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The genetic network of neuroanatomical phenotypes underlying psychiatric diseases
No full textCette thèse s'inscrit dans les domaines des biostatistiques et de l'épidémiologie génétique des troubles psychiatriques tout en intégrant une composante en neurosciences et en méthodologie. L'objectif principal a été d'étudier la génétique commune à la neuroanatomie et aux troubles psychiatriques en identifiant des structures génétiques sous-jacentes qui pourraient mener à l'identification de biomarqueurs pour l'amélioration de la prévention des troubles psychiatriques, et pourraient également mettre en lumière des processus biologiques qui n'ont pas été précédemment identifiés pour ces troubles. Les travaux effectués sont divisés en trois axes : la preuve de concept d'une méthode de détection de ces structures génétiques sous-jacentes, l'optimisation de la sélection de phénotypes pour l'analyse multivariée et l'utilisation de ces phénotypes en tant que covariables pour l'amélioration de la détection en analyse univariée. Le premier axe présente une méthode de détection de structures génétiques communes aux troubles psychiatriques et à la neuroanatomie à partir de résultats d'analyses multivariées de phénotypes neuroanatomiques. Ici, nous étudierons l'apport des associations génétiques détectées dans les analyses multivariées pour l'identification de ces structures génétiques communes au travers d'algorithmes de partitionnement dont la pertinence sera évaluée au travers d'analyses d'enrichissement. Le deuxième axe se concentrera sur la méthode de sélection des phénotypes pour la maximisation de détection de variants. Cette question a été soulevée dans le premier axe et a été approfondie pour proposer une méthode data-driven d'estimation d'un modèle stratifié se basant sur des métriques associées à ces phénotypes et nous démontrerons sa capacité à prédire le gain. Une généralisation de ce modèle stratifié sera également étudiée, permettant de ne pas spécifier de nombre de phénotypes souhaité au préalable. Le troisième et dernier axe, toujours en cours d'étude, nous renvoie vers les limitations de l'analyse multivariée, où nous étudierons l'impact de l'utilisation de phénotypes neuroanatomiques en tant que covariables. Pour cela, nous nous appuierons sur une méthode de sélection de covariables computationnellement lourde, « Covariate for Multiphenotype Studies ». En bref, cette méthode sélectionne des covariables corrélées au phénotype d'intérêt mais non associées au prédicteur d'intérêt pour améliorer la précision de l'association. Nous appliquerons une pré-sélection pour réduire le temps de calcul et quantifierons le gain obtenu par cette méthode sur les phénotypes neuroanatomiques. Ces deux derniers axes n'étudient donc pas directement la génétique partagée de la neuroanatomie et des troubles psychiatriques, mais visent à optimiser la détection de variants génétiques, ce qui impactera les résultats obtenus à travers des méthodologies similaires à celle présentée dans le premier axe.This thesis lies at the intersection of biostatistics and genetic epidemiology of psychiatric disorders, while also incorporating components of neuroscience and methodology. The main objective has been to explore the shared genetics of neuroanatomy and psychiatric disorders by identifying underlying genetic structures that could lead to the discovery of biomarkers for improved prevention of psychiatric conditions, and that may also shed light on biological processes previously unidentified in these disorders. The first axis introduces a method for detecting genetic structures shared between psychiatric disorders and neuroanatomy, based on results from multivariate analyses of neuroanatomical phenotypes. We investigate the added value of the genetic associations identified through multivariate analysis in uncovering these shared structures, using clustering algorithms, whose relevance is assessed through enrichment analyses. The second axis focuses on the selection of phenotypes to maximize variant detection. This question, initially raised in the first part, is further developed to propose a data-driven method for estimating a stratified model based on metrics associated with the phenotypes. We demonstrate its ability to predict gain in detection. A generalization of this stratified model is also explored, allowing for unspecified phenotype number selection in advance. The third and final axis, still ongoing, addresses the limitations of multivariate analysis by studying the impact of using neuroanatomical phenotypes as covariates. To this end, we rely on a computationally intensive method called Covariate for Multiphenotype Studies. In short, this method selects covariates that are correlated with the phenotype of interest but not associated with the predictor, in order to improve association precision. We will apply a pre-selection step to reduce computation time and quantify the gain achieved by this approach on neuroanatomical phenotypes. While these last two axes do not directly examine the shared genetics of neuroanatomy and psychiatric disorders, they aim to optimize the detection of genetic variants, which will in turn impact the results obtained using methodologies similar to the one presented in the first axis
Modélisation pour la commande des batteries zinc-air et zinc-air à circulation avec application à l'optimisation de la décharge
