Tesis sobre el tema "Échelles biologiques"
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Nguepedja, Nankep Mac jugal. "Modélisation stochastique de systèmes biologiques multi-échelles et inhomogènes en espace". Thesis, Rennes, École normale supérieure, 2018. http://www.theses.fr/2018ENSR0012/document.
Resumen
Les besoins grandissants de prévisions robustes pour des systèmes complexes conduisent à introduire des modèles mathématiques considérant un nombre croissant de paramètres. Au temps s'ajoutent l'espace, l'aléa, les échelles de dynamiques, donnant lieu à des modèles stochastiques multi-échelles avec dépendance spatiale (modèles spatiaux). Cependant, l'explosion du temps de simulation de tels modèles complique leur utilisation. Leur analyse difficile a néanmoins permis, pour les modèles à une échelle, de développer des outils puissants: loi des grands nombres (LGN), théorème central limite (TCL), ..., puis d'en dériver des modèles simplifiés et algorithmes accélérés. Dans le processus de dérivation, des modèles et algorithmes dits hybrides ont vu le jour dans le cas multi-échelle, mais sans analyse rigoureuse préalable, soulevant ainsi la question d'approximation hybride dont la consistance constitue l'une des motivations principales de cette thèse.En 2012, Crudu, Debussche, Muller et Radulescu établissent des critères d'approximation hybride pour des modèles homogènes en espace de réseaux de régulation de gènes. Le but de cette thèse est de compléter leur travail et le généraliser à un cadre spatial.Nous avons développé et simplifié différents modèles, tous des processus de Markov de sauts pures à temps continu. La démarche met en avant, d'une part, des conditions d'approximations déterministes par des solutions d'équations d'évolution (type réaction-advection-diffusion), et, d'autre part, des conditions d'approximations hybrides par des processus stochastiques hybrides. Dans le cadre des réseaux de réactions biochimiques, un TCL est établi. Il correspond à une approximation hybride d'un modèle homogène simplifié à deux échelles de temps (suivant Crudu et al.). Puis, une LGN est obtenue pour un modèle spatial à deux échelles de temps. Ensuite, une approximation hybride est établie pour un modèle spatial à deux échelles de dynamique en temps et en espace. Enfin, des comportements asymptotiques en grandes populations et en temps long sont présentés pour un modèle d'épidémie de choléra, via une LGN suivie d'une borne supérieure pour les sous-ensembles compacts, dans le cadre d'un principe de grande déviation (PGD) correspondant.À l'avenir, il serait intéressant, entre autres, de varier la géométrie spatiale, de généraliser le TCL, de compléter les estimations du PGD, et d'explorer des systèmes complexes issus d'autres domainesThe growing needs of precise predictions for complex systems lead to introducing stronger mathematical models, taking into account an increasing number of parameters added to time: space, stochasticity, scales of dynamics. Combining these parameters gives rise to spatial --or spatially inhomogeneous-- multiscale stochastic models. However, such models are difficult to study and their simulation is extremely time consuming, making their use not easy. Still, their analysis has allowed one to develop powerful tools for one scale models, among which are the law of large numbers (LLN) and the central limit theorem (CLT), and, afterward, to derive simpler models and accelrated algorithms. In that deduction process, the so-called hybrid models and algorithms have arisen in the multiscale case, but without any prior rigorous analysis. The question of hybrid approximation then shows up, and its consistency is a particularly important motivation of this PhD thesis.In 2012, criteria for hybrid approximations of some homogeneous regulation gene network models were established by Crudu, Debussche, Muller and Radulescu. The aim of this PhD thesis is to complete their work and generalize it afterward to a spatial framework.We have developed and simplified different models. They all are time continuous pure jump Markov processes. The approach points out the conditions allowing on the the one hand deterministic approximations by solutions of evolution equations of type reaction-advection-diffusion, and, on the other hand, hybrid approximations by hybrid stochastic processes. In the field of biochemical reaction networks, we establish a CLT. It corresponds to a hybrid approximation of a simplified homogeneous model (due to Crudu et al.). Then a LLN is obtained for a spatial model with two time scales. Afterward, a hybrid approximation is established, for a two time-space scales spatial model. Finally, the asymptotic behaviour in large population and long time are respectively presented for a model of cholera epidemic, through a LLN followed by the upper bound for compact sets, in the context of a corresponding large deviation principle (LDP).Interesting future works would be, among others, to study other spatial geometries, to generalize the CLT, to complete the LDP estimates, and to study complex systems from other fields
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Trebulle, Pauline. "Modélisation multi-échelles de réseaux biologiques pour l’ingénierie métabolique d'un châssis biotechnologique". Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLA022/document.
Resumen
Le métabolisme définit l’ensemble des réactions biochimiques au sein d’un organisme, lui permettant de survivre et de s’adapter dans différents environnements. La régulation de ces réactions requiert un processus complexe impliquant de nombreux effecteurs interagissant ensemble à différentes échelles.Développer des modèles de ces réseaux de régulation est ainsi une étape indispensable pour mieux comprendre les mécanismes précis régissant les systèmes vivants et permettre, à terme, la conception de systèmes synthétiques, autorégulés et adaptatifs, à l'échelle du génome. Dans le cadre de ces travaux interdisciplinaires, nous proposons d’utiliser une approche itérative d’inférence de réseau et d’interrogation afin de guider l’ingénierie du métabolisme de la levure d’intérêt industriel Yarrowia lipolytica.À partir de données transcriptomiques, le premier réseau de régulation de l’adaptation à la limitation en azote et de la production de lipides a été inféré pour cette levure. L’interrogation de ce réseau a ensuite permis de mettre en avant et valider expérimentalement l’impact de régulateurs sur l'accumulation lipidique.Afin d’explorer davantage les liens entre régulation et métabolisme, une nouvelle méthode, CoRegFlux, a été proposée pour la prédiction de phénotype métabolique à partir des profils d’activités des régulateurs dans les conditions étudiées.Ce package R, disponible sur la plateforme Bioconductor, a ensuite été utilisé pour mieux comprendre l’adaptation à la limitation en azote et identifier des phénotypes d’intérêts en vue de l’ingénierie de cette levure, notamment pour la production de lipides et de violacéine.Ainsi, par une approche itérative, ces travaux apportent de nouvelles connaissances sur les interactions entre la régulation et le métabolisme chez Y. lipolytica, l’identification de motifs de régulation chez cette levure et contribue au développement de méthodes intégratives pour la conception de souches assistée par ordinateurMetabolism defines the set of biochemical reactions within an organism, allowing it to survive and adapt to different environments. Regulating these reactions requires complex processes involving many effectors interacting together at different scales.Developing models of these regulatory networks is therefore an essential step in better understanding the precise mechanisms governing living systems and ultimately enabling the design of synthetic, self-regulating and adaptive systems at the genome level. As part of this interdisciplinary work, we propose to use an iterative network inference and interrogation approach to guide the engineering of the metabolism of the yeast of industrial interest Yarrowia lipolytica.Based on transcriptomic data, the first network for the regulation of adaptation to nitrogen limitation and lipid production in this yeast was inferred.The interrogation of this network has then allowed to to highlight and experimentally validate the impact of several regulators on lipid accumulation. In order to further explore the relationships between regulation and metabolism, a new method, CoRegFlux, has been proposed for the prediction of metabolic phenotype based on the influence profiles of regulators in the studied conditions. This R package, available on the Bioconductor platform, was then used to better understand adaptation to nitrogen limitation and to identify phenotypes of interest for strain engineering, particularly for the production of lipids and amino acid derivatives such as violacein.Thus, through an iterative approach, this work provides new insights into the interactions between regulation and metabolism in Y. lipolytica, conserved regulatory module in this yeast and contributes to the development of innovative integrative methods for computer-assisted strain design
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Puech, Camille. "Hétérogénéité des pratiques agricoles biologiques et conventionnelles dans les paysages bretons : effets sur les communautés d'insectes auxiliaires à différentes échelles". Thesis, Rennes 1, 2014. http://www.theses.fr/2014REN1S117/document.
Resumen
En réponse aux pertes de biodiversité et à une insécurité alimentaire croissante, l’agriculture moderne doit se tourner vers une gestion plus durable des paysages agricoles. L’Agriculture Biologique (AB) est considérée comme une solution prometteuse à ces enjeux. En effet, ses pratiques agricoles étant globalement plus favorables aux ennemis naturels de ravageurs que celles de l’Agriculture Conventionnelle (AC), elle pourrait permettre de remplacer l'utilisation des pesticides par celle du contrôle biologique. Cependant, les études évaluant ces effets restent contradictoires, probablement car elles ne tiennent pas compte de la diversité des pratiques réalisées en AB et en AC. A plus large échelle, les pratiques ont par ailleurs rarement été considérées dans la description de l’hétérogénéité paysagère, bien que la nature et l’organisation spatiale de la matrice agricole soit susceptible d’affecter les espèces qui y vivent. L’objectif de ce travail de thèse est d’évaluer les effets de la diversité et de l’organisation spatiale des pratiques en AB et en AC sur les insectes auxiliaires, à l’échelle de la parcelle et du paysage. Un travail de terrain a été réalisé en 2012 et 2013 en Ille et Vilaine. Quarante paires de parcelles de blé d’hiver en AB et en AC ont été sélectionnées, réparties le long d’un gradient paysager de surfaces en AB. Dans chaque parcelle, les communautés d'ennemis naturels de pucerons (coccinelles, carabes, parasitoïdes) ont été échantillonnées. Des enquêtes ont permis de caractériser les pratiques agricoles réalisées par les agriculteurs dans les parcelles suivies et dans leur environnement paysager. Nous avons mis en évidence l’existence d’une large diversité de pratiques agricoles dans les systèmes en AB et en AC. A l’échelle parcellaire, les effets des pratiques sur la diversité des insectes auxiliaires sont forts, les systèmes en AB leur étant globalement plus favorables. Considérer un niveau plus fin de description des pratiques nous a permis d’identifier celles qui affectent réellement les insectes et de montrer qu’il est possible de favoriser leur présence, quel que soit le mode de production. A l’échelle du paysage, nous n’avons mis en évidence aucun effet de l’étendue et de l’organisation de l’AB sur les ennemis naturels. Une description plus fine des pratiques nous a malgré tout permis de souligner l’importance de certaines stratégies de pratiques, à certaines échelles. A partir de ces résultats, nous proposons des pistes pour l’aménagement des paysages agricoles. Les problèmes méthodologiques liés à la description des pratiques agricoles à l’échelle du paysage sont également discutésDue to the loss of biodiversity and increasing food insecurity, modern agriculture must evolve toward a more sustainable management of agricultural landscapes. Organic Farming (OF) is considered as a promising solution to meet this challenge. Organic practices are indeed generally more favorable to pest natural enemies than Conventional Farming (CF), suggesting that pesticides could be replaced by biological control. However, studies evaluating these effects are contradictory, probably because they do not consider the diversity of practices implemented in OF and CF. On a broader scale, practices have rarely been considered in the description of landscape heterogeneity, although the nature and configuration of farmland must affect species. The target of this PhD work is to evaluate the effects of the diversity and spatial organization of organic and conventional farming practices on insect natural enemies, at field and landscape scales. A fieldwork was conducted in 2012 and 2013 in Brittany. Forty pairs of organic and conventional winter wheat fields were selected, distributed along a landscape gradient of OF area. In each field, aphid natural enemies (ladybirds, carabid beetles, parasitoids) were sampled. We interviewed farmers to characterize farming practices implemented in fields and their surrounding landscape. We observed a wide diversity of farming practices in OF and CF. At field scale, effects of practices on the diversity of natural enemies were strong, OF being overall more favorable. Considering a finer description of practices allowed us identifying those really affecting insects, and showing they can be enhanced regardless of the farming type. At landscape scale, we found no effect of the OF area and configuration on natural enemies. With a more detailed description of practices, we however highlighted the importance of some farming strategies, at some scales. Based on these results, we open up avenues to manage agricultural landscapes. Methodological issues related to the description of farming practices on large areas are also discussed
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Blanck, Aurélie. "Variabilité des traits d'histoire de vie de poissons d'eau douce Européens à différentes échelles spatiales et niveaux biologiques : (population et espèce)". Lyon 1, 2007. http://www.theses.fr/2007LYO10071.
