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Modélisation prédictive des effets cliniques de la stimulation cérébrale profonde : vers une cartographie personnalisée des zones optimales de stimulation
No full textDeep brain stimulation (DBS) is a therapeutic intervention used to alleviate motor symptoms of Parkinson's disease, but it remains a complex and delicate procedure. The aim of this thesis is to develop a robust predictive method to identify optimal deep brain stimulation areas while minimizing the risks of side effects for patients. We have designed a workflow that integrates the parcellation of deep brain structures into consistent sub-regions. These sub-regions are then used to predict the effect of deep brain stimulation at a given point, using machine learning algorithms. By analyzing the model's predictions based on the position of the electrodes, an "optimal" region has been identified. This area is distinguished by significant clinical improvement while limiting the risk of side effects, both at the individual patient level and in relation to a brain atlas.This predictive method paves the way for personalized deep brain stimulation treatments, optimizing therapeutic efficacy while reducing risks for patients.La stimulation cérébrale profonde (DBS) est une intervention thérapeutique utilisée pour atténuer les symptômes moteurs de la maladie de Parkinson, mais elle reste une procédure complexe et délicate. Cette thèse a pour objectif de développer une méthode prédictive robuste permettant d'identifier les zones optimales de stimulation cérébrale profonde tout en minimisant les risques d'effets secondaires pour les patients. Nous avons conçu un flux de travail intégrant une parcellisation des structures cérébrales profondes en sous-régions cohérentes. Ces sous-régions sont ensuite utilisées pour prédire l'effet de la stimulation cérébrale profonde à un point donné, à l'aide d'algorithmes d'apprentissage automatique. En analysant les prédictions du modèle en fonction de la position des électrodes, une région « optimale » a été mise en évidence. Cette zone se distingue par une amélioration clinique significative, tout en limitant le risque d'effets secondaires, aussi bien à l'échelle individuelle des patients qu'à celle d'un atlas cérébral.Cette méthode prédictive ouvre la voie à une personnalisation des traitements par stimulation cérébrale profonde, en optimisant l'efficacité thérapeutique et en réduisant les risques pour les patients
Structure et dynamique de l'interface entre la curcumine et le dioxyde de carbone supercritique : analyse par dynamique moléculaire
No full textControlling the polymorphic forms of active pharmaceutical ingredients (APIs) is a major challenge for both basic research and the pharmaceutical industry. Recent advances have highlighted the crucial role played by the surface properties of different crystalline structures, and in particular by the conformational distribution of API molecules at the solid interface, in promoting polymorphism.In this context, this thesis presents an in-depth study of the interface between curcumin (CUR) and supercritical carbon dioxide (scCO₂) using molecular dynamics (MD) simulations. Curcumin, a molecule subject to growing interest in medicine, has been parametrized, based on quantum chemical (QC) calculations, in order to accurately reproduce thermodynamic differences between polymorphs as well as their conformational distributions.We have developed new algorithms for sampling CUR conformations, as well as for calculating various structural and dynamic properties at its interface. In order to reliably study the CUR-scCO₂ system, we have evaluated several force fields for the CO₂ and identified the one that most faithfully reproduces the critical point properties. We demonstrated how certain local observables can be used to characterize the organization and dynamics of the supercritical fluid near the critical point. This protocol was then applied to compare the structural and dynamic behaviors of scCO₂ with those of water and ammonia in their respective supercritical regimes.Finally, we characterized local structural changes at the CUR-vacuum and CUR-scCO₂ interface under different thermodynamic conditions. A specific algorithm was used to identify the CUR molecules belonging to each interfacial layer, allowing a fine analysis of the structural, dynamic and energetic properties within these critical regions for the stability and evolution of polymorphic forms.Le contrôle des formes polymorphes des ingrédients pharmaceutiques actifs (API) constitue un enjeu majeur tant pour la recherche fondamentale que pour l'industrie pharmaceutique. Des avancées récentes ont mis en évidence le rôle crucial joué par les propriétés de surface des différentes structures cristallines, et en particulier par la distribution conformationnelle des molécules d'API à l'interface solide, dans la promotion du polymorphisme.Dans ce contexte, cette thèse présente une étude approfondie de l'interface entre la curcumine (CUR) et le dioxyde de carbone supercritique (scCO₂) à l'aide de simulations de dynamique moléculaire (MD). La curcumine, une molécule d'intérêt croissant en médecine, a fait l'objet d'un reparamétrage spécifique de son champ de force, basé sur des calculs de chimie quantique (QC), afin de reproduire avec précision les différences thermodynamiques entre polymorphes ainsi que leurs distributions conformationnelles.Nous avons développé de nouveaux algorithmes pour l'échantillonnage des conformations de la CUR, ainsi que pour le calcul de diverses propriétés structurales et dynamiques à son interface. Afin d'étudier de manière fiable le système CUR-scCO₂, nous avons évalué plusieurs champs de force pour le CO₂ et identifié celui qui reproduit le plus fidèlement les propriétés du point critique. Nous avons démontré comment certaines observables locales peuvent être utilisées pour caractériser l'organisation et la dynamique du fluide supercritique à proximité du point critique. Ce protocole a ensuite été appliqué pour comparer les comportements structuraux et dynamiques du scCO₂ avec ceux de l'eau et de l'ammoniac dans leurs régimes supercritiques respectifs.Enfin, nous avons caractérisé les changements de structure locale à l'interface CUR-vide et CUR-scCO₂ dans différentes conditions thermodynamiques. Un algorithme spécifique a été utilisé pour identifier les molécules de CUR appartenant à chaque couche interfaciale, permettant une analyse fine des propriétés structurelles, dynamiques et énergétiques au sein de ces régions critiques pour la stabilité et l'évolution des formes polymorphes
