Laboratoire de Physique Théorique
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Détection automatique des messages haineux sur les réseaux sociaux
Get PDFCette thèse se concentre sur deux objectifs : (I) la détection des discours haineux et plus particulièrement (II) la détection du sexisme dans les réseaux sociaux. (I) Le discours de haine et le harcèlement sont très répandus dans la communication en ligne, en raison de la liberté d'expression, de l'anonymat des utilisateurs et de l'absence de réglementation fournie par les réseaux sociaux. Le discours de haine est axé sur des thèmes précis (misogynie, sexisme, racisme, xénophobie, homophobie, etc.) et cible différents groupes en fonction de caractéristiques telles que le sexe (misogynie, sexisme), l'ethnie, la race, la religion (xénophobie, racisme, islamophobie), l'orientation sexuelle (homophobie), etc. La plupart des approches de détection automatique des discours de haine traitent le problème comme une tâche de classification binaire sans tenir compte de leur orientation thématique ou de leur nature ciblée. Dans cette thèse, nous proposons d'aborder, pour la première fois, la détection des discours de haine dans une perspective multi-cibles. Nous utilisons des ensembles de données annotées manuellement, afin d'étudier le problème du transfert de connaissances à partir de différents ensembles de données ayant des centres d'intérêt et cibles différents. (II) Le sexisme est un type de discours de haine. Il exprime un préjugé ou une discrimination fondée sur le sexe d'une personne. Il est fondé sur la croyance qu'un sexe ou un genre est supérieur à un autre. Nous pensons qu'il est important non seulement de pouvoir détecter automatiquement les messages à contenu sexiste postés sur les réseaux sociaux mais aussi de distinguer les véritables messages sexistes des messages qui relatent ou dénoncent le sexisme. En effet, alors que les messages pourraient être signalés et modérés dans le premier cas comme le recommandent les lois européennes, les messages relatant des expériences de sexisme ne devraient pas être modérés. Dans ce but, nous avons expérimenté différents modèles neuronaux, notamment des modèles permettant de détecter la présence de stéréotypes de genre dans le but d'améliorer la détection des contenus sexistes. Nos résultats, d'une part, sont encourageants et constituent un premier pas vers la modération automatique des contenus sexistes et, d'autre part, démontrent que la détection multi-cibles des discours haineux à partir des ensembles de données existants, préalablement annotés, est possible.This dissertation is focused on two objectives: (I) Hate Speech detection and (II) Sexism detection in social media. (I) Hate Speech and harassment are widespread in online communication, due to users' freedom and anonymity and the lack of regulation provided by social media platforms. Hate speech is topically-focused (misogyny, sexism, racism, xenophobia, homophobia, etc.) and each specific manifestation of hate speech targets different vulnerable groups based on characteristics such as gender (misogyny, sexism), ethnicity, race, religion (xenophobia, racism, Islamophobia), sexual orientation (homophobia), and so on. Most automatic hate speech detection approaches cast the problem into a binary classification task without addressing either the topical focus or the target-oriented nature of hate speech. In this dissertation, we propose to tackle, for the first time, hate speech detection from a multi-target perspective. We leverage manually annotated datasets, to investigate the problem of transferring knowledge from different datasets with different topical focuses and targets. (II) Sexism is a type of hate speech. It can be defined as prejudice or discrimination based on a person's gender. It is based on the belief that one sex or gender is superior to another. We believe that it is important not only to be able to automatically detect messages with a sexist content but also to distinguish between real sexist messages and messages which relate sexism. Indeed, whereas messages could be reported and moderated in the first case as recommended by European laws, messages relating sexism experiences should not be moderated. We experimented with different neural models, in particular models that are able to detect the presence of gender stereotypes in order to improve sexism detection. Our results are encouraging and constitute a first step towards automatic sexist content moderation and demonstrate that multi-target hate speech detection from existing datasets is feasible, which is a first step towards hate speech detection for a specific topic/target when dedicated annotated data are missing
Suivi spatio-temporel de la pollution de microplastique dans la Garonne et potentiel transfert dans le réseau trophique
Get PDFL'omniprésence des microplastiques (MP) représente une nouvelle pression environnementale agissant sur les écosystèmes d'eau douce et une meilleure compréhension de la dynamique de cette pollution est nécessaire. Ici, nous avons étudié les changements spatiaux et temporels de la pollution en MPs (gamme de taille entre 700 µm et 5 mm) dans le bassin versant de la Garonne (Sud-Ouest de la France) et la consommation de ces particules par les organismes aquatiques. La composition des particules a été vérifiée par spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier à réflectance totale atténuée (ATR-FTIR). Premièrement, un total de 14 sites situés dans le fleuve principal et plusieurs affluents a été échantillonné pendant quatre
saisons. Nous avons constaté que la concentration de MP était, en moyenne, de 0,15 particules.m-3 (± 0,46 SD) et variait fortement à la fois dans l'espace et dans le temps en fonction de l'urbanisation et des conditions hydrologiques, respectivement. Des concentrations plus élevées de MP avec des tailles de particules plus petites ont été observées pendant les périodes chaudes avec de faible débits. En deuxième, nous avons analysé les changements dans la pollution des MP causés par les crues. Deux sites dans la Garonne, situés en amont et en aval de Toulouse, ont été échantillonnés lors de deux
épisodes de crue. Nous avons constaté une augmentation générale de la concentration de MP pendant la crue. Elle était induite par le débit de la rivière, mais cette augmentation dans la concentration de MP était plus importante dans le site en aval. En ce qui concerne les caractéristiques MPs, la prédominance de particules plus grosses a été remarquée. À l'aide d'une analyse multivariée des spectres infrarouges, nous avons quantifié les changements du profil chimique des MP lors de la crue. Un profil d'oxydation plus élevé, représenté par une bande spectrale de carbonyle accrue, a été trouvé dans les particules recueillies pendant la crue. En troisième, une nouvelle voie d'entrée MP dans les eaux douces a été évaluée en quantifiant la contamination en MP dans les amorces de pêche. Nous avons analysé trois types d'amorces fabriquées
industriellement ("pellets", "bouillettes" et "farines"). A partir de 160 échantillons d'amorces, 28 MP ont été
identifiés dans les farines et les bouillettes, tandis qu'aucun MP dans la gamme de taille étudiée n'a été trouvé dans les pellets. Nous avons révélé que les MPs introduits accidentellement lors de la fabrication des amorces et/ou ceux provenant de matières premières contaminées pouvaient être transférés dans les eaux douces. En quatrième, la consommation de MPs par les macroinvertébrés et les poissons a été quantifiée. Cette consommation a été liée aux niches trophiques individuelles, quantifiées à l'aide d'analyses d'isotopes stables (delta^13C et delta^15N). Nous avons d'abord démontré que l'abondance de MP ingérée différait entre les macroinvertébrés et les poissons et n'était pas significativement liée à la pollution en MP. Nous avons
