swarm level.A first step toward autonomous exploratory controllers is proposed in the thesis. The Evolution & Information Theory-based Exploratory Robotics (Ev-ITER) approach is based on the hybridization of two approaches stemming from Evolutionary Robotics and from Reinforcement Learning, with the goal of getting the best of both worlds: (i) primary controllers, or crawling controllers, are evolved in order to generate sensori-motor trajectories with high entropy; (ii) the data repository built from the crawling controllers is exploited, providing prior knowledge to secondary controllers, inspired from the intrinsic robust motivation setting and achieving the thorough exploration of the environment.The contributions of the thesis are threefold. Firstly, Ev-ITER fulfills the desired requirement: it runs online, on-board and without requiring any ground truth or support. Secondly, Ev-ITER outperforms both the evolutionary and the information theory-based approaches standalone, in terms of actual exploration of the arena. Thirdly and most importantly, the Ev-ITER controller features some generality property, being able to efficiently explore other arenas than the one considered during the first evolutionary phase. It must be emphasized that the generality of the learned controller with respect to the considered environment has rarely been considered, neither in the reinforcement learning, nor in evolutionary robotics., Cette thèse porte sur la conception de contrôleurs pour robots explorateurs autonomes basée sur une approche en ligne (online) intégrée, ne nécessitant pas de vérité terrain ni d'intervention de l'expert humain au cours du processus d'entrainement.Le travail présenté se focalise sur le domaine de la robotique autonome et plus particulièrement la conception de controleurs robotiques pour les essaims de robots.Ce contexte présente deux difficultés spécifiques. Premièrement, les approches basées sur l'usage de simulateur sont d'efficacité limitée : d'une part, la précision du simulateur est limitée compte tenu de la variabilité des robots élémentaires; d'autre part, la complexité de la simulation est super-linéaire en fonction du nombre de robots de l'essaim. Deuxièmement, les approches guidées par le but se heurtent au fait que la fonction objectif n'est pas définie au niveau du robot individuel, mais au niveau de l'essaim.Une première étape vers la conception de contrôleur explorateur autonome est proposée dans cette thèse. L'approche proposée, appelée exploration robotique fondée sur l'évolution et l'information (Ev-ITER) se fonde sur l'hybridation de la robotique évolutionnaire et de l'apprentissage par renforcement utilisant l'entropie. Cette approche procède en deux phases: (i) dans une première phase l'évolution artificielle est utilisée pour générer des contrôleurs primaires (crawlers), dont les trajectoires sont d'entropie élevée dans l'espace sensori-moteur; (ii) dans une seconde phase, l'archive des trajectoires acquises par les controleurs primaires est exploitée pour définir les controleurs secondaires, inspirés de la motivation intrinsèque robuste et permettant l'exploration rigoureuse de l'environnement.Les contributions de cette thèse sont les suivantes. Premièrement, comme désiré Ev-ITER peut être lancé en ligne, et sans nécessiter de vérité terrain ou d'assistance. Deuxièmement, Ev-ITER surpasse les approches autonomes en robotique évolutionnaire en terme d'exploration de l'arène. Troisièmement, le contrôleur Ev-ITER est doté d'une certaine généralité, dans la mesure où il est capable d'explorer efficacement d'autres arènes que celle considérée pendant la première phase de l'évolution. Il est à souligner que la généralité du contrôleur appris vis-à-vis de l'environnement d'entrainement a rarement été considérée en apprentissage par renforcement ou en robotique évolutionnaire.

In this dissertation an analysis of Evolution Strategies (ESs) using the theory of Markov chains is conducted. Proofs of divergence or convergence of these algorithms are obtained, and tools to achieve such proofs are developed.ESs are so called "black-box" stochastic optimization algorithms, i.e. information on the function to be optimized are limited to the values it associates to points. In particular, gradients are unavailable. Proofs of convergence or divergence of these algorithms can be obtained through the analysis of Markov chains underlying these algorithms. The proofs of log-linear convergence and of divergence obtained in this thesis in the context of a linear function with or without constraint are essential components for the proofs of convergence of ESs on wide classes of functions.This dissertation first gives an introduction to Markov chain theory, then a state of the art on ESs and on black-box continuous optimization, and present already established links between ESs and Markov chains.The contributions of this thesis are then presented:o General mathematical tools that can be applied to a wider range of problems are developed. These tools allow to easily prove specific Markov chain properties (irreducibility, aperiodicity and the fact that compact sets are small sets for the Markov chain) on the Markov chains studied. Obtaining these properties without these tools is a ad hoc, tedious and technical process, that can be of very high difficulty.o Then different ESs are analyzed on different problems. We study a (1,\lambda)-ES using cumulative step-size adaptation on a linear function and prove the log-linear divergence of the step-size; we also study the variation of the logarithm of the step-size, from which we establish a necessary condition for the stability of the algorithm with respect to the dimension of the search space. Then we study an ES with constant step-size and with cumulative step-size adaptation on a linear function with a linear constraint, using resampling to handle unfeasible solutions. We prove that with constant step-size the algorithm diverges, while with cumulative step-size adaptation, depending on parameters of the problem and of the ES, the algorithm converges or diverges log-linearly. We then investigate the dependence of the convergence or divergence rate of the algorithm with parameters of the problem and of the ES. Finally we study an ES with a sampling distribution that can be non-Gaussian and with constant step-size on a linear function with a linear constraint. We give sufficient conditions on the sampling distribution for the algorithm to diverge. We also show that different covariance matrices for the sampling distribution correspond to a change of norm of the search space, and that this implies that adapting the covariance matrix of the sampling distribution may allow an ES with cumulative step-size adaptation to successfully diverge on a linear function with any linear constraint.Finally, these results are summed-up, discussed, and perspectives for future work are explored.; Cette thèse contient des preuves de convergence ou de divergence d'algorithmes d'optimisation appelés stratégies d'évolution (ESs), ainsi que le développement d'outils mathématiques permettant ces preuves.Les ESs sont des algorithmes d'optimisation stochastiques dits ``boîte noire'', i.e. où les informations sur la fonction optimisée se réduisent aux valeurs qu'elle associe à des points. En particulier, le gradient de la fonction est inconnu. Des preuves de convergence ou de divergence de ces algorithmes peuvent être obtenues via l'analyse de chaînes de Markov sous-jacentes à ces algorithmes. Les preuves de convergence et de divergence obtenues dans cette thèse permettent d'établir le comportement asymptotique des ESs dans le cadre de l'optimisation d'une fonction linéaire avec ou sans contrainte, qui est un cas clé pour des preuves de convergence d'ESs sur de larges classes de fonctions.Cette thèse présente tout d'abord une introduction aux chaînes de Markov puis un état de l'art sur les ESs et leur contexte parmi les algorithmes d'optimisation continue boîte noire, ainsi que les liens établis entre ESs et chaînes de Markov. Les contributions de cette thèse sont ensuite présentées:o Premièrement des outils mathématiques généraux applicables dans d'autres problèmes sont développés. L'utilisation de ces outils permet d'établir aisément certaines propriétés (à savoir l'irreducibilité, l'apériodicité et le fait que les compacts sont des small sets pour la chaîne de Markov) sur les chaînes de Markov étudiées. Sans ces outils, établir ces propriétés était un processus ad hoc et technique, pouvant se montrer très difficile.o Ensuite différents ESs sont analysés dans différents problèmes. Un (1,\lambda)-ES utilisant cumulative step-size adaptation est étudié dans le cadre de l'optimisation d'une fonction linéaire. Il est démontré que pour \lambda > 2 l'algorithme diverge log-linéairement, optimisant la fonction avec succès. La vitesse de divergence de l'algorithme est donnée explicitement, ce qui peut être utilisé pour calculer une valeur optimale pour \lambda dans le cadre de la fonction linéaire. De plus, la variance du step-size de l'algorithme est calculée, ce qui permet de déduire une condition sur l'adaptation du paramètre de cumulation avec la dimension du problème afin d'obtenir une stabilité de l'algorithme. Ensuite, un (1,\lambda)-ES avec un step-size constant et un (1,\lambda)-ES avec cumulative step-size adaptation sont étudiés dans le cadre de l'optimisation d'une fonction linéaire avec une contrainte linéaire. Avec un step-size constant, l'algorithme résout le problème en divergeant lentement. Sous quelques conditions simples, ce résultat tient aussi lorsque l'algorithme utilise des distributions non Gaussiennes pour générer de nouvelles solutions. En adaptant le step-size avec cumulative step-size adaptation, le succès de l'algorithme dépend de l'angle entre les gradients de la contrainte et de la fonction optimisée. Si celui ci est trop faible, l'algorithme convergence prématurément. Autrement, celui ci diverge log-linéairement.Enfin, les résultats sont résumés, discutés, et des perspectives sur des travaux futurs sont présentées.

