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Étude des effets de facteurs de croissances endothéliaux vasculaires sur un modèle de micro-vaisseau lymphatique sur puce : mise en évidence d'un phénomène de polarisation tissulaire induit par stimulation biochimique
No full textNational audienceThe lymphatic system is a network of unidirectional vessels that plays an essential role in interstitial fluid homeostasis, immune surveillance and lipid absorption. Organised in branches and located parallel to the blood system, the lymphatic vessels continuously drain excess fluid from the tissues and return it to the bloodstream. Its functioning is regulated by various mechanical and biochemical stimuli related to lymph flow and various molecular signals. In particular, vascular endothelial growth factors are involved in the development and regulation of circulatory systems. However, the overexpression of these proteins during certain diseases such as cancer increases the permeability of blood vessels, limiting their drainage capacity. In addition, anti-cancer treatments can cause damage to lymphatic vessels, which could lead to an accumulation of interstitial fluid and, ultimately, the formation of lymphoedema. To date, there is no definitive treatment for this disease, but recent studies suggest that growth factors may have a beneficial effect in restoring lymphatic function by creating new vessels, a phenomenon known as lymphangiogenesis. Most of this research has been conducted in vivo, which limits the characterisation of the individual properties of the vessels and their environment.During this thesis, we focused on the influence of two growth factors (VEGF-A and VEGF-C) on a lymphatic vessel-on-a-chip model. These types of technologies, known as organs-on-a-chip, enable the fabrication of multicellular assemblies that reproduce the structure and environment of a human organ. We characterised the morphology, barrier function and organisation of cells in vessels stimulated by these growth factors using a set of dedicated quantitative tools. During our experiments, we observed a phenomenon of biochemical polarisation induced by the co-stimulation of VEGF-A and VEGF-C without any associated mechanical contribution, such as the shear forces associated with flow. We characterised this effect, defined by the alignment of cells in the direction of the vessel, and showed that it was based on the activation of VEGFR-3, a receptor specific to lymphatic cells, and biological signalling pathways regulating cell migration and cytoskeletal remodelling. Physical modelling suggested that the tubular geometry of the system creates an anisotropic mechanical environment, which is more rigid in the direction of the vessels than in the direction of curvature. These observations suggest the existence of a durotaxis mechanism - cell motility in the direction of greatest rigidity - induced by the curvature of the vessel. This mechanism involves a biochemical stimulus that causes a mechanical reorganisation of the lymphatic tissue, which, to date, had not been described in the literature. Finally, the replication of these experiments in blood vessels on a chip showed that polarisation is observed specifically with lymphatic cells.Le système lymphatique est un réseau de vaisseaux unidirectionnels qui joue un rôle essentiel dans l'homéostasie du fluide interstitiel, la surveillance immunitaire et l'absorption de lipides. Organisés sous forme de branches et situés en parallèle du système sanguin, les vaisseaux lymphatiques drainent en continu l'excès de fluide présent dans les tissus pour le réinjecter dans la circulation sanguine. Son fonctionnement est régulé par différents stimuli mécaniques et biochimiques, liés à l'écoulement de la lymphe et différents signaux moléculaires. En particulier, les facteurs de croissances endothéliaux vasculaires sont impliqués dans le développement et la régulation des systèmes circulatoires. Toutefois, la surexpression de ces protéines durant certaines pathologies comme le cancer augmente la perméabilité des vaisseaux sanguins, ce qui limite leur capacité de drainage. En outre, les traitements anti-cancéreux peuvent entraîner un endommagement des vaisseaux lymphatique, ce qui pourrait conduire à une accumulation de fluide interstitiel et à terme, la formation d'un lymphœdème. A ce jour, cette maladie ne comporte aucun traitement définitif, mais de récentes études suggèrent un effet bénéfique des facteurs de croissance pour restaurer la fonction lymphatique en créant de nouveau vaisseaux, un phénomène appelé lymphangiogenèse. La majorité de ces travaux sont réalisés in vivo, ce qui limite la caractérisation des propriétés individuelles des vaisseaux et de leur environnement.Durant cette thèse, nous nous sommes