également constaté que les caractéristiques des MP différaient entre les compartiments abiotique (eau et sédiments) et biotique (macroinvertébrés et poissons). L'abondance de MP ingérée augmentait avec la taille de l'organisme chez les poissons et les macroinvertébrés et avait tendance à augmenter avec la position trophique des macroinvertébrés. L'origine des ressources consommées par les poissons affectait significativement l'abondance des MP ingérés dans les poissons. Dans l'ensemble, ces résultats suggèrent l'absence de bioaccumulation de MP dans la gamme de tailles étudiée dans les réseaux trophiques d'eau douce et la prédominance de la consommation directe, très probablement accidentellement. En conclusion, nous soulignons que la pollution par les MP devrait être perçue comme une forme de stress multiple en raison du comportement
particulier et des interactions potentielles avec d'autres contaminants environnementaux. Les conséquences de ces
interactions devraient être au centre des recherches futures. Ce travail contribue à améliorer notre compréhension et à élucider les moteurs de la dynamique et de la consommation de MP par les organismes aquatiques. Des études complémentaires sont désormais nécessaires pour quantifier les risques induits par cette pollution dans les écosystèmes d'eau douce.The omnipresence of microplastic (MP) represents a novel environmental pressure acting on freshwater ecosystems and a better understanding of the dynamic of this pollution is needed. Here, we investigated the spatial and temporal changes in MP pollution (size range 700 µm - 5 mm) in the Garonne catchment (Southwestern France) and the consumption of these particles by aquatic organisms. The composition of MP was verified through attenuated total reflectance Fourier transformed infrared spectroscopy (ATR-FTIR). First, a total of 14 sites located in the main river and several tributaries were sampled during four seasons. We found that MP concentration averaged 0.15 particles.m-3 (± 0.46 SD) and strongly varied both in space and in time, driven by urbanization and hydrological conditions. Higher MP concentrations and smaller particle sizes were observed in warm seasons with low discharge. Second, we analysed the changes in MP pollution caused by flooding. Two sites
in the Garonne River, located upstream and downstream of Toulouse, were sampled during two flood episodes. We found a
general increase in MP concentration during flood episodes. This was driven by river discharge, but this increase was
greater in the downstream site. Regarding MP characteristics, a predominance of larger particles was observed. Using multivariate analysis of the infrared spectra, we quantified the changes in MP chemical profile during flooding. A higher oxidation profile, represented by an increased carbonyl spectral band, was found in particles collected during the flood. Third, a novel pathway of MP into freshwaters was assessed by quantifying MP pollution in angling baits. We analysed three different categories of industrially-produced baits ('groundbait', 'boilies' and 'pellets'). From 160 bait samples, 28 MP were identified in groundbait and boilies. No MP within the studied size range were found in pellets. We revealed that MPs introduced accidentally during bait manufacturing and/or those originating from contaminated raw ingredients might be
transferred into freshwaters. Fourth, the consumption of MPs by macroinvertebrates and fish was quantified. This consumption was linked to individual trophic niches, which were measured by stable isotope analyses (delta^13C and delta^15N). We demonstrated that the abundance of ingested MP differed between macroinvertebrates and fish and was not significantly related to MP pollution. We also found that MP characteristics differed between the abiotic (water and sediment) and biotic (macroinvertebrates and fish) compartments. The abundance of ingested MP increased with organism size in both fish and macroinvertebrates and tended to increase with the trophic position of macroinvertebrates. The origin of the resources consumed by fish significantly affected the abundance of MP ingested in fish. Altogether, these results suggested the absence of MP bioaccumulation in the studied size range in freshwater food webs and the dominance of direct consumption, most likely accidentally. In conclusion, we highlighted that MP pollution should be perceived as a multi-stressor due to the particulate behaviour and potential interactions with other environmental contaminants. The consequences of these
interactions should be the focus of future research. This work contributes to improve our understanding to elucidate the drivers of the dynamic and consumption of MP, and further studies are needed to quantify the actual risks associated with this pollution in freshwater ecosystems
Hétérogénéité d'expression et rôles de l'E3 ubiquitine ligase TRIP12 dans la carcinogenèse pancréatique
Get PDFLe mauvais pronostic du cancer du pancréas (CP) peut s'expliquer par un diagnostic tardif et le manque de traitements efficaces. Une meilleure compréhension des mécanismes moléculaires qui régissent l'initiation, la progression et la résistance aux chimiothérapies est indispensable pour améliorer la prise en charge des patients. TRIP12 (Thyroid hormone Receptor Interacting Protein 12) est une E3 ubiquitine ligase de la famille HECT (Homologous to the E6-AP Carboxyl Terminus). TRIP12 régule le cycle cellulaire et la stabilité chromosomique, elle intervient dans le remodelage de la chromatine, dans la réponse aux dommages à l'ADN et dans l'activation de la voie P53. L'ARNm de TRIP12 est surexprimé dans le CP. De plus, TRIP12 est impliquée dans la dégradation de PTF1a (Pancreas Transcription Factor 1a), facteur de transcription essentiel du développement et de l'homéostasie des cellules acinaires du pancréas, suppresseur de tumeur dont l'expression est perdue au cours de la carcinogénèse pancréatique. Ces données suggèrent un rôle de TRIP12 dans le CP. Mon premier objectif de thèse était de déterminer pourquoi l'expression de TRIP12 augmente dans le CP et quelles en sont les conséquences. J'ai également émis l'hypothèse que TRIP12 joue un rôle dès l'initiation du CP. Mon second objectif de thèse était de déterminer si et comment TRIP12 contribue à la reprogrammation des cellules acinaires en cellules canalaires, première étape de la formation de lésions prénéoplasiques. J'ai découvert que TRIP12 est nécessaire à la croissance des tumeurs pancréatiques et que son expression est variable dans les tumeurs et les lignées cellulaires dérivées de CP. J'ai démontré que l'hétérogénéité d'expression de TRIP12 dans ces lignées cellulaires s'explique 1)- par des niveaux d'ARNm différents liés à l'activité du promoteur du gène Trip12 et 2)- par une régulation différente de la protéine TRIP12 au cours du cycle cellulaire mettant en jeu la déubiquitinase USP7 et un défaut de l'export nucléaire de TRIP12. Les lignées pancréatiques ayant un taux élevé de TRIP12 répondent mieux aux agents anticancéreux mettant en évidence le rôle de TRIP12 dans la chimiosensibilité des cellules cancéreuses pancréatiques. Par ailleurs, les résultats obtenus à partir d'un nouveau modèle murin montrent que l'invalidation conditionnelle de TRIP12 dans le pancréas au cours de l'embryogenèse n'altère pas le développement et la fonction du pancréas à l'âge adulte. Cependant, TRIP12 est capitale pour l'initiation du CP. En effet, la perte de TRIP12 dans les cellules acinaires empêche la métaplasie acino-canalaire. TRIP12 est aussi importante pour la progression du CP car son absence ralentit le développement des tumeurs engendrées par la mutation du gène Kras et la perte du gène P53. L'ensemble de mes travaux de thèse montre que TRIP12 est un acteur décisif du CP et explique l'hétérogénéité d'expression de TRIP12 observée dans les tumeurs pancréatiques. Ces nouvelles connaissances pourraient offrir de nouvelles options thérapeutiques pour le CP où le besoin est énorme. TRIP12 est une protéine candidate de haute importance qui peut contribuer aux stratégies de thérapie par des médicaments innovants.The poor prognosis of pancreatic cancer (PC) is explained by a late diagnosis and lack of efficient treatments. A better understanding of the molecular mechanisms that govern its initiation, progression and resistance to most chemotherapies is essential to improve the patient care.