In this dissertation an analysis of Evolution Strategies (ESs) using the theory of Markov chains is conducted. Proofs of divergence or convergence of these algorithms are obtained, and tools to achieve such proofs are developed.ESs are so called "black-box" stochastic optimization algorithms, i.e. information on the function to be optimized are limited to the values it associates to points. In particular, gradients are unavailable. Proofs of convergence or divergence of these algorithms can be obtained through the analysis of Markov chains underlying these algorithms. The proofs of log-linear convergence and of divergence obtained in this thesis in the context of a linear function with or without constraint are essential components for the proofs of convergence of ESs on wide classes of functions.This dissertation first gives an introduction to Markov chain theory, then a state of the art on ESs and on black-box continuous optimization, and present already established links between ESs and Markov chains.The contributions of this thesis are then presented:o General mathematical tools that can be applied to a wider range of problems are developed. These tools allow to easily prove specific Markov chain properties (irreducibility, aperiodicity and the fact that compact sets are small sets for the Markov chain) on the Markov chains studied. Obtaining these properties without these tools is a ad hoc, tedious and technical process, that can be of very high difficulty.o Then different ESs are analyzed on different problems. We study a (1,\lambda)-ES using cumulative step-size adaptation on a linear function and prove the log-linear divergence of the step-size; we also study the variation of the logarithm of the step-size, from which we establish a necessary condition for the stability of the algorithm with respect to the dimension of the search space. Then we study an ES with constant step-size and with cumulative step-size adaptation on a linear function with a linear constraint, using resampling to handle unfeasible solutions. We prove that with constant step-size the algorithm diverges, while with cumulative step-size adaptation, depending on parameters of the problem and of the ES, the algorithm converges or diverges log-linearly. We then investigate the dependence of the convergence or divergence rate of the algorithm with parameters of the problem and of the ES. Finally we study an ES with a sampling distribution that can be non-Gaussian and with constant step-size on a linear function with a linear constraint. We give sufficient conditions on the sampling distribution for the algorithm to diverge. We also show that different covariance matrices for the sampling distribution correspond to a change of norm of the search space, and that this implies that adapting the covariance matrix of the sampling distribution may allow an ES with cumulative step-size adaptation to successfully diverge on a linear function with any linear constraint.Finally, these results are summed-up, discussed, and perspectives for future work are explored.; Cette thèse contient des preuves de convergence ou de divergence d'algorithmes d'optimisation appelés stratégies d'évolution (ESs), ainsi que le développement d'outils mathématiques permettant ces preuves.Les ESs sont des algorithmes d'optimisation stochastiques dits ``boîte noire'', i.e. où les informations sur la fonction optimisée se réduisent aux valeurs qu'elle associe à des points. En particulier, le gradient de la fonction est inconnu. Des preuves de convergence ou de divergence de ces algorithmes peuvent être obtenues via l'analyse de chaînes de Markov sous-jacentes à ces algorithmes. Les preuves de convergence et de divergence obtenues dans cette thèse permettent d'établir le comportement asymptotique des ESs dans le cadre de l'optimisation d'une fonction linéaire avec ou sans contrainte, qui est un cas clé pour des preuves de convergence d'ESs sur de larges classes de fonctions.Cette thèse présente tout d'abord une introduction aux chaînes de Markov puis un état de l'art sur les ESs et leur contexte parmi les algorithmes d'optimisation continue boîte noire, ainsi que les liens établis entre ESs et chaînes de Markov. Les contributions de cette thèse sont ensuite présentées:o Premièrement des outils mathématiques généraux applicables dans d'autres problèmes sont développés. L'utilisation de ces outils permet d'établir aisément certaines propriétés (à savoir l'irreducibilité, l'apériodicité et le fait que les compacts sont des small sets pour la chaîne de Markov) sur les chaînes de Markov étudiées. Sans ces outils, établir ces propriétés était un processus ad hoc et technique, pouvant se montrer très difficile.o Ensuite différents ESs sont analysés dans différents problèmes. Un (1,\lambda)-ES utilisant cumulative step-size adaptation est étudié dans le cadre de l'optimisation d'une fonction linéaire. Il est démontré que pour \lambda > 2 l'algorithme diverge log-linéairement, optimisant la fonction avec succès. La vitesse de divergence de l'algorithme est donnée explicitement, ce qui peut être utilisé pour calculer une valeur optimale pour \lambda dans le cadre de la fonction linéaire. De plus, la variance du step-size de l'algorithme est calculée, ce qui permet de déduire une condition sur l'adaptation du paramètre de cumulation avec la dimension du problème afin d'obtenir une stabilité de l'algorithme. Ensuite, un (1,\lambda)-ES avec un step-size constant et un (1,\lambda)-ES avec cumulative step-size adaptation sont étudiés dans le cadre de l'optimisation d'une fonction linéaire avec une contrainte linéaire. Avec un step-size constant, l'algorithme résout le problème en divergeant lentement. Sous quelques conditions simples, ce résultat tient aussi lorsque l'algorithme utilise des distributions non Gaussiennes pour générer de nouvelles solutions. En adaptant le step-size avec cumulative step-size adaptation, le succès de l'algorithme dépend de l'angle entre les gradients de la contrainte et de la fonction optimisée. Si celui ci est trop faible, l'algorithme convergence prématurément. Autrement, celui ci diverge log-linéairement.Enfin, les résultats sont résumés, discutés, et des perspectives sur des travaux futurs sont présentées.