Resumen
Un objectif récurrent en écologie concerne la connaissance des traits d’histoire de vie et de leur variabilité. En eau douce, les contraintes environnementales sont omniprésentes pour les poissons et jouent un rôle important dans la variabilité des traits d’histoire de vie des organismes. Dans ce cadre, l’objectif principal de cette thèse consiste à étudier les liens entre les traits des poissons d’eau douce européens et l’environnement en privilégient une approche à plusieurs niveaux biologiques (population et espèce) et échelles spatiales (continentale, régionale et locale). Grâce à une importante somme de données biologiques et environnementales acquises à la fois par une vaste recherche bibliographique à l’échelle de l’Europe et un important travail de terrain sur le bassin Rhodanien, ce travail illustre (1) un effet de la température à l’échelle continentale et régionale sur plusieurs traits de populations, qui ne se confirme cependant pas pour toutes les espèces et (2) un effet très faible de l’hydraulique à l’échelle continentale et régionale sur les traits des populations. A l’opposé, au niveau de l’espèce, les relations entre les traits et l’hydraulique semblent prédominer sur les relations entre les traits et la température. L’hydraulique à l’échelle du micro-habitat joue un rôle d’ "habitat template" pour les stratégies des espèces, les milieux peu profonds et rapides sélectionnant les espèces à stratégie démographique opportuniste. La comparaison entre la variabilité intraspécifique et la variabilité interspécifique des traits illustre la pertinence d’utiliser dans les approches comparatives interspécifiques et inter-communautés des traits d’espèces mesurés à l’échelle régionale et des traits d’espèces issus de la littérature comme la fécondité et les traits liés à la taille, et cela malgré leur variabilité intraspécifique. En intégrant la variabilité de nombreux traits à plusieurs niveaux biologiques et échelles spatiales, ma thèse apporte des éléments de réflexion aux écologues de différentes disciplines telles que la dynamique et la biologie des populations, la biologie des espèces, l’écologie des communautés et l’écologie évolutiveThe objective of improving understanding of life-history traits of organisms and their variation is recurrent in ecology. It is now widely accepted that environmental constraints in freshwaters play a key role in life-history trait variations in fish. In this context, this work aims to study the relationships between life-history traits of European freshwater fish and their environment focusing on different biological levels (population and species) and different spatial scales (continental, regional and local scales). Using biological and environmental data from published sources at the European scale and from field work in the Rhone river basin, this work illustrates (1) the effect of temperature at the continental and regional scales on several population traits, that are not confirmed for all species and (2) the weak effect of hydraulics at the continental and regional scales on population traits. By contrast, this work identifies more important relationships between hydraulics and traits than between temperature and traits at the species level. Microhabitat hydraulics seems to provide a template for species ecological strategies with fast-flowing and shallow microhabitats (riffles) selecting opportunistic species. The comparison between the intraspecific variation in traits and the interspecific variation in traits illustrates the relevance of using traits estimated at the species level and at the regional scale, and traits such as fecundity and traits associated with body size estimated at the species level from literature, in interspecific and inter-communities comparative approaches. By integrating variation of multiple traits in different biological levels and at different spatial scales, my thesis provides interesting elements for ecologists of different disciplines such as population biology and dynamics, species biology, community ecology and evolutionary ecology
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Grulois, Daphné. "Etude de la dispersion et du recrutement à différentes échelles spatiales chez Undaria pinnatifida, une macro-algue introduite le long des côtes bretonnes". Paris 6, 2010. http://hal.upmc.fr/tel-01111061.
Resumen
Les invasions biologiques sont la deuxième cause de diminution de la biodiversité mondiale. Les espèces introduites se sont révélées d’excellents modèles d’étude pour appréhender les processus micro-évolutifs et écologiques liés à la colonisation et à l’adaptation rapide d’espèces dans de nouveaux milieux. Par des approches spatiales basées sur la génétique des populations, l’objectif de cette thèse a été de décrire les modalités de dispersion agissant à différentes échelles spatiales chez la macro-algue Undaria pinnatifida, introduite en Europe du Nord depuis 30 ans. Trois études ont été menées: inter-baies (3 baies, 19 pops. , 628 ind. ), intra-baie (30 pops. , 955 ind. ) et intra-population (2 années, 2 pops. , 1021 ind. ) à l’aide de 9 loci microsatellites. Deux autres études ont permis de suivre la colonisation d’U. Pinnatifida sur des substrats artificiels (7 mois ; > 400 ind. ) et naturels (3 sites). Enfin, des études ont été menées sur les stades microscopiques de cette algue. Afin de détecter spécifiquement les spores dans la colonne d’eau, 7 sondes oligonucléotidiques ont été optimisés pour des hybridations « FISH ». Des études expérimentales sur les gamétophytes ont montré qu’ils pouvaient être un nouvel agent de dispersion. Ces études ont permis de souligner l’interaction entre de multiples modalités de dispersion dans l’établissement durable d’U. Pinnatifida. Par ailleurs, bien qu’étant une espèce invasive à une échelle mondiale, ses capacités de dispersion naturelle apparaissent comme un facteur limitant dans son expansion à une échelle locale et régionale, contrebalancée principalement par les activités anthropiques et la disponibilité en habitats artificiels
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Weil, Sarah Sophie. "Le rôle des traits des espèces dans la dispersion à différentes échelles - de la compréhension du passé profond aux processus actuels". Electronic Thesis or Diss., Université Grenoble Alpes, 2023. https://thares.univ-grenoble-alpes.fr/2023GRALV030.pdf.
Resumen
L'un des défis les plus pressants de l'écologie consiste à comprendre les mécanismes qui régissent la répartition de la vie à l'échelle mondiale. Dans ce contexte, les événements rares de dispersion à travers des barrières biogéographiques et l'établissement d’espèces dans de nouvelles régions sont un facteur clé. En effet, ces événements peuvent influencer la répartition des espèces dispersantes et des espèces des communautés réceptrices, et à long terme initier des processus de spéciation. À plus petite échelle, la dispersion est essentielle pour la persistance des espèces et leur permet de réagir aux changements de leur environnement directement par le mouvement ou indirectement par l'adaptation. Toutes les espèces n’ont pas les mêmes capacités pour se disperser et s'établir. Mieux comprendre ces différences est devenu une nouvelle urgence aujourd'hui si nous voulons être pertinent et réalistes dans les actions de conservation à venir, dans le contexte des changements globaux (notamment des invasions biologiques, de l'utilisation des terres et du changement climatique). Les traits des espèces sont considérées comme un facteur important dans la réussite de la dispersion. Par exemple, les espèces de grande taille sont souvent de meilleurs disperseurs que les petites, et les plantes dont les graines peuvent flotter sont plus susceptibles de se disperser sur des archipels insulaires que celles dont les graines coulent. Cependant, peu de tests concernant le rôle des traits dans la dispersion à large échelle biogéographique ont été effectués. Dans cette thèse, je combine des approches biogéographiques, macroécologiques et macroévolutives pour identifier le rôle des traits des espèces (taille et histoire de vie) dans la dispersion, et pour tester la transférabilité des relations trait-dispersion à travers de multiples échelles (taxonomiques, temporelles et géographiques). Premièrement, je quantifie et compare le rôle des traits dans l'histoire biogéographique de 56 clades de tétrapodes. Deuxièmement, je discute dans une synthèse conceptuelle si et comment les informations provenant d'études macroévolutives et biogéographiques peuvent être utilisées pour mieux prédire les futures espèces invasives, ainsi que la vulnérabilité des espèces natives face aux changements globaux actuels. Troisièmement, je teste les considérations conceptuelles de ce travail sur des données empiriques, en reliant les patrons observés dans la dispersion biogéographique passée aux invasions biologiques et aux changements d'aire de répartition actuels. Ensemble ces trois volets mettent en lumière l’importance des contextes taxonomiques, géographiques et temporels dans le rôle des traits des espèces pour la dispersion. Ceci constitue une étape importante vers de meilleures prédictions des capacités des espèces à répondre aux changements environnementauxA pressing challenge in ecology is to unravel the mechanisms that underlie the distribution of life at a global scale. Rare dispersal events across biogeographic barriers and establishment in new regions are central to this: these events determine the distribution of both the dispersing species and of species in the receiving community, and they can open opportunities for speciation. On smaller scales, dispersal is integral to species’ persistence, allowing them to respond to changes in their environment directly through movement or indirectly through adaptation. Not all species have the same ability to disperse and establish. Better understanding these differences has gained new urgency today if we are to accurately assess risks, challenges and conservation opportunities in the context of biological invasions, land-use and climate change. Species’ traits are thought to be an important factor in successful dispersal. For example, large species are often better dispersers than small species, and plants with seeds that can float are more likely to disperse over island archipelagos than those with seeds that sink. However, there have been few tests of theory on how species traits might support dispersal at large biogeographic scales. In this thesis, I combine biogeographic, macroecological and macroevolutionary approaches to identify the role of body size and life-history traits in dispersal, and to test the transferability of trait-dispersal relationships across scales. First, I quantify and compare the role of traits in biogeographic histories of 56 tetrapod clades. Second, I discuss in a conceptual synthesis if and how information from macroevolutionary and biogeographic studies can be used to better understand species present-day biological invasions, as well as present-day extinction risk due to changing environmental conditions. Third, I test conceptual considerations from this work on empirical data, linking the patterns observed in past biogeographic dispersal to present-day biological invasions and range shifts. Together these three strands highlight the importance of taxonomic, geographical and temporal contexts in the role of species traits in dispersal, which is an important step forward to better predictions of species’ abilities to respond to changing environmental conditions
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Vallet, Jeanne. "Gradient d'urbanisation et communautés végétales d'espaces boisésApproche à plusieurs échelles dans trois agglomérations du Massif armoricain". Phd thesis, Université d'Angers, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00409694.
Resumen
L'urbanisation croissante de ces dernières décennies amène aujourd'hui à considérer la place de la biodiversité dans les territoires urbains. Ce travail est centré sur l'étude des modifications de communautés végétales de petits espaces boisés (1,5 ha en moyenne) le long d'un gradient d'urbanisation dans trois agglomérations du Massif armoricain : Angers, Nantes et Rennes. Les communautés végétales sont fortement modifiées par l'urbanisation. Les bois urbains sont plus riches en espèces exotiques mais restent dominés par des espèces indigènes et forestières. Cependant, la distribution des espèces indigènes est modifiée le long du gradient d'urbanisation et certains traits biologiques semblent associés à cette distribution. L'environnement local et en particulier le pH et la fertilité des sols semblent être les facteurs les plus importants en lien avec les modifications des communautés végétales. L'âge des espaces boisés semble avoir une importance moindre. De plus, les caractéristiques de dispersion des espèces ne semblent pas être impliquées dans la distribution des espèces le long du gradient d'urbanisation. Au niveau de l'espace boisé, l'effet lisière est un déterminant important de la richesse spécifique, les lisières étant les plus riches en espèces aussi bien dans les bois urbains que ruraux. La banque de graines de la litière est affectée par la distance à la lisière mais elle est peu différente entre les bois urbains et ruraux. La composition de la banque de graines de la litière diffère largement de la composition de la végétation du bois. Les caractéristiques du milieu forestier empêchent probablement la germination d'un grand nombre d'espèces non forestières venant des habitats adjacents aux espaces boisés et sont donc importantes pour le maintien d'une végétation dominée par des espèces forestières. Ce travail permet d'ouvrir des perspectives pour une meilleure compréhension des mécanismes écologiques impliqués dans la réponse des espèces à l'urbanisation et pourrait contribuer à une meilleure intégration de ces espaces boisés dans l'aménagement des villes.
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Vallet, Jeanne. "Gradient d'urbanisation et communautés végétales d'espaces boisés : Approche à plusieurs échelles dans trois agglomérations du Massif armoricain". Phd thesis, Université d'Angers, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00464972.
Resumen
L'urbanisation croissante de ces dernières décennies amène aujourd'hui à considérer la place de la biodiversité dans les territoires urbains. Ce travail est centré sur l'étude des modifications de communautés végétales de petits espaces boisés (1.5 ha en moyenne) le long d'un gradient d'urbanisation dans trois agglomérations du Massif armoricain : Angers, Nantes et Rennes. Les communautés végétales sont fortement modifiées par l'urbanisation. Les bois urbains sont plus riches en espèces exotiques mais restent dominés par des espèces indigènes et forestières. Cependant, la distribution des espèces indigènes est modifiée le long du gradient d'urbanisation et certains traits biologiques semblent associés à cette distribution. L'environnement local et en particulier le pH et la fertilité des sols semblent être les facteurs les plus importants en lien avec les modifications des communautés végétales. L'histoire des espaces boisés semble avoir une importance moindre. De plus, les caractéristiques de dispersion des espèces ne semblent pas être impliquées dans la distribution des espèces le long du gradient d'urbanisation. Au niveau de l'espace boisé, l'effet lisière est un déterminant important de la richesse spécifique, les lisières étant les plus riches en espèces aussi bien dans les bois urbains que ruraux. La banque de graines de la litière est affectée par la distance à la lisière mais elle est peu différente entre les bois urbains et ruraux. La composition de la banque de graines de la litière diffère largement de la composition de la végétation du bois. Les caractéristiques du milieu forestier empêchent probablement la germination d'un grand nombre d'espèces non forestières venant des habitats adjacents aux espaces boisés et sont donc importantes pour le maintien d'une végétation dominée par des espèces forestières. Ce travail permet d'ouvrir des perspectives pour une meilleure compréhension des mécanismes écologiques impliqués dans la réponse des espèces à l'urbanisation et pourrait contribuer à une meilleure intégration de ces espaces boisés dans l'aménagement des villes.
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Kohler, Sophie. "Contribution au développement et à la dosimétrie multi-échelles de dispositifs pour l’exposition de cellules biologiques à des impulsions électriques nanosecondes et subnanosecondes de haute intensité". Limoges, 2013. http://aurore.unilim.fr/theses/nxfile/default/e4cb8901-5864-474c-9cc5-9b5baced9a6a/blobholder:0/2013LIMO4021.pdf.
