Laboratoire de Physique Théorique
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Logiques pour les réseaux sociaux : annonces asynchrones dans des structures orthogonales
Get PDFCette thèse a deux objets d'étude principaux. D'une part, nous proposons et étudions des modèles de transmission et de réception asynchrones de messages. Pour cela, nous nous plaçons dans le cadre des logiques épistémiques dynamiques - un sous-domaine de la logique modale qui formalise les états épistémiques d'un agent (i.e. ce que l'agent sait) et qui caractérise la façon dont ces états évoluent en différentes circonstances. La plus connue des logiques épistémiques dynamiques est la logique des annonces publiques (Plaza, 1989) - une logique dynamique qui considère comme action de base l'action d'effectuer une annonce publique. Dans un système multi-agent, il est dans la connaissance commune des agents que les messages sont reçus par tous les agents au même instant. Dans le chapitre principal de la thèse, nous proposons un modèle d'annonces asynchrones dans lequel les agents peuvent recevoir les annonces à différents instants tout en ignorant si les autres agents ont également reçu ces annonces. D'autre part, nous étudions une classe de structures relationnelles qui apparaissent assez souvent en logique modale : la classe des cadres orthogonaux. Les cadres orthogonaux sont des structures birelationnelles dans lesquelles deux composantes connexes arbitraires déterminées par les deux relations ont au plus un élément en commun. Pour différentes restrictions de la classe des cadres orthogonaux, nous proposons des axiomatisations correctes et complètes des ensembles de formules valides que ces restrictions déterminent et nous proposons quelques résultats de décidabilité de ces ensembles. Pour illustrer l'ubiquité des cadres orthogonaux, nous proposons des exemples de classes de modèles pour les logiques modales qui sont basées sur eux et nous montrons comment les résultats de la thèse peuvent être utilisés pour étudier ces classes du point de vue de leur orthogonalité. Enfin, nous combinons les deux parties précédentes dans le contexte de la logique épistémique sociale (Seligman et al., 2011). Il s'agit d'une logique développée pour l'étude des états épistémiques des agents dans un réseau social. Nous proposons différentes extensions dynamiques de cette logique et, en particulier, nous modélisons la transmission d'annonces asynchrones dans un réseau social.This thesis has two main objects of study, closely related to each other. On the one hand, we provide and study models for asynchronous transmission and reception of messages. To do this, we utilize the framework of Dynamic Epistemic Logic, a branch of Modal Logic which studies the epistemic state of an agent (i.e. what they know) and how this state changes under several circumstances. One of the better known dynamic epistemic logics is Public Announcement Logic (Plaza, 1989), a logic which allows for a notion of recieving a message. In a multi-agent system, this message is received by all agents at the same time, and they all know that the others have received it. In the main chapter of this thesis, we provide a framework for asynchronous announcements, in which the agents might receive the message at different times and be uncertain whether others know the information contained within it. On the other hand, we study a class of relational structures for modal logics which show up quite often in different areas of the literature: this is the class of orthogonal frames. Orthogonal frames are bi-relational structures wherein two distinct points cannot be connected by both relations at the same time. We give a sound and complete logic of orthogonal frames under different restrictions, and we provide decidability results. To illustrate the ubiquity of these structures, we provide multiple examples of frameworks for modal logics which are based on orthogonal frames, and we use some of the results obtained earlier to show how one can further the study of these structures by focusing on their orthogonality. To finish up, we combine the two areas of study, by taking as a case study the orthogonal framework of Social Epistemic Logic (Seligman et al., 2011). This is a framework for studying the epistemic state of agents in a social network. We provide different dynamic extensions, and in particular we give a way to model the transmission of announcements asynchronously in a social networ
Amélioration de la prise en charge des adolescents vivant avec le VIH en Afrique de l'Ouest, intégrant les problématiques de l'annonce du statut sérologique VIH et de santé sexuelle et reproductive
Get PDFLes adolescents vivant avec le VIH (AVVIH) doivent faire face aux défis de la prise en charge (PEC) globale du VIH incluant l'annonce du statut, l'accès et l'observance au traitement antirétroviral, et leur santé sexuelle et reproductive (SSR). L'objectif global de cette thèse visait à améliorer les connaissances sur le rôle déterminant de l'annonce du statut d'infection par le VIH dans la prise en charge et le devenir des adolescents vivant avec le VIH en Afrique de l'Ouest pour améliorer leur prise en charge globale, incluant les questions de SSR. Nous avons étudié l'annonce du diagnoistic, ses facteurs associés et ses conséquences sur le devenir des AVVIH dans une cohorte pilote multicentrique en Côte d'Ivoire et au Togo. Nous rapportons également le vécu qualitatif de l'annonce du diagnostic VIH, chez les AVVIH. Nous avons analysé
l'association entre annonce du diagnostic VIH, santé mentale et succès virologique. Ensuite nous avons analysé l'offre de
services en SSR dédiée aux AVVIH dans les services pédiatriques de PEC du VIH. Enfin, nous avons synthétisé les données disponibles sur l'efficacité des interventions en SSR ciblant les AVVIH en Afrique Sub-Saharienne. Nos travaux montrent que malgré les progrès réalisés, l'annonce reste trop tardive, souvent réalisée à un stade avancé de la maladie. Nos travaux suggèrent l'importance d'associer aussi bien les professionnels de santé que les parents et les pairs dans ce processus d'annonce. Nos travaux soulignent le rôle déterminant de l'annonce dans de bonnes conditions pour améliorer la santé mentale des AVVIH, leur prise en charge et leur devenir. Enfin, les programmes pédiatriques de PEC du VIH à Abidjan intégraient peu de services de SSR et les interventions de soutien psychologique et des thérapies cognitives comportementales répétées, impliquant les professionnels et las pairs améliorent la SSR des AVVIH et pouraient être mises en Œuvre en Afrique de l'Ouest.Adolescents living with HIV (ALHIV) face the challenges of HIV care, including the HIV-status disclosure, access to and