The thesis objective is to design and build a high quality Hidden Markov Model (HMM-)based Text-To-Speech (TTS) system for Vietnamese – a tonal language. The system is called VTED (Vietnamese TExt-tospeech Development system). In view of the great importance of lexical tones, a “tonophone” – an allophone in tonal context – was proposed as a new speech unit in our TTS system. A new training corpus, VDTS (Vietnamese Di-Tonophone Speech corpus), was designed for 100% coverage of di-phones in tonal contexts (i.e. di-tonophones) using the greedy algorithm from a huge raw text. A total of about 4,000 sentences of VDTS were recorded and pre-processed as a training corpus of VTED.In the HMM-based speech synthesis, although pause duration can be modeled as a phoneme, the appearanceof pauses cannot be predicted by HMMs. Lower phrasing levels above words may not be completely modeled with basic features. This research aimed at automatic prosodic phrasing for Vietnamese TTS using durational clues alone as it appeared too difficult to disentangle intonation from lexical tones. Syntactic blocks, i.e. syntactic phrases with a bounded number of syllables (n), were proposed for predicting final lengthening (n = 6) and pause appearance (n = 10). Improvements for final lengthening were done by some strategies of grouping single syntactic blocks. The quality of the predictive J48-decision-tree model for pause appearance using syntactic blocks combining with syntactic link and POS (Part-Of-Speech) features reached F-score of 81.4% Precision=87.6%, Recall=75.9%), much better than that of the model with only POS (F-score=43.6%)or syntactic link (F-score=52.6%) alone.The architecture of the system was proposed on the basis of the core architecture of HTS with an extension of a Natural Language Processing part for Vietnamese. Pause appearance was predicted by the proposed model. Contextual feature set included phone identity features, locational features, tone-related features, and prosodic features (i.e. POS, final lengthening, break levels). Mary TTS was chosen as a platform for implementing VTED. In the MOS (Mean Opinion Score) test, the first VTED, trained with the old corpus and basic features, was rather good, 0.81 (on a 5 point MOS scale) higher than the previous system – HoaSung (using the non-uniform unit selection with the same training corpus); but still 1.2-1.5 point lower than the natural speech. The quality of the final VTED, trained with the new corpus and prosodic phrasing model, progressed by about 1.04 compared to the first VTED, and its gap with the natural speech was much lessened. In the tone intelligibility test, the final VTED received a high correct rate of 95.4%, only 2.6% lower than the natural speech, and 18% higher than the initial one. The error rate of the first VTED in the intelligibility test with the Latin square design was about 6-12% higher than the natural speech depending on syllable, tone or phone levels. The final one diverged about only 0.4-1.4% from the natural speech.; L’objectif de cette thèse est de concevoir et de construire, un système Text-To-Speech (TTS) haute qualité à base de HMM (Hidden Markov Model) pour le vietnamien, une langue tonale. Le système est appelé VTED (Vietnamese TExt-to-speech Development system). Au vu de la grande importance de tons lexicaux, un tonophone” – un allophones dans un contexte tonal – a été proposé comme nouvelle unité de la parole dans notre système de TTS. Un nouveau corpus d’entraînement, VDTS (Vietnamese Di-Tonophone Speech corpus), a été conçu à partir d’un grand texte brut pour une couverture de 100% de di-phones tonalisés (di-tonophones) en utilisant l’algorithme glouton. Un total d’environ 4000 phrases ont été enregistrées et pré-traitées comme corpus d’apprentissage de VTED.Dans la synthèse de la parole sur la base de HMM, bien que la durée de pause puisse être modélisée comme un phonème, l’apparition de pauses ne peut pas être prédite par HMM. Les niveaux de phrasé ne peuvent pas être complètement modélisés avec des caractéristiques de base. Cette recherche vise à obtenir un découpage automatique en groupes intonatifs au moyen des seuls indices de durée. Des blocs syntaxiques constitués de phrases syntaxiques avec un nombre borné de syllabes (n), ont été proposés pour prévoir allongement final (n = 6) et pause apparente (n = 10). Des améliorations pour allongement final ont été effectuées par des stratégies de regroupement des blocs syntaxiques simples. La qualité du modèle prédictive J48-arbre-décision pour l’apparence de pause à l’aide de blocs syntaxiques, combinée avec lien syntaxique et POS (Part-Of-Speech) dispose atteint un F-score de 81,4 % (Précision = 87,6 %, Recall = 75,9 %), beaucoup mieux que le modèle avec seulement POS (F-score=43,6%) ou un lien syntaxique (F-score=52,6%).L’architecture du système a été proposée sur la base de l’architecture HTS avec une extension d’une partie traitement du langage naturel pour le Vietnamien. L’apparence de pause a été prédit par le modèle proposé. Les caractéristiques contextuelles incluent les caractéristiques d’identité de “tonophones”, les caractéristiques de localisation, les caractéristiques liées à la tonalité, et les caractéristiques prosodiques (POS, allongement final, niveaux de rupture). Mary TTS a été choisi comme plateforme pour la mise en oeuvre de VTED. Dans le test MOS (Mean Opinion Score), le premier VTED, appris avec les anciens corpus et des fonctions de base, était plutôt bonne, 0,81 (sur une échelle MOS 5 points) plus élevé que le précédent système – HoaSung (lequel utilise la sélection de l’unité non-uniforme avec le même corpus) ; mais toujours 1,2-1,5 point de moins que le discours naturel. La qualité finale de VTED, avec le nouveau corpus et le modèle de phrasé prosodique, progresse d’environ 1,04 par rapport au premier VTED, et son écart avec le langage naturel a été nettement réduit. Dans le test d’intelligibilité, le VTED final a reçu un bon taux élevé de 95,4%, seulement 2,6% de moins que le discours naturel, et 18% plus élevé que le premier. Le taux d’erreur du premier VTED dans le test d’intelligibilité générale avec le carré latin test d’environ 6-12% plus élevé que le langage naturel selon des niveaux de syllabe, de ton ou par phonème. Le résultat final ne s’écarte de la parole naturelle que de 0,4-1,4%.