No full textLe développement des énergies renouvelables a vu une augmentation pendant les dernières décennies, notamment pendant la crise du COVID-19, ce qui a permis aux acteurs du domaine de gagner des parts de marché. Concernant la question du stockage, des nouvelles chimies et configurations visent à diversifier le domaine des batteries au-delà du lithium, à cause des questions de sécurité et des enjeux géopolitiques. Face à cette défi, les batteries métal-air, et notamment zinc-air, attirent l'attention des chercheurs et des entreprises grâce à leur bas coût, à la sécurité pendant leur fonctionnement, à leur haute densité énergétique et à la disponibilité du zinc sur le marché et sur la planète. Pourtant, même si la présence des batteries zinc-air sur le marché n'est pas récente, leur intégration dans des systèmes de haute puissance et des produits électroniques demeure un enjeu scientifique majeur. Cela s'explique notamment par les défis liés à leur rechargeabilité, à la performance des électrodes, ainsi qu'au développement de modèles mathématiques fiables permettant leur intégration dans des systèmes de gestion de batteries. Cette thèse vise à développer des modèles dynamiques pour les batteries zinc-air primaires ainsi que pour les batteries zinc-air à circulation rechargeables, à partir de données expérimentales, afin de permettre un contrôle efficace de leur décharge. Ce travail se décline en quatre grandes étapes : dans un premier temps, trois modèles du comportement statique de la tension sont proposés et validés à différents niveaux de décharge. Ensuite, un modèle du comportement dynamique est développé afin d'améliorer l'estimation de la tension aux bornes de chaque type de batterie. Dans un troisième temps, pour tenir compte de la variabilité intrinsèque des batteries due à leur état de santé et aux perturbations lors de leur opération, deux mécanismes de mise à jour en ligne des paramètres sont établis et validés expérimentalement. Enfin, une méthode de contrôle prédictif à horizon glissant est implémentée afin d'assurer une décharge optimale tout en respectant les contraintes d'opération et de sécurité. Une dernière étape, exploratoire, est présentée afin d'évaluer la capacité des modèles à estimer la tension d'un module de batteries connectées en série. Les résultats de cette thèse fournissent des éléments clés et constituent une base solide pour l'amélioration future des modèles d'estimation appliqués au contrôle des batteries zinc-air, et apportent les fondations de leur intégration ultérieure dans des systèmes de gestion de batteries à vocation industrielle.The development of renewable energies has increased in recent decades, particularly during the COVID-19 crisis, enabling players in the field to gain market share. As far as energy storage is concerned, new chemistries and configurations are aiming to diversify the field of batteries beyond lithium, due to safety and geopolitical issues. Faced with this challenge, metal-air batteries, and in particular zinc-air, are attracting the attention of researchers and companies thanks to their low cost, safe operation, high energy density, and zinc's availability on the market and on the planet. Despite their long-standing presence in the market, zinc-air batteries face considerable scientific challenges when it comes to their integration into high-power systems and consumer electronics. These challenges are largely attributed to issues regarding rechargeability, electrode performance, and the development of reliable mathematical models necessary for their incorporation into battery management systems. The aim of this thesis is to develop dynamic models for primary zinc-air batteries, as well as for rechargeable zinc-air flow batteries, based on experimental data, to enable effective control of their discharge. This work is divided into four main stages: firstly, three models of static voltage behavior are proposed and validated at different discharge levels. Next, a model for the dynamic behavior is developed to improve terminal voltage estimation for each type of battery. Thirdly, two online parameter updating mechanisms are established and experimentally validated to account for the intrinsic variability of batteries due to their state of health and disturbances during operation. Finally, a receding horizon predictive control method is implemented to ensure optimal discharge while respecting operating and safety constraints. A final, exploratory step is presented to evaluate the models' ability to estimate the voltage of a series-connected battery module. The results of this thesis provide key elements and a solid basis for the future improvement of estimation models applied to the control of zinc-air batteries, and lay the foundations for their subsequent integration into industrial battery management systems
Design of integrated decision-making and trajectory planning architectures for autonomous vehicles using deep reinforcement learning and risk assessment
No full textL’avancée rapide des véhicules autonomes (VA), grâce aux systèmes avances d’aide à la conduite (ADAS), a accéléré la recherche sur les systèmes de prise de décision intelligents garantissant la sécurité, l’efficacité et l’adaptabilité dans des environnements de conduite complexes. L’un de ces systèmes gère le mouvement longitudinal via le régulateur de vitesse adaptatif (ACC). Les systèmes ACC idéaux peuvent ralentir jusqu’à des vitesses faibles dans le trafic en accordéon, maintenir une distance de sécurité, minimiser les risques de collision arrière et réduire le besoin pour le conducteur d’ajuster continuellement la vitesse du véhicule en fonction du flux de circulation. Concernant le mouvement latéral, les manœuvres de changement de voie, bien qu’essentielles, posent des défis en raison de leur complexité et des risques de sécurité qu’elles impliquent. Cette thèse propose une architecture décisionnelle hiérarchique pour les véhicules autonomes, exploitant l’apprentissage par renforcement profond (DRL) et l’évaluation des risques pour intégrer une planification stratégique de haut niveau avec la planification de trajectoire et l’exécution de commandes de bas niveau. Le cadre propose aborde à la fois la prise de décision longitudinale et latérale, incluant des taches telles que la régulation de vitesse, les changements de voie, l’évaluation des risques et l’évitement d’obstacles. L’objectif principal est de développer un cadre décisionnel unifié pour les véhicules autonomes qui intègre les actions longitudinales et latérales, incorpore une évaluation dynamique des risques et s’intègre de manière transparente à la planification de trajectoire, garantissant ainsi la sécurité, l’efficacité et le confort dans des environnements de conduite divers et dynamiques. L’architecture proposée se compose de trois principaux composants : un module décisionnel de haut niveau qui génère des décisions stratégiques basées sur la perception de l’environnement par le véhicule, un module de planification de trajectoire de niveau intermédiaire qui génère des trajectoires et des profils de vitesse réalisables à partir des décisions de haut niveau, et un module de contrôle de bas niveau qui exécute les trajectoires planifiées tout en garantissant sécurité et confort. La