Resumen
Pour des intensités de champ électrique suffisantes, des études expérimentales réalisées in vitro ont montré que les effets biologiques des impulsions microsecondes sont localisés à la membrane externe, tandis que ceux des impulsions nanosecondes se manifestent à la fois à la membrane externe et aux membranes intracellulaires. Les mécanismes bio-physiques à l’origine des effets observés ne sont toutefois pas encore élucidés. Des études numériques ont par ailleurs suggéré qu’en diminuant la durée des impulsions au régime subnanoseconde, il deviendrait possible d’induire des effets biologiques à l’intérieur même des organelles intracellulaires. Dans cette thèse, nous proposons et étudions un système d’exposition ainsi que des techniques de dosimétrie expérimentale et numérique en vue d’explorer in vitro les effets biologiques d’intenses champs électriques pulsés nanosecondes et subnanosecondes. Nous montrons la capacité d’un générateur innovant, basé sur une structure coaxiale, à fournir les impulsions de tension requises. Nous proposons ensuite des cellules transverses électromagnétiques pour délivrer les impulsions à des cellules biologiques contenues dans une boîte en plastique. Pour la macrodosimétrie à l’intérieur des échantillons, un prototype de sonde électro-optique est caractérisé puis mis à profit. Nous montrons également que le système d’exposition étudié est adapté pour des mesures de température intracellulaire par microfluorimétrie. Enfin, nous proposons et démontrons un outil numérique pour des études dosimétriques à l’échelle atomique. La méthode développée combine des résultats de dynamique moléculaire à un code de modélisation électrostatique implémentant la méthode des différences finies en trois dimensionsFor sufficiently high intensities, in vitro experimental studies have shown that the biological effects of microsecond pulses are located at the plasma membrane, while those of nanosecond pulses may as well occur at intracellular membranes. The biophysical mecanisms underlying the observed biological effects are not yet clear. In addition, numerical studies have suggested that electric pulses with subnanosecond duration may be able to trigger biological effects directly inside the intracellular organelles. In this work, we propose and study an in vitro exposure system as well as experimental and numerical dosimetry techniques with the purpose of investigating the effects of intense nanosecond and subnanosecond pulsed electric fields. We show the ability of a novel generator based on a coaxial structure to produce the expected pulses. We then propose the use of transverse electromagnetic (TEM) cells to deliver the pulses to biological cells contained in a plastic dish. An electro-optic probe is characterized and validated for macrodosimetric measurements inside the cell culture medium. We also show that the TEM cell-based setup is adapted for intracellular measurements using microfluorimetry techniques. Lastly, we report a numerical tool for dosimetric studies at atomic scale. The method that has been developed combines results of molecular dynamics simulations to a quasi-electrostatic approach using a 3D finite-difference-method code
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Nguyen, Nhi Gia Vinh. "Conception de modèles multi-échelles pour l’aide à la décision environnementale : application au contrôle des invasions de cicadelles brunes dans le Delta du Mékong (Vietnam)". Paris 6, 2013. http://www.theses.fr/2013PA066472.
Resumen
En Asie du Sud-Est, le problème du contrôle des invasions d’insectes ravageurs du riz est un problème économique de premier ordre, qui fait intervenir de multiples disciplines scientifiques et de nombreuses échelles de décision. Cette thèse contribue aux recherches depuis bientôt 40 ans sur les moyens d’éradiquer ce fléau en proposant une méthodologie de conception de modèles à échelles dynamiques comme support à des systèmes d’aide à la décision et à l’évaluation des politiques de lutte d’invasion de cicadelles brunes. Elle a été appliquée et validée sur des scénarios de propagation des cicadelles brunes dans la région du delta du Mékong, Vietnam, scénarios qui couplent quatre niveaux géographiques et politiques (village, commune, province et région du Delta), chacun représenté avec sa dynamique propre (écologique, biologique, sociale), mais aussi dans ses relations avec les autres niveaux. La principale contribution de cette recherche est un système de modélisation multi-niveaux à base d’agents, qui permet aux modélisateurs de simuler et d’évaluer différentes stratégies de lutte contre les invasions de cicadelles brunes à différentes échelles d’espace et de temps. Ce système couple et organise différents sous-modèles aux fonctions différentes: modèles de croissance et d’invasion de cicadelles brunes prenant en compte les processus écologiques et les facteurs environnementaux à différentes échelles spatio-temporelles, modèles sociaux des différents intervenants (depuis les fermiers jusqu’aux décideurs politiques), modèles géographiques hiérarchiques, modèles dédiés au «passage à l’échelle» capables de faire transiter des informations entre niveauxIn South-East Asia, the problem of controlling the invasions of rice pests is a major economical problem, which is tackled by multiple scientific disciplines and is dealt with by several decisional scales. This PhD thesis contribute to the researches undertaken since 40 years on the eradication (or at least the control) of the rice pest named Brown plant hopper (BPH) by proposing a design methodology of dynamically scaling models as a foundation for decision support systems dedicated to the assessment of regional and local control policies. It has been applied to and validated on different scenarios of BPH migrations in the Vietnamese Mekong Delta, where four different geographical and political levels have been coupled in the same framework (village, commune, province, and region), each of them represented with its own dynamics (social, biological, ecological ones) but also with its relationships with the other levels. The main contribution of this research is an agent-based multi-level modeling system that allows modelers to simulate and evaluate different control policies against invasions of the Brown plant hoppers at different scales of time and space. This system couples and organizes several sub-models with separate functions: growth and migration models of BPH that take ecological and environmental processes into account at different spatial and temporal scales, social models of the various stakeholders (from farmers to political deciders), models dedicated to the up- and downscaling processes occurring between the levels of representation
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Surget, Gwladys. "Processus adaptatifs des végétaux marins face au changement climatique à différentes échelles de temps et d'espace : dynamique de populations, métabolomique, écophysiologie et potentiels de valorisation". Thesis, Brest, 2017. http://www.theses.fr/2017BRES0056/document.
Resumen
Trois modèles invasifs à large répartition en Europe, le long d'un gradient latitudinal Norvège-Portugal, ont été choisis : Sargassum muticum, Codium fragile et Gracilaria vermiculophylla. Cette thèse a pour objectif l'étude de la phénologie, de l'écophysiologie et du métabolome de ces macrophytes invasifs face à une variation de facteurs environnementaux 1) à une échelle locale, 2) à l'échelle du gradient latitudinal (en lien avec le changement climatique global) ainsi que l'étude 3) des voies de valorisation possibles des métabolites de stress par bio-inspiration. Le gradient latitudinal, se traduisant par un gradient thermique, permet de mimer le réchauffement climatique car les conséquences de ce changement climatique sur les espèces en milieu naturel ne sont généralement appréciables qu'à l'échelle de dizaines d'années. Les suivis de l'écologie, dumétabolome ainsi que des impacts potentiels de ces espèces à une échelle locale en France, a permis d'étudier le développement et le cycle de vie des espèces. En particulier, G. vermiculophylla se caractérise par une phénologie spécifique (avec la prépondérance de petits fragments végétatifs, <3cm) en Rade de Brest et par une tolérance accrue à l'envasement jusqu'à 12 cm de profondeur en acclimatant son métabolome tout en maintenant une physiologie dormante. Cette espèce ingénieur impacte en profondeur l'écosystème vaseux de la Rade. Le suivi le long du gradient latitudinal a permis d'illustrer la plasticité phénologique des espèces et notamment un potentiel invasif contrasté de C. fragile entre les différentes latitudes. Lors de marée basse de vives eaux, les espèces présentent une acclimatation de leur photo-physiologie en fonction de la latitude avec la mise en évidence d'une photoinhibition du PSll, lié au stress engendré par les conditions environnementales.Enfin, ce travail a illustré les propriétés multifonctionnelles d'extraits enrichis en composés phénoliques, présentant des activités antioxydantes mais également photoprotectrices ou ostéogéniques, soulignant l'émergence de voies de valorisation originales par bio-inspiration pour divers secteurs tels que la cosmétologie et les biomatériaux en santé humaineThree model species with a large distribution along European coasts, along a latitudinal gradient from Norway to Portugal was chosen: Sargassum muticum, Codium fragile and Gracilaria vermiculophylla. The aims of this PhD thesis were to study the phenology, ecophysiology and the metabolom of these non-native marine macrophytes and their ability to cope with a variation of environmental factors 1) at a population scale, 2) along the latitudinal gradient (in relation with the global climatic change) and to propose 3) bio-inspired molecules for industrial purposes. The latitudinal gradient corresponding to a thermic gradient, allows to imitate the global warming as climatic change ¡mpacts are most of the time only visible at decennial scale.Monitorings of ecology, metabolome and potential impacts of these macroalgae, at a population scale, allowed to study the development and life cycle of these models. In particular, G. vermiculophylla exhibited a specific phenology (with a majority of small vegetative fragments, <3cm) in the Bay of Brest and a highly tolerance to burial until 12 cm depth in the sediment by acclimatizing its metabolome together with the ability to maintain a dormancy physiology. This engineer species modifies deeply muddy shores of this Bay. Latitunal gradients's monitoring highlighted the phenological plasticity and a contrasted invasive potential of C.fragile between latitudes. During low spring tides, species exhibited an acclimation of their photophysiology between latitudes with photoinhibition process related to induce environmental stress. Furthermore, this work showed the multifunctional properties of polyphenols enriched extracts with antioxidant, photoprotective or osteogenic activities, highlighting the emergence of original bio-inspired pathways for cosmetic or biomaterial applications
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Rocca, Alexandre. "Formal methods for modelling and validation of biological models". Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018GREAM028/document.
Resumen
L’objectif de cette thèse est la modélisation et l’étude de systèmes biologiques par l’intermédiaire de méthodes formelles. Les systèmes biologiques démontrent des comportements continus mais sont aussi susceptibles de montrer des changements abrupts dans leur dynamiques. Les équations différentielles ordinaires, ainsi que les systèmes dynamiques hybrides, sont deux formalismes mathématiques utilisés pour modéliser clairement de tels comportements. Un point critique de la modélisation de systèmes biologiques est la recherche des valeurs des paramètres du modèle afin de reproduire de manière précise un ensemble de données expérimentales. Si aucun jeu de paramètres valides n’est trouvé, il est nécessaire de réviser le modèle. Une possibilité est alors de remplacer un paramètre, ou un ensemble de paramètres, définissant un processus biologique par une fonctiondépendante du temps.Dans le cadre de cette thèse, nous exposons tout d’abord une méthode pour la révision de modèles hybrides. Pour cela, nous proposons une approche gloutonne appliquée à une méthode de contrôle optimal utilisant les mesures d’occupations etla relaxation convexe. Ensuite, nous étudions comment analyser les propriétés dynamiques d’un modèle à temps discret en utilisant la simulation ensembliste. Dans cet objectif, nous proposons deux méthodes basées sur deux outils mathématiques.La première méthode, qui se repose sur les polynômes de Bernstein, est une extension aux systèmes dynamiques hybrides, de l’outil de calcul ensembliste Sapo [1]. La seconde méthode utilise les représentations de Krivine-Stengle [2] pour permettre l’analyse d’atteignaiblité de systèmes dynamiques polynomiaux. Enfin, nous proposons aussi une méthodologie pour générer des systèmes dynamiques hybrides modélisant des protocoles biologiques expérimentaux. Les méthodes précédemment proposées sont appliquées sur divers études biologiques. Nous étudions tout d’abord un modèle de la production d’hémoglobinedurant la différentiation des érythrocytes dans la moelle [3]. Pour permettre la construction de ce modèle, nous avons dans un premier temps généré un ensemble de jeux de paramètres valides à l’aide d’une méthode de type Monte-Carlo. Dans un second temps, nous avons appliqué la méthode de révision de modèle afin de reproduire plus précisément les données expérimentales [4]. Nous proposons aussi un modèle préliminaire des effets à faibles doses du Cadmium sur la réponse du métabolisme à différentes étapes de la vie d’un rat. Enfin, nous appliquons les techniques d’analyse ensembliste pour la validation d’hypothèses sur un modèle d’homéostasie du fer [6] dans le cas où des paramètres varient dans de larges intervalles.Dans cette thèse, nous montrons aussi que le protocole associé à l’étude de la production d’hémoglobine, ainsi que le protocole étudiant l’intégration du Cadmium durant la vie d’un rat, peuvent être formalisés comme des systèmes dynamiques hybrides, et servent ainsi de preuves de concepts pour notre méthode de modélisation de protocoles expérimentauxThe purpose of this thesis is the modelling and analysis of biological systems with mechanistic models (in opposition with black-box models).In particular we use two mathematical formalisms for mechanism modelling: hybrid dynamical systems and polynomial Ordinary Differential Equations (ODEs).Biological systems modelling give rise to numerous problem and in this work we address three of them.First, the parameters in the differential equations are often uncertain or unknown.Consequently, we aim at generating a subset of valid parameter sets such that the models satisfy constraints deducted from some experimental data.This problem is addressed in the literature under the denomination of parameter synthesis, parameter estimation, parameter fitting, or parameter identification following the context.Then, if no valid parameter is found, one solution is to revise the model. This can be done by substituting a law in place of a constant parameter.In the literature, models with uncertain parts are known as grey models, and their studies can be found under the term of model identification.Finally, it may be necessary to ensure the correctness of the built models using validation, or verification, methods for a continuous over-approximation of the determined valid parameters.In this thesis we study the parameter synthesis problem, in the Haemoglobin production model case study, using an adaptation of the classical method based on Monte-Carlo sampling, and numerical simulations.To perform model revision of hybrid dynamical systems we propose an iterative scheme of an optimal control method based on occupation measures, and convex relaxations.Finally, we assess the quality of a model using set-based simulations, and reachability analysis.For this purpose, we propose two methods: the first one, which relies on Bernstein expansion, is an extension for hybrid dynamical systems of the reachability tool sapo , while the other uses Krivine-Stengle representations to perform the reachability analysis of polynomial ODEs.We also provide a methodology to generate hybrid dynamical systems modelling biological experimental protocols.All of these proposed methods were applied in different case studies.We first propose a model of haemoglobin production during the differentiation of an erythrocyte in the bone marrow.To develop this model we first applied the Monte-Carlo based parameters synthesis, followed by the model revision to correctly fit to the experimental data.We also propose a hybrid model of Cadmium flux in rats in the context of an experimental protocol, as well as a preliminary study of the effect of low dose Cadmium on a Glucose response.Finally, we apply the reachability analysis techniques for the validation on large parameters set of the iron homoeostasis model developed by Nicolas Mobilia during his Phd.We note the haemoglobin production model, as well as the glucose reponse model can be formalised, in their experimental context, as hybrid dynamical systems. Thus, they serve as proof of concept for the methodology of biological experimental protocols modelling
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Marchadour, Charlotte. "Spectroscopie RMN cérébrale pour l’étude du milieu intracellulaire in vivo : développements méthodologiques pour la diffusion à courtes échelles de temps et pour la mesure du pH en détection 31P". Thesis, Paris 11, 2013. http://www.theses.fr/2013PA112111/document.