Recent years have seen a revival of Intelligent Tutoring Systems. In order to make these systems widely usable by teachers and learners, they have to provide means to assist teachers in their task of exercise generation. Among these exercises, multiple-choice tests are very common. However, writing Multiple-Choice Questions (MCQ) that correctly assess a learner's level is a complex task. Guidelines were developed to manually write MCQs, but an automatic evaluation of MCQ quality would be a useful tool for teachers.We are interested in automatic evaluation of distractor (wrong answer choice) quality. To do this, we studied characteristics of relevant distractors from multiple-choice test writing guidelines. This study led us to assume that homogeneity between distractors and answer is an important criterion to validate distractors. Homogeneity is both syntactic and semantic. We validated the definition of homogeneity by a MCQ corpus analysis, and we proposed methods for automatic recognition of syntactic and semantic homogeneity based on this analysis.Then, we focused our work on distractor semantic homogeneity. To automatically estimate it, we proposed a ranking model by machine learning, combining different semantic homogeneity measures. The evaluation of the model showed that our method is more efficient than existing work to estimate distractor semantic homogeneity, Ces dernières années ont connu un renouveau des Environnements Informatiques pour l'Apprentissage Humain. Afin que ces environnements soient largement utilisés par les enseignants et les apprenants, ils doivent fournir des moyens pour assister les enseignants dans leur tâche de génération d'exercices. Parmi ces exercices, les Questionnaires à Choix Multiples (QCM) sont très présents. Cependant, la rédaction d'items à choix multiples évaluant correctement le niveau d'apprentissage des apprenants est une tâche complexe. Des consignes ont été développées pour rédiger manuellement des items, mais une évaluation automatique de la qualité des items constituerait un outil pratique pour les enseignants.Nous nous sommes intéressés à l'évaluation automatique de la qualité des distracteurs (mauvais choix de réponse). Pour cela, nous avons étudié les caractéristiques des distracteurs pertinents à partir de consignes de rédaction de QCM. Cette étude nous a conduits à considérer que l'homogénéité des distracteurs et de la réponse est un critère important pour valider les distracteurs. L'homogénéité est d'ordre syntaxique et sémantique. Nous avons validé la définition de l'homogénéité par une analyse de corpus de QCM, et nous avons proposé des méthodes de reconnaissance automatique de l'homogénéité syntaxique et sémantique à partir de cette analyse.Nous nous sommes ensuite focalisé sur l'homogénéité sémantique des distracteurs. Pour l'estimer automatiquement, nous avons proposé un modèle d'ordonnancement par apprentissage, combinant différentes mesures d'homogénéité sémantique. L'évaluation du modèle a montré que notre méthode est plus efficace que les travaux existants pour estimer l'homogénéité sémantique des distracteurs.

In several applications, quasi-relativistic sub-ps electron bunches are required: Laser-plasma acceleration, Free electron lasers, Generation of intense THz radiation, Study of ultra-fast phenomena in matter… The short nature of the bunch and the necessity of a high peak current for the applications imply strong space-charge forces leading to a degradation of beam properties, as its transverse emittance and duration. The main difficulty is to characterize, model and take into account these effects. My thesis falls within this context through the study of dynamics and diagnostics related to these short bunches, namely whose rms duration is not directly measurable by an electronic method locating the border at a few tens of picoseconds. The chapter 2 consists in the measurements of several properties of these bunches: charge, transverse emittance and duration. The originality of my work is that I use simple methods, both on the theoretical (analytical at maximum) and technological (using only common elements of electron accelerators) point of view. These methods, more suitable for less extreme bunches, allow however obtaining very good results. I especially developed a method of charge measurement from the measurement of the light intensity emitted by a scintillating screen following the interaction with an electron beam. This method allows precisely measuring charges lower than 100fC. This is better than the capabilities of classical diagnostics (ICT and Faraday Cup) limited to the picocoulomb because of electronic noise. This method is useful since the short bunches are often low-charged to minimize the effects of space-charge forces. It will also be used for detectors calibration, which requires low charges. I also adapt multiparametric methods to measure the transverse emittance and duration of electron bunches. These indirect methods allow determining these properties from the measurement of other more accessible properties: the transverse dimensions for the transverse emittance and the energy spread for the duration. The duration measurement (3-phase method) gives very good results, since it allows determining with accuracy better than 10% rms durations lower than one picosecond. The emittance measurement without taking into account the space-charge forces in the modeling gives mixed results, since the accuracy is from 20% (3-gradients method) to more than 100% (3-screens method). A significant accuracy improvement, up to a factor of 5, can be obtained by taking the space-charge forces into account through a beam envelop equation, which constitutes the originality of my work. The chapter 3 consists in the comparison of the properties of short electron beams, single or longitudinally modulated, generated by three different methods: Injection of a short or longitudinally modulated laser pulse in an RF-gun; Magnetic compression in a chicane; RF-compression in an accelerating structure (Velocity Bunching). I particularly shown that, at equal conditions of charge, the generation of short bunches thanks to a short laser pulse driven an RF-gun is disadvantageous, both from the beam duration and transverse emittance point of view, with respect to a magnetic or RF compression of an already accelerated beam. This is explained by the more important space-charge forces just after the beam emission by the photocathode. It also consists in the development and test of analytical models for longitudinal beam dynamics. I developed a longitudinal transfer matrix for RF-gun, starting from a Kim-like model. This model has been compared with several measurements performed at PITZ and PHIL and shown to be accurate on the energy and temporal aspects, but not on the energy spread aspect. I also developed an analytical model of the velocity bunching phenomenon in travelling wave accelerating structures, starting from a simple model developed by P. Piot.; Dans de nombreuses applications, des paquets d’électrons relativistes sub-ps sont requis : Accélération laser-plasma, Lasers à électrons libres, Génération de rayonnement THz intense, Etude des phénomènes ultra-rapides dans la matière… L’aspect court des paquets et la nécessité d’un fort courant crête pour les applications impliquent de fortes forces de charge d’espace conduisant à une dégradation des propriétés du faisceau, telle que son émittance transverse et sa longueur. La principale difficulté est de caractériser, modéliser et prendre en compte ces effets. Ma thèse s’inscrit dans ce cadre à travers l’étude de la dynamique et des diagnostics associés à ces paquets courts. Le chapitre 2 rassemble des mesures de plusieurs propriétés du faisceau : charge, émittance transverse et longueur. L’originalité de mon travail réside dans l’utilisation de méthodes simples, des points de vues théoriques et technologiques. Ces méthodes, plus adaptées pour des faisceaux moins extrêmes, permettent néanmoins d’obtenir de très bons résultats. J’ai en particulier développé une méthode de mesure de charge à partir de la mesure de l’intensité lumineuse émise par un écran scintillant suite à l’interaction avec le faisceau. Cette méthode permet de mesurer précisément des charges inférieures à 100 fC, ce qui surpasse les capacités des diagnostics classiques (ICT et Coupe de Faraday) limités au picocoulomb à cause du bruit électronique. Cette méthode est utile, du fait que les paquets courts sont souvent faiblement chargés pour limiter l’effet des forces de charge d’espace. J’ai aussi adapté des méthodes multiparamétriques pour mesurer l’émittance transverse et la longueur des paquets d’électrons. Ces méthodes indirectes permettent de déterminer ces propriétés à partir de la mesure d’autres propriétés plus accessibles : les dimensions transverses pour l’émittance et la dispersion en énergie pour la longueur. La mesure de longueur (méthode des 3 phases) donne de très bons résultats, puisqu’elle permet de mesurer avec une précision meilleure que 10% des longueurs rms inférieures à la picoseconde. La mesure d’émittance sans prise en compte des forces de charge d’espace donne des résultats mitigés, puisque la précision varie de 20% (méthode des 3 gradients) à plus de 100% (méthode des 3 écrans). Une amélioration significative de la précision, jusqu’à un facteur 5, peut être obtenue en prenant en compte les forces de charge d’espace via une équation d’enveloppe, ce qui constitue l’originalité de mon travail. Le chapitre 3 consiste en une comparaison des propriétés des paquets courts d’électrons, unique ou longitudinalement modulé, générés par trois méthodes différentes : Utilisation d’une impulsion laser courte ou longitudinalement modulée dans un canon RF ; Compression magnétique dans une chicane ; Compression RF dans une structure accélératrice (Velocity Bunching). J’ai en particulier montré que, à charge égale, la génération de paquets courts via une impulsion laser courte dans un canon RF est désavantageuse, des points de vue de la longueur et de l’émittance transverse du faisceau, par rapport à la compression magnétique RF d’un paquet déjà accéléré. Cela est expliqué par les forces de charge d’espace plus importantes juste après l’émission du faisceau par la photocathode. Il est également consacré au développement et au test de modèles analytiques de la dynamique longitudinale des faisceaux. J’ai développé une matrice de transfert longitudinale pour un canon RF, en partant du modèle de K. J. Kim. Ce modèle a été comparé avec plusieurs mesures effectuées à PITZ et PHIL et a prouvé être précis sur les aspects énergétiques et temporels, mais pas sur l’aspect de la dispersion en énergie. J’ai également développé un modèle analytique du phénomène de velocity bunching dans des structures accélératrices à onde progressive, en partant d’un modèle simple développé par P. Piot.