première partie de la thèse se concentre sur le développement d’un module de prise de décision ACC base-DRL dans un cadre discret de processus décisionnel de Markov (MDP), permettant d’apprendre des politiques de suivi de véhicule sures, flexibles et réactives tout en tenant compte des conditions de circulation environnantes et en réagissant en conséquence. Cela est réalisé en concevant une fonction de récompense multi-objective, complète et facile à interpréter, qui reflète un comportement routier sur, réactif et rationnel. La deuxième partie se concentre sur le développement d’un module d’évaluation des risques qui établit une fonction d’évaluation dynamique des risques, prenant en compte les aspects longitudinaux et latéraux de l’environnement. En intégrant divers facteurs tels que la vitesse et la position relative, la fonction proposée permet au véhicule d’anticiper et de répondre de manière proactive aux dangers potentiels. Cela est réalisé en proposant un module décisionnel de haut niveau tenant compte des risques, intégré dans le planificateur de trajectoire des véhicules autonomes. De plus, ce module s’appuie sur le module ACC base sur-DRL pour inclure une conscience des risques et permettre une prise de décision longitudinale et latérale cohérente simultanément. La troisième partie se concentre sur l’unification de la prise de décision longitudinale et latérale ainsi que sur l’intégration de ce module avec le planificateur de trajectoire.The rapid advancement of autonomous vehicles (AVs), through Advanced Driver Assistance Systems (ADAS), has accelerated research into intelligent decision-making systems that ensure safety, efficiency, and adaptability in complex driving environments. One of these systems handles longitudinal motion through Adaptive Cruise Control (ACC). Ideal ACC systems can decelerate to low speeds in stop-and-go traffic, maintain a safe following distance, minimize rear-end collision risks, and lessen the driver’s need to continually adjust vehicle’s speed to match traffic flow. As for lateral motion, lane-change maneuvers, though essential, pose challenges due to their complexity and safety risks. This thesis presents a Hierarchical Decision Architecture for autonomous vehicles, leveraging Deep Reinforcement Learning (DRL) and risk assessment to integrate high-level strategic planning with trajectory planning and low-level control execution. The proposed framework addresses both lateral and longitudinal decision-making, encompassing tasks such as speed regulation, lane changes, risk asessemnt, and obstacle avoidance. The main objective is to develop a unified decision-making framework for autonomous vehicles that integrates longitudinal and lateral actions, incorporates dynamic risk assessment, and seamlessly integrates with trajectory planning, ensuring safety, efficiency, and comfort in diverse and dynamic driving environments. The proposed architecture consists of three main components: a high-level decisionmaking module that generates strategic decisions based on the vehicle’s perception of the environment, a mid-level trajectory planning module that generates feasible paths and speed profiles based on the high-level decisions, and a low-level control module that executes the planned trajectories while ensuring safety and comfort. The first part of the thesis focuses on the development of a DRL-based ACC decisionmaking module within a discrete-action Markov Decision Process (MDP) framework that learns safe, flexible, and responsive car-following policies agents while also being aware of the surrounding traffic conditions and reacting accordingly. This is achieved by designing a comprehensive, easy-to-interpret multi-objective reward function that reflects safe, responsive, and rational traffic behavior. The second part focuses on the development of a risk assessment module that establishes a function for dynamic risk assessment, considering both longitudinal and lateral aspects of the environment. By incorporating various factors such as velocity and relative position, the proposed function enables the vehicle to anticipate and respond to potential hazards proactively. This is done by proposing a high-level risk-aware decision-making module integrated into the trajectory planner of autonomous vehicles. Additionally, it builds upon the DRL-based ACC decision-making module to include risk awareness and allows coherent longitudinal and lateral decision-making simultaneously. The third part focuses on the unification of longitudinal and lateral decision-making and the integration of this module with the trajectory planner. The proposed architecture builds upon the previous parts to create a unified decision-making policy that combines longitudinal and lateral actions with environmental awareness, enabling the vehicle to navigate complex scenarios safely and efficiently. Simulation results demonstrate the architecture’s ability to outperform traditional rulebased and heuristic approaches, achieving higher safety margins, smoother trajectories, and improved responsiveness to dynamic traffic conditions. The integration of DRL techniques enables the system to adapt to diverse driving contexts and learn from real-time feedback, offering a pathway to more autonomous, human-like driving behaviors
The Image of Beijing in the Photo Book Beijing : Theatre of the People (2006) by Ambroise Tézenas
No full textL’archive photographique de Chine réalisée par des photographes français comme Marc Riboud et Henri Cartier-Bresson a profondément influencé la perception française de la Chine entre les années 1940 et 1980. Cependant, ces images ne reflètent plus la réalité actuelle du pays, qui a été transformée par sa transition vers une économie de marché. Il est donc nécessaire de renouveler notre regard sur la Chine pour enrichir l’échange culturel sinofrançais.Notre thèse explore cette problématique à travers l’analyse des photographies du livre Pékin, théâtre du peuple (2006) d’Ambroise Tézenas, qui capture la transformation urbaine de Pékin lors des préparatifs des Jeux olympiques de 2008.