Approche Neuroéconomique de l'Effort Cognitif : Définition et Mesure
No full textMuch research especially in recent years has greatly advanced our knowledge about how we make a decision about cognitive effort; yet the knowledge about cognitive effort itself has lacked behind. That is why this thesis is set out to define and quantify cognitive effort. The main thesis body comprises three articles. In the first article, we summarize the literature on cognitive effort into two approaches: valence (opportunity cost of cognitive control) and arousal (intensity of selective attention). The two approaches have distinct (but not mutually exclusive) predictions about phenomenology, measurement of cognitive effort and its relationship with performance. As the name of the two approaches indicates, the valence approach puts greater emphasize on the association of cognitive effort with negative valence and aversiveness, while the arousal approach emphasizes more on the association of cognitive effort with arousal and alertness. The valence approach measures cognitive effort by its price (i.e. “subjective value”) and the arousal approach measures cognitive effort by physiological markers of arousal (e.g. pupil size, heart rate variability). Last, the valence approach envisions a positive relation between cognitive effort and performance, (more effort leading to better performance), whereas the arousal approach holds a null relation view between effort and performance within a difficulty level and at a given pace.To test the predictions of the two approaches, the second article presents a novel experiment consisting of two separate sessions: one with N-back and the other with AX-CPT tasks. The experiment has three distinctive features. First, we train participants with different “cognitive strategies”. Second, it introduces a new behavioural measure, “free choice of effort”. Third, it combines self-reports of cognitive effort, valence, and arousal with common physiological measures, including pupillometry event-related potential of EEG: “feedback-related negativity” for the valence approach and the “P3” and pupil dilation for the arousal approach. The results favoured the arousal approach: reported cognitive effort correlated positively with self-reported arousal, P3 amplitude, and pupil size. However, it did not correlate with reported valence or the feedback-related negativity (FRN). This was further confirmed by the participants' free choice of effort; they exerted more cognitive effort than was necessary to collect required number of points to pass the experiment. Additionally, performance at the same level of difficulty showed no correlation with reported effort. Cognitive strategies played a significant role. Specifically, in the N-back task, one strategy led to reported effort while delivering a higher level of performance. This casts doubt on the general assumption that more effort leads to higher performance.The third article takes a closer look at the arousal approach to cognitive effort. It examines why effort is closely associated with arousal and explores the concept of “resource mobilisation” from a signal processing perspective. It hypothesises that arousal enhances the intensity of selective attention by accelerating neural synchronisation, thereby increasing information throughput. Building on the “binding-by-synchrony” hypothesis, the article develops and tests a formal model using empirical data. The findings reveal that arousal, indexed by pupil dilation, positively interacts with the coupling between low frequency phase and high frequency amplitude of frontal electrods, measured by the Modulation Index, to predict task performance (hits versus misses). These results suggest that arousal facilitates the rapid binding of task-relevant features via faster neural synchronisation, offering new insights into the computational mechanisms underlying cognitive effort and resource mobilisation.The general discussion explores possible sources of the aversiveness of certain effortful tasks. A descriptive definition of cognitive effort is proposed, and limitations and future research directions are highlighted.Ces dernières années, les recherches ont enrichi notre compréhension de la prise de décision liée à l’effort cognitif, mais la notion même d’effort cognitif reste mal définie. Cette thèse vise à le caractériser et à le quantifier.Le corps principal de la thèse comprend trois articles. Le premier résume la littérature en fonction de deux cadres conceptuels:1- la valence (coût d’opportunité du contrôle cognitif) et 2- l’éveil (intensité de l’attention sélective), liés à l’effort cognitif. Le modèle de la valence associe l’effort cognitif à une valence négative et l’évalue par sa « valeur subjective », tandis que le modèle de l’éveil l’associe à la vigilance et le mesure par des marqueurs physiologiques (taille pupillaire, variabilité cardiaque). Le modèle de la valence prédit une corrélation positive entre effort et performance, alors que le modèle de l’éveil considère cette relation comme stable.Le deuxième article teste ces prédictions à travers une expérience originale comportant deux sessions (« N-back » et « AX-CPT ») et trois innovations : l’apprentissage de stratégies cognitives, le choix libre de l’effort, et la combinaison de mesures subjectives et physiologiques (potentiels évoqués EEG et pupillométrie). L’analyse montre que le jugement subjectif de l’effort cognitif (auto-déclaré) est corrélé à l’éveil (indexé par la dilatation pupillaire et la composante P3 des potentiels évoqués par les cibles), mais pas à la valence (indexée par la composant FRN des potentiels évoqués par le feedback). Aussi, nous avons observé que les participants continuent à fournir un effort au-delà de la durée suffisante pour terminer la tâche. De plus, à difficulté égale, l’effort auto-déclaré ne prédit pas la performance. Une stratégie particulière dans la tâche N-back réduit l’effort perçu tout en améliorant la performance, remettant en cause l’idée qu’un effort accru améliore systématiquement la performance. Enfin, une corrélation négative entre le taux de microsaccades et l’effort