TRIP12 (Thyroid hormone Receptor Interacting Protein 12) is an HECT (Homologous to the E6-AP Carboxyl Terminus) type E3 ubiquitin ligase. TRIP12 regulates cell cycle and chromosome stability, it is involved in chromatin remodeling, DNA damage response and activation of P53 pathway. TRIP12 mRNA is overexpressed in pancreatic cancer. Furthermore, TRIP12 is involved in PTF1a (Pancreas Transcription Factor 1a) degradation, a transcription factor essential for the development and homeostasis of the pancreatic acinar cells. PTF1a is a tumor suppressor that is lost during pancreatic carcinogenesis suggesting a role of TRIP12 in PC. My first thesis goal was to determine why TRIP12 expression increases during PC and what are the consequences of its increased expression. I also hypothesized that TRIP12 plays a role in the PC initiation. My second thesis goal was to determine how TRIP12 contributes to the acinar cells reprogramming into ductal cells, the first step in the preneoplastic lesions formation. I demonstrated that TRIP12 expression is necessary for pancreatic tumor growth and its expression is variable within tumors and patients derived-cell lines. I showed that TRIP12 expression is heterogeneous in these cell lines and is explained 1) - by different mRNA levels linked to the activity of the TRIP12 promoter and 2) - by a different TRIP12 protein regulation during the cell cycle involving the deubiquitinase USP7 and a defect in TRIP12 protein nuclear export. Pancreatic cell lines with a high level of TRIP12 had a better response to anticancerous agents highlighting the role of TRIP12 in chemosensitivity. Moreover, results obtained from a novel mouse model showed that TRIP12 conditional invalidation in the pancreas during embryogenesis does not alter the pancreas development and function in adulthood. However, TRIP12 is essential for PC initiation. Indeed, TRIP12 loss in acinar cells prevents acino-ductal metaplasia. TRIP12 is also important for cancer progression since its absence reduces tumor development mediated by Kras mutation and loss of P53. My thesis researches demonstrated that TRIP12 is a decisive player in PC and explained the TRIP12 heterogeneity of expression observed in pancreatic tumors. This new knowledge could offer new treatment opportunities for PC where the need is huge. TRIP12 is a candidate protein of high importance which may contribute to innovative therapeutic strategies
Placement optimisé de services dans les architectures fog computing et internet of things sous contraintes d'énergie, de QoS et de mobilité
Get PDFL'avènement de l'Internet of Things (IoT) soulève diverses problématiques, tant au niveau du développement que du
déploiement des applications IoT dans les infrastructures de calculs. Par ailleurs, l'infrastructure de calcul la plus
répandue de nos jours est celle du Cloud Computing reposant sur des centres de données centralisés communicants entre eux et avec les utilisateurs par le biais d'équipements réseau monolithiques et peu flexibles. L'importance de revoir ce schéma a été mise en avant dans le but de faire face aux défis d'un environnement IoT, hétérogène, mobile et générant une grande quantité de données exigeant des temps de traitements quasi-instantanés. Le modèle classique de l'IoT amenant les objets IoT à envoyer des informations via leurs passerelles au Cloud, qui ensuite fournit les services aux applications trouve des extensions dans l'approche Fog ou Edge permettant de rapprocher les services des usagers en s'appuyant notamment sur des équipements de calcul et de communication intermédiaires entre les utilisateurs et les centres de données. L'architecture Fog Computing est considérée comme étant l'un des schémas permettant d'exploiter la capacité de calcul et de stockage de l'infrastructure réseau en plus de celle du Cloud pour le déploiement des services IoT au plus près des objets IoT. Cependant, les équipements réseau sont hétérogènes et à faible capacité de calcul, ils couvrent une large zone géographique et doivent faire face à la mobilité des utilisateurs IoT. Tout ceci complexifie le problème du
placement et de l'ordonnancement des services dans le but d'optimiser divers paramètres tels que l'énergie consommée, les différents coûts liés au placement et l'amélioration de la qualité de service des applications. L'objectif de notre thèse est de proposer des stratégies de placement de services IoT dans une architecture Fog tout en prenant en compte la nature dynamique de l'environnement apportée par la mobilité des objets IoT, le coût énergétique des infrastructures de calcul et les exigences en qualité de service des applications déployées.The advent of the Internet of Things (IoT) raises various issues, both in terms of the development and deployment of IoT applications in computing infrastructures. Cloud Computing is the most widespread computing infrastructure today. It is based on data centers that communicate with each other and with users via monolithic, inflexible network equipments. The importance of revising this schema has been highlighted in order to meet the challenges of an IoT environment that is heterogeneous, mobile and generates a large amount of data that requires rapid processing. The classic IoT model, in which IoT objects send information via their gateways to the Cloud, which then provides services to the applications, finds extensions in the Fog or Edge approach, which enables services to be brought closer to users by relying on intermediate computing and communication equipments between users and data centers. The Fog Computing architecture allows exploiting the computing and storage! capacities of the network infrastructure, in addition to that of the Cloud, for the deployment of IoT services and thus extending and bringing services closer to IoT objects. However, network equipments are heterogeneous and with low computing capacity, they cover a large geographical area and must cope with the mobility of IoT users. All this adds complexity to the problem of service placement and scheduling in order to optimize various parameters such as energy consumption, different costs related to placement and improving the applications quality of service requirements. The objective of our thesis is to propose IoT service placement strategies in a Fog infrastructure while taking into account the dynamic nature of the environment brought by user mobility, the energy cost of computing infrastructures and the QoS requirements of deployed applications
Learning disentangled representations of satellite image time series in a weakly supervised manner
