Depuis 2018, la technologie blockchain a vu émerger de nombreuses applications, allant de la crypto-monnaie aux systèmes de santé. La plupart des blockchains existantes adoptent un modèle de réplication complète. D'un point de vue juridique, la nature entièrement répliquée des blockchains signifie que les données personnelles sont susceptibles d'être stockées sur des nœuds répartis dans différents pays. D'un point de vue technique, la réplication complète offre une bonne tolérance aux pannes, mais au détriment de la mise à l'échelle. Il est nécessaire de développer des solutions qui peuvent garantir la tolérance aux pannes avec des niveaux de réplication plus raisonnables, tout en protégeant la vie privée et en évitant les conflits avec les réglementations. Pour répondre à ces problèmes, nous proposons deux systèmes. Le premier est basé sur le partitionnement horizontal (sharding) de la blockchain afin de mieux répartir les coûts de stockage et de traitement des données entre des sous-ensembles de pairs. Le second ne repose pas sur le consensus. Il peut donc effectuer des transactions indépendantes simultanément. Cette solution introduit également un ensemble de primitives cryptographiques dont la combinaison permet d'anonymiser les échanges de données des utilisateurs et de vérifier leur légitimité, sans révéler ni stocker de données sensibles.

Anterior Gradient 2 (AGR2) est une protéine de la famille des isomérases de disulfures (PDI) qui joue un rôle clé dans la réponse au stress du réticulum endoplasmique (RE) et le contrôle de la qualité des protéines. AGR2 est surexprimé dans plusieurs cancers, notamment ceux du poumon, du sein et du côlon, et sa présence est généralement associée à une augmentation de l'agressivité tumorale et du potentiel métastatique, en particulier à travers la transition épithélio-mésenchymateuse (EMT). Cependant, les mécanismes par lesquels AGR2 déclenche ces processus restent mal compris. Dans cette étude, nous avons examiné le rôle d'AGR2 dans le cholangiocarcinome intra-hépatique (iCCA), un cancer hautement agressif qui prend naissance dans les voies biliaires. En raison de diagnostics tardifs et de métastases précoces, la résection chirurgicale, qui est le principal traitement, est rarement réalisable. L'iCCA peut être classé en sous-types prolifératif et inflammatoire selon les profils d'expression génique. Nos analyses révèlent que la surexpression d'AGR2 est significativement associée au sous-type prolifératif et corrélée à une diminution de la survie globale des patients atteints d'iCCA. Pour mieux comprendre le rôle d'AGR2 dans le CCA, nous avons exploré ses mécanismes de régulation ainsi que son impact sur les phénotypes cellulaires, notamment la prolifération et la migration. Nous avons généré une lignée cellulaire stable d'iCCA avec suppression d'AGR2 et mené des études in vivo, démontrant que l'inhibition d'AGR2 réduit drastiquement le potentiel métastatique. Ces résultats suggèrent qu'AGR2 est un acteur clé de l'agressivité de l'iCCA en modulant les propriétés invasives des tumeurs.

L’augmentation des températures peut exacerber l’impact qu’ont les ectothermes invasifs dans les régions froides, où les envahisseurs, souvent importés de régions plus tempérées, sont susceptibles de bénéficier de températures plus chaudes. L’hypothèse selon laquelle les espèces indigènes sont lésées et les espèces invasives bénéficient des températures plus chaudes, a été explorée en utilisant comme étude de cas une mouche indigène et invasive des îles subantarctiques Crozet et Kerguelen, respectivement. Calliphora vicina (Robineau-Desvoidy 1830) est une mouche à viande invasive à Kerguelen dont la progéniture partage les ressources en charogne avec la mouche aptère indigène Anatalanta aptera (Eaton 1875). En utilisant un suivi de population à long terme, des relevés de température et des expériences, nous avons montré que l’augmentation des températures pourrait expliquer l'établissement et l'expansion plus large de C. vicina, invasive localement. En revanche, A. aptera souffre d'une reproduction réduite lorsqu'elle est exposée à des stress thermiques plus élevés et plus fréquents. Nous avons également étudié les habitudes alimentaires d'une autre espèce invasive, Merizodus soledadinus (Guerin-Meneville, 1930), un prédateur connu d'A. aptera et un prédateur potentiel de C. vicina. Des essais expérimentaux d'alimentation ont montré que cette espèce préfère les larves aux autres stades de développement des insectes et que son régime alimentaire est très varié, ce qui signifie que de nombreuses espèces sont potentiellement exposées à un risque de déprédation dans les zones où les populations de sa proie préférée (A. aptera) sont réduites.