adherence to antiretroviral treatment, and their sexual and reproductive health (SRH). The overall objective of this thesis was to improve knowledge on the critical role of HIV-status disclosure in the care and outcomes of adolescents living with HIV in West Africa, to improve their care, including SRH issues. We analyzed ALHIV HIV-status disclosure, its associated factors, and its consequences on ALHIV's outcomes in a multicentre cohort in Côte d'Ivoire and Togo. We also report on the qualitative experience of the HIV-status disclosure among ALHIV. We analyzed the association between HIV-status disclosure, mental health, and virological success. We then analysed the availability of SRH services in paediatric HIV services. Finally, we have synthesized the available data on the effectiveness of SRH interventions targeting ALHIV in sub-Saharan Africa. Our work shows that despite the progress made, the HIV-status disclosure remains too late, often at an advanced stage of the disease. Our work suggests the importance of involving health professionals, parents, and peers in this advertising process. Our work highlights the crucial role of the HIV-status disclosure in good conditions to improve the mental health, care, and outcomes of ALHIV. Finally, paediatric HIV care programmes in Abidjan included few SRH services and, repeated psychological support interventions and cognitive behavioural therapies, involving professionals and peers,
improve the SSR of AVHIV and could be implemented in West Africa
Arabidopsis thaliana : un modèle pour étudier les adaptations thermique et saline des plantes dans les Pyrénées
Get PDFDans le contexte du changement climatique, les plantes seront confrontées à des contraintes environnementales de plus en plus récurrentes qui affecteront négativement leur productivité et leur survie. L'élévation et les brusques fluctuations de température exposeront les plantes à des stress thermiques critiques pour leur développement. De plus, les événements d'inondation associés à la montée du niveau de la mer augmenteront la salinité des sols ce qui perturbera les plantes sauvages et cultivées. Ainsi, une préoccupation majeure de la biologie végétale est de définir des stratégies pour faire face aux stress thermiques et salins afin de maintenir la biodiversité et la productivité agricole. Dans ce cadre, l'acclimatation et l'adaptation des plantes aux stress abiotiques ont été massivement étudiées à différents niveaux et sous de multiples aspects. Parce que les plantes sont sessiles, elles ont une dispersion restreinte qui limitera leur migration vers des régions aux cadres climatiques plus favorables. Par conséquent, elles sont amenées à s'acclimater rapidement à de nouvelles conditions environnementales via leur plasticité phénotypique. À long terme, les plantes peuvent s'adapter à leurs microenvironnements locaux via la sélection naturelle qui améliore leur adaptation à leur niche écologique. Ce mécanisme est à la base de la diversité naturelle. La diversité naturelle intra-espèces est un outil puissant pour étudier la réponse de la plante aux changements environnementaux. Arabidopsis thaliana a été adoptée comme espèce modèle pour de telles études. Dans ce travail, des populations naturelles d'A. thaliana provenant du versant Français des Pyrénées sont utilisées pour caractériser la plasticité phénotypique et transcriptomique en réponse aux stress thermiques et salins. L'intérêt particulier de ces populations provient de leur origine géographique restreinte mais présentant des climats très contrastés du fait de son caractère montagnard. Plus spécifiquement, l'étude se concentre sur la plasticité au niveau des racines. Les racines représentent la moitié de la plante et jouent un rôle fondamental tout au long de son cycle de vie. En conséquence, les régulations moléculaires des espèces réactives de l'oxygène (ROS) au cours du développement racinaire ont été répertoriées. Aussi, le développement racinaire d'une trentaine de populations pyrénéennes d'A. thaliana, plus Columbia (Col-0, Pologne, 200 m) et Shahdara (Sha, Tadjikistan, 3400 m), a été phénotypé lors de combinaison de stress thermique et salin. Enfin, des analyses transcriptomiques ont été effectuées via un séquençage d'ARN. Elles mettent en évidence la régulation des gènes dans des populations pyrénéennes sélectionnées d'A. thaliana présentant des phénotypes tolérants au stress.
Les résultats obtenus ont révélé l'énorme plasticité phénotypique entre les populations étudiées en réponse aux contraintes de température -froid ou chaleur- et/ou salines. Les analyses intégratives des données phénotypiques ont mis en évidence des populations dont les racines sont peu ou fortement impactées par la contrainte abiotique. Elles ont donc été classées en populations tolérantes ou sensibles au stress. De plus, les analyses transcriptomiques des populations tolérantes ont mis en lumière les variations de leur expression génique sous les contraintes appliquées, avec un accent particulier sur les gènes liés à la paroi cellulaire et à l'homéostasie des ROS, car ils sont fortement corrélés aux phénotypes observés. Les résultats ont montré que dans les populations tolérantes au stress, davantage de gènes codant pour la paroi cellulaire, la lignine et la biosynthèse des anthocyanes étaient régulés à la hausse. Le réseau de gènes ROS était aussi fortement impliqué dans la réponse des plantes à la contrainte environnementale. Par exemple, les populations tolérantes ont activé de nouveaux gènes tels que les peroxydases de classe III dans leur réponse d'acclimatation.In the context of climate change, plants are facing recurrent environmental constraints that negatively affect their productivity and survival. The elevations and abrupt fluctuations of temperature expose plants to thermal stresses that are critical to their development. Additionally, the flooding events associated with the rise of sea level increase the salinity of soils which endangers wild and cultivated plants. Therefore, a major concern of plant biology is defining strategies to cope with these stresses to maintain the biodiversity and the agricultural productivity. In this scope, the plant acclimation and adaptation to abiotic stresses have been massively studied at different levels and in multiple aspects. Being sessile organisms, plants have restricted dispersal that limits their migration to regions of more convenient climatic frames. However, they are capable of achieving rapid acclimation to novel environmental conditions via their phenotypic plasticity. Additionally, they can adapt to their local microenvironments on the long term via natural selection, which enhances their fitness to their living niche. This mechanism is the basis of natural diversity.