Get PDFCette thèse se focalise sur l'apprentissage de représentations de séries temporelles d'images satellites via des méthodes d'apprentissage non supervisé. Le but principal est de créer une représentation qui capture l'information la plus pertinente de la série temporelle afin d'effectuer d'autres applications d'imagerie satellite. Cependant, l'extraction d'information à partir de la donnée satellite implique de nombreux défis. D'un côté, les modèles doivent traiter d'énormes volumes d'images fournis par les satellites. D'un autre côté, il est impossible pour les opérateurs humains d'étiqueter manuellement un tel volume d'images pour chaque tâche (par exemple, la classification, la segmentation, la détection de changement, etc.). Par conséquent, les méthodes d'apprentissage supervisé qui ont besoin des étiquettes ne peuvent pas être appliquées pour analyser la donnée satellite. Pour résoudre ce problème, des algorithmes d'apprentissage non supervisé ont été proposés pour apprendre la structure de la donnée au lieu d'apprendre une tâche particulière. L'apprentissage non supervisé est une approche puissante, car aucune étiquette n'est nécessaire et la connaissance acquise sur la donnée peut être transférée vers d'autres tâches permettant un apprentissage plus rapide avec moins d'étiquettes. Dans ce travail, on étudie le problème de l'apprentissage de représentations démêlées de séries temporelles d'images
satellites. Le but consiste à créer une représentation partagée qui capture l'information spatiale de la série temporelle et une représentation exclusive qui capture l'information temporelle spécifique à chaque image. On présente les avantages de créer des représentations spatio-temporelles. Par exemple, l'information spatiale est utile pour effectuer la classification ou la segmentation d'images de manière invariante dans le temps tandis que l'information temporelle est utile pour la détection de changement. Pour ce faire, on analyse plusieurs modèles d'apprentissage non supervisé tels que l'auto-encodeur variationnel (VAE) et les réseaux antagonistes génératifs (GANs) ainsi que les extensions de ces modèles pour effectuer le démêlage des représentations. Considérant les résultats impressionnants qui ont été obtenus par les modèles génératifs et reconstructifs, on propose un nouveau modèle qui crée une représentation spatiale et une représentation temporelle de la donnée satellite. On montre que les représentations démêlées peuvent être utilisées pour effectuer plusieurs tâches de vision par ordinateur surpassant d'autres modèles de l'état de l'art. Cependant, nos expériences suggèrent que les modèles génératifs et reconstructifs présentent des inconvénients liés à la dimensionnalité de la représentation, à la complexité de l'architecture et au manque de garanties sur le démêlage. Pour surmonter ces
limitations, on étudie une méthode récente basée sur l'estimation et la maximisation de l'informations mutuelle sans compter sur la reconstruction ou la génération d'image. On propose un nouveau modèle qui étend le principe de maximisation de l'information mutuelle pour démêler le domaine de représentation. En plus des expériences réalisées sur la donnée satellite, on montre que notre modèle est capable de traiter différents types de données en étant plus performant que les méthodes basées sur les GANs et les VAEs. De plus, on prouve que notre modèle demande moins de puissance de calcul et pourtant est plus efficace. Enfin, on montre que notre modèle est utile pour créer une représentation qui capture uniquement l'information de classe entre deux images appartenant à la même catégorie. Démêler la classe ou la catégorie d'une image des autres facteurs de variation permet de calculer la similarité entre pixels et effectuer la segmentation d'image d'une manière faiblement supervisée.This work focuses on learning data representations of satellite image time series via an unsupervised learning approach. The main goal is to enforce the data representation to capture the relevant information from the time series to perform other applications of satellite imagery. However, extracting information from satellite data involves many challenges since models need to deal with massive amounts of images provided by Earth observation satellites. Additionally, it is impossible for human operators to label such amount of images manually for each individual task (e.g. classification, segmentation, change detection, etc.). Therefore, we cannot use the supervised learning framework which achieves state-of-the-art results in many tasks.To address this problem, unsupervised learning algorithms have been proposed to learn the data structure instead of performing a specific task. Unsupervised learning is a powerful approach since no labels are required during training and the knowledge acquired can be transferred to other tasks enabling faster learning with few labels.In this work, we investigate the problem of learning disentangled representations of satellite image time series where a shared representation captures the spatial information across the images of the time series and an exclusive
representation captures the temporal information which is specific to each image. We present the benefits of disentangling the spatio-temporal information of time series, e.g. the spatial information is useful to perform time-invariant image classification or segmentation while the knowledge about the temporal information is useful for change detection. To accomplish this, we analyze some of the most prevalent unsupervised learning models such as the variational autoencoder (VAE) and the generative adversarial networks (GANs) as well as the extensions of these models to perform representation disentanglement. Encouraged by the successful results achieved by generative and reconstructive models, we propose a novel framework to learn spatio-temporal representations of satellite data. We prove that the learned disentangled representations can be used to perform several computer vision tasks such as classification, segmentation, information retrieval and change detection outperforming other state-of-the-art models. Nevertheless, our experiments suggest that generative and reconstructive models present some drawbacks related to the dimensionality of the data representation,
architecture complexity and the lack of disentanglement guarantees. In order to overcome these limitations, we explore a recent method based on mutual information estimation and maximization for representation learning without relying on image reconstruction or image generation. We propose a new model that extends the mutual information maximization principle to disentangle the representation domain into two parts. In addition to the experiments performed on satellite data, we show that our model is able to deal with different kinds of datasets outperforming the state-of-the-art methods based on GANs and VAEs. Furthermore, we show that our mutual information based model is less computationally demanding yet more effective. Finally, we show that our model is useful to create a data representation that only captures the class information between two images belonging to the same category. Disentangling the class or category of an image from other