auto-déclaré suggère que ce marqueur pourrait complémenter la pupillométrie.Le troisième article examine de plus près l'approche de l'effort cognitif fondée sur l'éveil. Il examine pourquoi l'effort est étroitement associé à l'éveil et explore le concept de « mobilisation des ressources » du point de vue du traitement des signaux. Il émet l'hypothèse que l'excitation renforce l'intensité de l'attention sélective en accélérant la synchronisation neuronale, augmentant ainsi le débit d'information. S'appuyant sur l'hypothèse du « binding-by-synchrony », l'article développe et teste un modèle formel à l'aide de données empiriques. Les résultats révèlent que l'éveil, indexé par la dilatation de la pupille, interagit positivement avec le couplage entre la phase de basse fréquence et l'amplitude de haute fréquence, mesuré par l'indice de modulation, pour prédire la performance de la tâche (succès ou échecs). Ces résultats suggèrent que l'excitation facilite la liaison rapide des caractéristiques pertinentes pour la tâche par le biais d'une synchronisation neuronale plus rapide, ce qui offre de nouvelles perspectives sur les mécanismes computational qui sous-tendent l'effort cognitif et la mobilisation des ressources.Enfin, la discussion générale reprend les deux cadres conceptuels identifiés et explore l’origine de l’aversion à certaines tâches exigeantes. Elle propose une définition descriptive de l’effort cognitif et souligne les limites et les perspectives futures
Optimisation des portes et circuits logiques sur les ordinateurs quantiques à base d’atomes de Rydberg par évolution artificielle
No full textThis thesis explores the synthesis of quantum logic gates by artificial evolution (AE), a class of heuristic biology-inspired optimisation algorithms. It is motivated by the noise sensitivity of quantum hardware, Rydberg-interacting neutral atoms in optical lattices here, needing to modulate control pulses into robust gates. After introducing AE, focusing on CMA-ES and NSGA-III, we apply them to Pareto-minimise the infidelity and decay risk of pulses subject to stochastic control noise (SCN), getting reasonable error rates in this context. As noise leaves atoms in Rydberg states after the gate, they are de-excited to a qubit state or a statistical mixture thereof. We then derive the error channels of these projections, plug them in the emulation of a transverse-field Ising model, compare the evolution of circuit fidelity and operator entanglement in each scenario, and conclude that the best projection is a circuit-dependent question. As that derivation proves that the structure of gate control problems is conserved under SCN, we formulate two globally-optimal algorithms solving them, based on value functions and scaling favorably in the numer of atoms.Cette thèse explore la synthèse de portes quantiques par évolution artificielle (EA), une classe d’heuristiques d’optimisation. Elle est motivée par la sensibilité au bruit du matériel quantique, ici des atomes neutres en interaction de Rydberg optiquement piégés, requérant de moduler le contrôle en conséquence. Ayant introduit l’EA, en particulier CMA-ES et NSGA-III, nous les appliquons à Pareto-minimiser l’infidélité et la dégradation de portes sujettes à un bruit de contrôle stochastique (BCS), y obtenant de raisonnables taux d’erreur. Des atomes restant en état de Rydberg après une porte bruitée, ils sont désexcités dans un état binaire ou un mélange statistique de ceux-ci. Nous calculons les canaux d’erreurs de ces projections, les incluons dans la simulation de modèle d’Ising transverse, comparons l’évolution de la fidélité de circuit et de l’intrication d’opérateur dans chaque cas, concluons que la projection optimale dépend du circuit. La structure du contrôle de porte quantique est conservée sous BCS, nous formulons deux algorithmes en atteignant l’optimum global, tirés des fonctions de valeur et de complexité polynomiale en le nombre d’atomes
Modélisation et simulation CFD de l'affouillement local au pied d'une éolienne en mer
No full textScour is a process of erosion involving the displacement of solid particles under the influence of fluid flow. The presence of an obstacle, such as an offshore wind turbine structure placed on the seabed, causes a local modification of the flow: streamlines contract on the sides of the structure, lee-wake vortices are emitted at a certain frequency, and especially horseshoe vortices form in front of the structure's base and extend along its sides. These vortices excavate the seabed, creating additional, localized scour, leading to the exposure of the structure's foundations, which jeopardizes its stability. To reduce local scour, countermeasures (riprap, concrete mattresses, etc.) are implemented at the base of the offshore wind turbine structure to decrease sediment mobility. Today, these anti-scour protections require costly regular monitoring and maintenance. A better understanding of the scour phenomenon and its interaction with protections would allow for cost reductions.The objective of this thesis is to develop a CFD simulation tool to predict the dynamics of local scour at the base of a scaled-down offshore wind turbine model. The n-Euler approach developed in the multiphase code neptune_cfd was chosen because it allows for the representation of the complex diphasic flow located at the upper level of the bed, where sediment transport mainly occurs. Moreover, this approach is not limited in terms of CPU cost by the number of particles to be represented.Firstly, the simulation of 2D scour configurations was conducted and compared to experimental data to evaluate the capabilities of the neptune_cfd code. Qualitatively, the scour hole is reproduced. Quantitatively, we observe that the scour rate, initially consistent, decreases prematurely. Consequently, the final scour depth is underestimated. More academic configurations of dense and quasi-static liquid-solid flow were set up. These configurations, ranging from the formation of a static bed to its movement, first by a Couette flow in the laminar regime, then along an inclined plane in the turbulent regime, allowed for the validation of the Eulerian modeling of long contacts between particles, the implementation of an effective fluid viscosity model, and the adoption of a model for the dissipation of particle agitation by friction during particle collisions. Finally, the