intéressés à l'influence de deux facteurs de croissance (VEGF-A et VEGF-C) sur un modèle de vaisseaux lymphatique sur puce. Ces types de technologies, appelés organes sur puce, permettent la fabrication d'assemblages multicellulaires reproduisant la structure et l'environnement d'un organe humain. Nous avons caractérisé la morphologie, la fonction barrière et l'organisation des cellules dans les vaisseaux stimulés par ces facteurs de croissance avec un ensemble d'outils quantitatifs dédiés. Au cours de nos expériences, nous avons mis en évidence un phénomène de polarisation biochimique induit par la co-stimulation de VEGF-A et VEGF-C sans contribution mécanique associée par exemple aux forces de cisaillement liées à un écoulement. Nous avons caractérisé cet effet défini par un alignement des cellules dans la direction du vaisseau, et montré qu'il reposait sur l'activation de VEGFR-3, un récepteur spécifique aux cellules lymphatiques, et de voies de signalisation biologiques régulant la migration cellulaire et le remodelage du cytosquelette. Des modélisations physiques ont suggéré que la géométrie tubulaire du système créée un environnement mécanique anisotrope, plus rigide dans la direction du vaisseaux que dans le sens de la courbure. Ces observations suggèrent ainsi l'existence d'un mécanisme de durotaxis - la motilité des cellules dans la direction de plus grande rigidité - induit par la courbure du vaisseau. Ce mécanisme implique un stimulus biochimique provoque une réorganisation mécanique du tissu lymphatique qui, à ce jour, n'avais pas été décrit dans la littérature. Enfin, la réplication de ces expériences en vaisseaux sanguins sur puce a montré que la polarisation est observée spécifiquement avec les cellules lymphatiques
Du diagnostic à base de modèles au diagnostic à base de données des systèmes max-plus linéaires
No full textNational audienceThis thesis deals with the diagnosis of max-plus linear systems, a type of discrete event system with linear behavior in algebraic structures called dioids. These models are well suited for processes involving time, synchronizations and event rates, like those in transportation networks and manufacturing plants. They can also be represented as timed event graphs, a class of timed Petri net.Diagnosing max-plus linear systems consists in characterizing the presence and nature of abnormalities in their behavior. In this thesis, abnormal behavior is assumed to be caused by failures, and exclusive attention is given to those that generate delays: reduced capacities, slower assembling times, etc. The diagnosis process involves detecting, locating and estimating the extent of these failures by studying the available observations, that is, the event sequences generated by the system.Different subjects linked to the diagnosis of max-plus linear systems are discussed in this thesis. First, control is used to refine model-based diagnosis results in a process called active diagnosis; the system is modeled by a timed event graph and failure localization is improved by applying inputs specifically adapted to its structure. Then, a model acquisition method is proposed; it starts from event data (observations) presenting both normal and abnormal behavior and yields complete algebraic models for both cases. The evaluation of the quality of the available data in the context of model acquisition is discussed next; the proposed method uses a characterization of the solutions to a linear equation in a specific dioid with the goal of determining if the dynamics of the system are well represented in the data. Finally, a consistency-based method relying on acquired normal and abnormal algebraic models of a system is applied to diagnose its behavior. These processes are then brought together to create and illustrate a data-driven diagnosis technique for max-plus linear systems, providing a sound method to characterize the abnormal behavior of these systems without prior knowledge of their dynamics.Cette thèse porte sur le diagnostic des systèmes max-plus linéaires, un type de système à événements discrets présentant un comportement linéaire dans des structures algébriques appelées dioïdes. Ces modèles sont bien adaptés aux processus impliquant du temps, des synchronisations et des taux d'événements, comme ceux dans les réseaux de transport et les usines de production. Ils peuvent également être représentés en tant que graphes à événements temporisés, une classe de réseau de Petri.Diagnostiquer des systèmes max-plus linéaires consiste à caractériser la présence et la nature des anomalies dans leur comportement. Dans cette thèse, le comportement anormal est supposé être causé par des défaillances et l'attention est portée exclusivement sur celles qui génèrent des retards : des capacités réduites, le temps