À mi-chemin entre documentaire et art, ces images soulèvent des questions sur la perception de Pékin : quels messages transmettent-elles, et comment ces messages sont-ils perçus ? En s’appuyant sur des approches sémiotiques, notre recherche propose une méthode originale pour analyser ces photographies. Nous les avons regroupées en cinq thèmes afin d’illustrer la manière dont Pékin est représentée à travers des concepts ambivalents comme passé et futur, réalité et fiction. Nous concluons que Pékin, théâtre du peuple ne se contente pas de représenter des paysages urbains, mais suscite une réflexion critique sur la société chinoise contemporaine.The photographic archive of China created by French photographers such as Marc Riboud and Henri Cartier-Bresson deeply influenced the French perception of China between the 1940s and 1980s. However, these images no longer reflect the current reality of the country, which has been transformed by its transition to a market economy. It is therefore necessary to renew our view of China to enrich Sino-French cultural exchange.Our thesis explores this issue through the analysis of photographs in the book Beijing: Theatre of the People (2006) by Ambroise Tézenas, which captures the urban transformation of Beijing during the preparations for the 2008 Olympic Games.Straddling the line between documentary and art, these images raise questions about the perception of Beijing: what messages do they convey, and how are these messages perceived? Drawing on semiotic approaches, our research proposes an original method for analyzing these photographs. We have grouped them into five themes to illustrate howBeijing is represented through ambivalent concepts such as past and future, reality and fiction. We conclude that Beijing: Theatre of the People is not merely a depiction of urban landscapes but rather triggers a deep reflection on contemporary Chinese society
Effets du rayonnement thermique sur la vitesse et l'accélération de flamme dans des mélanges dilués par des gaz brûlés
No full textDans le contexte de la transition énergétique et de la décarbonation, le développement de technologies de combustion plus propres est devenu un défi majeur. La combustion de l'hydrogène et l'oxycombustion du méthane apparaissent comme des procédés prometteurs en raison de leur potentiel d'exploitation neutre en carbone. Cependant, ces technologies sont confrontées à des défis importants liés aux températures de flamme élevées et à l'augmentation possible des émissions de NOₓ. La dilution des gaz frais par recirculation des gaz brûlés est une solution efficace permettant de modérer les températures de flamme et les émissions polluantes. Au-delà de la modification des propriétés adiabatiques des flammes, la dilution des gaz frais par des espèces radiativement participatives (H₂O, CO₂) soulève d'importantes questions sur les effets du rayonnement thermique -- un aspect souvent négligé dans les simulations de flammes libres. Lorsqu'il est pris en compte, le rayonnement se limite généralement à l'émission des gaz brûlés, tandis que l'absorption dans les gaz frais dilués reste largement inexplorée. Cette thèse vise donc à étudier de manière approfondie le couplage entre la combustion et le rayonnement thermique dans deux mélanges dilués d'intérêt particulier : H₂-Air-H₂O et CH₄-O₂-CO₂. Pour atteindre cet objectif, des simulations couplées combustion-rayonnement de complexité croissante sont réalisées. Des flammes 1D stationnaires, utilisant un cadre numérique combinant chimie et transport détaillés à des propriétés radiatives spectrales précises, sont d'abord considérées pour identifier les phénomènes clés du couplage et déterminer quelles conditions sont les plus significativement affectées par le rayonnement. Des configurations plus complexes, à la fois instationnaires et multidimensionnelles, sont ensuite étudiées avec des simulations numériques directes (DNS) couplées à une méthode Monte Carlo pour le rayonnement. Dans toutes les simulations, les résultats sont systématiquement comparés à des cas adiabatiques équivalents (combustion seule) pour isoler et quantifier les effets spécifiques du couplage rayonnement-combustion. Les résultats révèlent que le rayonnement thermique impacte significativement les caractéristiques des flammes, particulièrement dans des conditions pauvres et fortement diluées. Deux effets radiatifs principaux sont identifiés : l'émission des gaz brûlés entraîne une réduction de température, tandis que les gaz frais dilués réabsorbent une partie de cette émission, conduisant à leur préchauffage. Ce préchauffage accélère substantiellement la flamme. Pour caractériser ces interactions, des nombres de couplage adimensionnels comparant les échelles de temps de convection, de chimie et de rayonnement sont introduits, permettant de classer les flammes en trois régimes distincts : WeakAbs, RadConv et RadChem. Des modèles prédictifs simplifiés sont développés pour estimer efficacement les effets du rayonnement sans nécessiter de simulations couplées. Dans les configurations instationnaires, le rayonnement provoque des variations continues des vitesses de flamme absolue et de consommation pendant la propagation, remettant en question le concept d'une vitesse de flamme intrinsèque unique. Enfin, dans les flammes cylindriques d'H₂ pauvres, le rayonnement influence également les instabilités thermodiffusives, accélérant leur développement.In the context of energy transition and decarbonization, the development of cleaner combustion technologies has become a critical challenge. Hydrogen combustion and methane oxycombustion have emerged as promising processes due to their potential for carbon-free or carbon-neutral operation. However, these technologies face significant challenges with high temperatures and possible increase of NOx emissions. Dilution with exhaust gases (EGR) offers an effective solution by moderating flame temperatures pollutant emissions. Beyond modifying the adiabatic properties of flames, the dilution of fresh gases by radiatively participating species (H₂O, CO₂) raises important questions about thermal radiation effects -- an aspect often neglected in free flame simulations. When considered, radiation is typically limited to emission from burnt gases, while the absorption in diluted fresh gases remains largely unexplored. This thesis thus aims to comprehensively investigate the coupling between combustion and thermal radiation in two diluted mixtures of particular interest: H₂-Air-H₂O and CH₄-O₂-CO₂. To achieve this objective, detailed coupled combustion-radiation simulations of increasing complexity are performed. One-dimensional