The bacterium Deinococcus radiodurans is known for its ability to withstand a large number of genotoxic treatments, including exposure to ionizing or ultraviolet radiation, mitomycin C, desiccation, and oxidative stress. It is able, upon exposure to extreme doses of γ-radiation generating hundreds of DNA breaks, to reconstitute an intact genome in only 2 to 3 hours via an ESDSA mechanism, involving massive DNA synthesis during DNA double strand break repair. Together with efficient DNA repair mechanisms, D. radiodurans possesses a survival kit comprising significant compaction of its nucleoid, protection mechanisms against protein oxidation, an original response to DNA damage and specific proteins induced after irradiation. All of these contribute to the maintenance of genomic integrity and cell survival upon exposure to various genotoxic agents. In spite of the idea that D. radiodurans is an organism with outstanding genomic stability, this bacterium has in its genome a large number of repeat sequences and mobile elements and is also naturally competent. All these factors contribute to the genetic variability of species. I was interested in two processes that can play a role in genetic variability in D. radiodurans: recombination between repeated sequences and natural transformation.The introduction, into the genome of D. radiodurans, of 438 bp direct repeated sequences separated by DNA regions ranging from 1,479 bp to 10,500 bp in length allowed me to demonstrate the major role of Single Strand Annealing (SSA) involving the DdrB protein specific for Deinococcaceae, in the "spontaneous" recombination between the repeated sequences in the absence of the RecA recombinase. The absence of DdrB in strains deficient for recombination further increased the loss of viability observed in these strains, suggesting that SSA is required for the management of blocked replication forks, a major source of genetic instability in the absence of external stress when these forks cannot be rescued by pathways involving recombination proteins.I was also interested in the natural transformation and proteins involved in this process in D. radiodurans. I demonstrated that DprA protein involved in DNA single strand protection and loading of RecA on single-stranded DNA internalized during transformation of many species such as Streptococcus pneumoniae, Helicobacter pylori, or Bacillus subtilis, is also involved in this process in D. radiodurans. I also showed that, in addition to playing a major role in transformation by plasmid DNA, DdrB is also involved in transformation by genomic DNA of cells devoid of the DprA protein., La bactérie Deinococcus radiodurans est connue pour sa capacité à résister à un grand nombre de traitements génotoxiques parmi lesquels on peut citer l’exposition aux rayons ionisants, aux ultra-violets, à la mitomycine C, à la dessication et au stress oxydant. Elle est capable lors d’une exposition à des doses extrêmes de rayons γ générant des centaines de cassures de l’ADN de reconstituer un génome intact en seulement 2 à 3 heures via un mécanisme original, l’ESDSA, impliquant une synthèse massive d’ADN pendant la phase de réparation des cassures de l’ADN. En plus de mécanismes efficaces de réparation de l’ADN, elle possède un kit de survie comprenant une compaction importante du nucléoïde, des mécanismes de protection des protéines contre l’oxydation, une réponse originale aux lésions de l’ADN et des protéines spécifiques induites après irradiation. Tous ces facteurs contribuent au maintien de l’intégrité du génome et à la survie de la cellule lors de l’exposition à différents agents génotoxiques. Souvent considéré comme un organisme ayant une stabilité génomique exceptionnelle, cette bactérie possède dans son génome un grand nombre de séquences répétées et des éléments mobiles et est par ailleurs naturellement compétente. Ce sont autant de facteurs pouvant participer à la variabilité génétique de cette espèce. Je me suis donc intéressée lors de ma thèse à deux processus pouvant participer à l’instabilité génétique chez D. radiodurans : la recombinaison entre séquences répétées et la transformation naturelle.L’introduction dans le génome de D. radiodurans de séquences répétées directes de 438 pb séparées par des régions d’ADN d’une longueur allant de 1479 pb à 10 500 pb m’a permis de mettre en évidence le rôle majeur joué par l’appariement simple brin (Single Strand Annealing ou SSA) impliquant la protéine DdrB, spécifique des Deinococcaceae, joue un rôle majeur dans la recombinaison « spontanée » entre les séquences répétées en absence de la recombinase RecA. L’absence de DdrB dans des souches déficientes pour la recombinaison augmente davantage la perte de viabilité observée dans ces souches ce qui suggère que le SSA participe à la prise en charge de fourches de réplication bloquées, source majeure d’instabilité génétique en absence de stress extérieur, si ces fourches ne peuvent être prise en charge par des voies impliquant des protéines de recombinaison. Je me suis également intéressée à la transformation naturelle et aux protéines impliquées dans ce processus chez D. radiodurans. J’ai pu démontrer que la protéine DprA impliquée dans la protection de l’ADN simple brin et le chargement de RecA sur l’ADN simple brin internalisé lors de la transformation de nombreuses espèces comme Streptococcus pneumoniae, Bacillus subtilis ou Helicobacter pylori, est également impliquée dans la transformation chez D. radiodurans. J’ai pu montrer également qu’en plus de jouer un rôle majeur dans la transformation par de l’ADN plasmidique, DdrB est impliquée dans la transformation par de l’ADN génomique si la protéine DprA est absente.