Resumen
La spectroscopie RMN est un moyen unique d’évaluer l’environnement cellulaire in vivo. En effet, les molécules observées sont exclusivement intracellulaires, et ont en général un rôle biochimique ainsi qu’une compartimentation cellulaire spécifique. C’est donc un outil potentiellement utile pour comprendre le fonctionnement des cellules dans leur environnement. Mon travail de thèse consistait à développer de nouvelles séquences en spectroscopie de diffusion et en spectroscopie du phosphore 31.Mon premier travail a été de développer une séquence de spectroscopie de diffusion à temps de diffusion ultra-court pour observer la diffusion anormale dans le cerveau de rat. L’évolution de l’ADC en fonction du temps de diffusion montre que le transport des métabolites dans le cerveau se fait essentiellement par diffusion aléatoire et que la contribution des transports actifs (s’ils existent) est négligeable. La modélisation de ces données a mis en évidence que la spectroscopie de diffusion à court temps de diffusion était sensible à la viscosité du cytoplasme et à l’encombrement à courte échelle. Cette technique a donc été choisie lors d’une collaboration avec la firme Eli Lilly pour le suivi de souris transgéniques (rTg4510), modèle de taupathie. Les résultats préliminaires font apparaitre des différences significatives d’ADC à un stade précoce de la neurodégénérescence (3 et 6 mois). La spectroscopie RMN du phosphore 31 permet d’observer des métabolites directement impliqués dans le processus énergétique. Au cours de cette thèse, des séquences de localisation ont été développées pour pouvoir mesurer le pH intracellulaire dans le striatum de macaque. A terme, ces séquences seront utilisées pour évaluer l’utilité potentielle du pH comme biomarqueur de la neurodégénérescence dans un modèle phénotypique de la maladie de Huntington chez le macaqueNMR spectroscopy is a unique modality to evaluate intracellular environment in vivo. Indeed observed molecules are specifically intracellular and generally have a biochemistry role and a specific cellular compartmentation. That could be a useful tool to understand cell functioning in their environment. My thesis work consisted in development of new sequence in both diffusion and phosphorus NMR spectroscopy.My first study was to develop a diffusion-weighted spectroscopy at ultra-short diffusion time to look at the anomalous diffusion in the rat brain. ADC evolution as a function of time shows that brain metabolites motion is mainly due to random diffusion and that active transport (if exist) are negligible. Data modeling evidences that diffusion at short diffusion time is sensitive to cytoplasm viscosity and short scale crowding. In collaboration with the pharmaceutical company, this technique was chosen to follow up transgenic mice (rTg4510), model of tau pathology. Preliminary results show significant differences of ADC at an early stage of neurodegenerescence (3 and 6 months).Phosphorus spectroscopy allows observation of metabolites directly implicated in energetic processes. During this thesis, localization sequences were developed to measure intracellular pH in the primate striatum. These sequences are supposed to be used to evaluate the potential of pH as a biomarker of neurodegenerescence in a phenotypic model of the Huntington disease in the non-human primate
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Boyé, Aurélien. "Diversité taxinomique et fonctionnelle des habitats benthiques dans l'espace et dans le temps : une perspective régionale et décennale Constancy despite variability: Local and regional macrofaunal diversity in intertidal seagrass beds ?, in Journal of Sea Research 130, December 2017". Thesis, Brest, 2018. http://www.theses.fr/2018BRES0110.
Resumen
Ce travail de thèse s’appuie sur les données d’un suivi à long-terme mené à une échelle régionale pour mieux appréhender les facteurs gouvernant la diversité des fonds marins côtiers. En considérant de multiples échelles spatiales et temporelles ainsi que différentes facettes de la diversité de ces communautés, l’objectif principal a été de fournir des connaissances permettant de mieux prédire les potentielles réponses des communautés benthiques face aux changements environnementaux à venir. Cette thèse s’inscrit en particulier dans un contexte de la menace de l’homogénéisation des fonds marins et de la disparition à large échelle des habitats biogéniques, réservoirs de biodiversité formés par des espèces fondatrices. La comparaison de deux de ces habitats, les herbiers de Zostères intertidaux et les bancs de mäerl subtidaux, à des sédiments dépourvus d’espèces fondatrices a mis en évidence le rôle fondamental de ces habitats biogéniques dans le maintien de la diversité et du fonctionnement des fonds marins à long-terme. Ils contrôlent profondément les dynamiques temporelles des communautés et leurs capacités de réponse aux variations des conditions environnementales, assurent une plus grande stabilité des structures spatiales des communautés à une échelle régionale. Ils semblent par-là essentiels au maintien à long-terme des fonctions écologiques auxquelles contribuent les espèces benthiques. Cependant, ce travail montre que ces espèces fondatrices opèrent selon des mécanismes différents et que les implications en terme de vulnérabilité des communautés sont donc aussi différentes. Cette étude montre enfin qu’au sein d’un habitat donné, la richesse locale des communautés est relativement stable dans l’espace et le temps et met en évidence le besoin de caractériser les variations de compositions de communautés pour guider les actions de conservations à larges échelles. À ce titre, et à l’échelle régionale, les variations de composition contribuent à une richesse taxinomique et fonctionnelle dans les sédiments dépourvus d’espèces fondatrices aussi importante que dans les habitats biogéniques.Ce résultat impose de réévaluer la valeur de conservation qui pourrait leur être attribué de part leur richesse locale limitée. Les suivis à grandes échelles spatiales et temporelles sont dans ce contexte essentiels pour fournir un lien entre les connaissances empiriques et théoriques existantes à des échelles locales, et les échelles supérieures auxquelles s’intéressent les politiques de conservationThis thesis takes advantage of long-term monitoring data covering a regional scale to better apprehend the maindrivers of the diversity of coastal seafloors. Through consideration of multiple spatial and temporal scales and different facets o fcommunity diversity, the main objective of this work was to provide a better predictive understanding of the responses of benthic communities to environmental changes. In particular, this thesis addressed the potential consequences of the on-going homogenisation of the seafloor and the global loss of biogenic habitats, havens of diversity made by foundation species. Through comparison of two such habitats, intertidal seagrass meadows and subtidal maerl beds, with bare sediment devoid of foundationspecies, this thesis has highlighted the key role of biogenicstructures for long-term maintenance of the diversity andfunctioning of benthic communities. Indeed, these habitats mediate the dynamics and responses of benthic communities to environmental conditions, ensure a greater stability of their spatial structures at regional scale, and appeared essential for the long-term maintenance of the ecological functions benthic invertebrates are associated with. This work also highlighted that foundation species may affect benthic communities through different mechanisms, and that has implications on the structure and vulnerability of these communities. Lastly, this the sisemphasized a strong spatial and temporal stability of community richness despite important underlying changes in composition and there by stressed the need to better characterise these compositional variations to guide conservation. These variations contributed, for instance, to an unexpectedly high taxonomic and functional richness of bare sediment at regional scale,similar to those of biogenic habitats, despite being locally depauperate. Overall, broad-scale monitoring programs are fundamental assets to bridge local empirical and theoretical ecological knowledge to the broader scales at which society manage and benefits from natural ecosystems
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Louvet, Benjamin. "Automates cellulaires pour la modélisation multi-échelle des systèmes biologiques". Thesis, Clermont-Ferrand 2, 2014. http://www.theses.fr/2014CLF22479/document.
Resumen
Ce projet de thèse, dans le cadre d’une collaboration entre le LIMOS et le LPC, s’inscrit dans une démarche de recherche permettant la mise en synergie des domaines de la biologie, de la physique et de l’informatique par la proposition d’une démarche de simulation permettant la réalisation d’expériences in silico. Pour cela, nous nous proposons de développer une plateforme logicielle dédiée à la modélisation multiéchelle des systèmes biologiques qui pourra par la suite être interfacée avec les outils de simulation de physique des particules. Nous proposons également un modèle individu-centré de cellule biologique paramétrable à l’aide de données obtenues d’expériences in vitro. Nous présentons l’élaboration de cette plateforme et une démarche de validation de ses fonctionnalités à travers l’implémentation de modèles d’automates cellulaires de la littérature. Nous présentons ensuite la construction du modèle de cellule biologique en prenant le temps d’expliquer comment est pris en compte le système biologique, comment nous le modélisons puis comment nous paramétrons le modèle. Nous modélisons les processus internes de la cellule, dont les caractéristiques sont liées à l’information génétique qu’elle porte. Ce modèle de cellule permet de reproduire le comportement d’une cellule isolée, et à partir de là, d’un ensemble de cellules via l'automate. Le modèle est ensuite utilisé pour retrouver les courbes de croissance d'une population de bactéries Escherichia coli. Des valeurs de données de fluxomique ont été exploitées et ont permis la reproduction in silico des expériences in vitro dont elles étaient issuesThis PhD thesis project is part of a research program in the fields of biology, physics and computer science aiming to propose a simulation approach for performing experiments in silico. For this, we propose to develop a software platform dedicated to multi-scale modeling of biological systems that can be combined with particle physics simulation tools. We also propose a general individual-based model of biological cell in which data obtained from in vitro experiments can be used. We present the development of this platform and the validation process of its functionalities through the implementation of cellular automata from the literature. We then present the design of the biological cell model by giving the hypothesis we made, how we model and how we parameterize the model. Starting from a simple biological system, bacteria, observed in liquid culture, our model uses a multi-scale middle-out approach. We focus on the cell and we model internal processes, assuming that all their properties come from genetic information carried out by the cell’s genome. This model allows to consider the cell behavior, and then to obtain the behavior of a cell population. Data from fluxomic experiments have been used in this model to parameterize the biochemical processes. The results we obtain allow us to consider the model as validated as simulation results match the experimental data
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Martinez, Aude. "Modifications N-terminales des protéines : approche multi-échelles et signification biologique". Paris 11, 2010. http://www.theses.fr/2010PA112081.
Resumen
Les modifications co- et post-traductionnelles affectant le N-terminal des protéines, conditionnent fortement leur capacité à réaliser leur activité biologique. Quatre modifications de ce type sont au centre de ce projet. : l’excision de la première méthionine des protéines (NME), la N-myristoylation (MYR), la N--acétylation (NAA) et la S-palmitoylation. Dans un premier temps l’exploitation de données expérimentales couvrant différents organismes et différents Règnes a permis d’élaborer des motifs de prédiction de la NME et la NAA. En parallèle, des analyses expérimentales concernant la MYR ont été menées avec deux NMTs d’origine animale et végétale sur un jeu de 288 peptides modèles. Environ 30% de ces peptides sont potentiellement positifs à la MYR. Mes données indiquent des différences de spécificité de substrat entre ces deux enzymes. Ces données n’ont pas permis d’aboutir à une prédiction plus fine de la MYR que celle utilisant des motifs. Enfin, des observations de l’impact de certains de ces peptides sur la localisation subcellulaire de la GFP, ont été effectuées. Ces analyses confirment que la MYR de la plupart des peptides efficacement modifiés in vitro se concrétise par une localisation à membrane de la protéine in vivo. Cette étude conforte mon approche in vitro et permet de mieux cerner les seuils relatifs à la capacité de telle ou telle protéine de subir ou non la MYR. L’ensemble de ces études de spécificité des quatre familles d’enzymes m’a permis d’élaborer une plateforme de prédiction : TermiNator (http://www. Isv. Cnrs-gif. Fr/terminator3/) permettant à tout protéome d’e��tre annoté aisément pour chacune de ces quatre modifications N-terminalesCo- and post-translational modifications strongly affect proteins final functionality. Among those, the most frequents are early modifications affecting the N-terminus of the protein. This work deals with four such : N-terminal methionine excision (NME), N-myristoylation (MYR), N--acetylation (NAA) and S-palmitoylation. On one side, my work consisted in managing some experimental data for different organisms coming from different kingdoms and elaborating predictive patterns for NME and NAA. On the other side, I performed experiments about MYR with two NMTs originating from the animal and plant kingdom on a 288 peptides set expected to sample the proteome diversity. About 30% were identified as potential MYR substrates. My data reveal specificity differences between the two enzymes. In the end, it was not possible to elaborate a more accurate predictive motif than the one already elaborated. In order to complete this work, I investigated the MYR impact on the subcellular localisation of some of those peptides. It could confirm that efficient MYR as evidenced in vitro induce in vivo localisation of the the protein in the membranes. Those in vivo results reinforce the significance of our in vitro analyse and help understanding myristoylation status of our different peptides. Specificity features of each of those modifications were used to elaborate the predictive platform TermiNator (http://www. Isv. Cnrs-gif. Fr/terminator3/). TermiNator is available for all the scientist community. Any proteome can be annotated for those four N-terminal modifications with this unique tool
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Tadrist, Loïc. "Mécanique du feuillage en vent : Approche multi-échelle et conséquences biologiques". Palaiseau, Ecole polytechnique, 2015. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01115618/document.