Indeed, natural diversity is a powerful tool to investigate the plant's response to environmental changes. Arabidopsis thaliana has been adopted as a model species for within-species (also called intraspecific) natural diversity. In this study, A. thaliana natural populations from the French Pyrenees were characterized for their phenotypic and transcriptomic plasticity in response to thermal and saline stresses. The particular interest in these populations is that they originate from a geographically restricted area, but with highly contrasted climates due to its mountainous nature. Additionally, the study focused on the plasticity displayed at the level of roots. Roots represent half of the plant's body, and they serve fundamental roles throughout its lifecycle. Accordingly, the molecular regulations of reactive oxygen species (ROS) during root development were reviewed. Also, the root development of thirty A. thaliana Pyrenean populations in addition to Columbia (Col-0, Poland, 200 m) and Shahdara (Sha, Tajikistan, 3400 m) was phenotyped under combination of thermal and saline stresses. Lastly, transcriptomic analyses were performed at the whole-genome level via RNA sequencing to highlight changes in the gene regulation in selected A. thaliana Pyrenean populations that displayed stress-tolerant phenotypes. The obtained results revealed the enormous phenotypic plasticity between the studied populations in response to cold-, heat-, and/or saline stresses. The integrative analyses of the phenotypic data distinguished populations as stress-tolerant/sensitive, with their roots being slightly/highly impacted by the abiotic constraint. Moreover, the transcriptomic analyses of the tolerant populations shed light on the variations of their gene expression under the applied stresses. A particular focus was made on cell wall- and ROS homeostasis- related genes since they are highly correlated with the observed phenotypes. The results showed that in the stress-tolerant populations, more genes coding for cell wall, lignin, and anthocyanin biosynthesis were upregulated. Additionally, the ROS gene network was highly implicated in the plant response to the environmental constraints. In fact, tolerant populations activated novel genes such as class III peroxidases in their acclimation response
Evolution des propriétés des nuages opaques aux tropiques pendant le 21e siècle : impact de la dynamique atmosphérique, de la variabilité naturelle climatique et du forçage anthropique
Get PDFLa plus grande incertitude sur les prédictions climatiques vient de notre mauvaise compréhension de la façon dont les nuages réagiront à un climat plus chaud. Un enregistrement à long terme des détections de nuages par des capteurs actifs, tels que des lidars, permettra de mesurer la distribution verticale des nuages, l'une des propriétés les plus sensibles au réchauffement climatique. Dans cette thèse, nous regardons le futur des nuages opaques aux Tropiques en convection à l'aide de deux modèles climatiques et son observation par lidar spatial. Nous explorons, dans un premier temps, les interactions entre propriétés des nuages opaques, a priori sensibles au changement climatique, et les propriétés dynamique et thermodynamique de l'atmosphère dans les tropiques, dérivées d'observations issues d'un lidar spatial (CALIPSO-GOCCP), de réanalyses (ERA5) et de 2 modèles climatiques (CESM1 et IPSL-CM6). Les deux modèles surestiment la couverture nuageuse moyenne opaque. IPSL-CM6 met les nuages hauts opaques trop haut (+2km), surtout en ascendance. CESM1 surestime la couverture nuageuse opaque intermédiaire et sous-estime les petites et grandes couvertures nuageuses opaques. Les deux modèles s'accordent sur le fait que les propriétés des nuages se comportent différemment à une vitesse du vent supérieure (forte
subsidence) ou inférieure (faible subsidence et ascendance) à +20hPa/jour. Dans le climat futur, nous constatons que les
changements prédits des propriétés des nuages peuvent être déterminés au niveau régional par des changements dynamiques ou thermodynamiques, en fonction de la relation entre l'altitude des nuages opaques et ω_500 dans le modèle. Dans l'ensemble, la plupart des changements sont dus à des changements thermodynamiques dans la relation entre la propriété des nuages et la dynamique atmosphérique. Dans un second temps, nous étudions les tendances de ces propriétés des nuages opaques dans le futur et nous regardons comment les nuages opaques se comporteront lors d'événements climatiques tels que le phénomène El Niño. Nos résultats informeront les tentatives de contraindre l'évolution des nuages dans les prédictions des modèles de climat en les comparant aux observations.The largest incertitude on climate predictions comes from our poor understanding of how clouds will react to a warmer
climate. A long-term record of cloud detections by active sensors, such as lidars, will enable measuring the vertical
distribution of clouds, one of the properties most sensitive to global warming. In this thesis, we look at the future of
opaque clouds in the tropics in convection using two climate models and its observation by spatial lidar. We first explore the interactions between the properties of opaque clouds, a priori sensitive to climate change, and the dynamic and thermodynamic properties of the atmosphere in the tropics, derived from observations from a space lidar (CALIPSO-GOCCP), reanalyses (ERA5) and climate models (CESM1 and IPSL-CM6). IPSL-CM6 puts high opaque clouds too high (+2km), especially in ascendance. CESM1 overestimates the intermediate opaque cloud cover and underestimates small and large opaque cloud covers. Both models agree that cloud properties behave differently at wind speed above (strong subsidence) or below (weak subsidence and ascendance) 20hPa/day. In the future climate, we find that predicted changes of cloud properties can be regionally driven by dynamic or thermodynamic changes, depending on the relationship between opaque cloud altitude and ω_500 in the
model. Overall, most changes are due to thermodynamic changes in the relationship between cloud property and atmospheric dynamics. Secondly, we study the trends of these properties of opaque clouds in the future and we look at how opaque clouds will behave during climatic events such as the El Niño phenomenon. Our results will inform attempts to constrain cloud evolution in climate model predictions by comparing them to observations
Algorithms for enriched abstract argumentation frameworks for large-scale cases
Get PDFLa théorie de l'argumentation abstraite propose des méthodes pour représenter et traiter les informations potentiellement incohérentes, et pour en tirer des conclusions ou prendre des décisions. Une telle approche est dite abstraite car elle se concentre uniquement sur la manière dont les arguments s'influencent mutuellement et pas sur la constitution des arguments. Les arguments sont donc considérés comme des entités génériques qui interagissent positivement (relation de support) ou négativement (relation d'attaque) les unes avec les autres. Ce niveau d'abstraction permet de proposer des processus de raisonnement génériques qui peuvent être appliqués à toute définition ou formalisme concret des arguments. Le modèle de raisonnement basé sur l'argumentation est appliqué dans les systèmes multi-agents depuis des années. Le développement des techniques d'argumentation et de leur calcul est un point clé de ces applications. C'est la motivation même de mon travail : améliorer l'utilisation de l'argumentation abstraite en développant de meilleurs outils pour sa mise en oeuvre. De nombreux cadres d'argumentation et sémantiques associées ont été proposés dans la littérature pour améliorer l'expressivité de l'argumentation abstraite. Alors qu'un cadre donné spécifie la manière de représenter et d'exprimer un problème d'argumentation (types de relations entre les arguments, poids des attaques ou des arguments, relation d'ordre supérieur, etc.), une sémantique, pour un cadre d'argumentation spécifique, capture ce qui est une solution d'un problème d'argumentation, dans le sens de ce qui est acceptable. Dans mon travail, je me suis d'abord concentré sur la résolution efficace de certains problèmes d'argumentation qui sont exprimés dans le cadre d'argumentation classique et les sémantiques définis par Dung. Les sémantiques de Dung produisent des ensembles d'arguments conjointement acceptables, appelés extensions. Mon travail a conduit à la proposition d'un nouvel algorithme distribué et basé sur une technique de clustering pour calculer les extensions sous les sémantiques de Dung. Il a été conçu pour certains types de cadres d'argumentation de "grande échelle", produisant un grand nombre d'extensions. Il a été implémenté et testé. Les résultats des tests