steady flames, employing a numerical framework that combines detailed chemistry, transport, and spectrally-resolved radiative properties, are first considered to identify the key phenomena of the coupling and determine which conditions are most significantly affected by radiation. More complex configurations, both unsteady and multi-dimensional, are then considered with Direct Numerical Simulations (DNS) coupled with a Monte Carlo method for radiation. Throughout all simulations, results are systematically compared with equivalent adiabatic cases (combustion-only) to isolate and quantify the specific effects of radiation-combustion coupling. The results reveal that thermal radiation significantly impacts flame characteristics, particularly in lean and highly diluted conditions. Two primary radiation effects are identified: emission from burnt gases causes temperature reduction, while the diluted fresh gases reabsorb part of this emission, leading to their preheating. This preheating accelerates the flame substantially. To characterize these interactions, non-dimensional coupling numbers comparing the timescales of convection, chemistry, and radiation are introduced, allowing flames to be classified into three distinct regimes: WeakAbs, RadConv, and RadChem. Simplified predictive models are developed to efficiently estimate radiation effects without requiring coupled simulations. In unsteady configurations, radiation causes continuous variations in the absolute and consumption flame speeds during propagation, challenging the concept of a unique intrinsic flame speed. Finally, in lean H₂ cylindrical flames, radiation additionally influences thermodiffusive instabilities, accelerating their development
Origin, size distribution and hygroscopic properties of shipborne observations of marine aerosols in the south-western Indian Ocean
No full textSix campagnes océanographiques ont permis de collecter des observations d'aérosols marins sur la partie sud-ouest de l'océan Indien en 2021 et 2023. Un ensemble d'instruments dédiés à la mesure d'aérosols (SMPS, OPC-N3, CCN-100) a été utilisé pour étudier la variabilité spatiale et temporelle de la distribution en taille des aérosols, des noyaux de condensation nuageux (CCN), des diamètres d'activation et de l'hygroscopicité (k). Le nombre total d'aérosols varie fortement avec des concentrations supérieures à 1500 cm-3 au nord de Madagascar et au milieu de l'océan Indien, et des concentrations inférieures à 200 cm-3 dans la partie est de l'océan subtropical Indien. Les plus fortes concentrations d'aérosols dans le mode grossier sont observées au sud de 40 °S et associées à la production primaire d'aérosols marins en condition de vent fort et de forte houle. La concentration de CCN à 0.4 % de sursaturation est globalement comprise entre 100 cm-3 et 500 cm-3 mais des valeurs aussi faibles que 50 cm-3 sont occasionnellement mesurées. À 0.2 % de sursaturation, le diamètre d'activation moyen est de 104 nm et est associé à un k de 0.36. À 0.4 % de sursaturation, le diamètre est de 76 nm et le k de 0.25. Les aérosols ont été classés selon l'origine des masses d'air en trois catégories : continentale, subtropicale indienne, océan Indien sud. Le mode grossier de la distribution en taille des aérosols est centré autour de 1.7 μm et sa concentration est maximale pour les masses d'air provenant du sud de l'océan Indien. Les aérosols des masses d'air continentales sont plus hydrophobes et associés à un k compris entre 0.1 et 0.13, ceux des masses d'air subtropicales indiennes sont plus hydrophiles et associés à des k compris entre 0.24 et 0.4, et ceux des masses d'air provenant du sud de l'océan Indien sont associés à des k compris entre 0.17 et 0.22. Une chute significative du k entre 0.2 % et 0.4 % de sursaturation lorsque la vitesse du vent augmente est observée pour les masses d'air sud indiennes, et est probablement liée à une plus forte présence d'espèces organiques à la surface des plus petits aérosols. Trois cas d'étude associés à de fortes concentrations en aérosols ont été analysés. Une période au nord de Madagascar pendant laquelle le navire est sous l'influence de masses d'air passant dans une couche limite peu développée au-dessus de Madagascar. Un cas de nucléation au milieu de l'océan Indien déclenché en période de temps clair entre deux périodes nuageuses. Une période de tempête au cours de laquelle la concentration en aérosols diminue dans un premier temps lorsque le navire est sous l'influence de masses d'air ayant traversé une zone de précipitation, puis augmente ensuite à mesure que le navire s'éloigne du système. Deux cas d'étude supplémentaires ont permis d'observer la distribution en taille des aérosols en condition pristine dans la partie sud de l'océan Indien et sous l'influence de masses d'air provenant de l'Antarctique au sud de Kerguelen.Marine aerosol observations during 6 campaigns carried out in 2021 and 2023 in the south-western Indian Ocean onboard the Marion Dufresne vessel are presented. A set of aerosol instruments (SMPS, OPC-N3, CCN-100) was used to study the spatial and temporal variability of the aerosol size distri- bution, cloud condensation nuclei (CCN), activation diameters, and hygroscopicity (k). The total number of aerosols exhibited strong variability, with concentrations greater than 1500 cm-3 north of Madagascar as well as in the middle of the subtropical Indian Ocean, and lower than 200 cm-3 in the eastern part of the subtropical Indian Ocean. The strongest concentrations of supermicronic aerosols were observed south of 40 °S and were associated with primary emissions during strong winds and heavy swells. CCN measured at 0.4 % supersaturation generally fluctuated between 100 cm-3 and 500 cm-3, with occasional minima as low as 50 cm-3 . At 0.2 % supersaturation, the average activation diameter was 104 nm, with an associated k of 0.36. At 0.4 % supersaturation, the average activation diameter was 76 nm, with an average k of 0.25. Using a back-trajectory model, the aerosol data were classified according to their main source regions: continental, Subtropical Indian Ocean, and Southern Indian Ocean. The coarse mode was centered at 1.7 μm of mean diameter, with its maximum number concentration measured for the Southern Indian Ocean air masses. Aerosols were more hydrophobic for continental air masses (k from 0.1 to 0.13), hydrophilic for subtropical In- dian Ocean air masses (k from 0.24 to 0.4), and intermediate values were found for Southern Indian Ocean air masses (k from 0.17 to 0.22). Southern Indian Ocean air masses exhibited a significant drop in k values (between 0.2 % and 0.4 % supersaturation) when the wind speed increased, likely due to a higher concentration of organic species on the surface of the smallest particles. Three specific events highlighted high aerosol concentrations. Elevated Na observed during a pollution event north of Madagascar matched the passage of air masses through a well-developed boundary layer over Madagascar before their subsidence toward the ship's location. Na reaching 4000 cm-3 north of Crozet Island was related to a nucleation event, which was possible when the ship encountered clear sky conditions between two periods of cloudy sky. Finally, Na exhibited high concentrations as the ship moved away from a storm that occurred between the Kerguelen Islands and Réunion Island. Two additional case studies were carried out to observe the size distribution of aerosols under pristine conditions in the southern Indian Ocean and under the influence of Antarctic air masses south of Kerguelen
Effects of a mutation on the fitness of a bacterium : theoretical estimation and numerical implementation
No full textCette thèse porte sur l'étude mathématique des mutations génétiques et de leurs effets sur la valeur sélective des individus, concept central en biologie évolutive. Une mutation est une modification spontanée ou provoquée de l'ADN, pouvant être délétère, neutre ou bénéfique. Ces mutations affectent la fitness des individus, c'est-à-dire leur capacité à survivre et à se reproduire. La question principale est la détermination de la Density of Fitness Effects (DFE), c'est-à-dire la répartition des effets des mutations sur la valeur sélective. Comprendre la DFE est crucial pour prédire l'évolution des populations, la diversité génétique ou encore les conséquences des programmes de conservation. Le point de départ de ce travail est un protocole expérimental développé par Lydia Robert et al. (2018), permettant d'observer en temps réel l'apparition de mutations chez E. coli. Ces nouvelles données rendent possible une estimation plus fine de la DFE, mais posent un défi statistique en raison du bruit expérimental. Dans une première partie, nous utilisons un modèle stochastique issu de [77] pour décrire l'évolution d'une population bactérienne sous l'effet des mutations, et nous développons une méthode non paramétrique d'estimation de la DFE basée sur des estimateurs de Fourier, pour laquelle nous prouvons des résultats de convergence. La deuxième partie introduit deux modèles déterministes représentant l'évolution de la fitness d'une population structurée par taux de croissance. Ces modèles permettent d'étudier les propriétés asymptotiques des solutions, et d'interpréter mathématiquement la dynamique des mutations observée expérimentalement. Enfin, la troisième partie applique plusieurs outils statistiques aux données expérimentales, dans le but de reconstruire la DFE à partir de ses moments, et de déterminer sa modalité. Ce travail offre un pont entre expérience biologique et modélisation mathématique des mutations.This thesis presents a mathematical study of genetic mutations and their effects on the fitness of individuals, a central concept in evolutionary biology. A mutation is a spontaneous or induced alteration of DNA, which can be deleterious, neutral, or beneficial. These mutations affect the fitness of individuals, i.e., their ability to survive and reproduce. The main question addressed is the estimation of the Density of Fitness Effects (DFE), which describes the distribution of the effects of mutations on fitness. Understanding the shape of the DFE is essential for predicting population evolution, genetic diversity, and the consequences of conservation programs. The starting point of this work is an experimental protocol developed by Lydia Robert et al. (2018), which allows real-time observation of mutation events in E. coli. These new data open up opportunities for improved estimation of the DFE, but also raise statistical challenges due to experimental noise .In the first part of this manuscript, we consider a stochastic model from [77] that describes the evolution of a bacterial population under mutation pressure. We develop a nonparametric estimation method based on Fourier estimators to recover the DFE, and establish convergence results for our estimator. The second part introduces two deterministic models for the evolution of fitness in a population structured by growth rate. These models allow us to study the asymptotic behavior of the population and provide mathematical insight into the dynamics of mutation accumulation observed in experiments. Finally, the third part applies various statistical methods to the experimental data, aiming to reconstruct the DFE from its empirical moments and to assess whether it is unimodal or multimodal. This work builds a bridge between experimental biology and the mathematical modeling of mutation effects
Quantitative Phase Imaging with a Thin Diffuser : Developments and Applications in Cell Biology
No full textL'imagerie quantitative de phase (QPI) exploite l'intensité et, surtout, la phase de la lumière pour révéler avec précision les propriétés biophysique des cellules et tissus. Dans ce contexte, DiPSI (pour Diffuser Phase Sensing and Imaging) est une méthode d'imagerie de front d'onde reposant sur l'insertion d'un diffuseur mince en amont d'une caméra standard. La figure de speckle ainsi générée, associée à l'effet mémoire du diffuseur, permet d'encoder les distorsions du front d'onde avec une sensibilité élevée (<λ/500), tout en s'affranchissant de la complexité et des artefacts de cohérence inhérents aux montages interférométriques. La vitesse de reconstruction, la résolution, et le caractère quantitatif de la méthode ont été optimisés via des simulations et caractérisés expérimentalement. En associant DiPSI à des méthodes d'apprentissage profond, il a été possible d'identifier sans marquage des populations de cellules rétiniennes dérivées de cellules souche pluripotentes induites humaines (hiPSCs), et ce afin de répondre à un besoin urgent en thérapie cellulaire. Dans un contexte