Un défi majeur pour les systèmes autonomes est de fonctionner dans des conditions d’incertitude du monde réel. Les robots s’appuient sur des modèles de leur environnement et d’eux-mêmes pour prendre des décisions, mais ces modèles sont intrinsèque- ment des approximations. Par conséquent, des paramètres incertains peuvent entraîner des écarts significatifs entre le comportement prévu et réel du système. Cette thèse aborde le problème des incertitudes paramétriques en développant des trajectoires intrinsèque- ment robustes. En optimisant ces trajectoires dans le cadre du système en boucle fermée à l’aide de nouveaux concepts de sensibilités d’état et d’entrée introduits dans ce travail, l’approche améliore les performances des robots dans des conditions incertaines. L’objectif principal de cette thèse est d’étendre et d’appliquer ces méthodes basées sur la sensibilité pour la planification de trajectoires robustes. La validité du cadre d’optimisation proposé est évaluée empiriquement à travers de vastes campagnes statistiques, tant en simulation que dans des expériences réelles, sur deux plateformes robotiques largement utilisées : un drone quadrirotor et un manipulateur robotique.

Être chirurgien requiert de nombreuses compétences communément distinguées en compétences techniques et non techniques intra- et inter-personnelles. Ces dernières comprennent, entre autres, l’ergonomie chirurgicale qui constitue le cœur de cette thèse. Malheureusement, cette notion est très peu enseignée durant le cursus universitaire chirurgical entraînant de nombreux troubles musculosquelettiques (TMS). Ces derniers ont un fort impact sur la vie personnelle et professionnelle des chirurgiens. Les objectifs de ces travaux de thèse sont d’établir l’importance de l’ergonomie en chirurgie, de l’évaluer quantitativement et de l’analyser. Une méthodologie de calcul de posture, sans marqueurs physiques, des chirurgiens a été mise en place. Des métriques de postures sont proposées pour estimer l’ergonomie des chirurgiens et prédire leur expérience chirurgicale et leur niveau d’ergonomie. Pour finir, un outil d’apprentissage pédagogique adapté aux besoins individuels est proposé. Il regroupe toutes les étapes, de la détection de pose au calcul de métriques, dans le but d’apporter des visualisations des résultats ainsi qu’un rapport adapté. Ce dernier est généré automatiquement grâce aux résultats et renseigne l’apprenant de son ergonomie chirurgicale associée aux risques encourus et à des conseils adaptés.

La thèse porte sur l’analyse spectrale des opérateurs pseudo-différentiels unidimensionnels et sur certains aspects de l’analyse microlocale analytique. Dans un premier temps, nous nous intéressons à la méthode de Helffer et Sjöstrand basée sur les estimées d’Agmon, donnant un équivalent optimal de la séparation des plus petites valeurs propres des opérateurs de Schrödinger symétriques. Nous étendons leur stratégie à une certaine classe d’opérateurs pseudo-différentiels, apparaissant par exemple après une réduction de dimension micro- locale du laplacien magnétique. La pierre angulaire de la preuve est que, grâce à la phase stationnaire et à l’inégalité de Fefferman-Phong, nous sommes en mesure de montrer que le comportement de ces opérateurs pseudo-différentiels est, en fait, proche de celui des opérateurs de Schrödinger. Dans la deuxième partie, nous plongeons dans la théorie des opérateurs intégraux de Fourier complexes, pour étudier le spectre de Bohr-Sommerfeld d’opérateurs pseudo-différentiels (dans le cas où les courbes d’énergie sont difféomorphes au cercle). Nous montrons qu’il est possible de trouver des quasimodes microlocaux exponentiellement précis (mais sous- optimaux) pour approximer les fonctions propres. Le fait que le développement semi-classique de la condition de quantification de Bohr-Sommerfeld soit donné par un symbole analytique classique avec une précision exponentielle était connu “en principe” par les experts du domaine comme une conséquence d'un travail de Gérard et Sjöstrand sur les résonances. Cependant, en utilisant des quasimodes exponentiellement précis, nous fournissons une preuve assez élémentaire. Dans les chapitres restants, nous mettons en œuvre une forme normale de Darboux-Carathéodory et élargissons les résultats à un cadre non auto-adjoint.