Resumen
Un souffle de vent et les feuilles d'arbre bougent déjà. C'est d'ailleurs le mouvement des feuilles d'arbres qui permet de définir les niveaux de l'échelle de Beaufort terrestre. Le mouvement des feuilles dans le vent est le résultat d'une interaction fluide-structure entre le vent et l'arbre. L'effet du vent sur l'arbre est d'une part statique, les feuilles se reconfigurent, changent d'orientation et se mettent en paquet et d'autre part dynamique, le vent fait bouger le feuillage. Ces effets mécaniques sont explorés à l'échelle de la feuille, mettant en évidence l'effet du nombre de Cauchy, qui compare les efforts aérodynamiques à la rigidité des feuilles, sur la reconfiguration statique, et de la vitesse réduite, qui compare le temps solide par rapport au temps fluide, pour les effets dynamiques du flottement des feuilles. Ces résultats sur la feuille individuelle sont étendus au feuillage. Enfin les modèles de mouvement de feuillage sont utilisés pour calculer des variables biologiques globales comme l'interception lumineuse par un arbre en vent ou bien perceptives en quantifiant le mouvement dynamique du feuillageA wind gust and the leaves already move. On land, the Beaufort scale is defined through the observation of foliage motion. The leaves motion in wind is the result of fluid-structure interaction between the tree and wind. The effect of wind on the tree is on the one hand static, the leaves reconfigure, change their orientation, and gather themselves, and on the other hand dynamic, when leaves and branches move. Those mechanical effects are explored at the leaf scale, highlighting the effect of the Cauchy number, which scales the aerodynamic efforts and the leaf rigidity, onto the static reconfiguration of leaves, and the effect of reduced velocity, which compares the solid time and the fluid time, onto the trigger of leaf flutter. These results at the leaf scale are broadenned to the whole foliage. Eventually, the models of foliage movement are used to compute global biological traits such as light interception or perceptive effects such as the dynamic motion of the foliage
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Guziolowski, Carito. "Étude des réseaux biologiques à grande échelle par modélisation statique et résolution des contraintes". Rennes 1, 2010. http://www.theses.fr/2010REN1S006.
Resumen
To this date many approaches exist that model a genetic regulatory network in order to elucidate the dynamics of the system. These methods focus, however, mainly on small-scale regulatory models. In this thesis we use a formal approach over qualitative large-scale regulatory networks, that models the equilibrium shift of the cell molecules between two steady states. We test the coherency between the network topology and gene expression data, by using a general interaction logical causal rule. The outputs of our approach are to measure the consistency of our data, diagnose inconsistent regions of the network with respect to the experimental data, and infer the qualitative variation of new network molecules. Our method reasons over the whole network of interactions using eefficient algorithms based either on decision diagrams, dependency graphs, or answer set programming. We proposed programs and bioinformatic tools that, based on these efficient implementations, automatize this reasoning. We validated this approach using the transcriptional networks of E. Coli and S. Cerevisiae, and the signaling network of the EWS-FLI1 human oncogene. Our main results were: (1) high prediction accuracy of the shifts of the network molecules, (2) effective manual and automatic corrections of the model and/or data, (3) automatic inference of the role of transcription factors, and (4) automatic reasoning over the causes that influence important phenotypes on a signaling network. All in all, we provided a methodology that can be applied to complete regulatory networks built at different molecular levels, by exploiting the constantly increasing high-throughput outputsIl existe plusieurs approches qui modélisent des réseaux de régulation génétiques afin d'élucider la dynamique d'un système biologique. Cependant, ces approches concernent des modèles à petite-échelle. Dans cette thèse nous utilisons un approche formelle sur les réseaux de régulation à grande-échelle qui modélise les variations des concentrations des molécules d'une cellule entre deux états stationnaires. On teste la cohérence entre la topologie du réseau et des données d'expression génétique en utilisant une règle causale de consistance. Les résultats de cette approche sont : test de la consistance entre les données et un réseau, diagnostic des régions du réseau inconsistantes avec les données expérimentales, et inférence des variations des éléments du réseau. Notre méthode raisonne sur la topologie globale du réseau en utilisant des algorithmes efficaces basés sur des diagrammes de décision, des graphes de dépendance, ou la programmation par ensemble réponse. Nous avons proposé des programmes et des outils bioinformatiques basés sur ces algorithmes qui automatisent ces raisonnements. On a validé cette approche en utilisant des réseaux transcriptionnels des espèces E. Coli et S. Cerevisiae, et le réseau de signalisation de l'oncogène EWS-FLI1. Nos résultats principaux sont: (1) un pourcentage élevé de validation des prédictions sur la variation des molécules du réseau, (2) des corrections manuelles et automatiques efficaces du modèle et/ou données, (3) l'inférence automatique des rôles des facteurs de transcription, et (4) raisonnement automatique sur les causes qui influencent des phénotypes importants dans des réseaux de signalisation
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Puillat, Ingrid. "Etude des tourbillons de moyenne échelle du bassin algérien et de leurs conséquences biologiques". Aix-Marseille 2, 2000. http://www.theses.fr/2000AIX22107.
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Veber, Philippe. "Modélisation grande échelle de réseaux biologiques : vérification par contraintes booléennes de la cohérence des données". Phd thesis, Université Rennes 1, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00185895.
Resumen
Les techniques de biologie moléculaire dites haut-débit permettent de mesurer un grand nombre de variables simultanément. Elles sont aujourd'hui couramment utilisées et produisent des masses importantes de données. Leur exploitation est compliquée par le bruit généralement observé dans les mesures, et ce d'autant plus que ces dernières sont en général trop onéreuses pour être suffisamment reproduites. La question abordée dans cette thèse porte sur l'intégration et l'exploitation des données haut-débit : chaque source de données mesurant un aspect du fonctionnement cellulaire, comment les combiner dans un modèle et en tirer des conclusions pertinentes sur le plan biologique ? Nous introduisons un critère de consistance entre un modèle graphique des régulations cellulaires et des données de déplacement d'équilibre. Nous montrons ensuite comment utiliser ce critère comme guide pour formuler des prédictions ou proposer des corrections en cas d'incompatibilité. Ces différentes tâches impliquent la résolution de contraintes à variables sur domaines finis, pour lesquelles nous proposons deux approches complémentaires. La première est basée sur la notion de diagramme de décision, qui est une structure de données utilisée pour la vérification des circuits ; la deuxième fait appel à des techniques récentes de programmation logique. L'utilisation de ces techniques est illustrée avec des données réelles sur la bactérie "E. coli" et sur la levure. Les réseaux étudiés comportent jusqu'à plusieurs milliers de gènes et de régulations. Nous montrons enfin, sur ces données, comment notre critère de consistance nous permet d'arriver à des prédictions robustes, ainsi que des corrections pertinentes du modèle étudié.
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Ballutaud, Marine. "L'utilisation d'un cadre de travail mécaniste pour améliorer les outils basés sur les isotopes stables en écologie trophique". Electronic Thesis or Diss., Université de Lille (2022-....), 2022. http://www.theses.fr/2022ULILR058.
Resumen
L'impact des changements globaux sur les écosystèmes marins est sans précédent. Dans un souci de préservation des écosystèmes, les métriques trophiques servent d'indicateurs de leur fonctionnement. Les interactions trophiques sont aisément déduites des isotopes stables par méthode d'inférence. Cependant, les inférences isotopiques reposent sur l'hypothèse d'équilibre isotopique. Ce travail de thèse vise à mettre en évidence la nécessité de s'affranchir de cette hypothèse en rendant les modèles isotopiques dynamiques, grâce au taux de renouvellement isotopique. La démarche développée estde construire un cadre de travail mécaniste via un modèle dynamique, pour créer une expérience virtuelle qui nous permette de tester les inférences. Tout d'abord, l'élaboration d'un modèle de mélange dynamique a permis d'améliorer les estimations du régime alimentaire à l'échelle individuelle, qui sont biaisées de 50 % avec une approche statique instantanée. Ce biais diminue à 15 % à partir du moment où λ est pris en compte, avec une approche statique intégratrice des valeurs isotopiques. Pour une estimation non biaisée et dynamique, l'application du modèle de mélange dynamique est requise, avec une estimation précise et dynamique de λ. Puis, l'implémentation de la dynamiqueisotopique aux modèles écosystémiques a permis de confirmer à l'échelle de la communauté, que l'azote reflète bien la structure moyenne du réseau trophique dans un cas de prédation opportuniste. Toutefois, la différence d'un niveau trophique a été observée pour certains top-prédateurs, entre les estimations par les matrices de régime alimentaire et celles par l'azote. L'intégration des mécanismes de la dynamique isotopique dans les inférences est une avancée majeure, puisqu'elle modifie notre vision des interactions trophiques dans les écosystèmes marinsThe impact of global change on marine ecosystems is unprecedented. In order to preserve ecosystems, trophic metrics are used as indicators of their functioning. Trophic interactions are easily deduced from stable isotopes by inference. However, isotopic inferences are based on the assumption of isotopic equilibrium. This PhD thesis work aims to highlight the need to overcome this assumption by developing dynamic isotope models, thanks to the isotope turnover rate. The approach developed is to build a mechanistic framework via a dynamic model, to create a virtual experiment that allows us to assess the inferences. First, the development of a dynamic mixing model improved the individualdiet estimates, which are biased by 50 % with a static snapshot approach. This bias in diet estimates decreases to 15 % once λ is taken into account, with a static approach integrating isotopic values. For an unbiased and dynamic estimation, the application of the dynamic mixing model is required with an accurate and dynamic estimation of λ. Secondly, the implementation of isotope dynamics to ecosystem models allowed to confirm at the community level, that nitrogen does reflect the average food web structure in a case of opportunistic predation. However, the difference of one trophic level was observed for some top predators, between the estimates by diet matrices and those by nitrogen.The integration of isotope dynamics mechanisms into inferences is a major advance, since it modifies our insight into of trophic interactions in marine ecosystems
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Echairi, Abdelwahad. "Effets du cuivre sur quelques indicateurs de la qualité biologique des sols viticoles : étude à différentes échelles". Dijon, 2008. http://www.theses.fr/2008DIJOS008.
Resumen
Des produits à base de cuivre sont utilisés depuis plus d’un siècle en viticulture pour lutter contre le mildiou (et d’autres maladies). Cet élément s’accumule dans le sol, où il peut atteindre des concentrations importantes, susceptibles d’en altérer le fonctionnement biologique. Bien que potentiellement dangereux pour la biocénose des sols, le cuivre est toujours utilisé, notamment en Agriculture Biologique. Dans ce travail, nous avons cherché à préciser les impacts du cuivre sur quelques aspects de la qualité biologique des sols viticoles en conditions « réelles », à court, moyen et long terme. Les effets à long terme ont été appréciés à l’échelle d’une région viticole (la Champagne) à travers l’étude d’échantillons de sols représentant une large gamme de teneurs en cuivre. Deux sites différents, l’un en Bourgogne, l’autre en Champagne, ont été utilisés pour aborder les effets à moyen terme (décennie). Enfin, pour étudier plus en détail les effets à court terme (1 à 4 ans), nous avons utilisé une approche expérimentale diachronique dans trois sites différents, les apports de cuivre représentant la seule source de variation. Des indicateurs biologiques reconnus (biomasse microbienne, activités de minéralisation du carbone et de l’azote, nitrification) ont été utilisés en routine. Par ailleurs, deux populations fongiques d’intérêt agro-viticole ont été étudiées : les champignons endomycorhiziens et les levures isolées par culture sur jus de raisin. Les principales caractéristiques physico-chimiques des échantillons de sols correspondants ont été déterminées, incluant les teneurs en cuivre total et en cuivre extractible à l’EDTA. La biomasse microbienne est un indicateur robuste de la qualité des sols mais, pour les doses modérées de cuivre, les variations spatio-temporelles sont supérieures aux éventuels effets des apports. Il en est de même pour les activités globales de minéralisation du carbone et de l’azote. L’activité de nitrification (oxydation de l’ammonium) s’avère peu sensible et est beaucoup moins affectée par le cuivre que par les apports antérieurs d’azote réduit ; elle n’est pas utilisable en tant que bioindicateur de contamination par le cuivre. Les populations de champignons endomycorhiziens s’avèrent potentiellement intéressantes pour évaluer les effets de pratiques culturales, dont les apports de cuivre, pour peu que les autres sources de variation soient maîtrisées. Elles peuvent donner lieu à des déterminations quantitatives (nombre de spores) et qualitatives (diversité des types morphologiques) ; des différences statistiquement significatives entre traitements ont été observées dans nos expérimentations. Toutefois, l’efficacité agronomique de ces populations n’est pas abordée par ces tests. Les populations de levures s’avèrent également intéressantes pour évaluer les effets du cuivre dans les sols viticoles. Un protocole a été mis au point, permettant l’appréciation parallèle de la diversité génotypique et phénotypique des populations. La caractérisation génotypique a fait appel d’une part à la PCR-RFLP du 18S rRNA, d’autre part au polymorphisme de la région D1-D2 de l’ADNr 26S. La caractérisation phénotypique s’est limitée à évaluer l’aptitude des souches à croître sur un milieu contenant des concentrations croissantes en cuivre. Les résultats montrent une absence de relation entre caractérisation génotypique et phénotypique. Par ailleurs, de nombreuses souches sont capables de tolérer de fortes concentrations en cuivre, même lorsqu’elles ont été isolées d’un sol sans historique d’apport de cet élémentCopper-based fungicides are used for more than a century by vine growers to fight against mildew (and other diseases). As a result, copper accumulates in soil, reaching high concentrations, with potential harmful effects on soil biocenosis. In spite of this threat, copper-based products are still in use, especially in organic farming. In this work, we tried to make clear the effects of copper on some aspects of biological quality of vineyards in “real” conditions, on the short, medium and long term. Long term effects were studied in a region (Champagne) through soil samples representing a large range of copper concentrations. Two different sites, in Burgundy and Champagne were used to study the medium-term effects (decade). Finally, to study in details the short term effects (1-4 years) we used an experimental approach, in three different locations, copper additions being the only source of variation. Biological indicators (microbial biomass, C & N mineralization, nitrification) were used for routine analysis. In addition, two fungal populations of interest for vine growing and wine making were studied: mycorrhizal-arbuscular fungi (MA) and yeasts able to grow on vine juice. The main characteristics of the soil samples were measured simultaneously, including total and EDTA-extractable copper. Microbial biomass is a reliable indicator of soil quality but, for low levels of Cu, spatio-temporal variations were higher than the effects of copper addition. The same observations were made for C and N mineralization activities. Nitrification activity (ammonium oxidation) turned out to be less affected by copper additions than by previous nitrogen additions (as reduced forms: organic N and ammonium N). Therefore, nitrification is not a reliable indicator of Cu contamination. Our results also showed that MA fungal populations are of potential interest to assess the effects of cultural practices, including copper additions, provided the other sources of variation are under control. These populations can be characterized both quantitatively (spore numbers) and qualitatively (diversity of morphological types). Significant differences between treatments were observed in our experiments. However, the efficiency of these populations (for P uptake) are not addressed by these tests. Populations of yeasts are also potentially interesting to study the effects of Cu in vineyards. We developed a protocol to assess both genotypic and phenotypic diversity of these fungal populations. Genotypic characterization was based on 18S rDNA PCR-RFLP and polymorphism of D1-D2 region of 26S rDNA. Phenotypic characterization was limited to the assessment of copper tolerance by measuring growth rate on a medium containing increasing Cu concentrations. The results showed no correlation between genotypic and phenotypic characterization. Many strains were able to grow on media containing high concentrations of copper, even when they were isolated from soil samples without previous Cu application
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Amblard-Gross, Géraldine. "Bryophytes et biomonitoring des retombées atmosphériques en métaux et éléments traces : caractérisation de la variabilité à différentes échelles d'utilisation". Metz, 2000. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/UPV-M/Theses/2000/Amblard_Gross.Geraldine.SMZ0029.pdf.