montrent toute son efficacité pour les cadres d'argumentation à grande échelle ciblés. Je me suis ensuite intéressé aux cadres d'argumentation d'ordre supérieur, et en particulier au cadre d'argumentation récursif (RAF). Dans ce contexte, une attaque peut avoir comme cible une autre attaque : un argument peut ainsi être acceptable alors même qu'il est attaqué parce que cette attaque (recevant elle-même une attaque) peut être invalide, et donc non pertinente contre sa cible. Là où le cadre de Dung produit des extensions, les sémantiques des RAF produisent des "structures", des paires dont le premier élément est un ensemble d'arguments et le second un ensemble d'attaques. Si des algorithmes existaient déjà pour le cadre de Dung, il n'en était pas de même pour les RAF. J'ai donc commencé par étudier la complexité des sémantiques des RAF. J'ai ensuite étendu la notion de labelling aux RAF, une autre caractérisation de l'acceptabilité déjà existante dans le cadre de Dung. La notion de "composante fortement connexe" a été élargie aux RAF, et les propriétés de décomposabilité des sémantiques des RAF ont été étudiées. Toutes ces contributions ouvrent la voie à de futurs algorithmes pour calculer l'acceptabilité sous plusieurs sémantiques des RAF.Abstract argumentation theory proposes methods to represent and deal with contentious information, and to draw conclusions or take decision from it. Such an abstract approach focuses on how arguments affect each other. Arguments are seen as generic entities which interact positively (support relation) or negatively (attack relation) with each other. This abstraction level allows to propose generic reasoning processes that can be applied to any concrete definition or formalism for arguments. Argumentation-based reasoning model has been of application in multi-agent systems for years now. The development of argumentation techniques and of their computation drives such applications. This is the very motivation of this thesis: enhancing the use of abstract argumentation by developing better tools for its application. A lot of frameworks and semantics have been proposed to enhance expressivity in abstract argumentation. While a given framework specifies the way of representing and expressing an argumentation problem (types of relations between arguments, weight on attacks or arguments, higher-order relation, etc.), a semantics, defined for a specific argumentation framework, captures what is a solution of an argumentation problem, in the sense of what is acceptable. In this thesis, I first focus on solving more efficiently argumentation problems which are expressed in the basic, seminal argumentation framework and semantics defined by Dung. Dung's semantics produce sets of jointly acceptable arguments, called extensions. A new distributed and clustering based algorithm to compute Dung's semantics is my first contribution. This algorithm has been designed for certain types of large-scale argumentation frameworks, that produce a large number of extensions. It has been implemented and tested. The results of these tests show its efficiency in the context of the large scale argumentation frameworks which are targeted. Second, I focus on argumentation frameworks with higher order attacks, and especially Recursive Argumentation Frameworks (RAF). In this context, an attack may have as target an attack: an argument may thus be acceptable while one of its attack (receiving itself an attack) may be invalid, and so non pertinent against its target. Similarly to Dung's semantics which produce extensions, the RAF semantics produce "structures", pairs whose first element is a set of arguments and the second a set of attacks. If algorithms already existed for Dung's framework, it was not the case for RAF. In order to address this issue, I start with studying the complexity of RAF semantics. I then extend the notion of labelling to RAF, another kind of characterization of acceptability which already existed for Dung's framework. The notion of "strongly connected component" is extended to RAF and decomposability properties of RAF semantics are studied. All these contributions pave the way for future algorithms to compute acceptability under RAF semantics
Rôle de Spindlin 1 et de la répression transcriptionnelle dans la réparation des cassures doubles-brin de l'ADN dans les gènes actifs
No full textLes cassures double-brin de l'ADN (DSBs) sont des dommages toxiques qui peuvent engendrer une variété de mutations et de réarrangements chromosomiques pouvant conduire à l'apparition de cancers. De nombreuses études ont démontré que dans des conditions physiologiques, les gènes transcriptionnellement actifs sont des régions où les DSBs endogènes surviennent préférentiellement, conduisant à l'accumulation d'aberrations chromosomiques et de translocations. Les DSBs dans les gènes actifs sont induites suites à des réactions avortées des topoisomérases, le blocage ou l'arrêt des fourches de réplication de l'ADN, la mauvaise résolution des hybrides ARN:ADN (R-loop), la présence de structures secondaires et l'activation transcriptionnelle. Les DSBs dans les gènes actifs sont prises en charge par une voie de réparation spécialisée appelée TC-DSBR (Transcription-Coupled DSB Repair). Comprendre les mécanismes moléculaires qui régissent le TC-DSBR et déterminer l'identité ainsi que la fonction des protéines impliquées dans cette voie de réparation est indispensable pour comprendre son rôle potentiel dans l'établissement et le développement des cancers. Au cours de ma thèse, j'ai étudié la fonction de Spindlin 1 dans le TC-DSBR. Spindlin 1 est une protéine capable de lier l'histone H3 trimethylé sur la lysine 4 (H3K4me3), surexprimée dans de nombreuses tumeurs et a déjà été impliquée dans la régulation de la transcription des gènes. Spindlin 1 est un des candidats identifiés à la suite d'un crible protéomique réalisé au laboratoire qui a permis de caractériser plus de 100 protéines potentiellement impliquées dans le TC-DSBR. Afin de déterminer la contribution de Spindlin 1 dans le TC-DSBR, j'ai utilisé un système appelé DIvA (DSB Induced via AsiSI) qui permet l'induction de 100 DSBs à des séquences connues et biaisées vers les loci transcriptionnellement actifs. Grâce à une expérience de ChIP-seq réalisée avant et après induction de DSBs, j'ai montré que Spindlin 1 est recrutée aux DSBs dans les gènes actifs. De plus, mon travail indique que Spindlin 1 est requise pour une accumulation optimale de gammaH2AX après induction de cassures et favorise à la fois la résection et la réparation par recombinaison homologue, ce qui indique que Spindlin 1 joue un rôle majeur dans le TC-DSBR. J'ai également observé que la déplétion de Spindlin 1 diminue la répression transcriptionnelle observée en cis des DSB, qui est une étape clef du TC-DSBR. La plupart des phénotypes obtenus à la suite de la déplétion de Spindlin 1 sont également observés en utilisant un inhibiteur spécifique de l'interaction entre Spindlin 1 et H3K4me3, suggérant que Spindlin 1 exerce sa fonction aux DSBs dans les gènes actifs via son interaction avec H3K4me3. Notre laboratoire a récemment montré une accumulation des R-loops (les hybrides ARN:ADN) autour des DSB induites dans les gènes actifs et que la perturbation de la résolution de ces R-loops induites aux DSB, par exemple en déplétant l'hélicase Senataxin, diminue drastiquement la survie cellulaire. De manière intéressante, la déplétion de Spindlin 1 diminue l'accumulation des R-loops aux DSBs et restore la mortalité observée après déplétion de Senataxin, suggérant un lien entre la répression de la transcription en cis des DSB et l'accumulation locale des R-loops. En conclusion, mon travail a permis l'identification d'un nouvel acteur majeur impliqué dans la réparation des DSBs dans les gènes actifs et a contribué à la compréhension des mécanismes qui gouvernent l'accumulation des R-loops aux DSBs.DNA double-strand breaks (DSB) are toxic lesions since they can lead to various mutations, chromosomal rearrangements and cancer. Many studies have shown that in physiological conditions, transcriptionally active genes are hotspots of endogenous DSB with a potential to trigger the accumulation of chromosomal aberrations and translocations. DSBs in active genes were reported to occur due to failed topoisomerase reactions, DNA replication fork stalling or collapse, resolution of RNA/DNA hybrids (R-loops), DNA secondary structures and transcriptional activation. DSBs in active genes are handled by a specialized repair pathway named Transcription-Coupled DSB Repair (TC-DSBR). Understanding the molecular mechanisms underlying TC-DSBR and determining the identity and function of all the proteins involved in this pathway is key to understand its potential role in protecting against cancer development.
