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Auteur
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Traitement du signal et télécommunications
/ 05-03-2014
Wu Ke
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Les travaux de cette Thèse porte sur des éléments de guidage d'une thérapie focale du cancer de la prostate par Ultrasons Focalisés Haute Intensité (HIFU). Actuellement l'IRM est la seule technique d'imagerie qui permet de localiser la tumeur dans la prostate. Par contre, la tumeur n'est pas visible dans l'échographie qui est l'imagerie utilisée pour la planification et le guidage de la thérapie. L'objectif de la Thèse est de proposer des techniques de recalage de l'IRM T2 vers l'échographie. Deux approches ont été explorées : 1) Une approche basée région et plus particulièrement une méthode de descripteurs de la texture en échographie basée sur des moments invariants en rotation et en échelle. Ces descripteurs sont sensibles à la distribution du speckle quelle que soit son échelle ou son orientation. Certains de ces descripteurs permettent de caractériser les régions présentant une même distribution de speckle, mais nous avons également constaté que certains autres de ces descripteurs étaient sensibles aux contours de ces régions. Cette caractéristique nous semble très utile pour les méthodes de segmentation intégrant à la fois l'information de contours et l'information de régions (contours actifs, graph cut, etc.). 2) Une approche basée surface. Nous avons adapté une méthode de Définition Optimale de la Surface (OSD) à la segmentation de la prostate en IRM T2. Et plus particulièrement une segmentation concurrente de la prostate, de la vessie et du rectum par OSD multi-objets. Les surfaces de la prostate extraites du volume échographique et du volume IRM T2 nous ont permis d'envisager une première tentative de recalage surface/surface par la méthode des démons.
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Automatique, productique et robotique
/ 26-01-2018
Patlan-Rosales Pedro Alfonso
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Cette thèse concerne le développement d'un cadre de contrôle robotique pour l'élastographie ultrasonore quantitative. L'élastographie ultrasonore est une technique qui dévoile les paramètres élastiques du tissu qui sont généralement liés à une pathologie. Cette thèse propose trois nouvelles approches robotiques différentes pour pour assister la procédure d'élastographie. La première approche concerne le contrôle d'un robot actionnant une sonde à ultrasons pour effectuer un mouvement de palpation nécessaire pour l'élastographie par ultrasons. L'élasticité du tissu est utilisée pour concevoir une loi d'asservissement afin de maintenir un tissu d'intérêt rigide dans le champ de vision de la sonde ultrasonore. De plus, l'orientation de la sonde est contrôlée par un utilisateur humain pour explorer différentes vues du tissu pendant que l'élastographie est effectuée. La seconde approche exploite le recalage d'images déformables avec des images ultrasonores pour estimer l'élasticité tissulaire et aider à la compensation automatique par asservissement visuel ultrasonore d'un mouvement introduit dans le tissu. La troisième approche offre une méthodologie pour ressentir l'élasticité du tissu en déplaçant une sonde virtuelle dans l'image ultrasonore avec un dispositif haptique pendant que le robot effectue un mouvement de palpation. Les résultats expérimentaux des trois approches robotiques obtenus sur des fantômes constitués de tissus démontrent l'efficacité des méthodes proposées et ouvre des perspectives intéressantes pour l'élastographie ultrasonore assistée par robot.