Resumen
Les mousses, ou bryophytes, sont des organismes sentinelles de la pollution atmosphérique utilisés pour surveiller les variations spatio-temporelles des retombées atmosphériques en métaux et éléments traces à des échelles locales, régionales voire nationales. Les résultats du chapitre I mettent en évidence l'influence significative des techniques d'analyse multiélémentaires (AAN, ICP-MS) dans l'interprétation des cartographies élaborées à la suite de campagne européenne d'échantillonnage. L'étude de la variabilité spatiale d'échantillonnage du chapitre II met en évidence la faible précision de cet outil biologique pour détecter des variations spatiales de As, Ti, V, entre autre, mais autorisant la cartographie de Cu, Pb, Sb et Zn. Au chapitre III, un outil standardisé de bio-surveillance active est élaboré. Ce transplant baptisé Moss plate permet la conversion des concentrations de mousses vivantes en flux de poussières de différentes tailles pour les éléments Pb, Sb, Ti et Ba. Enfin, le chapitre IV étudie la localisation in vivo d'éléments non essentiels et essentiels le long des segments annuels de croissance des mousses par les méthodes SXRF (fluorescence X sous rayonnement synchrotron) et PIXE (émission X induite par les particules). Une accumulation préférentielle des éléments non essentiels et peu solubles est mesurée dans les segments les plus âgés. Ces répartitions préférentielles le long des brins sont observées sur des mousses échantillonnées in situ ainsi que sur les mousses transplantées et exposées pendant deux mois. Une dynamique de l'accumulation court terme des retombées est ainsi illustrée avec une localisation préférentielle des retombées récentes sur les parties âgées de la plante. Des échanges ioniques sont également mis en évidence par la méthode de fluorescence X à la suite du lavage des mousses avec une perte de K des segments âgés
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Nguyen, Manh Tu y Manh Tu Nguyen. "Identification multi-échelle du champ d'élasticité apparent stochastique de microstructures hétérogènes : application à un tissu biologique". Phd thesis, Université Paris-Est, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00977384.
Resumen
Dans le cadre de l'élasticité linéaire 3D des microstructures complexes qui ne peuvent pas être simplement décrites en terme de constituants telles que des tissus biologiques, nous proposons, dans ce travail de recherche, une méthodologie d'identification expérimentale multi-échelle du champ stochastique d'élasticité apparent de la microstructure à l'échelle mésoscopique en utilisant des mesures de champ de déplacements aux échelles macroscopique et mésoscopique. On peut alors utiliser cette méthodologie dans le cadre de changement d'échelle pour obtenir des propriétés mécaniques à l'échelle macroscopique. Dans ce contexte, la question majeure est celle de l'identification expérimentale par résolution d'un problème statistique inverse de la modélisation stochastique introduite pour le champ d'élasticité apparent à l'échelle mésoscopique. Cette identification expérimentale permet non seulement de valider la modélisation mais encore de la rendre utile pour des matériaux existants ayant une microstructure complexe. Le présent travail de recherche est une contribution proposée dans ce cadre pour lequel l'expérimentation et validation expérimentale basée sur des mesures simultanées d'imagerie de champ aux échelles macroscopique et mésoscopique sont faites sur de l'os cortical
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Nguyen, Manh Tu. "Identification multi-échelle du champ d'élasticité apparent stochastique de microstructures hétérogènes : application à un tissu biologique". Thesis, Paris Est, 2013. http://www.theses.fr/2013PEST1135/document.
Resumen
Dans le cadre de l'élasticité linéaire 3D des microstructures complexes qui ne peuvent pas être simplement décrites en terme de constituants telles que des tissus biologiques, nous proposons, dans ce travail de recherche, une méthodologie d'identification expérimentale multi-échelle du champ stochastique d'élasticité apparent de la microstructure à l'échelle mésoscopique en utilisant des mesures de champ de déplacements aux échelles macroscopique et mésoscopique. On peut alors utiliser cette méthodologie dans le cadre de changement d'échelle pour obtenir des propriétés mécaniques à l'échelle macroscopique. Dans ce contexte, la question majeure est celle de l'identification expérimentale par résolution d'un problème statistique inverse de la modélisation stochastique introduite pour le champ d'élasticité apparent à l'échelle mésoscopique. Cette identification expérimentale permet non seulement de valider la modélisation mais encore de la rendre utile pour des matériaux existants ayant une microstructure complexe. Le présent travail de recherche est une contribution proposée dans ce cadre pour lequel l'expérimentation et validation expérimentale basée sur des mesures simultanées d'imagerie de champ aux échelles macroscopique et mésoscopique sont faites sur de l'os corticalIn the framework of linear elasticity 3D for complex microstructures that cannot be simply described in terms of components such as biological tissues, we propose, in this research work, a methodology for multiscale experimental identification of the apparent elasticity random field of the microstructure at mesoscopic scale using displacement field measurements at macroscopic scale and mesoscopic scale. We can then use this methodology in the case of changing scale to obtain the mechanical properties at macroscale. In this context, the major issue is the experimental identification by solving a statistical inverse problem of the stochastic modeling introduced for the apparent elasticity random field at mesoscale. This experimental identification allows to validate the modeling and makes it useful for existing materials with complex microstructures. This research work is proposed in this context in which experimentation and experimental validation based on simultaneous measurements of field imaging at macroscale and mesoscale are made on the cortical bonemakes it useful for existing materials with complex microstructures. This research work is proposed in this context in which experimentation and experimental validation based on simultaneous measurements of field imaging at macroscale and mesoscale are made on the cortical bone
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Hadji, Mohamed. "Contributions à l'étude d'un processeur s'intégrant dans un réseau systolique linéaire dédié à la comparaison des séquences biologiques". Rennes 1, 1995. http://www.theses.fr/1995REN10044.
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Yvoz, Séverin. "Analyse multi-échelles des compromis entre services écosystémiques fournis par la flore adventice". Thesis, Bourgogne Franche-Comté, 2021. http://www.theses.fr/2021UBFCK008.
Resumen
La flore adventice contribue à la fourniture de services écosystémiques, négatifs s’ils sont liés à une nuisibilité pour la culture (disservices), ou positifs via la fourniture de ressources trophiques (ressources florales, graines) favorisant des pollinisateurs et auxilaires de cultures. Dans cette thèse, nous avons analysé comment les stratégies agricoles (combinaisons logiques de successions de cultures et de pratiques agricoles associées) mises en place par les agriculteurs à l’échelle d’un petit territoire, modulent la contribution des adventices à la fourniture de (dis)services. Nous avons également considéré la contribution relative des flores de plein champ et d’interface (zone étroite entre le 1e rang de culture et la bordure pérenne) à ces services. A l’échelle annuelle, nous mettons en évidence que le type de culture affecte fortement la fourniture de services, en déterminant non seulement la composition floristique, mais aussi la croissance des individus et leur probabilité d’atteindre les stades de floraison et de grenaison. Les services sont ainsi plus élevés et plus stables dans les cultures les moins compétitives. Par ailleurs, et malgré la faible superficie qu’elles occupent, les interfaces jouent un rôle important dans la fourniture de services à l’échelle de la parcelle, du fait d’une abondance et d’une richesse spécifique en adventices plus grandes, mais aussi d’une contribution par plante plus importante que dans le plein champ. A l’échelle pluriannuelle, nous montrons que la stratégie agricole, et notamment la succession de cultures, module le niveau de fourniture de services. L’étude des compromis entre services révèle une corrélation positive entre services et disservices, mais nous avons cependant identifié des espèces adventices qui, dans certaines conditions (type de culture, interface ou plein champ), fournissent les meilleurs bouquets de services. Un travail de simulation de l’effet de différents assolements, à l’échelle du petit territoire étudié, suggère que la coexistence d’un grand nombre de stratégies agricoles en proportion équitable est le scénario le plus favorable pour obtenir les meilleurs compromis. Les scénarios impliquant une réduction de la taille des parcelles (conduisant à une part d’interfaces plus importante) indiquent quant à eux une augmentation conjointe des services et disservices mais une plus grande stabilité temporelle de la fourniture de services. Ces résultats suggèrent qu’une diversification des cultures, dans l’espace et le temps, permet d’augmenter la contribution des adventices à la fourniture de services écosystémiques sans engendrer de disservices majeursWeeds contribute to the provision of various ecosystem services, negative when linked to their harmfulness (disservices) and positive due to the provision of trophic resources (floral resources, seeds) to pollinators and pest natural enemies (services). In this PhD thesis, we analysed how crop management strategies (coherent crop sequences and associated farming practices) implemented by farmers within a small agricultural landscape modulate the weed contribution to (dis)services provision. We also assessed the relative contribution of field cores and field edges (narrow area between the 1st row of the crop and the boundary) to these services. At the annual scale, we show that crop type highly impacts the (dis)services provision, through an effect on the composition of the weed assemblages, but also on the growth rate of individual weed plants and their probability to reach the flowering and seeding stages. Services are thereby higher and more stable within year in the less competitive crops. Similarly, and despite the small area they cover, field edges play a major role in the provision of services at the field scale because they harbour higher weed abundance and richness with individual plants that contribute more to services than the plants located in field cores. At the pluriannual scale, crop management strategy (and notably the crop sequence), drives the level of (dis)services provision. We observe positive correlations between services and disservices, however we managed to identify weed species which provide, in specific growing conditions (crop type, location in the field), the best (dis)services bundles. By a statistical simulation method focussing on the effect of the crop management strategy assemblage at the studied small landscape scale, we show that scenarii composed of a large number of strategies in even proportions are those that deliver the best compromises. Scenarii in which field size was reduced (and which therefore increased the area of field edges in the landscape) resulted in the increase of both services and disservices provision but a higher temporal stability in the provision of services. These results suggest that crop diversification, in space and time, could be an interesting solution to increase weed contribution to ecosystem services provision, without producing too much disservices
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Ben, Hassan Ines. "Analyse multi-échelle de la filtration sur microsive de particules modèles inertes et biologiques : caractérisation in situ du dépôt par microscopie confocale". Phd thesis, INSA de Toulouse, 2014. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01073549.
Resumen
Durant les opérations de filtration membranaire, les industries font face à un problème majeur : le colmatage. En particulier, la formation d'un dépôt de particules sur la membrane provoque une chute de sa perméabilité et de sa sélectivité. L'étude a pour but de mieux caractériser la morphologie des dépôts de particules, en lien avec ses propriétés de transport, dans le but d'enrichir les modèles utilisés pour prédire les performances de filtration des dispositifs industriels. Des expériences de filtration de suspensions pures et mixtes de particules inertes et biologiques, sont réalisées sur des microsieves et observées in situ par microscopie confocale. Les propriétés spatiales du dépôt (arrangement des particules, épaisseur, porosité, taux de couverture de la membrane) sont déterminées par traitement d'images et corrélées aux variations de perméabilité. L'influence des paramètres tels que : la taille des particules, la géométrie de la microsieve (taille de pore, distance entre pores) et la nature des particules, est soigneusement analysée. Plusieurs mécanismes physiques sont mis en évidence : - La préfiltration de grosses particules avant la filtration des petites maintient un débit élevé.- Les particules déposées protègent les pores qui leurs sont périphériques lorsque le rapport " taille de particules / taille de pores " est élevé.-Dans les conditions expérimentales étudiées, la morphologie des dépôts de particules inertes et biologiques est identique.- Le dépôt est structuré en trois régions distinctes : une zone de germination en contact avec la membrane, une couche centrale dense, une région de capture superficielle
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Djaffardjy, Marine. "Pipelines d'Analyse Bioinformatiques : solutions offertes par les Systèmes de Workflows, Cadre de représentation et Étude de la Réutilisation". Electronic Thesis or Diss., université Paris-Saclay, 2023. http://www.theses.fr/2023UPASG059.