During my PhD, I studied the function of Spindlin 1 in TC-DSBR. Spindlin 1, a reader of the trimethylation of the lysine 4 on histone H3 (H3K4me3), is overexpressed in many tumors and has previously been involved in regulating gene transcription. Spindlin 1 is one of the candidates identified from a proteomic screen performed in the lab which characterized more than 100 proteins potentially involved in TC-DSBR. To determine the contribution of Spindlin 1 in TC-DSBR, I used a system, named DIvA (DSB Inducible via AsiSI), which allows the induction of 100 sequence-specifics DSBs biased toward transcriptionally active loci. By ChIP-seq experiments performed before and after DSB induction, I showed that Spindlin 1 is recruited to DSB in active genes. Moreover, my work indicate that Spindlin 1 is required for optimal gammaH2AX accumulation following DSB and potentiates resection and homologous recombination repair indicating a key function of Spindlin 1 in the repair of transcription-coupled DSBs. I further report that depletion of Spindlin 1 impairs the local gene repression observed in cis to DSB, which is key step during TC-DSBR. Most of the phenotypes observed upon Spindlin 1 depletion were recapitulated when using a specific inhibitor of the interaction between Spindlin 1 and H3K4me3, suggesting that Spindlin 1 exert its function at DSBs in active genes through its interaction with H3K4me3. Our lab previously reported that R-loop (RNA:DNA hybrids) accumulate around DSB induced in active genes, and impaired resolution of these DSB-induced R-loops , for instance upon depletion of the helicase Senataxin, severely decreases cell survival. Interestingly, Spindlin 1 depletion decreased R-loops accumulation and rescued the lethality observed in a Senataxin-deficient background, suggesting a relationship between the transcriptional repression that occurs in cis to DSB and the local accumulation of R-loops. Altogether my work identified a novel key factor involved in TC-DSBR and contributes to our understanding of R-loop accumulation at DSBs
Commande tolérante aux fautes des systèmes non linéaires basée sur l'approche multi-modèles
Get PDFAvec le développement de la science et de la technologie, le processus d'industrialisation continue de s'accélérer. La demande de sécurité des systèmes géants modernes augmente également très rapidement. En tant qu'axes de recherche clés pour améliorer la fiabilité et la sécurité des systèmes dynamiques, le diagnostic des fautes (FD) et les méthodes de la commande tolérante aux fautes (FTC) ont reçu de plus en plus d'attention. Bien que des résultats très probants ont été obtenus dans ces directions au cours des dernières décennies, la théorie du diagnostic des fautes et de la commande tolérante aux fautes semblent encore insuffisants face aux problèmes rencontrés lors de la commande des systèmes industriels complexes non linéaires de grande taille. Par conséquent, les études concernant le diagnostic des défauts et les théories de FTC doivent continuer à se developer pour garantir la sécurité et la stabilité des systems industriels. Dans cette thèse, nous avons fait quelques extensions à la méthode de FTC basée sur l'approche des modèles multiples et nous avons proposé plusieurs algorithmes de diagnostic de fautes et de FTC basés sur des stratégies de correspondance de modèles. Ceci dans le but de concevoir des stratégies FTC pour des systèmes non linéaires complexes en utilisant des idées et des logiques simples. Plus précisément, l'approche multi-modèles est d'abord utilisée pour représenter le système complexe par un ensemble de modèles simples. L'approche classique des modèles multiples est ensuite étendue en augmentant ses dimensions pour créer un système qui peut s'adapter à différentes situations de défaillance. On obtient ainsi un ensemble de modèles multidimensionnels qui peuvent être adaptés au système réel dans des états normaux ou en cas de défaillance. La banque de contrôleurs multidimensionnelle correspondante est conçue en fonction des paramètres des modèles locaux. Comme les modèles locaux sont généralement linéaires, leurs contrôleurs peuvent être conçus facilement.