turbulent flow around an offshore wind turbine model, i.e., a vertical cylinder placed on the seabed, was studied. The URANS modeling of turbulence with a second-order model is satisfactory in terms of accuracy and CPU cost for the intended application. The simulation of scour around this cylinder revealed the same difficulties encountered during the initial scour simulations, where the scour depth is underestimated. The results are discussed, and improvement possibilities are proposed.L’affouillement est un processus d'érosion d'un ensemble de particules solides qui sont déplacées sous l'effet de l’écoulement d’un fluide. La présence d’un obstacle, tel que la structure d’une éolienne en mer posée sur le fond marin, provoque une modification locale de l’écoulement : les lignes de courant se contractent sur les côtés de la structure, des tourbillons de sillage (lee-wake vortices) sont émis à une certaine fréquence et surtout des tourbillons en fer à cheval (horseshoe vortices) se forment devant le pied de la structure et s'étendent sur ses côtés. Ces tourbillons creusent le fond marin, créant un affouillement supplémentaire, dit local, conduisant à l'exposition des fondations de la structure, ce qui met en péril sa stabilité. Pour réduire l’affouillement local, des contre-mesures (enrochements, matelas en béton, etc.) sont mises en place au pied de la structure de l’éolienne en mer afin de diminuer la mobilité des sédiments. Aujourd’hui, ces protections anti-affouillements nécessitent un suivi et un entretien régulier coûteux. Une meilleure compréhension du phénomène de l'affouillement et de son interaction avec les protections permettrait une réduction des coûts associés.L’objectif de cette thèse est de développer un outil de simulation CFD de prédiction de la dynamique de l’affouillement local au pied d’un modèle d'éolienne en mer à échelle réduite. L'approche n-Euler développée dans le code multiphasique neptune_cfd a été retenue car elle permet de représenter l'écoulement diphasique complexe situé au niveau supérieur du lit, où le transport de sédiments a principalement lieu. De plus, cette approche n'est pas limitée en termes de coût CPU par le nombre de particules à représenter.En premier lieu, la simulation de configurations d'affouillement 2D a été menée et comparée à des données expérimentales afin d'évaluer les capacités du code neptune_cfd. Qualitativement, la fosse d'affouillement est reproduite. Quantitativement, nous observons que le taux d'affouillement, initialement cohérent, diminue de façon prématurée. Par conséquent, la profondeur finale d'affouillement est sous-estimée. Des configurations plus académiques d'écoulement liquide-solide dense et quasi-statique ont été mises en place. Ces configurations, allant de la formation d'un lit statique à sa mise en mouvement, d'abord par un écoulement de Couette dans le régime laminaire, puis le long d'un plan incliné dans le régime turbulent, ont permis de valider la modélisation eulérienne des contacts longs entre particules, d'implémenter un modèle de viscosité effective fluide et d'adopter un modèle de dissipation de l'agitation des particules par friction lors de collisions entre particules. Enfin, l'écoulement turbulent autour d'un modèle d'éolienne en mer, c'est-à-dire un cylindre vertical posé sur le fond, a été étudié. La modélisation URANS de la turbulence avec un modèle du second ordre est satisfaisante en termes de précision et de coût CPU pour l'application visée. La simulation de l'affouillement autour de ce cylindre a révélé les mêmes difficultés rencontrées lors des premières simulations d'affouillement, où la profondeur d'affouillement est sous-estimée. Les résultats sont discutés et des possibilités d'amélioration sont proposées
Développement d’un système de vélocimétrie laser dans le moyen infrarouge
No full textThe propagation of a shock wave is a key indicator of a material's behavior under impact. Measuring it requires both the transparency of the material and sufficient spatio-temporal resolution, typically on the order of micrometers and nanoseconds, depending on the shock conditions. To date, no system combines both characteristics. Current optical systems, operating in the visible or near-infrared spectrum, offer the required resolution but are limited to surface measurements due to the low transparency of materials at these wavelengths. Conversely, radio interferometers can penetrate materials, but their resolution is limited by the wavelength (3.19 mm). We propose an architecture operating continuously in the mid-infrared (MIR) range, between 8 and 12 μm. This wavelength range offers a compromise between resolution and penetration. The velocimeter, based on a tunable laser, was characterized in several configurations. Laboratory tests at low and medium velocities confirmed its ability to penetrate materials. Experiments under extreme conditions then enabled the measurement of high velocities (>4000 m/s) in inert and then energetic materials. The results, compared with finite element simulations, demonstrate the potential of the system for continuous measurement of shock and detonation velocities.La propagation d’une onde de choc constitue un indicateur essentiel du comportement d’un matériau sous choc. Sa mesure nécessite à la fois la transparence du matériau et une résolution spatio-temporelle suffisante, typiquement de l’ordre du micromètre et de la nanoseconde selon les conditions de choc. À ce jour, aucun système ne combine ces deux caractéristiques. Les systèmes optiques actuels, opérant dans le visible ou le proche infrarouge, offrent la résolution requise, mais uniquement pour des mesures de surface, en raison de la faible transparence des matériaux à ces longueurs d’onde. À l’inverse, les radio-interféromètres pénètrent les matériaux mais leur résolution est limitée par la longueur d’onde (3,19 mm). Après un état de l’art sur les vélocimètres et la transparence des matériaux, nous proposons une architecture fonctionnant en continu dans le moyen infrarouge (MIR), entre 8 et 12 µm. Cette gamme de longueur d'onde offre un compromis entre résolution et pénétration. Le vélocimètre, basé sur un laser accordable, a été caractérisé dans plusieurs configurations. Des essais en laboratoire à basse et moyenne vitesse ont confirmé sa capacité à traverser les matériaux. Des expériences en conditions extrêmes ont ensuite permis de mesurer des vitesses élevées (>4000 m/s) sur des matériaux inertes puis énergétiques. Les résultats, comparés à des simulations par éléments finis, démontrent le potentiel du dispositif pour la mesure continue des vitesses de choc et de détonation