factors of variation provides a powerful tool to compute the similarity between pixels and perform image segmentation in a weakly-supervised manner
Développement d'un simulateur du ciel pour les instruments à grand champ de vue X/gamma en orbite terrestre basse : application à l'évaluation des performances du spectro-imageur SVOM/ECLAIRs
Get PDFLes sursauts gamma (Gamma-Ray Bursts ou GRBs) sont les explosions les plus lumineuses de l'univers. On les observe sous la forme de bouffées de rayons X/ƴ (d'une durée de quelques millisecondes à quelques dizaines de secondes) suivies d'une émission rémanente (généralement à de plus grandes longueurs d'onde). Ils résultent soit de la fusion de deux objets compacts (une paire d'étoiles à neutrons ou une étoile à neutrons et un trou noir), soit de l'effondrement du noyau d'une étoile massive (>15 masse solaire). Les GRBs sont d'excellents candidats pour étudier la physique aux énergies et densités extrêmes et un outil astrophysique pour sonder l'histoire de l'univers car ils sont observés à tous les âges de celui-ci. La mission spatiale Sino-Française SVOM (lancement prévu en juin 2022) a pour objectif la détection et l'étude des GRBs à l'aide d'instruments spatiaux et terrestres dédiés afin d'obtenir une couverture multi-longueurs d'onde. Le principal instrument à bord du satellite SVOM est ECLAIRs, un imageur à masque codé à grand champ de vue (~2 sr) fonctionnant dans la bande d'énergie de 4 à 150 keV. ECLAIRs détectera et localisera les GRBs (ainsi que d'autres sources transitoires à hautes énergies) en temps quasi réel grâce à son " trigger " embarqué. Le bruit de fond d'ECLAIRs est élevé et variable en raison du grand champ de vue et de la stratégie de pointage de SVOM qui amène la Terre à transiter dans le champ de vue. Une nouvelle méthode (appelée "Particle Interaction Recycling Approach" ou PIRA en anglais), basée sur des simulations de Monte-Carlo (GEANT4), a été développée pour estimer précisément et rapidement le bruit de fond variable. Les simulations du bruit de fond sont complétées avec des sources X et des sursauts gamma afin de générer des scénarios d'observation complets. Le bruit de fond variable d'ECLAIRs pose des problèmes pour la détection des GRBs et affecte la sensibilité de l'instrument. Nous avons évalué les performances du "trigger" embarqué, notamment l'impact du bruit de fond sur la détection des sources transitoires et sa sensibilité aux caractéristiques des GRBs (durée, profil temporel, forme spectrale, position dans le champ de vue). ECLAIRs enverra au sol tous les photons détectés. De plus, la disponibilité d'une plus grande puissance de calcul et une meilleure connaissance du contexte (par exemple, les variations du bruit de fond, les sources dans le champ de vue, etc.) au sol, nous ont conduits à développer un "trigger" sol pour surmonter les difficultés rencontrées par le "trigger" embarqué. Ainsi, nous proposons un algorithme basé sur des transformées en ondelettes pour détecter les GRBs dans le cadre du "trigger" sol. Les travaux de cette thèse, à savoir le développement de PIRA, l'évaluation des performances et le développement d'un nouvel algorithme de détection de sursauts, fournissent une base solide pour construire un "trigger" sol efficace, qui complétera le "trigger" embarqué et améliorera les performances globales de la mission SVOM.Gamma-Ray Bursts (GRBs) are the most luminous explosions in the universe. They are observed as bright flashes of gamma/X-rays (lasting a few milliseconds to a few tens of seconds) followed by an "afterglow" emission (usually at longer wavelengths). They are produced either due to the merger of two compact objects (a pair of neutron stars or a neutron star and a black hole) or due to the core collapse of a massive star (> 15 solar mass). GRBs are excellent candidates to study physics at extreme energies and densities. They also constitute important astrophysical tools to probe the history of the universe as they are observed at all epochs. The upcoming (June 2022) Sino-French mission SVOM (Space-based multi-band astronomical Variable Objects Monitor) aims to detect and study GRBs using dedicated space and ground based instruments to obtain multi-wavelength coverage. The primary instrument onboard SVOM spacecraft is ECLAIRs, a wide-field (~ 2 sr) coded-mask imager sensitive in the 4 - 150 keV energy range. ECLAIRs will detect and localise GRBs (and other high energy transients) in near real time using an onboard trigger. ECLAIRs will encounter a high and variable background due to the wide field-of-view (FoV) and the pointing strategy of SVOM which makes the Earth transit through the FoV. A new method (called Particle Interaction Recycling Approach or PIRA), based on Monte-Carlo simulations (GEANT4), was developed to estimate the variable background accurately and rapidly. The simulations of the background are complemented with simulations of X-ray sources and gamma-ray bursts to generate complete observation scenarios. The variable background of ECLAIRs poses challenges to detect GRBs and affects the sensitivity of the instrument. We use the simulated data to evaluate the performance of the onboard trigger, in particular, the impact of the variable background and its sensitivity to the GRB characteristics (duration, temporal profile, spectral shape,position in the FoV). ECLAIRs will send all detected photons to the ground. In addition, the availability of a larger computational power and the better knowledge of the context (e.g. background variations, sources in the FoV, etc.) on the ground motivates us to develop an "offline trigger" to overcome the challenges faced by the onboard trigger. An algorithm based on wavelet transforms is proposed to detect GRBs as part of the offline trigger. The work in this thesis, i.e. the development of PIRA, instrument's performance evaluation and development of a trigger method, provides a sound basis to build an effective offline trigger that will complement the onboard trigger and improve the overall performance of the SVOM mission
Apport de la télédétection pour la simulation spatialisée des composantes du bilan carbone des cultures et des effets d'atténuation biogéochimiques et biogéophysiques des cultures intermédiaires