Lorsque l'ensemble de modèles multiples multidimensionnels est construit, deux stratégies de commande tolérance aux fautes sont proposées. La sortie du système est comparée à l'ensemble de modèles pour déterminer l'intervalle dans lequel se trouve le système, puis les contrôleurs, correspondants aux sous-modèles du système actuel, peuvent être sélectionnés pour effectuer le calcul de la commande. Pour la partie planification de la banque de contrôleurs, la stratégie classique de commutation ou de mélange peut être utilisée. En cas d'utilisation de la stratégie de mélange, la somme pondérée des sorties des multicontrôleurs représente la sortie de la banque de contrôleurs. Les valeurs de pondération ont également un espace de recherche relativement large. Elles peuvent être pondérées linéairement, non linéairement ou sélectivement. Une telle sortie intégrée peut également être réalisée en deux dimensions, par exemple, au sein d'un ensemble de contrôleurs et entre des ensembles de contrôleurs tolérants aux fautes. Inspiré par le concept de modèle adaptatif, une approche multi-modèles à deux couches est utilisée comme base pour développer la stratégie FTC. Les paramètres des modèles sélectionnés dans l'ensemble de modèles multiples multidimensionnels qui représentent les paramètres des modèles intégrés dans l'ensemble de modèles multidimensionnels multiples qui représentent le système réel sont utilisés pour initier les modèles adaptatifs afin de se rapprocher du système réel avec des paramètres inconnus. le système réel est utilisé pour lancer les modèles adaptatifs pour se rapprocher du système réel avec des paramètres inconnus. De cette manière, on peut atteindre l'obectif du contrôle du système en identifiant ses paramètres. Un module de diagnostic de défauts permet la surveillance du système en temps réel et détermine son domaine de fonctionnement dans l'ensemble de modèles multiples à deux couches est conçu. Lorsqu'un changement important est détecté, le bloc du diagnostic ndique un défaut. L'information sur le défaut est transmise au module de la commande tolérante aux fautes, qui lance un processus d'adaptation pour faire correspondre le système réel aux paramètres des nouveaux modèles. Dans cette situation, un contrôleur supplémentaire est défini pour corriger et atteindre l'objectif du contrôle. Plusieurs simulations démontrent l'efficacité de la stratégie FTC d'adaptation de modèle proposée pour différents systèmes.With the development of science and technology, the industrialization process continues to speed up. The demand for the safety of modern giant systems grows very fast, too. As key research directions to improve the reliability and safety of dynamic systems, fault diagnosis and fault tolerant control (FTC) methods have received more and more attention. Though very rich results have been achieved in these directions during the past decades, fault diagnosis and fault-tolerant control theory still seem to be weak when facing high nonlinear complex industrial systems that iterate even faster. Otherwise, the most advanced creations of science and technology like space shuttles, and civil air-crafts, would not encounter disasters like explosions or crashes. Therefore, fault diagnosis and FTC theories must keep pace with the fast-changing world to ensure safety and stability. In this thesis, we did some extensions to the multiple model approach based fault tolerant control method and proposed several fault diagnosis and FTC algorithms based on model matching strategies. This is under the consideration of designing FTC strategies for complex nonlinear systems using simple ideas and logic. Specifically, the multiple model approach is first used to represent the complex system by a set of simple models. The classical multiple model approach is then extended by increasing its dimensions to create a system that can adapt to different faulty conditions. This results in a multi-dimensional multiple model set that can be adapted to the real system in normal states or under faults. The corresponding multi-dimensional controller bank is designed according to the parameters of the local models. Since the local models are generally set as linear ones, their controllers can be designed easily. When the multi-dimensional multiple model set is constructed, two model matching fault tolerant strategies are proposed. For the traditional system, its output is compared with the model set to determine the interval in which the system is located, and then the controllers, corresponding to the sub-models which are matched to the current system, can be selected to conduct the control calculation. For the controller bank scheduling part, the classical switching or mixing strategy can be used. When using the mixing strategy, the weighted sum of the multi-controller outputs represents the output of the controller bank. The weighting values also have a relatively large research space. They can be linearly weighted, non-linearly weighted, or selectively weighted. Such an integrated output can also be performed in two dimensions, e.g., within one controller set and between fault tolerant controller sets. Inspired by the concept of adaptive model, a two-layer multiple model structure is used as the basic framework to conduct the FTC strategy. In the actual operation, the pre-defined local models set is like a source pool. Parameters of the interval vertex models selected from the multi-dimensional multiple model set that encloses the actual system are used to initiate the adaptive models to approximate the actual system with unknown parameters. In this way, it achieves the purpose of controlling the unknown system while identifying it. A fault diagnosis module monitors the actual system in real time and determines its operating interval within the two-layer multiple model set. When a big change is detected, it indicates a fault. The fault information is transmitted to the fault tolerant module, which initiates an adaptation process to match the actual system according to the new vertex models' parameter. Here, an extra controller is set to the reference model in this process to achieve the control goal by following the original reference while the adaptation process approximating the actual system. Several simulations demonstrate the effectiveness of the proposed model matching FTC strategy for different systems and are worthy of promotions and further study
Etude théorique de l'interaction de Dzyaloshinski Moriya
No full textCette thèse a pour objectif d'étudier l'origine physique du vecteur de Dzyaloshinskii-Moriya connu aussi sous le nom de
couplage anisotrope antisymétrique. Cette interaction est souvent invoquée pour expliquer des phénomènes intéressants comme la formation de skyrmions ou encore le couplage magnéto-électrique rencontré dans les matériaux multiferroïques. Notons que les résultats d'un travail sur le Zero-Field Splitting dans des complexes de Fe(II) et dans un complexe de Ni(II) sont aussi reportés dans le manuscrit. Jusqu'à présent, la plupart des études théoriques menées sur le sujet étaient essentiellement phénoménologiques, notamment les travaux de Dzyaloshinskii en 1958 suivis de ceux de Moriya en 1964 qui se sont intéressés à l'importance de la symétrie des matériaux et qui ont relié cette interaction au couplage spin-orbite. Les méthodes de chimie
théorique permettent d'accéder à une compréhension plus profonde du phénomène et à une détermination quantitative de cette interaction. Conjuguées à la théorie des hamiltoniens effectifs, elles permettent aussi de valider/invalider les modèles utilisés par les expérimentateurs et les physiciens théoriciens. Après une introduction qui explique les motivations de notre travail, cette thèse présente les méthodes et les programmes utilisés, puis les systèmes auxquels nous nous sommes intéressés, les résultats obtenus et leurs discussions et enfin nos perspectives. Afin de soutenir notre thèse sur l'origine de l'interaction Dzyaloshinskii-Moriya, plusieurs étapes ont été nécessaires. La première consiste à construire des molécules modèles dont la structure électronique se prête à des calculs en temps limité, simples géométriquement et dont les déformations permettent de mettre en évidence les paramètres structuraux qui gouvernent l'interaction de Dzyaloshinskii-Moriya. Ainsi, avons-nous choisi des complexes basés sur deux Cu(II) entourés de ligands monoatomiques, soit des complexes à
un seul électron célibataire par centre magnétique. La deuxième étape est consacrée à la dérivation analytique de
l'interaction de Dzyaloshinskii-Moriya à partir des fonctions d'onde des états énergétiquement les plus bas et du couplage spin-orbite. Ce travail nous a permis d'identifier les conditions (géométrie et nature des ligands) permettant de produire une interaction particulièrement élevée et de contrôler l'orientation et l'amplitude du vecteur de Dzyaloshinskii-Moriya. Les situations complexes dans lesquelles l'état fondamental est quasi-dégénéré, induisant un couplage spin-orbite du premier
ordre, conduisent à des valeurs "géantes" de l'interaction. Elles ont fait l'objet d'une étude détaillée dans laquelle nous montrons les limites du modèle usuel et proposons un modèle alternatif plus approprié. La troisième et dernière étape consiste à vérifier la validité des dérivations à partir des résultats de calculs ab initio corrélés et incluant les effets relativistes, en l'occurrence le couplage spin-orbite. Ces calculs ont tout d'abord été réalisés sur des molécules modèles puis appliqués à une molécule réelle, la seule à notre connaissance pour laquelle une valeur expérimentale de l'interaction de Dzyaloshinskii-Moriya a été extraite. Notons qu'un travail méthodologique dont nous rendons compte dans le manuscrit a été nécessaire pour mener à bien ce travail. Nous montrons en particulier l'importance de la prise en considération des effets de la corrélation sur les fonctions d'onde. Nous proposons aussi une comparaison des possibilités et avantages offerts par les chaînes de programme Orca et Molcas. Nous souhaitons insister sur un résultat particulièrement important pour guider les expérimentateurs vers la synthèse de systèmes présentant une forte interaction de Dzyaloshinskii-Moriya.