L'implication vasculaire osseuse dans l'ostéopathie diabétique et l'ostéogenèse imparfaite de type VI chez la souris
No full textBone vascularization is strongly involved in development and control of bone tissue integrity. Vessels intervene at remodeling sites in order to transport osteoblastic and osteoclastic progenitors in context of bone formation and/or resorption. They also control the proliferation and differentiation of skeletal stem cells present around vessels in the bone marrow. Thus, in diseases affecting vascularization, an alteration of bone cells function can be expected. So, the aim of this project was to study the impact of vascularization in 2 pathologies inducing bone fragility.Chronic hyperglycemia present in type 1 diabetes (T1D) or type 2 diabetes (T2D) induces an accumulation of Advanced Glycation End-products, causing a deleterious effect on vessels leading to damage to large vessels (macroangiopathy) but also small vessels (microangiopathy). In addition, it has been shown that people with diabetes have an increased risk of fractures compared to the general population. The goal of our study was to measure the impact of diabetes on medullary vascularization in 2 mice models of type 1 diabetes (by injection of streptozotocin STZ, a cytotoxic molecule against insulin-secreting β cells) and type 2 diabetes (by high-fat diet HFD associated with 2 low doses injections of STZ). T1D induction was done on 2 month-old mice and at 1 month for T2D. At 6 months-old, tibias and femora were collected for analysis of both bone structure and dynamic but also bone blood perfusion and medullary vascular architecture. We showed that diabetes impacts bone structure and remodeling in both models, as well as vascularization with a larger amplitude in T1D compared to T2D. We have also shown that the migration of pericytes seems to be altered in our 2 models. We finally analyzed bone and vascular integrity in 12 month-old T2D mice and we showed vessel and bone alterations stronger than the ones found in 6 month-old T2D mice. This showcases that aging and disease duration could significantly contribute to bone deterioration. So, it seems that diabetes impacts the signaling by the vascularization of osteoprogenitors differentiation, which in turn impact bone remodeling.In our second study, we looked at another pathology inducing significant bone fragility and long bone deformation: type VI osteogenesis imperfecta (OI type VI). Osteogenesis imperfecta are genetic diseases induced by mutations affecting expression of proteins involved in the control of matrix collagen type I. OI type VI being an exception due to mutations affecting the serpinf1 gene coding for Pigment Epithelial-Derived Factor (PEDF). It is a multifunctional protein with strong anti-angiogenic activity. The aim of our study was to analyze bone marrow vascularization in PEDF Knock-Out mice (PEDF-/-), a mouse model of OI type VI. We first characterized the bone and vascular phenotype in adult mice and showed that bone alteration is very discreet compared to OI type VI children. We then showed, using a bone marrow ablation model, that PEDF is rather involved in the early processes of endochondral ossification, explaining the difference between adult PEDF-/- mice and OI type VI children. In a second study, we investigated the impact of the absence of PEDF in the osteoanabolic effect of teriparatide (Teri, 1-34 fragment of PTH). Indeed, intermittent injection of Teri, a common treatment for osteoporosis, induces a sustained overexpression of serpinf1 by bone cells. We showed that the effect of Teri on bone remodeling is not mediated by PEDF action, designating Teri as a possible candidate for the treatment of OI type VI.La vascularisation osseuse est impliquée dans le développement du tissu osseux. Ils interviennent au niveau des sites de remodelage afin d’acheminer les ostéoprogéniteurs en contexte de (re)modelage. Ils vont également contrôler la prolifération et différenciation des cellules souches squelettiques péricytaires présentes dans la moelle osseuse. Ainsi, au cours de maladies touchant la vascularisation, une altération du fonctionnement des cellules osseuses peut être attendue. Le but de ce projet est donc d’étudier l’impact de la vascularisation dans 2 pathologies induisant une fragilité osseuse.L’hyperglycémie chronique présente dans le diabète de type 1 (T1D) ou de type 2 (T2D) induit une accumulation de produits glycosylés ayant un effet délétère sur les vaisseaux conduisant à des atteintes des gros vaisseaux (macroangiopathie) et des petits vaisseaux (microangiopathie). Il a été démontré que les personnes atteintes de diabètes ont un risque de fractures accrue par rapport à la population générale. Le but de notre étude était donc de mesurer l’impact du diabète sur la vascularisation médullaire dans 2 modèles murins de T1D (par injection de streptozotocine STZ, une molécule cytotoxique pour les cellules β) et T2D (par régime riche en graisse HFD associé à 2 injections faibles doses de STZ). L’induction de T1D a été faite chez des souris de 2mois et à 1mois pour T2D. A l’âge de 6mois, les souris ont été sacrifiées et les os longs ont été collectés pour analyse de la structure et dynamique osseuse mais aussi la perfusion sanguine osseuse et l’architecture vasculaire médullaire. Nous avons montré que le diabète impacte la structure et le remodelage osseux dans les 2 modèles, ainsi que la vascularisation avec une amplitude plus grande dans T1D que T2D. Nous avons également montré que la migration des ostéoprogéniteurs péricytaires est altérée dans nos 2 modèles. Nous avons enfin analysé le profil osseux et vasculaire chez des souris T2D de 12mois et nous avons montré des altérations vasculaire et osseuse plus importante qu’à 6mois. On a donc pu mettre en évidence un possible effet délétère de l’âge et de la durée de la maladie. Le diabète semble donc impacter la signalisation par la vascularisation de différenciation des péricytes, ayant en retour un impact sur le remodelage osseux.Nous avons ensuite étudié une autre pathologie induisant une fragilité et une déformation osseuse importante : l’ostéogenèse imparfaite de type VI (OI type VI). Les ostéogenèses imparfaites sont des maladies génétiques induites par des mutations touchant l’expression de protéines impliquées dans le contrôle du collagène de type I. L’OI type VI est une exception car étant due à des mutations touchant le gène serpinf1 codant pour le Pigment Epithelial-Derived Factor (PEDF). Celui-ci est une protéine multifonctionnelle ayant une forte activité anti-angiogénique. Le but de notre étude était donc d’étudier le profil de vascularisation médullaire chez des souris KO PEDF (PEDF-/-), un modèle murin d’OI type VI. Nous avons caractérisé le phénotype osseux et vasculaire chez ces souris adultes et nous avons montré que l’altération osseuse est très modérée par rapport aux enfants OI type VI. Nous avons ensuite montré, avec un modèle d’ablation médullaire, que PEDF est impliqué dans les processus précoces d’ossification endochondrale, expliquant la différence entre les souris PEDF-/- adultes et les enfants OI type VI. Nous avons enfin étudié l’impact de l’absence de PEDF dans l’effet ostéoanabolique du tériparatide (Teri, fragment 1-34 de la PTH). En effet, l’injection intermittente de Teri, un traitement de l’ostéoporose, induit une surexpression soutenue de serpinf1 par les cellules osseuses. Nous avons montré que l’effet de Teri sur le remodelage osseux ne passe pas par une action de PEDF, désignant Teri comme un possible candidat pour le traitement de l’OI type VI
Influence de la musique sur les apprentissages précoces chez le nourrisson
No full textMusic, like language, is omnipresent in the environment from birth, appearing in a variety of forms. This thesis explores the effects of music on infants' cognitive abilities, with a particular focus on lexical development and visual recognition.To investigate these effects, an initial interventional study was conducted in a nursery (Chapter 2), comparing the impact of musical interventions with that of motor interventions on lexical development. The results show a significant and positive effect of musical intervention on vocabulary growth.Next, the influence of musical familiarity on visual recognition memory (faces andabstract patterns) was examined. Between 9 and 12 months, infants displayed signs of visual recognition memory and sensitivity to the type of music. However, no significant effect was observed between 18 and 24 months (Chapter 3, Studies 1 and 2). Conversely, for abstract patterns, infants aged 9 to 12 months showed no signs of memory (Chapter 3, Study 3).Finally, a control study explored whether this effect was specific to music or also applied to the auditory environment in general, using familiar and unfamiliar language with the same abstract patterns (Chapter 3, Study 4).Taken together, the results confirm that music can have a significant impact on thedevelopment of certain cognitive abilities.In the final chapter (Chapter 4), we discuss the potential of music as a tool for stimulating language. Overall, this thesis opens up new avenues for future research into the effects of music, particularly in infants.La musique, à l’instar du langage, est omniprésente dans l’environnement dès la naissance, sous des formes variées. Cette thèse explore les effets de la musique sur les capacités cognitives des nourrissons, en s’intéressant particulièrement au développement lexical et à la reconnaissance visuelle.Pour répondre à ces questions, une première étude interventionnelle a été réalisée en crèche (chapitre 2), comparant les effets d’interventions musicales à ceux d’interventions motrices sur le développement lexical. Les résultats révèlent un effet significatif et positif des interventions musicales sur l’augmentation de la taille du vocabulaire. Dans un second temps, l’influence de la familiarité musicale sur la mémoire de reconnaissance visuelle (visages et motifs abstraits) a été étudiée. Entre 9 et 12 mois, les nourrissons montrent des signes de mémoire de reconnaissance visuelle, avec une sensibilité au type de musique, bien qu’aucun effet significatif ne soit observé entre 18 et 24 mois (chapitre 3, études 1 et 2). En revanche, pour les motifs abstraits, les nourrissons âgés de 9 à 12 mois ne manifestent pas de signe demémorisation (chapitre 3, étude 3). Enfin, une étude contrôle a exploré si cet effet est spécifique à la musique ou s’il s’applique également à l’environnement sonore en général, en utilisant une langue familière et non familière avec les mêmes motifs abstraits (chapitre 3, étude 4).L’ensemble des résultats confirment que la musique peut avoir un impact significatif sur le développement de certaines capacités cognitives.Dans le dernier chapitre (chapitre 4), nous discutons du potentiel de la musique comme outil de stimulation du langage. L’ensemble de cette thèse ouvre des nouvelles perspectives pour de futures recherches sur les effets de la musique notamment chez le nourrisson
Mesure et analyse des inégalités salariales entre hommes et femmes : nouvelles approches par les mesures d'efficience
No full textGender wage inequality remains a persistent issue in labour markets worldwide, reinforcing the sexual division of labour and perpetuating economic disparities between men and women. Even when accounting for factors such as working hours, professional experience, and education, wage gaps persist, suggesting deeper structural biases (ILO, 2019). Occupational segregation further exacerbates these disparities, with women often concentrated in lower-paid sectors and facing barriers such as the "glass ceiling" and "sticky floor" effects, which limit career mobility (Cotter et al., 2001; ILO, 2020). Economic crises, including the COVID-19 pandemic, have disproportionately affected women, intensifying job losses, wage reductions, and unpaid care burdens, thereby widening gender wage gaps (Alon et al., 2021; ILO, 2021). Accurate measurement of the gender pay gap is essential for designing effective policy interventions. Traditional approaches, such as the unadjusted wage gap and Blinder-Oaxaca decomposition (Oaxaca, 1973), provide useful insights but have limitations, including sensitivity to model specifications and an analysing only mean wages. Recent advancements, such as Data Envelopment Analysis (DEA), offer an alternative approach for assessing wage inequalities by comparing the actual wages of women and men to their respective potential wage