biophysique, la méthode a également été appliquée à la quantification du volume de gaz produit par des bactéries Escherichia coli génétiquement modifiées. Ceci a permis de mettre en évidence un lien étroit entre l'encombrement macromoléculaire et la persistance aux antibiotiques. Enfin, une librairie d'outils numériques a été développée pour favoriser l'adoption et la diffusion de la technique.Quantitative Phase Imaging (QPI) leverages both the intensity and, crucially, the phase of light to precisely reveal the biophysical properties of cells and tissues. In this context, DiPSI (for Diffuser Phase Sensing and Imaging) is a wavefront imaging method that relies on placing a thin diffuser upstream of a standard camera. The resulting speckle pattern, combined with the diffuser's memory effect, enables high-sensitivity encoding of wavefront distortions (<λ/500) while eliminating the complexity and coherence artifacts inherent to interferometric setups. The reconstruction speed, resolution, and quantitative nature of the method were optimized through simulations and experimentally validated. By integrating DiPSI with deep learning techniques, label-free identification of retinal cell populations derived from human induced pluripotent stem cells (hiPSCs) was achieved, addressing an urgent need in cell therapy. In a biophysical context, the method was also applied to quantify gas volume production by genetically modified Escherichia coli bacteria. This revealed a strong correlation between macromolecular crowding and antibiotic persistence. Finally, a digital toolkit library was developed to facilitate the adoption and dissemination of the technique
Word Imageability and lexico-semantic processes : individual and lexical determinants
No full textLes mots diffèrent les uns des autres quant à l’aisance avec laquelle ils peuvent évoquer des images mentales à l’esprit du lecteur. L’imageabilité est considérée comme un reflet de la richesse des informations sémantiques, notamment sensorielles, qui leur sont associées en mémoire. De nombreuses études ont montré que les mots imageables (e.g., fraise) étaient plus faciles à lire et à mémoriser que les mots faiblement imageables (e.g., entité), soulignant l’importance de l’imageabilité dans le traitement des mots écrits. L’investigation de ce facteur a joué un rôle central dans la spécification de théories concernant le fonctionnement langagier et le format sous lequel la signification des mots est représentée en mémoire. Cependant, de récents travaux ont remis en question la validité du construit d’imageabilité en raison de fluctuations dans l’effet de ce facteur, sans toutefois réussir à en identifier les déterminants. L’objectif général de cette thèse était de préciser les processus sous-tendant les effets d’imageabilité sur le traitement des mots écrits et leurs sources de variabilité à l’âge adulte. Plus précisément, nos travaux visaient à 1) identifier les prédicteurs de l’imageabilité perçue des mots ; 2) préciser les déterminants lexico-sémantiques de variabilité des effets d’imageabilité dans des tâches impliquant l’identification de mots écrits et 3) déterminer le rôle des caractéristiques individuelles de vocabulaire et d’imagerie mentale dans l’émergence de l’effet d’imageabilité sur le traitement des mots écrits chez des adultes jeunes et des adultes plus âgés. Dans ce cadre, nous avons combiné analyses de normes lexico-sémantiques, méga-études et études expérimentales incluant des mesures de caractéristiques individuelles. Nous avons tout d’abord analysé des normes d’imageabilité (Étude 1) et examiné les déterminants lexicaux et sémantiques de l’effet d’imageabilité dans une méga-étude de la littérature (Étude 2). Nous avons ensuite validé un questionnaire d’imagerie mentale multisensorielle pour les adultes francophones (Étude 3), afin d’investiguer le rôle de ce facteur et du vocabulaire dans les estimations d’imageabilité de participants (Étude 4). Enfin, nous avons étudié expérimentalement la modulation de l’effet d’imageabilité selon les caractéristiques des participants et des mots : chez des adultes jeunes dans des tâches de démasquage progressif (Étude 5) et de reconnaissance en mémoire (Étude 6), puis en comparant des adultes jeunes et plus âgés dans une tâche de décision lexicale (Étude 7). Nous avons montré que la valeur d’imageabilité des mots émergeait d’une interaction entre les caractéristiques des mots et certaines caractéristiques individuelles, dont les capacités d’imagerie mentale (Études 1 et 4). Un effet facilitateur de l’imageabilité des mots a été montré dans leur reconnaissance visuelle (Études 2, 5 et 7) et en mémoire (Étude 6). De plus, l’effet d’imageabilité était modulé par l’ambiguïté sémantique des mots (Étude 5) et leur émotionnalité (Étude 6). Chez les jeunes adultes, l’effet d’imageabilité ne variait ni selon leur niveau de vocabulaire ni selon leurs capacités d’imagerie (Études 5 à 7). Chez les adultes âgés, le bénéfice lié à l’imageabilité des mots était comparativement plus élevé et était d’autant plus marqué que leur vocabulaire était réduit (Étude 7). Dans l’ensemble, nos résultats témoignent de la robustesse de l’effet d’imageabilité à l’âge adulte et soulignent la validité du construit d’imageabilité et de ses mesures, ainsi que le locus sémantique de ses effets. L’investigation originale des liens entre estimations d’imageabilité, effet d’imageabilité et caractéristiques inter-individuelles menée dans cette thèse apporte de nouveaux éléments, que nous discutons en termes de représentations et de processus cognitifs. Nous proposons de resituer l’imageabilité à l’interface de modèles à activation interactive et de conceptions incarnées du fonctionnement cognitivo-langagier.Words differ in the ease with which they can evoke sensory mental images in a reader’s mind. Imageability is thought to reflect the richness of semantic information – particularly sensory – associated with words in memory. Numerous studies have shown that highly imageable words (e.g., strawberry) are easier to read and remember than low-imageability words (e.g., entity), highlighting the central role of imageability in written word processing. Research on this factor has been instrumental in developing theories of language processing and the format in which word meaning is represented in memory. However, recent work has questioned