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Biologie cellulaire, biologie du développement
/ 07-12-2022
Ryan Joseph
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La progression du cycle cellulaire est un processus essentiel dont la régulation est hautement conservée chez les eucaryotes. Les protéines kinases dépendantes des cyclines (Cdks) sont des composants clés du réseau de contrôle du cycle cellulaire et interagissent avec diverses cyclines pour conduire une prolifération cellulaire robuste. Un mécanisme de régulation de l'activité des Cdk, connu sous le nom de boucle de rétroaction Wee1/Cdc25, est hautement conservé dans les cellules eucaryotes et est essentiel dans les cellules de type sauvage. Nous avons précédemment démontré que les cellules MCN dépourvues des boucles de rétroaction Wee1/Cdc25 conservées (appelées MCN-AF) sont étonnamment viables. Cependant, les cellules MCN-AF présentent un taux de croissance significativement réduit. Après avoir réalisé une évolution expérimentale avec les cellules MCN-AF, nous avons identifié un certain nombre de mutations liées à une amélioration de la croissance en l'absence de la boucle de rétroaction Wee1/Cdc25. Spo12 est une petite protéine nucléaire de fonction inconnue, dont nous avons montré que, lorsqu'elle est perturbée, elle améliore la croissance des cellules MCN-AF et raccourcit la durée de la phase G1. En effet, je démontre que Spo12 joue un rôle dans une nouvelle boucle de rétroaction sur l'activité de la Cdk, qui, lorsqu'elle est perturbée, réduit l'activité globale de la Cdk au cours du cycle cellulaire. En outre, j'ai également adapté avec succès un pipeline d'analyse d'images automatisé pour permettre l'acquisition de données à haut débit à partir de laps de temps complexes de marqueurs du cycle cellulaire, ce qui constituera un outil utile pour la communauté des levures de fission. Enfin, j'ai également contribué au développement d'une méthodologie de mesure du volume en time-lapse, dans le cadre d'un projet plus large visant à mesurer avec précision le volume chez la levure de fission.
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Traitement du signal et télécommunications
/ 22-10-2013
Navarro Xavier
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Ce mémoire de thèse porte sur le traitement et l'analyse des signaux issus des unités de soins intensifs néonatales (USIN) pour l'étude de la maturité, de l'infection généralisée et de l'influence de l'immunisation chez le nouveau-né prématuré. Une attention particulière est portée sur l'électroencéphalographie et le signal de respiration. Pour le premier, ce signal est souvent bruité en USIN et des méthodes de décomposition du signal et d'annulation optimale du bruit, adaptées aux particularités des EEG immatures, ont été proposées et évaluées objectivement sur signaux réels et simulés. L'analyse de l'EEG et des bouffées delta, repérées automatiquement par un classificateur proposé, ont permis d'étudier la maturation et les effets de la vaccination. Pour la seconde modalité, la respiration, des méthodes non-linéaires et fractales sont retenues et adaptées pour évaluer la maturité et l'infection généralisée. Une étude de robustesse des méthodes d'estimation est menée et on montre que l'exposant de Hurst, estimé sur des signaux de variabilité respiratoire, est un bon détecteur de l'infection.
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Traitement du signal et télécommunications
/ 10-11-2017
Calvo Gonźalez Mireia
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Le syndrome de Brugada (BS) est une maladie génétique responsable de troubles du rythme cardiaque. En raison de la nature complexe et multifactorielle de cette pathologie, la stratification du risque peut s’avérer particulièrement difficile et il est nécessaire de pouvoir définir de nouveaux marqueurs avec des valeurs prédictives élevées afin d’identifier les patients à haut risque. Les événements arythmiques dans cette population étant souvent liés à des modifications de fonctionnement du système nerveux autonome (SNA), l’objectif de la thèse est l’évaluation et comparaison de la réponse cardiovasculaire aux modulations du SNA pendant la nuit, ainsi qu'en réponse à des manœuvres normalisées, telles que l'épreuve d'effort ou le test d'orthostatisme, chez une série de patients BS présentant différents niveaux de risque (sujets symptomatiques et asymptomatiques). Une première partie du travail de thèse est dédiée à l’application de méthodes d'analyse de complexité cardiaque, de sensibilité baroréflexe et de variabilité non-stationnaire du rythme cardiaque, jamais étudiées dans le cadre des patients BS. Dans une deuxième partie, afin d'aborder la nature multifactorielle de la maladie, une approche multivariée basée sur une méthode de machine learning est introduite. En employant des marqueurs extraits à l'analyse du traitement du signal précédent, des classificateurs robustes capables de distinguer les patients à différents niveaux de risque sont proposés. Dans la troisième partie de ce travail, deux modèles mathématiques de connaissances ont été proposés et analysés, afin d'étudier les réponses autonomiques et hémodynamiques au test d’orthostatisme et à l’épreuve d’effort. Enfin, une application prospective d’une approche multivariée intégrant les paramètres extraits à l'étape de modélisation est également présentée. L’ensemble des résultats de la thèse permet une meilleure caractérisation des profils autonomiques des patients BS et laisse envisager une amélioration de la sélection des patients pour implantation d'un défibrillateur implantable.