d'assemblage plus lents, etc. Le processus de diagnostic implique la détection, localisation et estimation de l'ampleur de ces défaillances en étudiant les observations disponibles, c'est-à-dire les séquences d'événements générées par le système.Différents sujets liés au diagnostic des systèmes max-plus linéaires sont traités dans cette thèse. Tout d'abord, la commande est utilisée pour affiner les résultats du diagnostic à base de modèles dans un processus appelé diagnostic actif ; le système est modélisé par un graphe d'événements temporisés et la localisation des défaillances est améliorée en appliquant des entrées spécifiquement adaptées à sa structure. Ensuite, une méthode d'acquisition de modèles est proposée ; celle-ci part de données événementielles (des observations) présentant un comportement normal et des comportements anormaux et produit des modèles algébriques complets pour les deux cas. L'évaluation de la qualité des données disponibles dans le contexte de l'acquisition de modèles est traitée par la suite ; la méthode proposée utilise une caractérisation des solutions d'une équation linéaire dans un dioïde spécifique dans l'objectif de déterminer si la dynamique du système est bien représentée dans les données. Enfin, une méthode à base de cohérence s'appuyant sur des modèles algébriques normaux et anormaux d'un système est appliquée pour diagnostiquer son comportement. Ces différents processus sont ensuite rassemblés pour créer et illustrer une technique de diagnostic à base de données pour les systèmes max-plus linéaires, fournissant une méthode solide pour caractériser le comportement anormal de ces systèmes sans connaissance préalable de leur dynamique
Vanadium Dioxide Thin Films Deposited by ALD Using TDMAV and H₂O: Crystallization Kinetics for photonic applications
No full textNational audiencewe report the fabrication of VO2 thin films by low-temperature atomic layer deposition (ALD) and subsequent annealing. Tetrakis(dimethylamido)vanadium TDMAV precursor was used instead of the more prevailent tetrakis(ethylmethylamido)vanadium TEMAV counterpart
Développement d'un biocapteur 4-ports en vue d'une analyse de l'hétérogénéité de micro-tissus par spectroscopie diélectrique hyperfréquence
No full textNational audienceLa spectroscopie diélectrique hyperfréquence est une méthode de caractérisation rapide, non-invasive, nondestructive, sans marquage préalable et permettant d'obtenir les propriétés diélectriques notamment du contenu intracellulaire d'un échantillon biologique. Elle apporte des informations supplémentaires aux méthodes de caractérisation classiquement utilisées pour ce type d'échantillons, telles que la microscopie ou les techniques biomoléculaires. La culture d'amas de cellules cancéreuses en 3D appelés micro-tissus donne accès à une échelle intermédiaire entre le tissu complet et les cellules en culture en 2D, qui est particulièrement intéressante pour réduire l'écart entre les résultats obtenus in vitro et in vivo. Ce type d'échantillon possède une hétérogénéité de composition qu'il est pour le moment difficile à analyser. Pour répondre à ce besoin, un biocapteur possédant 4-port est en cours de développement de façon à obtenir davantage de paramètres sur l'échantillon étudié. La première étape consiste à évaluer le fonctionnement du capteur. Les paramètres S de solutions d'éthanol sur la gamme de fréquence entre 200MHz et 3GHz sont mesurés de façon à démontrer la stabilité et la justesse de mesure d'un tel capteur
Machine learning techniques for estimating the individual three-dimensional ground reaction forces during rugby scrummaging
No full textInternational audienceRugby scrummaging represents a critical phase of play, with its outcomes closely associated with overall match performance. Scrum success is primarily determined by the forward-directed horizontal force generated by the entire pack. Previous studies have focused either on the total force produced by the pack or on individual efforts against a scrum machine. To evaluate the contribution of each player to horizontal force production within a live scrum, portable measurement systems are required. Instrumented insoles offer a field-based solution for measuring ground reaction forces (GRF). However,they are generally limited to measuring only the perpendicular component of force to the insole surface, for situations involving mainly vertical GRF, with flat-foot contact. The objective of this study was to compare the performance of four Machine Learning algorithms (Random Forest, Multi-Layer Perceptron (MLP), Long-Short-Term Memory, and a combination of a Long-Short Term Memory and an MLP) for estimating the three-dimensional GRF during rugby scrummaging using instrumented insoles. Various training configurations were tested, including dataset expansion through the merging of two experimental datasets and the application of model personalization. The best results were obtained using a personalized MLP trained on the reduced dataset, yielding root mean square error values normalized by body weight of 1.8 ± 0.3 % (Medio-Lateral), 5.6 ± 1.1 % (Antero-Posterior), and 8.3 ± 2.2 % (Vertical). The non-personalized MLP model trained on the extended dataset also demonstrated strong performance, indicating its suitability for application to new individuals with minimal reduction in accuracy