Le syndrome d'apnée du sommeil (SAS) est un trouble caractérisé par des arrêts et des diminutions du flux respiratoire pendant le sommeil. L'observabilité des fonctions cardio-respiratoires dans le SAS reste un véritable défi, et de nouvelles méthodes interprétables doivent être proposées en se basant sur l'acquisition de signaux non invasifs. L’objectif principal de cette thèse est de proposer une approche basée sur des modèles computationnels et des méthodes de traitement du signal afin de mieux comprendre la réponse cardio-respiratoire aiguë aux épisodes d’apnées, en se basant sur des signaux de temps de transit du pouls (PTT) et de ballistocardiographie (BCG). Une chaine de traitement du signal de PTT a été développée, et a permis de classifier les apnées centrales et obstructives sur une base de données cliniques de patients du SAS. Un nouveau modèle des interactions cardio-respiratoires a été proposé et analysé pour la simulation des signaux de PTT et de BCG, afin d'extraire les facteurs physiologiques les plus influents sur ces signaux autour des apnées. Ce travail permet d'améliorer la compréhension des mécanismes cardio-respiratoires modulant ces signaux, et d'ouvrir la voie vers des approches à base de jumeaux numériques pour l'optimisation de la prise en charge des patients.

Aujourd’hui, l’antibiorésistance représente une menace de santé publique préoccupante à l’échelle mondiale. Un ralentissement dans la recherche de nouvelles molécules par les industries pharmaceutiques combiné à un grand panel de maladies infectieuses devenues totalement insensibles aux antibiotiques conventionnels existant sur le marché, poussent à réagir. La phagothérapie semble faire partie des solutions prometteuses pour, à ce jour, aider à pallier les problèmes de résistances aux antibiotiques. Cependant, pour convaincre la population scientifique, elle nécessite un approfondissement sur son efficacité au long terme, ses modalités d’utilisation et développement ainsi que les normes législatives auxquelles elle est soumise. Cette thèse est donc un état des lieux des connaissances actuelles connues sur la phagothérapie et ses différents points d’amélioration dans l’optique de son utilisation à plus vaste échelle.

Grâce à diverses techniques, notamment la microscopie et la biologie moléculaire, la chromatine a été décrite comme une structure hiérarchique à plusieurs échelles. Toutefois, ce modèle bien défini a été remis en question par des découvertes récentes suggérant que les fibres de chromatine soient plutôt disposées de manière irrégulière dans le noyau. De plus, la structure de la chromatine, au lieu d'être rigide et régulière, semble comme une structure plastique qui peut être réorganisée à différentes échelles pour remplir diverses fonctions nucléaires. En particulier, dans le contexte des lésions à l'ADN, l'activation de la réponse aux dommages de l'ADN (DDR) modifie l'organisation de la chromatine afin de faciliter l'accès aux lésions et de restaurer l'intégrité génomique avec précision. Ce processus de remodelage de la chromatine implique de nombreux acteurs de la réparation de l'ADN.Parmi ceux-ci, l'ADP-ribosylation, une modification post-traductionnelle, favorise le remodelage de la chromatine aux premiers stades de la DDR, soit en modifiant les histones, soit en recrutant plusieurs remodeleurs de la chromatine. Au cours de ma thèse, par le biais de la microscopie de super-resolution, j'ai obtenu une description préliminaire à l’échelle du nucleosome de la structure de la chromatin et de son remodelage à proximité des sites de lésions de l'ADN. Par ailleurs, grâce à l’utilisation de méthodes d’imagerie de cellules vivantes, j'ai pu déterminer le rôle de l'ADP-ribosylation dans le recrutement du complexe de remodelage de la chromatine ACF aux dommages à l’ADN. Enfin, j'ai examiné les fonctions potentielles des complexes de remodelage ACF et CHRAC au cours la réparation de l'ADN.

Cette thèse explore la compression de bases de données d’images en exploitant les redondances sémantiques présentes. Nous montrons d’abord qu’un schéma de compression multi-image fondé sur des métriques pixels atteint des résultats encourageants, mais insuffisants. En effet, lorsque le taux de compression augmente, la qualité des images décodées chute considérablement. Nous concluons qu’il faut s’affranchir du cadre classique de compression. Pour se faire, l’évaluation de la distorsion est déplacée à un plus haut niveau : au niveau de la sémantique. Nous avons dès lors chercher à modéliser et à représenter cette sémantique et avons finalement convergé vers l’utilisation de modèles de fondations, CLIP spécifiquement, pour extraire et encoder cette information. De plus, nous avons prouvé expérimentalement que ces modèles possédaient de bonnes qualités pour représenter et manipuler la sémantique d’image. Finalement, nous avons pu revenir sur le problème de compression multi-image initial et proposer un schéma de compression basé CLIP qui exploitait les redondances sémantiques de la collection d’images. Ce schéma est fondé sur l’apprentissage d’un dictionnaire de sémantiques simples représentant la sémantique de la base de données d’images et possède, lui aussi, des propriétés sémantiques intéressantes. Ce schéma de compression permet une conservation autant de la sémantique que de la qualité d’image, et ce, à des débits extrêmement faibles.