frontiers (Amado, 2018). Thus, gender wage gaps are no longer calculated relative to the average wage but rather relative to the maximum wages individuals can attain given their level of human capital. This thesis proposes to extend these methodologies through three key contributions. First, the efficiency approach allows us to measure the "glass ceiling" and "sticky floor" effects by employing a Luenberger index with output, input, and directional distances to capture these two phenomena. Second, we generalize Amado's (2018) approach, which is based on an output-oriented Malmquist index, by proposing a Hicks-Moorsteen index. We introduce an original methodology to compute this index using Male/Female data instead of period t and t+1 data. Third, we propose measuring the evolution of gender inequalities over time through an adapted Luenberger index that combines both the gender dimension and the temporal dimension. Our methodology enables the consideration of three dimensions of gender inequality, namely, access to employment, working hours, and wages, and calculates the contribution of each of these dimensions to the evolution of inequalities. We apply our methodologies to two countries, France and Ecuador, using data from the working-age population (2018–2022). France exhibits persistent gender wage gaps, making it a suitable case study for illustrating our methods. Ecuador presents the unique case of unadjusted gender pay gap showing disparities in favor of women. Applying our methodologies to this context allows us to unpack this statistic and validate our contributions. Our findings highlight the persistence of gender wage disparities and the need for targeted policies to combat occupational segregation and discrimination. By developing efficiency-based measurement techniques, this research provides policymakers with alternative tools to promote gender equity.Les inégalités salariales entre les sexes demeurent un problème majeur sur les marchés du travail mondiaux, renforçant la division sexuelle du travail et perpétuant les disparités économiques entre les hommes et les femmes. Malgré la prise en compte de facteurs comme les heures travaillées, l'expérience professionnelle et le niveau d'éducation, des écarts de rémunération persistent, suggérant des biais structurels plus profonds (OIT, 2019). La ségrégation professionnelle exacerbe ces inégalités, les femmes étant souvent concentrées dans des secteurs moins rémunérés et confrontées à des obstacles comme le plafond de verre et le plancher collant, qui limitent leur mobilité professionnelle (Cotter et al., 2001 ; OIT, 2020). Les crises économiques, dont la pandémie de COVID-19, ont touché plus durement les femmes, amplifiant les pertes d'emplois, les réductions de salaires et la charge de travail domestique non rémunéré, augmentant ainsi les écarts salariaux entre les sexes (Alon et al., 2021 ; OIT, 2021). Une mesure précise de l'écart salarial entre les sexes est essentielle pour concevoir des politiques efficaces. Les méthodes traditionnelles, comme l'écart salarial non ajusté et la décomposition de Blinder-Oaxaca (Oaxaca, 1973), fournissent des informations utiles mais présentent des limites. Elles sont sensibles aux spécifications du modèle et ne permettent pas d'analyser les disparités au-delà de la moyenne. Les avancées récentes, comme l'analyse par enveloppement des données (DEA), offrent une alternative pour évaluer les inégalités salariales en comparant les salaires réels des femmes et des hommes à leurs frontières salariales potentielles respectives (Amado, 2018). Ainsi les écarts de salaire entre les sexes ne se calculent plus par rapport au salaire moyen mais par rapport aux salaires maximums auxquels les individus peuvent prétendre compte tenu de leur niveau de capital humain. Cette thèse propose d'étendre ces méthodologies à travers trois contributions. Premièrement, l'approche par efficience nous permet de mesurer les effets "plafond de verre" et "plancher collant" en mobilisant un indice de Luenberger avec des distances en output, en input et en directionnelle pour capter ces deux effets. Deuxièmement, nous généralisons l'approche d'Amado (2018) basée sur un indice de Malmquist en output en proposant un indice d'Hicks-Moorsteen. Nous proposons ainsi une méthodologie originale pour calculer cet indice à partir de données Homme/Femme au lieu de données en période t et t+1. Troisièmement, nous proposons de mesurer l'évolution des inégalités entre les hommes et les femmes dans le temps à partir d'une adaptation de l'indice de Luenberger qui couple à la fois la dimension Homme/Femme et la dimension temporelle. Notre méthodologie permet de considérer trois dimensions aux inégalités entre les sexes, à savoir l'accès à l'emploi, le temps de travail et les rémunérations et de calculer la contribution de chacune de ces dimensions à l'évolution des inégalités. Nous appliquons nos méthodologies à deux pays, la France et l'Équateur, sur la population active (2018-2022). La France a un niveau persistant d'inégalités salariales entre les hommes et les femmes et est ainsi un bon terrain d'illustration de nos méthodes. L’Équateur a l'originalité de présenter des écarts salariaux en faveur des femmes avec les outils de mesure traditionnels. L'application de nos méthodologies à ce pays permet ainsi de nuancer cette statistique et de justifier nos contributions. Nos résultats soulignent la persistance des écarts salariaux entre les sexes et la nécessité de politiques ciblées pour lutter contre la ségrégation sectorielle et la discrimination. En développant des techniques de mesure basées sur l'efficience, cette recherche offre aux décideurs des outils alternatives pour promouvoir l'équité entre les sexes
Interpolation aléatoire et propriétés associées dans les espaces de fonctions holomorphes