Planification des tâches d'une flotte de robots mobiles autonomes pour la logistique interne de systèmes de production
No full textInternational audienc
Robustness of GaN LNAs under Ku-band jamming signal: understanding the weak point to design future robust LNAs
No full text#23organized by IMS laboratory, University of Bordeaux, in collaboration with LAAS-CNRS, University of Toulouse, CNES Toulouse, and ADERA.International audienceWhile traditional high-performance receivers use GaAs technologies offering very low noise but poor protection againstelectromagnetic aggression, GaN-based LNAs make it possible to eliminate the RF protection device (whose insertion losssignificantly degrades the noise factor by 20% to more than 50%). While the potential of such GaN LNAs is not disputed,their behavior under electromagnetic (EM) aggression at different levels is not yet well known; but it must be taken intoaccount because these EM signals can be detrimental to their use in telecommunication or radar systems. The objective ofthis work is to evaluate a batch of three LNAs of the same design when subjected to a stepwise RF stress using a continuousRF (CW) signal within its frequency bandwidth. By using an experimental bench allowing measurements of S-parametersand noise factor, beyond the capabilities of the conventional stress bench, it is possible to cross-reference measurements ofDC, RF (linear and non-linear) and high-frequency noise factor before, during and after the stress sequences. For the testedLNAs, RF signals between 35 and 65 dB above the input power compression point are applied without degradation of S-parameters or noise figure. Higher amplitude signals degrade some gate fingers of the first HEMT stage. The originality ofour experimental bench lies in the possibility of unambiguously determining the history of the degradation process at eachstep of the stress sequence
Optimizing Asynchronous Federated Learning: A Delicate Trade-Off Between Model-Parameter Staleness and Update Frequency
No full textInternational audienceSynchronous federated learning (FL) scales poorly with the number of clients due to the straggler effect. Algorithms like FedAsync and GeneralizedFedAsync address this limitation by enabling asynchronous communication between clients and the central server. In this work, we rely on stochastic modeling and analysis to better understand the impact of design choices in asynchronous FL algorithms, such as the concurrency level and routing probabilities, and we leverage this knowledge to optimize loss. Compared to most existing studies, we account for the joint impact of heterogeneous and variable service speeds and heterogeneous datasets at the clients. We characterize in particular a fundamental trade-off for optimizing asynchronous FL: minimizing gradient estimation errors by avoiding model parameter staleness, while also speeding up the system by increasing the throughput of model updates. Our two main contributions can be summarized as follows. First, we prove a discrete variant of Little's law to derive a closed-form expression for relative delay, a metric that quantifies staleness. This allows us to efficiently minimize the average loss per model update, which has been the gold standard in literature to date, using the upper-bound of Leconte et al. as a proxy. Second, we observe that naively optimizing this metric drastically slows down the system by overemphasizing staleness at the expense of throughput. This motivates us to introduce an alternative metric that also accounts for speed, for which we derive a tractable upper-bound that can be minimized numerically. Extensive numerical results show these optimizations enhance accuracy by 10% to 30%
Suivi in-situ et maîtrise de procédés PECVD pour les dépôts de couches minces optiques de SiOxNy
No full textNational audienceSuivant une tendance établie sur des équipements de dépôts d’autre type, on présente ici l’installation d’un système de suivi in-situ en temps réel combinant des mesures de réflectométrie et de spectroscopie d’émission plasma sur une machine de PECVD pour pouvoir effectuer plus simplement et de manière plus contrôlée des (multi)-couches et des dépôts nano-lamellaires d’oxynitrure de silicium