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Signal, image, vision
/ 10-03-2023
Areiza Laverde Henry Jhoán
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Le développement d'un système de surveillance des vibrations cardiaques offrant une gestion intégrée des paramètres multimodaux avec un dispositif peu invasif est actuellement nécessaire dans le domaine des maladies cardiovasculaires chroniques, afin de déclencher une attention médicale précoce et adéquate contre les événements de décompensation et de réduire les hospitalisations. L'objectif principal de cette thèse est de proposer des méthodes d'acquisition et de traitement du signal afin d'utiliser au mieux les unités inertielles dans le suivi des patients atteints d'insuffisance cardiaque (HF), en exploitant efficacement les informations multimodales des signaux de vibration cardiaque (CVS). Deux nouvelles approches sont proposées dans ce contexte : 1) l'évaluation de la faisabilité de l'acquisition des CVS longitudinaux en utilisant un implant intra-gastrique dans une configuration d'expérimentation animale préclinique, et 2) le développement d'un système d'acquisition de signaux cardiaques afin d'évaluer de manière préliminaire la faisabilité de la détection automatique d'événements cardiorespiratoires on-the-edge à l'aide d'un capteur MEMS avec un noyau d'apprentissage automatique intégré (MLC). Les résultats obtenus montrent les premières preuves précliniques de la faisabilité d'une surveillance cardiovasculaire chronique à partir d'un dispositif cardiaque implantable peu invasif placé dans le fond de l'estomac, ainsi que la faisabilité préliminaire de l'utilisation d'un MLC intégré dans un capteur MEMS pour la détection on-the-edge de plusieurs événements cardiorespiratoires liés à des variations hémodynamiques, comme l'apnée et la manœuvre de Valsalva. La nature transversale de l'ensemble du contenu de cette thèse ouvre de nouvelles perspectives dans l'utilisation des CVS pour le développement de méthodes et d'outils pouvant être utilisés dans la surveillance cardiovasculaire à long terme de patients diagnostiqués avec une maladie cardiaque chronique telle que l'HF.
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Biologie et Sciences de la Santé
/ 20-07-2017
Sweidan Alaa
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Les bactéries buccales n'infectent pas seulement la bouche mais y resident. Elles peuvent également passer dans la voie sanguine et atteindre des organes secondaires. S’il n'est pas traité, le biofilm dentaire peut provoquer une inflammation destructrice dans la cavité buccale, entrainant de graves complications médicales. Dans ce biofilm, Streptococcus gordonii, colonisateur oral primaire, constitue la plate-forme sur laquelle des colonisateurs pathogènes tardifs comme Porphyromonas gingivalis, l'agent causal des maladies parodontales, se lieront. L'objectif de la première partie de la thèse était de déterminer l'activité antibactérienne de onze composés de lichens appartenant à différentes familles chimiques, pour découvrir de nouveaux antibiotiques pouvant combattre ces bactéries buccales. Nous avons montré que trois composés avaient des activités antibactériennes prometteuses. L'acide psoromique enregistrait les CMIs le plus faibles. De nouveaux analogues de butyrolactone ont ensuite été conçus et synthétisés sur la base des composés antibactériens licheniques connus, les acides lichesteriniques, en substituant différents groupes fonctionnels sur le cycle butyrolactone pour améliorer son activité sur S. gordonii et P. gingivalis. Parmi les dérivés, B-12 et B-13 avaient la plus faible CMI où ils se sont révélés être des bactéricides plus forts, 2 à 3 fois plus, que l'antibiotique, doxycycline. B-12 et B-13 étaient également les plus efficaces vis-à-vis de P. gingivalis. La cytotoxicité de ces 2 composés a ensuite été vérifiée contre les cellulaires épithéliales gingivales humaines et les macrophages. Ils ne