Resumen
La bioinformatique est un domaine multidisciplinaire qui combine biologie, informatique et statistiques, permettant de mieux comprendre les mécanismes du vivant.Son fondement repose essentiellement sur l'analyse des données biologiques.L'émergence de nouvelles technologies, en particulier les avancées majeures dans le domaine du séquençage, a entraîné une croissance exponentielle des données, posant de nouveaux défis en matière d'analyse et de gestion des données.Pour exploiter ces données, des pipelines sont utilisés, enchaînant des outils et des processus informatiques pour conduire les analyses de manière fiable et efficace. Cependant, la crise de la reproductibilité dans la recherche scientifique souligne la nécessité de rendre les analyses reproductibles et réutilisables par des tiers.Les systèmes de workflows scientifiques ont émergé comme une solution pour rendre les pipelines plus structurés, compréhensibles et reproductibles. Les workflows décrivent des procédures en plusieurs étapes coordonnant des tâches et leurs dépendances de données. Ces systèmes aident les bioinformaticiens à concevoir et exécuter des workflows, et facilitent leur partage et réutilisation. En bioinformatique, les systèmes de workflows les plus populaires sont Galaxy, Snakemake, et Nextflow.Cependant, la réutilisation des workflows fait face à des difficultés, notamment l'hétérogénéité des systèmes de workflows, le manque d'accessibilité des workflows et le besoin de bases de données publiques de workflows. De plus, l'indexation et le développement de moteurs de recherche de workflows sont nécessaires pour faciliter la recherche et la réutilisation des workflows.Dans un premier temps, nous avons développé une méthode d'analyse des spécifications de workflows afin d'extraire plusieurs caractéristiques représentatives à partir d'un ensemble de données de workflows. Notre objectif était de proposer un cadre standard pour leur représentation, indépendamment de leur langage de spécification.Dans un second temps, nous avons sélectionné un ensemble de caractéristiques de ces workflows et les avons indexées dans une base de données relationnelle, puis dans un format structuré sémantique.Enfin, nous avons mis en place une approche pour détecter les similarités entre les workflows et les processeurs, permettant ainsi d'observer les pratiques de réutilisation adoptées par les développeurs de workflowsBioinformatics is a multidisciplinary field that combines biology, computer science, and statistics, aiming to gain a better understanding of living mechanisms. It relies primarily on the analysis of biological data. Major technological improvements, especially sequencing technologies, gave rise to an exponential increase of data, laying out new challenges in data analysis and management.In order to analyze this data, bioinformaticians use pipelines, which chain computational tools and processes. However, the reproducibility crisis in scientific research highlights the necessity of making analyses reproducible and reusable by others.Scientific workflow systems have emerged as a solution to make pipelines more structured, understandable, and reproducible. Workflows describe procedures with multiple coordinated steps involving tasks and their data dependencies. These systems assist bioinformaticians in designing and executing workflows, facilitating their sharing and reuse. In bioinformatics, the most popular workflow systems are Galaxy, Snakemake, and Nextflow.However, the reuse of workflows faces challenges, including the heterogeneity of workflow systems, limited accessibility to workflows, and the need for public workflow databases. Additionally, indexing and developing workflow search engines are necessary to facilitate workflow discovery and reuse.In this study, we developed an analysis method for workflow specifications to extract several representative characteristics from a dataset of workflows. The goal was to propose a standardized representation framework independent of the specification language. Additionally, we selected a set of workflow characteristics and indexed them into a relational database and a structured semantic format. Finally, we established an approach to detect similarity between workflows and between processors, enabling us to observe the reuse practices adopted by workflow developers
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Djoudi, El Aziz. "Structuration multi-échelle des communautés d'Arthropodes en agro-écosystèmes". Thesis, Rennes 1, 2017. http://www.theses.fr/2017REN1B056.
Resumen
Au cours de ce travail, nous nous sommes intéressés à l’influence des conditions locales et paysagères sur la structuration des communautés d’arthropodes en agroécosystèmes, ceci grâce à un dispositif de suivi situé en Ille-et-Vilaine (Bretagne, France), et comprenant des parcelles conduites en agriculture biologique et conventionnelle spatialement appariées. Notre première étude a mis en évidence que l’hétérogénéité paysagère, parfois en interaction avec le système local de culture, conditionne la diversité et l’abondance des groupes trophiques, à la fois pour les arthropodes au sol comme pour ceux de la végétation. Dans un second temps, nous avons pu montrer l’importance du contexte paysager dans la structuration des assemblages d’arthropodes prédateurs, et émis l’hypothèse que les mécanismes déterminant la distribution des espèces diffèrent fortement entre araignées et carabiques. Enfin, il est apparu la nécessité de distinguer les individus résidents (émergeants) des individus mobiles (circulants) lorsque l’on s’intéresse au rôle différentiel des facteurs locaux vs. paysagers dans la structuration des communautés de carabiques. D’une façon générale, nos résultats montrent donc une influence importante et positive de l’agriculture biologique sur les populations, assemblages d’espèces et communautés d’arthropodes, que ce soit à des échelles locales et paysagères comme en interaction avec d’autres variables paysagères. Nous avons également montré la pertinence de l’utilisation de différents niveaux d’organisation et variables réponses associées pour évaluer finement la structure et le fonctionnement de communautés d’Arthropodes en agroécosystèmesIn this study, we got interested in quantifying how local and landscape metrics structure arthropod communities in agro-ecosystems. For that, we used a long-term monitoring design located in ‘Ille-Et-Vilaine’ (Brittany, France), composed by spatially pair-matched fields under organic vs. conventional farming systems. First, we found that landscape heterogeneity, also interacting with farming systems, drives the diversity and abundance of trophic groups for both ground- and vegetation-dwelling arthropods. In a second chapter, we showed the importance of landscape context in shaping assemblages of predatory arthropods, and suggested that mechanisms behind the distribution of individual species strongly differ between spiders and carabids. Lastly, we highlighted the importance of distinguishing between resident (emergent) and mobile (circulating) individuals when assessing the differential role of local vs. landscape factors in community assembly. Overall, our results show a strong and positive effect of organic farming on arthropod populations, assemblages and communities, both at local and landscape scales, as well as in interaction with other landscape metrics. We also highlighted the relevance of using different levels of biological organization, and related response variables, when assessing the structure and functioning of arthropod communities in agroecosystems
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Taupier-Letage, Isabelle. "Biodynamique du bassin algérien : estimation de la réponse biologique à certaines structures hydrodynamiques de moyenne échelle par télédétection (AVHRR et CZCS) et mesures in situ". Aix-Marseille 2, 1988. http://www.theses.fr/1988AIX22049.
Resumen
La reponse biologique a ete etudiee a partir des phenomenes hydrodynamiques de moyenne echelle (upwellings, tourbillons) engendres par l'instabilite du courant algerien (echelles spatiales 50-200 km horizontalement, quelques centaines de metres a 2000 m verticalement; echelles temporelles de la semaine a plusieurs mois (voire un an). L'approche a consiste a utiliser conjointement les imageries satellitaires avhrr et czcs, et les donnees recueillies dans le bassin algerien pendant la campagne mediprod 5 (juin 86). On a pu mettre en evidence l'excellente correlation entre les signatures biologique et dynamique et les structures. Grace a un guidage en temps quasi reel par teledetection et a un echantillonnage suffisamment fin, on a pu montrer l'intensite de l'activite biologique: maxima de chl. A de 2 mg/m**(3) frequents, maximum intermediaire (300-500 m) de nitrate et phosphate (resp. Sup. A 9 ug at/1 et 0. 4 ugat/l) lie a une intense remineralisation. Cette activite biologique est sous la stricte dependance de l'hydrodynamisme (upwellings productifs, zone centrale d'un jeune (resp. Vieux) tourbillon riche (resp. Pauvre)), et donc affectee d'une variabilite moyenne echelle importante. On definit une nouvelle approche qui tient compte du role fondamental de l'hydrodynamisme, et qui se donne les moyens d'etudier ces relations biologie-physique par une strategie et une instrumentation adaptees: c'est une approche biodynamique
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Chifflet, Marina. "Interprétation par modélisation des processus physiques et biologiques observés à courte échelle de temps sur la colonne d'eau : Application à la mer Ligure en Mai 1995 (Campagne Dynaproc)". Aix-Marseille 2, 2000. http://www.theses.fr/2000AIX22064.
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Ayata, Sakina-Dorothée. "Importance relative des facteurs hydroclimatiques et des traits d'histoire de vie sur la dispersion larvaire et la connectivité à différentes échelles spatiales (Manche, Golfe Gascogne)". Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00517082.
Resumen
En assurant la dispersion, la phase larvaire joue un role fondamental dans la dynamique des populations d'invertébrés marins à cycle de vie bentho-pélagique et détermine la connectivité au sein des métapopulations marines. La connectivité en milieu marin influence ainsi directement la dynamique des métapopulations et la persistance des populations locales, les potentialités d'expansion des espèces en réponse à des changements des conditions environnementales ou les limites biogéographiques d'aire de distribution des espèces. Dans ce contexte, le but du présent travail a été de mieux comprendre les roles relatifs joués par les processus hydrodynamiques et hydroclimatiques, et les traits d'histoire de vie des invertébrés sur la dispersion larvaire et la connectivité en milieu cotier dans le Golfe de Gascogne et la Manche occidentale. Pour répondre à cette question, une approche couplée a été mise en oeuvre, alliant l'observation in situ et la modélisation biologie-physique à deux échelles spatiales : régionale et locale. Dans le Nord du Golfe de Gascogne, la description de la distribution larvaire de trois espèces cotières de polychètes (Pectinaria koreni, Owenia fusiformis, et Sabellaria alveolata) a mis en évidence le role prépondérant de l'organisation spatiale des structures hydrologiques à méso-échelle (i.e. plumes estuariennes) dans la variabilité de la distribution des abondances larvaires. à l'échelle régionale du Golfe de Gascogne et de la Manche occidentale, la simulation lagrangienne de la dispersion larvaire en conditions hydroclimatiques réalistes a souligné l'importance de la variabilité saisonnière des conditions hydroclimatiques et des traits d'histoire de vie (mois de ponte, durée de vie larvaire, comportement natatoire) dans le transport larvaire et la connectivité entre populations. Ces résultats ont suggéré de possibles échanges larvaires depuis les populations cotières du Golfe de Gascogne vers celles de la Manche occidentale, i.e. à travers une zone de transition biogéographique. Ils ont aussi permis de tester plusieurs hypothèses sur les conséquences possibles du changement climatique sur la dispersion et la connectivité entre populations marines, i.e. via une période de ponte précoce et une durée de vie larvaire raccourcie. à l'échelle locale du Golfe Normand-Breton, un modèle eulérien de dispersion a permis d'estimer la connectivité entre les récifs biogéniques construits par une espèce à forte valeur patrimoniale, Sabellaria alveolata. Ce modèle a permis de déterminer les influences relatives de la variabilité intra- et inter-annuelle des conditions hydroclimatiques sur la connectivité, dans un contexte de gestion et de conservation d'un patrimoine naturel.
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Pottier, Julien. "Structures spatiales et traits biologiques du voisinage de la plante au paysage : le cas des digues restaurées des canaux de dérivation du Rhône". Phd thesis, Grenoble 1, 2008. http://www.theses.fr/2008GRE10061.
Resumen
La structuration et les effets de l'hétérogénéité spatiale des organismes font l'objet d'un questionnement transversal à l'écologie. Leur prise en compte correspond aussi à une préoccupation grandissante pour la conception et l'évaluation des projets de restauration écologique. Le travail qui a été développé au cours de cette thèse s'inscrit dans ce contexte. Avec comme modèle d'étude un système fortement anthropisé -les digues restaurées des canaux de dérivation du Rhône -les liens unissant la structure spatiale des plantes à leurs traits biologiques ont été analysés, en vue de comprendre leurs rôles dans la structure et le fonctionnement des communautés végétales intégrées au cœur d'un système hiérarchisé. Cette démarche repose sur l'analyse des structures spatiales qui s'étendent du voisinage de la plante au paysage. Dans cette perspective il a été nécessaire de croiser des approche! issues des statistiques spatiales, de l'écologie fonctionnelle et de la télédétection. Les résultats obtenus permettent d'expliquer la genèse de structures spatiales végétales, à diverses échelles, à partir de traits biologiques qui interviennent dans la manifestation de processus endogènes et/ou dans la réponse des plantes à des facteurs exogènes. Une synthèse de cette étude conduit à proposer un modèle conceptuel qui intègre le rôle des structures spatiales végétales, des traits des plantes et de leurs interactions, dans le fonctionnement des communautés végétales. Enfm, les résultats qui ressortent de ce travail ouvrent des perspectives d'application pour l'évaluation et la gestion des projets de restaurationThe spatial patterning of organisms and the resultant consequences are central questions within the science ofboth pure and applied ecology. Spatial heterogeneity is indeed of primary interest within the field of ecological restoration for both the conception and evaluation of projects. The work that has been developed during this PhD project encompasses a study of spatial patterning set against a background of ecological restoration. The study was carried out with a model study system, within an anthropogenic system: the banks of channels deriving the river Rhône. The links between plant spatial patterns and their biological traits have been analysed in this model system with an underlying aim of understanding their role in both community structuring and functioning within a hierarchical system. This approach is based upon the analysis of spatial patterns &om the plant neighbourhood through to the landscape scale. Ln doing so, this needed to combine concepts and methodological techniques derived &om remote sensing, spatial statistics and functional ecology. The results provided an explanation of the development of spatial pattern of vegetation, at various scales, in interpreting the role ofbiological traits related to endogenous processes and/or plant responses to exogenous factors. A synthesis of the results from this study led to the development of a conceptual model that integrates the role of spatial vegetation pattern, plant traits and their interrelationships in the functioning of plant communities. The results from this work also offer practical management perspectives for the evaluation of restoration projects
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Pottier, Julien. "Structures spatiales et traits biologiques du voisinage de la plante au paysage : le cas des digues restaurées des canaux de dérivation du Rhône". Phd thesis, Université Joseph Fourier (Grenoble), 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00482451.