An auto-embedded 3D holographic system requires the development of a surface lighting integrateddevice to generate a coherent, directional and uniform lighting beam. Up to now, the realization of this type ofsystem is based on the conventional optical components such as lenses and mirrors. The objective of this thesis isto propose an ultra-compact solution by using the nanotechnologies, in order to realize coherent, directional and uniform light emitting at 633 nm on a large surface in replacing the bulky optical components by a photonic integrated circuit (PIC). In the beginning of the thesis, we present the automotive applications of optics and photonics, and then introduce to the integrated planar structure, which is expected to illuminate the holographic system. We present then our interest of developing silicon nitride waveguides-based PICs, which can be operated in the visible range, as required for the mentioned application. The realized research work on the Si₃N₄ waveguides for the light propagation at 633 nm are then detailed. At first, we introduce the theoretical methods for the analysis of the guided modes and present the calculated indexes of the 1D and 2D modes, which are used to design the single-mode rectangular waveguide. At last, we present exhaustively our theoretical study and simulation work to define some targeted PICs, as the 1 × N beam splitter and the bent waveguides. Then weintroduce the fabrication of the predetermined SiO₂ cladded Si₃N₄ waveguide samples, which have a cross-section size about 250 nm × 300 nm. We present main processes of the fabrication in cleanroom, including the deposition of the dielectric layers by using PECVD, the electron beam lithography (EBL) and the reactive ionicetching (RIE). The fabrication of waveguides has been evaluated and analyzed, in order to optimize the fabrication process. Finally, we present the waveguide’s characterization set-up and the measurement results ofthe optical losses. The last chapter of the thesis is dedicated to the study of the coupling effect from a guidedphotonic mode to a plasmonic mode supported by a guiding structure, which consists of a metallic nanoparticle(Au or Ag) chain deposited on top of the Si₃N₄ rectangular waveguide. The state of the art and the theoretical study are firstly introduced. Then we present the numerical simulation results of the coupling efficiency as a function of nanoparticle’s sizes and operation wavelength in this photonic-plasmonic coupled waveguide system., La réalisation d’un système holographique 3D embarqué dans un véhicule nécessite le développement d’une structure d’éclairage surfacique à géométrie planaire pour générer un faisceau cohérent, directionnel et uniforme. Ce type de système a été jusque là réalisé à base de composants optiques classiques comme des lentilles et des miroirs. L’objectif de cette thèse est de proposer une solution plus compacte grâce à l’utilisation des (nano-) technologies d’intégration pour réaliser une émission cohérente, directionnelle et uniforme sur une grande surface à 633 nm en remplaçant les composants optiques volumineux par un circuit intégré photonique.Nous présentons d’abord de manière générale les applications des composants optiques et photoniques dans le domaine automobile, puis la structure planaire intégrée que nous visons pour l’éclairage du système holographique. Nous montrons ensuite l’intérêt du développement de circuits photoniques à base de guides de nitrure de silicium pour le fonctionnement dans le domaine du visible, comme requis pour la présente application. Les travaux réalisés sur les guides d’onde en Si₃N₄ pour la propagation de la lumière à 633 nm sont alors détaillés. Dans un premier temps, nous introduisons les méthodes théoriques pour analyser les modes guidés et montrons les résultats de calcul des indices des modes 1D et 2D pour dimensionner un guide rectangulaire monomode. Enfin, nous détaillons l’étude théorique et de simulation pour définir certains composants intégrés du circuit visé, comme le diviseur 1 × N de faisceau et les guides d’onde courbes. Nous présentons alors les travaux de fabrication des guides d’ondes Si₃N₄ encapsulés dans la silice, précédemment conçus, et qui présentent une dimension autour de 250 nm × 300 nm. Nous montrons les principales étapes de fabrication en salle blanche, comprenant le dépôt des diélectriques à l’aide de la PECVD, la lithographie assistée par faisceau d’électron (EBL) et la gravure ionique réactive (RIE). Les résultats de fabrication sont évalués et analysés afin d’optimiser le procédé de fabrication. Finalement, nous présentons le banc de caractérisation des guides d’onde et les résultats des pertes optiques mesurées. Le dernier chapitre est dédié à l’étude du couplage d’un mode photonique guidé à un mode plasmonique dans un système de guides d’onde, qui consiste en une chaine de nanoparticules métalliques en Au ou en Ag déposée sur le guide d’onde rectangulaire Si₃N₄. L’état de l’art et l’étude théorique sont d’abord présentés, puis nous montrons les résultats de simulation numérique de l’efficacité de couplage en fonction des tailles des nanoparticules et de la longueur d’onde dans ce système de guides d’onde couplés.

In several applications, quasi-relativistic sub-ps electron bunches are required: Laser-plasma acceleration, Free electron lasers, Generation of intense THz radiation, Study of ultra-fast phenomena in matter… The short nature of the bunch and the necessity of a high peak current for the applications imply strong space-charge forces leading to a degradation of beam properties, as its transverse emittance and duration. The main difficulty is to characterize, model and take into account these effects. My thesis falls within this context through the study of dynamics and diagnostics related to these short bunches, namely whose rms duration is not directly measurable by an electronic method locating the border at a few tens of picoseconds. The chapter 2 consists in the measurements of several properties of these bunches: charge, transverse emittance and duration. The originality of my work is that I use simple methods, both on the theoretical (analytical at maximum) and technological (using only common elements of electron accelerators) point of view. These methods, more suitable for less extreme bunches, allow however obtaining very good results. I especially developed a method of charge measurement from the measurement of the light intensity emitted by a scintillating screen following the interaction with an electron beam. This method allows precisely measuring charges lower than 100fC. This is better than the capabilities of classical diagnostics (ICT and Faraday Cup) limited to the picocoulomb because of electronic noise. This method is useful since the short bunches are often low-charged to minimize the effects of space-charge forces. It will also be used for detectors calibration, which requires low charges. I also adapt multiparametric methods to measure the transverse emittance and duration of electron bunches. These indirect methods allow determining these properties from the measurement of other more accessible properties: the transverse dimensions for the transverse emittance and the energy spread for the duration. The duration measurement (3-phase method) gives very good results, since it allows determining with accuracy better than 10% rms durations lower than one picosecond. The emittance measurement without taking into account the space-charge forces in the modeling gives mixed results, since the accuracy is from 20% (3-gradients method) to more than 100% (3-screens method). A significant accuracy improvement, up to a factor of 5, can be obtained by taking the space-charge forces into account through a beam envelop equation, which constitutes the originality of my work. The chapter 3 consists in the comparison of the properties of short electron beams, single or longitudinally modulated, generated by three different methods: Injection of a short or longitudinally modulated laser pulse in an RF-gun; Magnetic compression in a chicane; RF-compression in an accelerating structure (Velocity Bunching). I particularly shown that, at equal conditions of charge, the generation of short bunches thanks to a short laser pulse driven an RF-gun is disadvantageous, both from the beam duration and transverse emittance point of view, with respect to a magnetic or RF compression of an already accelerated beam. This is explained by the more important space-charge forces just after the beam emission by the photocathode. It also consists in the development and test of analytical models for longitudinal beam dynamics. I developed a longitudinal transfer matrix for RF-gun, starting from a Kim-like model. This model has been compared with several measurements performed at PITZ and PHIL and shown to be accurate on the energy and temporal aspects, but not on the energy spread aspect. I also developed an analytical model of the velocity bunching phenomenon in travelling wave accelerating structures, starting from a simple model developed by P. Piot.; Dans de