No full textThis thesis explores the interplay between complex analysis and probability theory by studying random interpolation and related properties, such as separation and Carleson measure conditions, in spaces of holomorphic functions. The aim of considering a random situation is two-fold. Firstly, in certain situations deterministic characterizations of certain properties are hard to check and the random setting then often gives simple conditions ensuring almost surely the properties under consideration. Secondly, even when a deterministic description is available andwell understood, the random setting allows to see when a property is generic. We will consider here three types of so-called point processes: Steinhaus sequences, where the moduli of the points (in the unit or poly disc, the ball, or the complex plane) are fixed while their arguments are independent and uniformly distributed, Poisson point processes, where the number of points in a measurable set is given by a Poisson distribution whose parameter depends on the measure of the set, and determinantal point processes which induce a natural repulsion property between points. The first focus of the thesis concerns free interpolating sequences in the Nevanlinna class, which is the largest class containing Hardy spaces and sharing numerous properties with these. In the Nevanlinna class, interpolating sequences are deterministically characterized via harmonic majorants whose existence is generally difficult to verify. Using Steinhaus sequences, it is shown that the Blaschke condition, which actually characterizes zero sets in the Nevanlinna class, is in fact sufficient to ensure free interpolation with probability one. In Hardy spaces, interpolation is strongly related to Carleson measures. While these measures are well understood in one complex variable, the situation changes significantly in several variables. Therefore, the second focus of this thesis is the study of Carleson measures for Hardy spaces, both in the polydisc and in the unit ball. Using random matrix theory applied to the Gram matrix of normalized reproducing kernels, we obtain a 0-1 law for Carleson measures generated by Steinhaus sequences for the Hardy space, showing in particular that the characterizing condition is actually a one-box condition. The thesis further explores deterministic interpolation in de Branges- Rovnyak spaces defined by non-extreme rational functions, providing a full characterization of interpolating sequences in this more general setting thereby extending previously knownresults. While the deterministic situation is quite transparent, the Steinhaus setting allows to see that interpolation is driven by the highest multiplicity of the zeros on the unit circle of the Pythagorean mate of the function defining the de Branges-Rovnyak space. The last part of this thesis is devoted to the study of determinantal point processes associated to generalized Fock spaces. While it is known that the determinantal process associated with the classical Fock space is almost surely not separated with respect to the Euclidean distance, this work identifies sharp conditions under which the determinantal process associated with a smaller generalized Fock space is almost surely separated in the Euclidean distance, i.e. in the classical Fock space.Cette thèse explore l’interaction entre l’analyse complexe et la théorie des probabilités en étudiant l’interpolation aléatoire ainsi que des propriétés associées, telles que la séparation et les mesures de Carleson, dans des espaces de fonctions holomorphes. L’étude du cadre aléatoire poursuit deux objectifs principaux. D’une part, dans certaines situations, les caractérisations déterministes de certaines propriétés sont difficiles à vérifier, et le cadre probabiliste peut donner des conditions simples garantissant presque sûrement les propriétés étudiées. D’autre part, même lorsqu’une description déterministe et transparente est connue, l’approche aléatoire permet de déterminer si une propriété est générique. Nous considérons ici trois types de processus aléatoires ponctuels: les suites de Steinhaus, pour lesquelles les modules des points (dans le disque unité, le polydisque, la boule ou le plan complexe) sont fixés alors que leurs arguments sont indépendants et uniformément distribués, ensuite les processus ponctuels de Poisson, pour lesquels le nombre de points dans un ensemble mesurable suit une loi de Poisson dont le paramètre dépend de la mesure de cet ensemble, et enfin les processus déterminantaux, qui induisent une propriété de répulsion naturelle entre les points. La première partie de la thèse traite des suites d’interpolation libre dans la classe de Nevanlinna, qui est la plus grande classe contenant les espaces de Hardy et partageant de nombreuses propriétés avec ceux-ci. Dans la classe de Nevanlinna, les suites d’interpolation sont caractérisées de manière déterministe par des majorants harmoniques dont l’existence est en général difficile à établir. En utilisant les suites de Steinhaus, on montre que la condition deBlaschke, qui caractérise les ensembles de zéros dans la classe de Nevanlinna, est suffisante pour l’interpolation libre avec probabilité un. Rappelons que dans les espaces de Hardy, l’interpolation est fortement liée aux mesures de Carleson qui sont bien comprises dans le cadre d’une variable complexe. Or, la situation devient nettement plus complexe en plusieurs variables. La deuxième partie de cette thèse est ainsi dédiée à l’étude des mesures de Carleson pour les espaces de Hardy, à la fois sur le polydisque et sur la boule unité. En utilisant la théorie des matrices aléatoires appliquée à la matrice de Gram des noyaux reproduisants normalisés, nous obtenons une loi 0-1 pour les mesures de Carleson générées par les suites de Steinhaus dans les espaces de Hardy. Nous montrons en particulier que ces suites sont en réalité caractérisées par une one-box condition. La thèse explore également l’interpolation déterministe dans les espaces de de Branges-Rovnyak définis par des fonctions rationnelles non extrêmes. Ces résultats généralisent les caractérisations précédemment connus des suites d’interpolation. Bien que la situation déterministe soit assez transparente, le cadre des suites de Steinhaus permet de voir que l’interpolation est régie par la multiplicité maximale des zéros sur le cercle unité du binôme pythagoricien de la fonction définissant l’espace de de Branges-Rovnyak. Enfin, la dernière partie de cette thèse est dédiée à l’étude des processus déterminantaux dans les espaces de Fock généralisés. Bien qu’il soit connu que le processus déterminantal associé à l’espace de Fock classique n’est presque sûrement pas séparé par rapport à la distance euclidienne, nous identifions des conditions précises sous lesquelles le processus associé à un espace de Fock généralisé plus petit est presque sûrement séparé pour la distance euclidienne correspondant à l’espace de Fock classique