Get PDFLes changements climatiques et la croissance démographique de la population mondiale amènent aujourd'hui le monde agricole à s'adapter pour faire face à ces deux enjeux majeurs. Si les surfaces agricoles, qui représentent près d'un tiers des terres émergées, contribuent largement aux émissions mondiales de gaz à effet de serre, elles offrent également la possibilité de mettre en place des leviers d'atténuation des changements climatiques. Dans ce contexte, ces travaux de thèse ont vocation à enrichir nos connaissances sur le fonctionnement des surfaces agricoles, à fournir des outils d'évaluation de la contribution des surfaces cultivées aux évolutions du climat, et à quantifier les effets biogéochimiques (stockage de C) et biogéophysiques (effet albédo) d'atténuation des changements climatiques via la mise en œuvre de cultures intermédiaires. Pour répondre à ces objectifs, deux approches de modélisation ont été développées au cours de ces travaux. Le premier volet de cette thèse s'est intéressé à développer une approche de modélisation spatialisée, permettant de fournir des estimations des productions (biomasses et rendements), des flux de CO2 et d'eau, ces variables servant à la quantification des bilans de carbone et d'eau pour les parcelles de grandes cultures. À cette fin, le modèle agro-météorologique SAFYE-CO2 assimilant des produits satellites d'indice de végétation à hautes résolutions spatiale et temporelle a été développé et appliqué à différentes cultures (blé, maïs et tournesol) et végétations d'intercultures (repousses spontanées, mauvaises herbes, cultures intermédiaires). Cette approche a pu être validée sur un réseau de parcelles du Sud-Ouest de la France, en tirant parti d'un grand nombre d'images satellites et de
données de validation sur la zone de l'Observatoire Spatial Régional. Elle a notamment permis d'estimer avec précision les productions de blé, de tournesol et de maïs, ainsi que les flux de CO2 et d'eau sur les cultures de blé et de tournesol. La végétation, pouvant se développer sur les parcelles pendant les périodes d'interculture, a également été prise en compte afin d'améliorer l'estimation des flux de CO2 et d'eau. Cela a notamment permis de quantifier l'impact des cultures intermédiaires sur les composantes du bilan C des parcelles allouées aux grandes cultures sur la zone d'étude. Le second volet visait à développer un modèle d'introduction de cultures intermédiaires à l'échelle européenne, afin d'estimer le forçage radiatif induit par la modification de l'albédo de surface engendré par cette pratique. Grace à des produits albédo moyenne résolution (1/20°), développés par le CNRM (et en collaboration avec ce laboratoire), cette approche de modélisation a permis de fournir des estimations de l'effet albédo relatifs aux cultures intermédiaires. Plusieurs scenarii d'introduction ont été simulés pour rendre compte de l'impact de certains facteurs, tels que la neige ou la pluie. Ils ont permis d'alerter sur le potentiel impact négatif de l'assombrissement du sol, induit à long terme (via
l'enrichissement des sols en matière organique) par les cultures intermédiaires sur le forçage radiatif des surfaces
cultivées. Enfin, comme tout changement de pratique agricole induit des effets biogéochimiques et biogéophysiques sur le
climat, une analyse de ces effets couplés a été menée grâce à l'utilisation combinée de ces deux approches de modélisation. Nous en concluons qu'une fois les cultures intermédiaires mises en place, le sol devrait être couvert en permanence pour que l'effet assombrissement du sol ne fasse pas perdre les autres bénéfices climatiques engendrés par cette pratique agricole.Climate change and the demographic growth of the world's population are leading the agricultural world to adapt to meet these two major challenges. While agricultural land, which represents nearly one third of the world's land area,
contributes significantly to global greenhouse gas emissions, it also offers the possibility of implementing climate change mitigation levers. In this context, the aim of this thesis is to increase our knowledge of the functioning of agricultural areas, to provide tools for assessing the contribution of cultivated surfaces to climate change, and to quantify the biogeochemical (C storage) and biogeophysical (albedo effect) effects of climate change mitigation through the implementation of cover crops. To meet these objectives, two modeling approaches were developed during this work. The first part of this thesis focused on the development of a spatialized modeling approach, allowing to provide estimates of production (biomass and yields), CO2 and water fluxes, these variables being used to quantify the carbon and water budgets for cropland. To this end, the SAFYE-CO2 agro-meteorological model assimilating satellite products of vegetation index at
high spatial and temporal resolutions was developed and applied to different crops (wheat, maize and sunflower) and
intercrop vegetation (spontaneous regrowth, weeds, cover crops). This approach has been validated on a network of plots in southwestern France, taking advantage of a large number of satellite images and validation data on the Regional Spatial Observatory area. In particular, it has allowed to accurately estimate wheat, sunflower and corn production, as well as CO2 and water fluxes on wheat and sunflower crops. Vegetation, which can develop on the plots during intercropping periods, was also considered in order to improve the estimation of CO2 and water fluxes. In particular, this made it possible to quantify the impact of intermediate crops on the C balance components of plots allocated to field crops in the study area. The second part of the project aimed at developing a model for the introduction of cover crops at a European scale, in order to estimate the radiative forcing induced by the modification of the surface albedo generated by this practice. Thanks to medium resolution albedo products (1/20°), developed by the CNRM (and in collaboration with this laboratory), this modelling approach allowed to provide estimates of the albedo effect related to cover crops. Several introduction scenarios were simulated to account for the impact of certain factors, such as snow or rain. They have allowed us to highlight the potential negative impact of soil darkening, induced in the long term (via the enrichment of
soil organic matter) by cover crops on the radiative forcing of cultivated areas. Finally, as any change in agricultural
practice induces biogeochemical and biogeophysical effects on climate, an analysis of these coupled effects was conducted using these two modelling approaches. We conclude that once intercropping is implemented, the soil should be permanently covered so that the soil darkening effect does not cause the other climatic benefits of this agricultural practice to be lost
Concisely-expressed ordinal games
No full textLe cadre des jeux hypergraphiques, généralisant jeux graphiques et polymatriciels, fournit des représentations concises des jeux non coopératifs impliquant de nombreux