Nous avons en effet relié son intensité aux coefficients des orbitales moléculaires sur les orbitales d des centres
métalliques et donc au champ de ligand et ainsi à la structure du complexe et à la nature des ligands.The aim of this thesis is to study the physical origin of the Dzyaloshinskii-Moriya vector also known as antisymmetric
anisotropic exchange. This interaction is often invoked to explain particularly interesting phenomena such as the formation of skyrmions or the magneto-electric coupling encountered in multiferroic materials. Note that a study that was the subject of a parallel work on Zero-Field Splitting in iron complexes is also reported in the manuscript. Until now, most of the theoretical studies carried out on the subject were essentially phenomenological, notably the work of Dzyaloshinskii in 1958
followed by those of Moriya in 1964 who were interested in the importance of the symmetry of materials and who linked this interaction at spin-orbit coupling. The methods of theoretical chemistry give access to a deeper understanding of the phenomenon and to a quantitative determination of this interaction. Combined with the theory of effective Hamiltonians, they also make it possible to validate / invalidate the models used by experimentalists and theoretical physicists. After an introduction which explains the motivations of our work, this thesis presents the methods and the programs used, then the systems in which we were interested, the results obtained and their discussion and finally our perspectives. In order to support our thesis on the origin of the Dzyaloshinskii-Moriya interaction, several steps were necessary. The first consists in constructing model molecules whose electronic structure lends itself to time-limited calculations, geometrically simple and whose deformations make it possible to highlight the structural parameters that govern the Dzyaloshinskii-Moriya interaction. Thus, we have chosen complexes based on two Cu (II) surrounded by monoatomic ligands, that is to say complexes with only one single electron per magnetic center. The second step is devoted to the analytical derivation of the Dzyaloshinskii-Moriya interaction from the wave functions of the lowest in energy states and the spin-orbit coupling. This work led us to identify the conditions (geometry and nature of ligands) allowing to produce a particularly high interaction and to control the orientation and the magnitude of the Dzyaloshinskii-Moriya vector. The complex situations in which the ground state is quasi-degenerate, inducing a first-order spin-orbit coupling, lead to "giant" values ??of the interaction. They have been the subject of a detailed study in which we show the limits of the usual model and propose a more appropriate alternative model. The third and final step is to check the validity of the derivations from the results of correlated ab initio calculations including relativistic effects, in particular the spin-orbit coupling. These calculations were first
performed on model molecules and then applied to a real molecule, the only one, to our knowledge, for which an experimental value of the Dzyaloshinskii-Moriya interaction has been extracted. Note that a methodological work, which we report on in the manuscript, was necessary to complete this work. We show in particular the importance of taking into account correlation effects on wave functions. We also perform a comparison of the possibilities and advantages offered by the ORCA and MOLCAS codes. We wish to emphasize a particularly important result to guide experimentalists towards the synthesis of systems presenting a strong interaction of Dzyaloshinskii-Moriya. We have indeed linked its intensity to the coefficients of the molecular orbitals on the d orbitals of the metal centers and therefore to the ligand field and thus to the structure of the complex and the nature of its ligands
Développement et réalisation technologique de composants HEMTs en nitrure de gallium (GaN) présentant la fonctionnalité "Normally-Off"
Get PDFL'augmentation de la consommation électrique et l'évolution des besoins en électronique de puissance nécessitent de nouveaux composants intégrés de puissance ayant une forte densité de courant et assurant une meilleure efficacité de conversion d'énergie. La technologie des transistors à haute mobilité électronique en nitrure de gallium (HEMT GaN) est très prometteuse et répond à ces exigences énergétiques. Cependant, ces transistors présentent l'inconvénient d'être normally-on : le canal sous la grille est peuplé d'électrons même à une tension de grille nulle. Pour des raisons de sûreté de fonctionnement, la fonctionnalité normally-off s'avère être un réel besoin. Ce travail se consacre au développement technologique d'un transistor HEMT normally-off avec une grille à barrière P-GaN. La nouvelle structure proposée consiste à introduire une couche GaN dopé p (P-GaN) sous le contact de grille. Les résultats de de simulation sous Sentaurus TCAD ont montré que des tensions de seuil élevées peuvent être obtenues en réduisant l'épaisseur de l'AlGaN sous le P-GaN. Ce travail s'est focalisé sur la mise en place des briques technologiques nécessaires pour la réalisation de cette nouvelle structure, en particulier l'ouverture de grille et la reprise d'épitaxie localisée. Le développement de la gravure de grille en mode RIE à base du Cl2 a permis une maîtrise d'ordre nanométrique des profondeurs de l'AlGaN gravé. La rugosité obtenue après gravure, bien que plus élevée que celle initiale des couches, reste acceptable pour un mode de gravure RIE. La reprise d'épitaxie localisée du P-GaN a été testée avec les deux techniques de croissance que sont la MOCVD et la MBE. Cette dernière a permis l'obtention de meilleurs résultats en termes d'uniformité de couche. Une étude sur les contacts ohmiques et Schottky a aussi été menée dans le but de déterminer les empilements métalliques adaptés à la structure proposée. Une optimisation des étapes élémentaires du procédé technologique, comme les paramètres d'insolation, la passivation et l'isolation des composants, a été effectuée en vue de réaliser le dispositif proposé.Thanks to their high breakdown voltage and ultrahigh power density operation, AlGaN/GaN HEMTs stand out as promising candidates for next-generation of high-speed switching devices. While most of the demonstrated AlGaN/GaN HEMTs are inherently normally-on with a negative gate threshold voltage, normally-off mode is strongly demanded to fulfill the requirements of power electronics applications; normally-off devices are inherently secure and suitable for energy converters requiring specifically high system reliability. In this work, a new normally-off AlGaN/GaN HEMT structure is proposed. The regrowth of a p-doped GaN (P-GaN) layer on the AlGaN/GaN heterostructure after the gate recess allows the achievement of the enhancement mode. A shift in the threshold voltage to positive values has been proved through simulation results. This work has focused on the development of the critical technological steps of the fabrication of the new normally-off HEMT structure. Particular attention has been paid to the opening of the gate and of the P-GaN localized regrowth. A precise AlGaN etching was achieved by adjusting Cl2-RIE etching parameters. The roughness surface after etching was three times higher than the non-etched one but remains acceptable for a RIE mode. The P-GaN regrowth was tested using two methods: MOCVD and MBE. The last one provided better results in terms of layer uniformity. A study of ohmic and Schottky contacts was also carried out in order to determine the most adequate metal stacks for the proposed structure. An optimization of the elementary steps of the technological process such as the parameters of insolation, passivation and isolation of the components was carried out in order to realize the proposed device