the validity of the imageability construct due to variability in its effects, while failing to identify the underlying causes. The main objective of this thesis was to clarify the cognitive processes underlying imageability effects in written word processing, and their sources of variability in adulthood. More specifically, we aimed to 1) identify predictors of perceived word imageability; 2) specify the lexico-semantic determinants of variability in imageability effects in tasks involving written word identification and 3) determine the role of individual differences in vocabulary and mental imagery in the imageability effect of young and older adults. To this end, we combined analyses of lexico-semantic norms, megastudies, and experimental studies including individual difference measures. We first analysed imageability norms (Study 1) and examined the lexical and semantic predictors of imageability effects using a previously published mega-study (Study 2). We then validated an assessment of multisensory mental imagery for French-speaking adults (Study 3) in order to explore the roles of mental imagery and vocabulary in imageability ratings (Study 4). Finally, we experimentally investigated how word and participant characteristics modulated the imageability effects: in young adults, using progressive demasking (Study 5) and recognition memory tasks (Study 6); and in a lexical decision task comparing young and older adults (Study 7). Our results show that imageability ratings emerge from an interaction between word-level properties and individual characteristics, such as imagery abilities (Studies 1 and 4). A facilitatory imageability effect was found in visual word recognition (Studies 2, 5, and 7) and recognition memory (Study 6). Moreover, the imageability effect was modulated by semantic ambiguity (Study 5) and word emotionality (Study 6). In young adults, the imageability effect was not influenced by vocabulary or imagery abilities (Studies 5–7). Comparatively, older adults showed a larger benefit from imageability, an effect which was further accentuated for individuals with a lower vocabulary (Study 7). Altogether, our findings provide evidence of robust imageability effects in adulthood, supporting the validity of the imageability construct and its measurement as well as the semantic locus of its effects. This original investigation of the links between imageability ratings, imageability effects and individual differences provides new insights, which we discuss in terms of mental representations and cognitive processes. We propose that imageability be situated at the interface between interactive activation models and embodied accounts of language and cognition
Les rachats d'action : pourquoi les entreprises rachètent-elles leurs propres actions ? quel est le facteur déclenchant entre versement de dividendes et rachats d'actions ?
No full textCette thèse étudie les dynamiques des stratégies d'allocation du capital des entreprises, en se concentrant spécifiquement sur les mécanismes de retour aux actionnaires—les dividendes et les rachats d'actions—dans divers contextes internationaux. En mobilisant une vaste base de données couvrant 1 000 entreprises issues de neuf pays sur une période de 15 ans, cette recherche adopte une approche méthodologique robuste et mixte, combinant des techniques quantitatives avancées telles que les modèles VAR (Vector Autoregression), les tests de causalité de Granger, les études événementielles et les réseaux neuronaux, ainsi que des analyses qualitatives comprenant l'analyse thématique et l'analyse de contenu.Les résultats mettent en évidence des spécificités régionales nettes : les entreprises américaines privilégient principalement les rachats d'actions en raison de leur flexibilité et de leur réactivité rapide aux conditions de marché, tandis que les entreprises européennes favorisent généralement les dividendes afin de signaler leur stabilité financière et leur solidité à long terme aux parties prenantes. De plus, les analyses montrent que les entreprises combinant les deux méthodes (dividendes et rachats) enregistrent systématiquement de meilleures performances financières et une création de valeur supérieure, soulignant ainsi les avantages stratégiques d'une approche hybride des politiques de distribution.En explorant l'interaction entre les cadres de gouvernance, les environnements réglementaires et les facteurs culturels dans les décisions d'allocation du capital, cette étude enrichit les débats actuels en finance d'entreprise. Elle apporte des éclairages concrets à destination des dirigeants d'entreprises, des investisseurs et des décideurs politiques, mettant en avant l'importance stratégique d'aligner les politiques de rémunération des actionnaires à la fois sur les attentes immédiates des marchés et sur la pérennité financière à long terme.This thesis investigates corporate capital allocation strategies, focusing specifically on shareholder return mechanisms—dividends and stock buybacks—across diverse international markets. Utilizing an extensive dataset comprising 1,000 firms from nine countries over a 15-year period, this research adopts a robust mixed-methods approach, integrating advanced quantitative methods such as Vector Autoregression (VAR), Granger causality tests, event studies, and neural network modeling, along with qualitative analyses including thematic and content analysis. The findings highlight clear regional distinctions: U.S. companies predominantly favor stock buybacks due to their flexibility and responsiveness to market conditions, whereas European firms typically emphasize dividends to signal stability and long-term financial strength to stakeholders. Additionally, the analysis demonstrates that firms combining dividends and buybacks consistently achieve superior financial performance and value creation, underscoring the strategic advantages of hybrid payout approaches. By highlighting the interaction among governance frameworks, regulatory environments, and cultural factors in capital distribution decisions, this study enriches existing debates in corporate finance. It provides actionable insights for corporate managers, investors, and policymakers, emphasizing the strategic importance of aligning shareholder payout strategies with both immediate market expectations and long-term financial sustainability