agents. Dans ces jeux hypergraphiques, les agents interagissent dans des sous-jeux locaux simultanés avec leurs agents voisins dans un graphe. Par ailleurs, récemment, un nouveau cadre a été proposé pour des jeux où les utilités des agents sont ordinales. Dans ce nouveau modèle, le concept d'équilibre probabiliste mixte de Nash n'est pas pertinent car les degrés d'utilité ordinaux ne peuvent pas être moyennés. De ce fait, la notion d'équilibres mixte possibiliste a été proposée comme concept de solution pour ces jeux. Comme dans le cas classique, ila été montré qu'un jeu ordinal en forme normale admet toujours un équilibre mixte possibiliste. Contrairement au cas classique, cependant, celui-ci peut être calculé en temps polynomial. Notre contribution, dans cette thèse, est d'étendre le cadre des jeux ordinaux en forme normale en proposant des représentations compactes et des algorithmes de calculs d'équilibres, purs ou mixtes. Ces contributions sont divisées en deux parties : la première partie est consacrée à présenter notre définition des jeux Jeux Hypergraphiques Ordinaux (OHG) et les Jeux Polymatriciels Ordinaux (OPG). Nous montrons que, comme pour les jeux classiques basés sur des graphes, déterminer s'il existe un équilibre de Nash pur est un problème NP-difficile. Ensuite, nous proposons un modèle CSP original pour décider de leur
existence et les calculer. Nous proposons ensuite un algorithme qui calcule un équilibre mixte possibiliste en temps polynomial pour les jeux basés sur des graphes. Cela
signifie que trouver un équilibre pur ou mixte dans un jeu graphique ordinal n'est pas plus complexe que le trouver dans un jeu ordinal "plat" et plus facile que dans les
jeux cardinaux, en ce qui concerne les équilibres mixtes. Une étude expérimentale est consacrée à tester et valider cette contribution. Lors de l'analyse des jeux ordinaux "compacts", on peut être intéressé à trouver tous les équilibres (les moins spécifiques) ou à les compter. La deuxième partie de notre contribution est dédiée à la description d'algorithmes permettant de calculer tous les
équilibres mixtes possibilistes les moins spécifiques d'un jeu hypergraphique ordinal. Le premier algorithme, appelé Tree-Nash possibiliste (PI-Tree-Nash) se concentre sur
les jeux hypergraphiques ordinaux ayant une structure arborescente. Cet algorithme est une contrepartie possibiliste de l'algorithme Tree-Nash proposé par Kearns pour les jeux graphiques arborescent cardinaux. Ensuite, nous proposons l'algorithme Search All Equilibria (SAE), calculant tous les équilibres mixtes les moins spécifiques d'un jeu hypergraphique ordinal de structure arbitraire. Enfin, nous évaluons la complexité et nous fournissons une étude expérimentale de ces deux algorithmes.The graphical, hypergraphical and polymatrix games frameworks provide concise representations of non-cooperative normal-form games involving many agents. In these graph-based games, agents interact in simultaneous local subgames with the agents which are their neighbors in a graph. Recently, ordinal normal form games have been proposed as a framework for game theory where agents' utilities are ordinal. The concept of probabilistic mixed-Nash equilibrium is irrelevant in this framework since
ordinal utility degrees cannot be averaged. Instead, possibilistic mixed equilibria have been proposed as a principled solution concept in such games. A generic possibilistic mixed equilibrium computation algorithm has been proposed, which applies to ordinal games, be they in standard normal form or graphical form. This algorithm computes a single least-specific equilibrium. This thesis is divided in two main parts: the first part is dedicated to present the first definition of ordinal graph-based games: Ordinal Hypergraphical Games (OHG), and Ordinal Polymatrix Games (OPG). We show that, as for classical graph-based games, determining whether a pure Nash equilibrium exists is also NP-hard. Then, we propose an original CSP model to decide their existence and compute them. We also propose
a polynomial-time algorithm to compute a possibilistic mixed equilibrium for graphbased games. This means that finding a pure or mixed equilibrium in a graph-based ordinal game is not more complex than finding it in a "flat" ordinal game. Finally, an experimental study is dedicated to test and validate our contribution. When analyzing ordinal games, one may be interested in finding every least-specific equilibria or in counting them. In the second part of this thesis, we propose two algorithms for computing all least-specific possibilistic mixed equilibria in Ordinal Graphbased games. The first one, called Possibilistic Tree-Nash algorithm (PI-Tree-Nash) focuses on tree-structured Ordinal Graphical Games. It is a possibilistic counterpart of the Tree-Nash algorithm proposed by Kearns et al. for (cardinal) graphical
games. Then, we propose the Search All Equilibria algorithm (SAE) which computes all least-specific mixed equilibria of an arbitrary Ordinal Graphical Game. We assess the complexity and we provide an experimental evaluation of both algorithm
EVT-701 : inhibition du complexe I de la chaine respiratoire comme stratégie thérapeutique en cancer
Get PDFCibler le métabolisme énergétique a récemment été identifié comme une approche thérapeutique prometteuse pour lutter contre le cancer. Les cellules cancéreuses ont des caractéristiques métaboliques particulières qui les rendent différentes des cellules "normales". Le métabolisme oxydatif mitochondrial (OxPhos) a été proposé comme une vulnérabilité métabolique et un des mécanismes de résistance thérapeutique impliquée dans la rechute pour plusieurs types de tumeurs. Le fonctionnement de la chaine respiratoire mitochondriale a pour finalité la production de l'ATP mitochondrial, source d'énergie pour les cellules. Elle a également pour but de soutenir la prolifération cellulaire grâce au maintien des niveaux des intermédiaires métaboliques essentiels pour la biosynthèse nucléotidique. Différents types de cancer du sous-type OxPhos montrent une surexpression des gènes du métabolisme mitochondrial. Ces cancers OxPhos sont ainsi plus vulnérables au ciblage thérapeutique de la respiration mitochondriale. De plus, les cellules cancéreuses peuvent augmenter leur métabolisme oxydatif en réponse à la chimiothérapie, comme démontré pour les leucémies aigües myéloïdes (LAM). Ceci ouvre une opportunité unique pour lutter contre la chimiorésistance et les rechutes. Il existe ainsi un besoin évident de développer des agents thérapeutiques sûrs et sélectifs pour cibler la dépendance à l'OxPhos des cellules cancéreuses. Ces travaux doctoraux présentent l'EVT-701, un nouvel inhibiteur du complexe I de la chaine respiratoire (ETC I) et ses effets anti-cancéreux et notamment anti-leucémiques. Ce composé est sélectif, toléré et démontre une activité significative dans plusieurs modèles de tumeurs solides. Nous avons aussi évalué l'effet de l'EVT-701 dans un contexte de chimiorésistance et caractérisé son effet immuno-modulateur dans un modèle murin de LAM. Ainsi, nous avons mis en évidence un nouveau rôle de l'ETC I dans la régulation de l'expression des