Apport d'une voie panchromatique pour le démélange d'images hyperspectrales
Get PDFCette thèse s'articule autour du démélange spectral sur des images d'observation de la Terre. La problématique est d'estimer de manière aveugle les spectres en réflectance ainsi que les abondances des matériaux purs présents dans une image hyperspectrale (HS) dont chaque pixel contient la contribution spectrale d'un ou de plusieurs de ces matériaux. La plupart des méthodes de démélange de la littérature se fondent sur des hypothèses qui ne sont pas nécessairement vérifiées sur des images réelles, par exemple la présence d'un pixel pur pour chaque matériau, ou la connaissance d'un jeu de spectres initial très proche de celui recherché. Elles présentent donc des limitations. La possibilité de coupler une image HS avec une image panchromatique (PAN) est une opportunité pour réduire certaines de ces limitations. L'application visée pour une telle méthode de démélange HS-PAN est la mission spatiale HYPXIM/HYPEX-2, qui prévoit d'embarquer une caméra HS de résolution spatiale limitée (de l'ordre de 8 m) ainsi qu'une caméra PAN de résolution spatiale plus fine (de l'ordre de 2 m). Nous avons tout d'abord étudié les différentes possibilités d'utilisation de l'image PAN, notamment aux travers de ses statistiques locales. Nous avons montré que, sur deux jeux de données réelles, il est possible de détecter des pixels purs sur l'image HS à l'aide d'un critère d'hétérogénéité calculé sur l'image PAN. Une première méthode de démélange spectral, nommée Heterogeneity-Based Endmember Extraction (HBEE), a alors été développée. Elle permet d'estimer les spectres des matériaux représentés par des pixels purs dans l'image, en s'appuyant sur une étape de détection des pixels purs suivie d'une étape de classification. L'hypothèse que pose HBEE ne permet pas d'estimer tous les spectres représentant les matériaux purs présents dans l'image (appelés pôles de mélange). Nous avons donc développé une méthode d'estimation des spectres des matériaux qui ne sont pas représentés par des pixels purs. Cette méthode, baptisée Local Constrained Non-negative Matrix Factorisation (LCNMF), est itérative et locale. A chaque itération, elle calcule la carte de l'erreur de reconstruction entre l'image HS originale et l'image reconstruite avec le jeu de pôles de mélange estimés par HBEE et par LCNMF jusqu'à l'itération précédente, puis elle détecte la zone la plus mal reconstruite et y estime le pôle de mélange inconnu, supposé unique sur cette zone. La sensibilité des performances de HBEE-LCNMF à ses paramètres ainsi que son comportement ont été évalués sur données synthétiques, puis sur des données réelles dont la vérité terrain est maîtrisée. Cette étude a montré les avantages de la méthode lorsque les hypothèses posées sont vérifiées, notamment sa capacité à estimer correctement les pôles de mélange ainsi que leur nombre. Elle a aussi mis en évidence les limites de la méthode, en particulier en présence d'ombre. Des valeurs de paramètres par défaut ont ainsi été définies. Enfin, les performances de HBEE-LCNMF ont été comparées à celles d'une sélection de méthodes de l'état de l'art du démélange spectral. Sur données synthétiques, HBEE-LCNMF produit les meilleures performances. Sur des images réelles contenant moins d'une dizaine de matériaux, les performances de la méthode développée sont équivalentes à ou meilleures que celles des autres méthodes. L'utilisation de la méthode HBEE-LCNMF est donc recommandé dans le traitement d'images de taille limitée et contenant moins d'une dizaine de matériaux purs. Une des perspectives de ce travail est d'appliquer notre méthode sur une image de grande taille qui aura été préalablement découpée en plusieurs régions de taille réduite.In the field of Earth remote sensing, the blind methods for unmixing hyperspectral (HS) images aim at estimating the spectra of the surface materials present in the image and their abundances in each pixel. Most of the state-of-the-art unmixing methods use assumptions which are not necessarily fulfilled by real data. For example, they often assume the presence of at least one pure pixel for each material or the knowledge of a set of spectra that are quite close to the one seeked for their initialization. These unmixing methods then present limitations. The possibility of using a panchromatic (PAN) image co-registered with a HS image may reduce some of these limitations. In this work, such a HS-PAN unmixing method is developed in the context of the HYPXIM/HYPEX-2 space mission which would ship a HS sensor with an 8 m Ground Sampling Distance (GSD) and a 2 m GSD PAN camera. We first studied different ways of using the PAN image, in particular the computation of local statistics. A heterogeneity criterion computed on the PAN image and tested on two real images has proved to be able to detect pure HS pixels. With this result, a first unmixing method called Heterogeneity-Based Endmember Extraction (HBEE) has been developed. It allows one to estimate spectra (called endmembers) represented by pure HS pixels by detecting all the pure HS pixels and then classifying them. A first set of endmembers is thus extracted. HBEE's hypothesis does not allow one to estimate all the endmembers from the image. To tackle this problem, we have developed a second unmixing method that aims at estimating the remaining endmembers. This method, called Local Constrained Non-negative Matrix Factorisation (LCNMF), is iterative and local. At each iteration, it computes a reconstruction error map between the original HS image and the one rebuilt with the endmembers estimated by HBEE and LCNMF at the previous iteration. Then, it detects the most poorly rebuilt area and estimates a new endmember in this area. The sensitivity of the performances of the HBEE-LCNMF method with respect to its parameters has been evaluated for synthetic data as well as real data for which a precise groundtruth is available. This study showed that our method correctly estimates the endmembers as well as their number. It also showed that the performance of our method is greatly influenced by the presence of shadows. A set of default parameter values has also been derived from this study.
Finally, the performances of our method and of a selection of state-of-the-art methods have been compared. For synthetic data, HBEE-LCNMF yields the best performance. Our method provides equivalent performance compared to the other methods when applied to real data containing less than about ten materials. However, its performance decrease faster than that of most other methods when the image size increases.
The use of HBEE-LCNMF is then suitable for medium-size images containing less than about ten materials. One of the perspectives of this work is to divide large images into smaller regions and apply the method to each of them