présentaient pas de toxicité contre les cellules testées. Une étude préliminaire de relation structure-activité a révélé le double rôle important apporté par deux substituants, chaîne alkyle en C5 et groupe carboxyle en C4 positions, dans leur mécanisme d'action. Ceci a été suivi par l'étude de l’activité antibiofilmique de B-12 et B-13 contre les deux souches orales en utilisant un test de cristal violet et microscopie confocale. Les deux dérivés ont montré, à une concentration plus faible, une inhibition maximale de la formation du biofilm, LCMI, de 9.38 μg/mL contre S. gordonii et 1.17 μg/mL contre P. gingivalis. Cependant, lorsque des concentrations sous-inhibitrices de B-12 et B-13 ont été utilisées, nous avons démontré que les deux souches étudiées pouvaient former des biofilms in vitro, accompagné d’une diminution de l'expression des gènes impliqués dans l'adhésion et la formation de biofilm. Pour mieux comprendre les mécanismes d'action des butyrolactones, nous avons étudié la localisation bactérienne du composé B-13 en synthétisant un B-13 marqué au NBD (4-nitro-benzo [1,2,5] oxadiazole) fluorescent conservant son activité antibactérienne. Par microscopie confocale et HPLC, nous avons montré que ce composé se lie à la surface cellulaire de S. gordonii. Ensuite, B-13 induit une rupture de la paroi cellulaire conduisant à la libération des constituants bactériens et par conséquent, à la mort de S. gordonii, une bactérie Gram-positive. L'expression de deux gènes, murA et alr, impliqués dans la synthèse de la paroi cellulaire, a été modifiée en présence de cette butyrolactone. Les bactéries Gram négatives telles que P. gingivalis ont également montré des cellules abimées présentant une rupture de la paroi en présence de B-13, ce qui suggère que cette butyrolactone agit sur des Gram-positives et Gram-négatives avec une plus grande efficacité contre les Gram-négatives. En outre, nous avons également démontré que l'analogue de B-13, B-12, induit une perturbation de la morphologie de P. gingivalis et S. gordonii. Toutes ces études ont démontré que les butyrolactones dérivées de lichen peuvent être proposés comme des composés antibactériens puissants contre les agents pathogènes oraux qui causent des complications médicales graves.
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Neurosciences, éthologie
/ 21-11-2023
Roy Jean-Charles
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Une meilleure compréhension de l'apathie dans la dépression du sujet âgé aiderait à prédire l'évolution péjorative de ce trouble, telle que la démence ou la dépression persistante. L'actimétrie permet une évaluation objective et écologique de l'activité motrice, mais qui doit encore être évaluée dans la dépression du sujet âgé. Les objectifs de cette thèse étaient de relier différentes mesures de l'apathie à la
connectivité cérébrale fonctionnelle, d'évaluer la relation entre l'activité motrice et les mesures de l'apathie, et de relier l'activité motrice à la connectivité cérébrale fonctionnelle et structurelle en état de repos. Pour ce faire, une étude transversale a été réalisée où des sujets âgés souffrant de dépression ont pu bénéficier d'une évaluation psychiatrique d'apathie, d'une IRM cérébrale fonctionnelle, ainsi que d'un enregistrement de leur activité motrice. Les résultats de cette étude indiquent que l'apathie est associée à des changements de connectivité cérébrale à l'état de repos dans des régions du cerveau impliquées dans les comportements dirigés vers des objectifs. L'activité motrice moyenne ainsi que le chronotype étaient associés à l'apathie et à des modifications fonctionnelles des réseaux cérébraux impliqués dans les comportements orientés vers un but. Ces résultats suggèrent que différentes dimensions de l'apathie peuvent être associées à des altérations spécifiques de la connectivité et que l'actimétrie est un outil permettant d'explorer ces dimensions et générer de nouvelles hypothèses sur ce troubles.