nombreuses applications, des paquets d’électrons relativistes sub-ps sont requis : Accélération laser-plasma, Lasers à électrons libres, Génération de rayonnement THz intense, Etude des phénomènes ultra-rapides dans la matière… L’aspect court des paquets et la nécessité d’un fort courant crête pour les applications impliquent de fortes forces de charge d’espace conduisant à une dégradation des propriétés du faisceau, telle que son émittance transverse et sa longueur. La principale difficulté est de caractériser, modéliser et prendre en compte ces effets. Ma thèse s’inscrit dans ce cadre à travers l’étude de la dynamique et des diagnostics associés à ces paquets courts. Le chapitre 2 rassemble des mesures de plusieurs propriétés du faisceau : charge, émittance transverse et longueur. L’originalité de mon travail réside dans l’utilisation de méthodes simples, des points de vues théoriques et technologiques. Ces méthodes, plus adaptées pour des faisceaux moins extrêmes, permettent néanmoins d’obtenir de très bons résultats. J’ai en particulier développé une méthode de mesure de charge à partir de la mesure de l’intensité lumineuse émise par un écran scintillant suite à l’interaction avec le faisceau. Cette méthode permet de mesurer précisément des charges inférieures à 100 fC, ce qui surpasse les capacités des diagnostics classiques (ICT et Coupe de Faraday) limités au picocoulomb à cause du bruit électronique. Cette méthode est utile, du fait que les paquets courts sont souvent faiblement chargés pour limiter l’effet des forces de charge d’espace. J’ai aussi adapté des méthodes multiparamétriques pour mesurer l’émittance transverse et la longueur des paquets d’électrons. Ces méthodes indirectes permettent de déterminer ces propriétés à partir de la mesure d’autres propriétés plus accessibles : les dimensions transverses pour l’émittance et la dispersion en énergie pour la longueur. La mesure de longueur (méthode des 3 phases) donne de très bons résultats, puisqu’elle permet de mesurer avec une précision meilleure que 10% des longueurs rms inférieures à la picoseconde. La mesure d’émittance sans prise en compte des forces de charge d’espace donne des résultats mitigés, puisque la précision varie de 20% (méthode des 3 gradients) à plus de 100% (méthode des 3 écrans). Une amélioration significative de la précision, jusqu’à un facteur 5, peut être obtenue en prenant en compte les forces de charge d’espace via une équation d’enveloppe, ce qui constitue l’originalité de mon travail. Le chapitre 3 consiste en une comparaison des propriétés des paquets courts d’électrons, unique ou longitudinalement modulé, générés par trois méthodes différentes : Utilisation d’une impulsion laser courte ou longitudinalement modulée dans un canon RF ; Compression magnétique dans une chicane ; Compression RF dans une structure accélératrice (Velocity Bunching). J’ai en particulier montré que, à charge égale, la génération de paquets courts via une impulsion laser courte dans un canon RF est désavantageuse, des points de vue de la longueur et de l’émittance transverse du faisceau, par rapport à la compression magnétique RF d’un paquet déjà accéléré. Cela est expliqué par les forces de charge d’espace plus importantes juste après l’émission du faisceau par la photocathode. Il est également consacré au développement et au test de modèles analytiques de la dynamique longitudinale des faisceaux. J’ai développé une matrice de transfert longitudinale pour un canon RF, en partant du modèle de K. J. Kim. Ce modèle a été comparé avec plusieurs mesures effectuées à PITZ et PHIL et a prouvé être précis sur les aspects énergétiques et temporels, mais pas sur l’aspect de la dispersion en énergie. J’ai également développé un modèle analytique du phénomène de velocity bunching dans des structures accélératrices à onde progressive, en partant d’un modèle simple développé par P. Piot.

Future high performance computer (HPC) systems will face two major challenges: interconnection bandwidth density and power consumption. Silicon photonic technology has been proposed recently as a cost-effective solution to tackle these issues. Currently, copper interconnections are replaced by optical links at rack and board level in HPCs and data centers. The next step is the interconnection of multi-core processors, which are placed in the same package on silicon interposers, and define the basic building blocks of these computers. Several works have demonstrated the possibility of integrating all elements needed for the realization of short optical links on a silicon substrate.The first contribution of this thesis is the optimization of a silicon photonic link for highest energy efficiency in terms of energy per bit. The optimization provides energy consumption models for the laser, a de- and serialization stage, a ring resonator as modulator and supporting circuitry, a receiver front-end and a decision stage. The optimization shows that the main consumers in optical links is the power consumed by the laser and the modulator's supporting circuitry. Using consumption parameters either gathered by design and simulation or found in recent publications, the optimal bit rate is found in the range between 8 Gbps and 22 Gbps, depending on the used CMOS technology. Nevertheless, if the static power consumption of modulators is reduced it could decrease even below 8 Gbps.To apply the results from the optimization an optical link receiver was designed and fabricated. It is designed to run at a bit rate of 8 Gbps. The receiver uses time interleaving to reduce the needed clock speed and aleviate the need of a dedicated deserialization stage. The front-end was adapted for a wide dynamic input range. In order to take advantage of it, a fast mechanism is proposed to find the optimal threshold voltage to distinguish ones from zeros.Furthermore, optical clock channels are explored. Using silicon photonics a clock can be distributed to several processors with very low skew. This opens the possibility to clock all chips synchronously, relaxing the requirements for buffers that are needed within the communication channels. The thesis contributes to this research direction by presenting two novel optical clock receivers. Clock distribution inside chips is a major power consumer, with small adaptation the clock receivers could also be used inside on-chip clocking trees.; Les futurs calculateurs de haute performance (HPC) devront faire face à deux défis majeurs : la densité de la bande passante d'interconnexion et les problématiques de consommation d'énergie. La photonique silicium est aujourd’hui perçue comme une solution solide pour aborder ces questions, tant du fait de ses performances que de sa viabilité économique en raison de sa compatibilité directe avec la microélectronique CMOS. Actuellement, une tendance de fond conduit à remplacer les interconnexions métalliques par des liens optiques ; cette évolution a été initiée sur des liaisons grandes distances mais atteint actuellement le niveau des liaisons entre cartes électroniques et pourrait conduire à moyen terme à l’intégration de liens optiques au sein mêmes des circuits intégrés électroniques. La prochaine étape est en effet envisagée pour l'interconnexion des processeurs au sein de puces multi-cœurs en positionnant les liens photoniques sur un même support de silicium (« interposer »). Plusieurs travaux ont démontré la possibilité d'intégrer tous les éléments nécessaires pour la réalisation de liaisons optiques sur un substrat de silicium ouvrant des perspectives de co-intégration optique et électronique très riches.Dans ce contexte, la première contribution de cette thèse est l'optimisation d'un lien de photonique de silicium en terme d'efficacité énergétique par bit (à minimiser). L'optimisation que nous avons conduite a pris en compte une modélisation de la consommation d'énergie pour le laser de la liaison, celle de l’étape dé-sérialisation des données, du résonateur en anneau considéré comme modulateur optique et des circuits de réception (« front-end ») et de décision. Les résultats ont montré que les principales contributions à la consommation de puissance au sein d’un lien optique sont la puissance consommée par le laser et les circuits d’alimentation du modulateur électro-optique. En considérant des paramètres de consommation extraits de simulations numériques et de travaux publiés dans des publications récentes, le débit optimal identifié se trouve dans la plage comprise entre 8 Gbits/seconde et 22 Gbits/seconde selon le nœud technologique CMOS utilisé (65nm à 28nm FD SOI). Il est également apparu qu’une diminution de la consommation de puissance statique du modulateur utilisé pourrait encore ramener ce débit optimal en-dessous de 8 Gbits/seconde.Afin de vérifier ces résultats, un circuit intégré récepteur de liaison optique a été conçu et fabriqué en se basant sur un débit de fonctionnement de 8 Gbits/seconde. Le récepteur utilise une technique d’entrelacement temporel destinée à réduire la vitesse d'horloge nécessaire et à éviter potentiellement l’étape de dé-sérialisation dédiée des informations.