immune checkpoints molécules PD-L1 et CD39 dans des cellules de LAM. Enfin, ces travaux confirment le rôle de l'ETC I dans le cancer, renforcent l'intérêt thérapeutique de moduler son activité et montrent son rôle dans l'immuno-modulation, jusqu'alors méconnu pour les LAM.Targeting energetic metabolism has emerged in the recent years as an attractive and promising anti-cancer therapy. Cancer cells show metabolic features that distinguish them from normal cells, going beyond the initially described Warburg effect. Reliance on oxidative phosphorylation (OxPhos) has been identified as a vulnerability of many cancer types. Functional electron transport chain (ETC) is essential for mitochondrial ATP production, as well as for supporting cell proliferation by maintaining appropriate levels of metabolic intermediates essential for nucleotide biosynthesis. Cells from different cancer types overexpress OxPhos and mitochondria genes, displaying enhanced vulnerability to the inhibition of mitochondrial respiration. Furthermore, some molecular alterations such as LKB1 deficiency also render cancer cells susceptible to ETC inhibition. Interestingly, chemotherapy has also been reported to increase OxPhos metabolism in many cancer types including acute myeloid leukemia (AML), paving the way for a novel therapeutic opportunity to eradicate chemoresistance and prevent patient relapse. Overall, this enhanced OxPhos dependence strengths the need for new selective and safe therapeutic agents. This thesis introduces a novel ETC I inhibitor, EVT-701, that is selective and safer than other drug candidates in this target class. It shows anti-cancer activity in several solid cancer tumor models as single agent. Furthermore, we assessed the anti-leukemic effects of EVT-701 in an AML model of resistance to chemotherapy and we discovered a new regulatory role of ETC I on immune checkpoints PD-L1 and CD39 in leukemic cells. In summary, my PhD work highlights the role of ETC I in cancer, the interest to target it, as well as it identifies an immunomodulatory role for ETC I in AML
Conception et utilisation d'outils d'e-santé dans le parcours de soin en obésité pédiatrique : modes d'engagement des professionnels et des patients au sein du RéPPOP
No full textCette thèse interroge le développement et l'utilisation de l'e-santé dans le cadre de l'obésité pédiatrique, en se centrant sur l'étude des modes d'engagement (Dodier, 1993) des acteurs, professionnels et patients, de trois projets numériques. Nous réalisons une enquête qualitative, s'appuyant sur une triangulation méthodologique dans le recueil des données. Ainsi, nous mettons en œuvre à la fois une étude documentaire, des observations ethnographiques au sein du RéPPOP durant trois années, et quarante entretiens semi-directifs avec les différents acteurs des projets. Une analyse thématique du matériel s'accompagne d'une analyse des réseaux de projet démontrant des accès aux ressources par recomposition des chaines relationnelles (Grossetti, 2011). Notre étude interroge les processus d'innovation technologique en santé (Gaglio, 2011), de la conception à l'utilisation de ces dispositifs. En premier lieu, l'investissement initial dans la construction de ces technologies fait preuve des nombreuses promesses qui les entourent, à la fois dans les discours institutionnels, mais également au sein du RéPPOP (Réseau de Prévention et de Prise en charge de l'Obésité Pédiatrique) qui est notre point d'entrée dans ce travail. Ensuite, l'e-santé repose sur des réseaux sociotechniques (Akrich et al., 2006) hybrides et étendus, qui mobilisent à la fois des soignants, des informaticiens, des illustrateurs, des patients, etc. L'étude des modes de coordination (Dodier, 1993) mis en place entre ces acteurs, nous permet de comprendre comment, et dans quel réseau, ils sont recrutés, mais également comment ils travaillent ensemble. L'engagement sur le long terme de ces acteurs dépend ainsi de la capacité de ceux-ci à collaborer. Enfin, nous démontrons que ces technologies reposent pour leur création sur les promesses (Audétat, 2015) et les imaginaires (Flichy, 2001) véhiculés par les concepteurs, plutôt que sur les besoins et pratiques des futurs utilisateurs (Grosjean et al., 2019). En nous intéressant à la distance entre promesse et usage (Gaglio, 2018), nous dévoilons combien l'e-santé ne peut répondre, comme espéré, aux problématiques de terrain. Elle est finalement difficile à intégrer au sein d'un parcours de soin dont les pratiques rodées et l'organisation protocolaire restent peu compatibles avec ces outils numérique, entendus par les professionnels de terrain comme une contrainte supplémentaire.This thesis questions the development and use of e-health in the context of pediatric obesity, focusing on the study of the modes of engagement (Dodier, 1993) of the actors, professionals and patients, in three digital projects.
We carry out a qualitative investigation, relying on a methodological triangulation in the collection of data. Thus, we implement a documentary study, ethnographic observations within the RéPPOP during three years, and forty semi-directive interviews with the different actors of the projects. A thematic analysis of the material is accompanied by an analysis of the project networks demonstrating access to resources by recomposition of relational chains (Grossetti, 2011). Our study questions the processes of technological innovation in health (Gaglio, 2011), from the design to the use of these devices. First, the initial investment in the construction of these technologies demonstrates the many promises surrounding them, both in institutional discourses, but also within the RéPPOP (Réseau de Prévention et de Prise en Charge de l'Obésité Pédiatrique) which is our entry point in this work. Secondly, e-health is based on hybrid and extensive socio-technical networks (Akrich et al., 2006), which mobilize caregivers, computer specialists, illustrators, patients, etc. The study of the modes of coordination (Dodier, 1993) set up between these actors allows us to understand how, and in which network, they are recruited, but also how they work together. The long-term commitment of these actors thus depends on their ability to collaborate. Finally, we demonstrate that these technologies rely for their creation on the promises (Audétat, 2015) and imaginaries (Flichy, 2001) conveyed by the designers, rather than on the needs and practices of future users (Grosjean et al., 2019). By focusing on the distance between promise and use (Gaglio, 2018), we reveal how e-health cannot respond, as hoped, to the problems in the field. In the end, it seems difficult to integrate into a care pathway whose established practices and protocol-based organization are not very compatible with these digital tools, which are seen by professionals in the healthcare pathway as an additional constraint