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Signal, Image, Vision
/ 07-04-2020
Vallée Corentin
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L'arterial spin labeling en restingstate (rsASL) dans la routine clinique et la recherche universitaire reste confidentiel par rapport à l'état de repos BOLD. Cependant, contrairement au BOLD, l'ASL permet un accès direct au flux sanguin cérébral (CBF), ce qui pourrait conduire à une application clinique importante à l'échelle du sujet, car l'ASL est une mesure non invasive du CBF (suivi des maladies avec déficience du CBF, études longitudinales de sujets sains, etc.). Malgré l'implication croissante de tous les acteurs de l'IRM dans l'ASL au cours de la dernière décennie, la question de la durée d'acquisition (DA) en rsASL semble n'avoir jamais été abordée dans la littérature, malgré ses fortes conséquences pratiques (mise en œuvre clinique et maintien de l'état de repos du sujet) et son impact sur la représentation des réseaux fonctionnels. Dans cette thèse et comme travail préliminaire sur le sujet, nous discuterons tout d'abord de la manière d'étudier le rôle de la DA en rsASL avec des méthodes simples qui modélisent ce qu'un chercheur en rsMRI pourrait expérimenter. Nos résultats montrent que la représentation des réseaux fonctionnels se stabilise après une certaine durée d'acquisition pour des réseaux fonctionnels communs. Dans une deuxième partie, nous étudions les performance de l'ASL en resting-state par rapport au resting-state BOLD, tout en conservant la DA comme paramètre. Nous montrons que le rsBOLD surpasse la rsASL sur la plupart des aspects, mais pas sur tous. La possibilité de quantifier le CBF, contrairement au BOLD, tend à confirmer que le rsASL en particulier et l'ASL en général méritent encore plus d'implication de la part de la communauté de l'IRM fonctionnelle.
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Génie biologique et médical
/ 03-05-2012
Lalys Florent
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La besoin d’une meilleure intégration des nouveaux systèmes de chirurgie assisté par ordinateur dans les salles d’opération à récemment été souligné. Une nécessité pour atteindre cet objectif est de récupérer des données dans les salles d’opérations avec différents capteurs, puis de à partir de ces données de créer des modèles de processus chirurgicaux. Récemment, l'utilisation de vidéos dans la salle d'opération a démontré son efficacité pour aider à la création de système de CAO sensible au contexte. Le but de cette thèse était de présenter une nouvelle méthode pour la détection automatique de tâches haut niveaux (i.e. phases chirurgicales) et bas-niveaux (i.e. activités chirurgicales) à partir des vidéos des microscopes uniquement. La première étape a consisté à reconnaitre automatiquement les phases chirurgicales. L'idée fut de combiner des techniques récentes de vision par ordinateur avec une analyse temporelle. Des classifieurs furent tout d’abord mis en œuvre pour extraire des attributs visuels et ainsi caractériser chaque image, puis des algorithmes de classification de séries temporelles furent utilisés pour reconnaitre les phases. La deuxième étape a consisté à reconnaitre les activités chirurgicales. Des informations concernant des outils chirurgicaux et des structures anatomiques furent détectées et combinées avec l'information de la phase précédemment obtenu au sein d’un système de reconnaissance intelligent. Après des validations croisées sur des vidéos de neurochirurgie et de chirurgie de l’œil, nous avons obtenu des taux de reconnaissance de l'ordre de 94% pour la reconnaissance des phases et 64% pour la reconnaissance des activités. Ces systèmes de reconnaissance pourraient être utiles pour générer automatiquement des rapports post-opératoires, pour l'enseignement, l’apprentissage, mais aussi pour les futurs systèmes sensibles au contexte.
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