This thesis deals with the real-time control of singing voice synthesis by a graphic tablet, based on the digital musical instrument Cantor Digitalis.The relevance of the graphic tablet for the intonation control is first considered, showing that the tablet provides a more precise pitch control than real voice in experimental conditions.To extend the accuracy of control to any situation, a dynamic pitch warping method for intonation correction is developed. It enables to play under the pitch perception limens preserving at the same time the musician's expressivity. Objective and perceptive evaluations validate the method efficiency.The use of new interfaces for musical expression raises the question of the modalities implied in the playing of the instrument. A third study reveals a preponderance of the visual modality over the auditive perception for the intonation control, due to the introduction of visual clues on the tablet surface. Nevertheless, this is compensated by the expressivity allowed by the interface.The writing or drawing ability acquired since early childhood enables a quick acquisition of an expert control of the instrument. An ensemble of gestures dedicated to the control of different vocal effects is suggested.Finally, an intensive practice of the instrument is made through the Chorus Digitalis ensemble, to test and promote our work. An artistic research has been conducted for the choice of the Cantor Digitalis' musical repertoire. Moreover, a visual feedback dedicated to the audience has been developed, extending the perception of the players' pitch and articulation.; Le travail de cette thèse porte sur l'étude du contrôle en temps réel de synthèse de voix chantée par une tablette graphique dans le cadre de l'instrument de musique numérique Cantor Digitalis.La pertinence de l'utilisation d'une telle interface pour le contrôle de l'intonation vocale a été traitée en premier lieu, démontrant que la tablette permet un contrôle de la hauteur mélodique plus précis que la voix réelle en situation expérimentale.Pour étendre la justesse du jeu à toutes situations, une méthode de correction dynamique de l'intonation a été développée, permettant de jouer en dessous du seuil de perception de justesse et préservant en même temps l'expressivité du musicien. Des évaluations objective et perceptive ont permis de valider l'efficacité de cette méthode.L'utilisation de nouvelles interfaces pour la musique pose la question des modalités impliquées dans le jeu de l'instrument. Une troisième étude révèle une prépondérance de la perception visuelle sur la perception auditive pour le contrôle de l'intonation, due à l'introduction d'indices visuels sur la surface de la tablette. Néanmoins, celle-ci est compensée par l'important pouvoir expressif de l'interface.En effet, la maîtrise de l'écriture ou du dessin dès l'enfance permet l'acquisition rapide d'un contrôle expert de l'instrument. Pour formaliser ce contrôle, nous proposons une suite de gestes adaptés à différents effets musicaux rencontrés dans la musique vocale. Enfin, une pratique intensive de l'instrument est réalisée au sein de l'ensemble Chorus Digitalis à des fins de test et de diffusion. Un travail de recherche artistique est conduit tant dans la mise en scène que dans le choix du répertoire musical à associer à l'instrument. De plus, un retour visuel dédié au public a été développé, afin d'aider à la compréhension du maniement de l'instrument.

Despite the interest and diversity of the pharmacological properties of 2,5-diketopiperazines (DKPs), the biosynthetic pathways of these microbial molecules are poorly documented. The aim of my doctoral work was i) to identify new DKP biosynthetic pathways that are characterized by the presence of a cyclodipeptide synthase (CDPS) often associated with one or more cyclodipeptide-tailoring enzymes and ii) to explore the chemical diversity encoded by these pathways. First of all, my study focused on CDPSs. After the bioinformatics-based selection of candidates, 51 novel CDPS were characterized, revealing the incorporation of 17 of the 20 proteinogenic amino acids. Moreover, this work has allowed a better characterization of the CDPS family, by showing the existence of several subfamilies with specific functional signatures and laying the foundations of a specificity conferring code for the synthesis of cyclodipeptides. Second, I characterized the tailoring enzymes associated with the newly identified CDPSs and, in particular, the Fe(II) and oxoglutarate dependent dioxygenases (OGs) that are highly represented in these pathways. I detected the in vivo activity for 11 OGs and characterized the in vitro activity for one of them, showing the complexity of the chemical modifications introduced into the cyclodipeptide. This work has led to identify and characterize novel biosynthetic pathways that provide access to a greater diversity of DKPs., Malgré l’intérêt et la diversité des propriétés pharmacologiques des 2,5-dicétopipérazines (DKP), les voies de biosynthèse de ces molécules d’origine microbienne sont très peu connues. L’objectif de mes travaux de thèse a été i) de documenter de nouvelles voies de biosynthèse de DKP qui se caractérisent par la présence d’une synthase de cyclodipeptides (CDPS) travaillant souvent de concert avec une ou plusieurs enzymes de modification des cyclodipeptides et ii) d’explorer la diversité chimique codée par ces voies. Dans un premier temps, je me suis intéressée aux CDPS. Après la sélection par bioinformatique de candidats dans les bases de données génomiques, j’ai pu identifier 51 nouvelles CDPS actives et montrer que ces enzymes peuvent incorporer 17 des 20 acides aminés naturels. Par ailleurs, ce travail a permis de mieux caractériser la famille des CDPS, de définir l’existence de plusieurs sous-familles aux signatures fonctionnelles spécifiques et d’établir les premiers éléments d’un code de spécificité pour la synthèse de cyclodipeptides. Dans un second temps, je me suis attachée à caractériser les enzymes de modification associées aux nouvelles CDPS et, en particulier, les dioxygénases dépendant du Fe(II) et du 2-oxoglutarate (OG) qui sont très représentées dans ces voies. J’ai ainsi pu détecter une activité in vivo pour 11 OG et poursuivre la caractérisation in vitro pour l’une de ces OG, ce qui a permis de caractériser les DKP qu’elle synthétise et d’ainsi montrer la complexité des modifications chimiques introduites. L’ensemble de ces travaux a donc permis d’identifier et de caractériser de nouvelles voies de biosynthèse qui donnent accès à une diversité accrue de DKP.