Resumen
La structuration et les effets de l'hétérogénéité spatiale des organismes font l'objet d'un questionnement transversal à l'écologie. Leur prise en compte correspond aussi à une préoccupation grandissante pour la conception et l'évaluation des projets de restauration écologique. Le travail qui a été développé au cours de cette thèse s'inscrit dans ce contexte. Avec comme modèle d'étude un système fortement anthropisé – les digues restaurées des canaux de dérivation du Rhône – j'ai analysé les liens unissant la structure spatiale des plantes à leurs traits biologiques, en vue de comprendre leurs rôles dans la structure et le fonctionnement des communautés végétales intégrées au coeur d'un système hiérarchisé. Cette démarche repose sur l'analyse des structures spatiales qui s'étendent du voisinage de la plante au paysage, c'est-à-dire des dimensions géographiques allant du centimètre jusqu'au kilomètre. Dans cette perspective il a été nécessaire de croiser des approches issues des statistiques spatiales, de l'écologie fonctionnelle et de la télédétection. Les résultats obtenus permettent d'expliquer la genèse de structures spatiales végétales, à diverses échelles, à partir de traits biologiques qui interviennent dans la manifestation de processus endogènes (dispersion et interactions biotiques) et/ou dans la réponse des plantes à des facteurs exogènes (conditions environnementales imposées par des travaux de restauration et perturbations). Ils mettent également en lumière 1) le rôle de trois stratégies spatiales dans la structuration des communautés herbacées; 2) des relations variables entre l'agrégation fine de graminées monopolistes et la coexistence des espèces au niveau du voisinage de la plante ; et 3) des relations fortes entre la structure/diversité fonctionnelle des communautés et les propriétés de réflectance de la végétation dérivées d'images aériennes à haute définition. Ceci permet d'établir une continuité entre des assemblages fonctionnels locaux et l'hétérogénéité spatiale de propriétés écosystémiques complexes au niveau du paysage. Une synthèse de cette étude conduit à proposer un modèle conceptuel qui intègre le rôle des structures spatiales végétales, des traits des plantes et de leurs interactions, dans le fonctionnement des communautés végétales en lien avec leurs niveaux adjacents (n+1 : le paysage ; n-1 : le voisinage de la plante). Enfin, les résultats qui ressortent de ce travail ouvrent des perspectives d'application pour l'évaluation et la gestion des projets de restauration.
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Pallud, Céline. "Étude multi-échelles du fonctionnement hydrodynamique et microbiologique d'un sol soumis à un apport de solutés : application à l'ammonium et au 2,4-D". Université Joseph Fourier (Grenoble), 2000. http://www.theses.fr/2000GRE10178.
Resumen
La comprehension des mecanismes impliques dans le devenir des polluants dans le sol est necessaire pour prevoir les risques et elaborer des strategies de bioremediation. Elle implique une etude pluridisciplinaire comprenant hydrologie, microbiologie, physico-chimie. Le travail cible le transport hydrodispersif, les interactions physico-chimiques et la transformation/degradation de nh 4 + et du 2,4-d ainsi que la distribution spatiale des bacteries dans un sol brun lessive sous culture. L'approche choisie est une etude a differentes echelles en dynamique sur des colonnes de sol permettant un controle des conditions initiales et aux limites et le decouplage des phenomenes. Les resultats experimentaux de 2 traceurs de l'ecoulement (br et 1 8o) confrontes a des courbes simulees ont permis de mettre en evidence une forte exclusion anionique. Le fonctionnement hydrodispersif est tres reproductible entre colonnes et la variabilite spatiale de la teneur en eau et de la porosite est faible. Les interactions entre le 2,4-d et le sol sont faibles. Apres apport d'nh 4 +, le fonctionnement microbien se stabilise rapidement, au contraire du 2,4-d. Une forte heterogeneite inter-colonnes du fonctionnement biologique est observee et s'explique par la variabilite spatiale a l'echelle plus fine (cm 3). Les 2 groupes bacteriens semblent occuper les compartiments ou leur substrat respectif se localise majoritairement : les bacteries degradant le 2,4-d et le groupe de nitrosomonas sont preferentiellement dans l'externe a l'inverse du groupe de nitrobacter dans l'interne. Une methode novatrice d'analyse/modelisation de la distribution des bacteries a l'echelle sub-millimetrique montre que les micro-habitats sont groupes et, suite a l'apport de 2,4-d, l'augmentation de la population degradante s'accompagne d'un envahissement spatial permettant probablement une meilleure interception du substrat. Ce comportement spatial a permis dans certains cas d'expliquer une meilleure degradation du substrat.
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Barbarin, Marine. "Environnement & espaces portuaires : suivi de la qualité du milieu pour une meilleure compréhension de l’effet de variables environnementales à une échelle spatio-temporelle". Electronic Thesis or Diss., La Rochelle, 2022. http://www.theses.fr/2022LAROS045.
Resumen
Les zones côtières constituent des milieux d’interface important entre les écosystèmes marins et terrestres et sont peuplées par des communautés vivantes abondantes. Parmi ces zones côtières, le littoral picto-charentais constitue une zone de fortes activités économiques liées, entre autres, à l'aquaculture, à la pêche et au tourisme, nécessitant ainsi une bonne qualité des eaux et de l’environnement. Or, cette zone littorale est sous l’influence de nombreux apports de contaminants : produits phytosanitaires, hydrocarbures, métaux lourds, etc., dont l’eau constitue le principal vecteur. Afin de préserver les Pertuis, le Parc Naturel Marin a mis en place un plan de gestion déterminant les mesures de protection, de connaissance, de mise en valeur et de développement durable à mettre en œuvre pour les 15 ans à venir. Le projet QUALIPERTUIS, a pour objectif d’associer une phase de tests en laboratoire et des mesures sur site afin d’apporter un regard nouveau sur les causes de mortalités des bivalves, ainsi que de comprendre plus largement l’impact des facteurs environnementaux influençant l’état sanitaire de ces derniers dans les zones portuaires et les eaux côtières. En partenariat avec le Port de Plaisance de La Rochelle et Port Atlantique La Rochelle, des études de biosurveillances environnementales ont été mises en place dans les espaces portuaires et dans les Pertuis avec trois espèces de mollusques bivalves : le pétoncle noir Mimachlamys varia, l’huitre creuse Crassostrea gigas et la moule bleue Mytilus edulis. Des suivis environnementaux saisonniers ont ainsi été réalisés sur un total de treize sites d’études, répartis dans les espaces portuaires et les PertuisCoastal areas are important interface environments between marine and terrestrial ecosystems and are populated by abundant living communities. Among these coastal areas, the Charente coastline is an area of strong economic activities related, among others, to aquaculture, fishing and tourism, thus requiring a good quality of water and environment. However, this coastal area is under the influence of many contaminants: phytosanitary products, hydrocarbons, heavy metals, etc., of which water is the main vector. In order to preserve the Pertuis, the Marine Natural Park has set up a management plan determining the measures of protection, knowledge, enhancement and sustainable development to be implemented for the next 15 years. The QUALIPERTUIS project aims to combine a phase of laboratory tests and on-site measurements in order to provide a new perspective on the causes of bivalve mortality, as well as to understand more broadly the impact of environmental factors influencing the sanitary state of bivalves in port areas and coastal waters. In partnership with the La Rochelle Marina and Port Atlantique La Rochelle, environmental biomonitoring studies have been set up in port areas and in the Pertuis with three species of bivalve molluscs: the black scallop Mimachlamys varia, the hollow oyster Crassostrea gigas and the blue mussel Mytilus edulis. Seasonal environmental monitoring has been carried out on a total of thirteen study sites, distributed in the port areas and the Pertuis
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Zhang, Bo. "Contributions à la microscopie à fluorescence en imagerie biologique : modélisation de la PSF, restauration d'images et détection super-résolutive". Phd thesis, Télécom ParisTech, 2007. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00003273.
Resumen
Cette thèse propose trois contributions principales pour l'imagerie en microscopie à fluorescence. (1) Modélisation du système optique : nous avons étudié les approximations gaussiennes des moindres carrés pour les réponses impulsionnelles optiques (PSFs) limitées par la diffraction du microscope en champ large (WFFM), du microscope confocal (LSCM), et du microscope confocal à disque rotatif (DSCM). Les situations paraxiales/non-paraxiales et 2D/3D sont toutes considérées. Les PSFs sont décrites par les intégrales de diffraction de Debye. Nous avons dérivé les paramètres gaussiens optimaux pour la PSF 2D paraxiale du WFFM, sous les normalisations Linf et L1. Pour les autres PSFs, avec la normalisation Linf, des paramètres quasi-optimaux sont explicitement dérivés par l'appariement des séries de Maclaurin. Ces modèles approximatifs gaussiens peuvent être calculés rapidement, et facilitent considérablement la modélisation des objets biologiques. (2) Débruitage des images de fluorescence : les images issues des LSCM et DSCM ont des statistiques purement poissoniennes ou poissoniennes et gaussiennes mélangées (MPG) selon les différents modes d'acquisition du microscope. Deux approches sont proposées pour restaurer une image poissonienne. La première méthode, basée sur les tests d'hypothèses dans le domaine de Haar biorthogonale, est particulièrement appropriée à estimer rapidement les intensités poissoniennes régulières dans des données de grandes tailles. Notre deuxième méthode, basée sur une transformée stabilisatrice de variance (VST), permet de gaussianiser et stabiliser un processus poissonien filtré. Cette VST peut être combinée avec de nombreuses transformées multi-échelles, ce qui conduit aux VSTs multi-échelles (MS-VSTs). Nous montrons que les MS-VSTs permettent de restaurer efficacement des structures saillantes de diverses formes (isotropes, linéiques et curvilignes) avec un (très) faible flux photonique. La MS-VST est également généralisée pour débruiter les données MPG et pour extraire les taches fluorescentes dans les données MPG. (3) Détection super-résolutive : nous avons revu et étendu les résultats des limites de la résolution pour les sources ponctuelles issus des théories de la détection, de l'estimation, et de l'information. En particulier, nous avons proposé d'appliquer la VST pour étudier les limites de la résolution dans le cas d'observations poissoniennes ou MPG. Les résultats sont asymptotiquement consistants et les expressions sont de formes closes. Nous avons également généralisé une approche de super-résolution qui est basée sur l'ajustement de modèle paramètrique et la sélection de l'ordre de modèle pour localiser un nombre inconnu de spots ou de bâtonnets. Cette méthode permet non seulement de localiser les sources ayant des configurations spatiales complexes, mais aussi d'extraire les objets séparés par des distances inférieures à la résolution optique de Rayleigh (super-résolution).
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Henriques, Justine. "Scale-up d'un procédé continu aérobie à lit fluidisé granulaire pour le traitement des effluents". Thesis, Limoges, 2019. http://www.theses.fr/2019LIMO0021.
Resumen
Pour faire face à des réglementations de plus en plus contraignantes, des procédés compacts et performants doivent être développés pour assurer un traitement des effluents efficace et pérenne. La technologie des boues granulaires aérobies permet de coupler productivité et compacité pour autant qu’elle soit maîtrisée. La formation des granules implique des conditions opératoires définies principalement dans des réacteurs discontinus. Afin d’améliorer la capacité de traitement, ce travail a pour objectif de proposer des conditions opératoires permettant l’utilisation des boues granulaires aérobies dans un réacteur en régime continu. Pour cela, la technique de granulation de l’écosystème est contrôlée par l’optimisation du fonctionnement d’un réacteur de laboratoire fonctionnant en discontinu (mode transitoire) puis la procédure obtenue est transposée à une taille de réacteur plus importante. Cette étude montre que la charge massique, le cisaillement et la pression de sélection des boues conditionnent la formation des granules et leurs propriétés. Le fonctionnement du réacteur en régime continu a ensuite été étudié. Il est montré que la structure granulaire a pu être maintenue tout en augmentant l’efficacité du procédé, tout paramètre équivalent par ailleurs (capacité de traitement doublée pour le réacteur continu). In fine, le système a été testé avec un effluent industriel. Un logiciel industriel a été utilisé afin de représenter pour l’optimiser le fonctionnement d’un réacteur fluidisé granulaire tel qu’obtenu expérimentalement. Si le module proposé dans ce logiciel a montré ses limites pour simuler un régime SBR, le modèle MBBR , bien que ne considérant pas la granule dans son ensemble, semble être adéquat pour représenter le fonctionnement en continu. L’utilisation des boues granulaires dans un réacteur continu est une technologie prometteuse mais nécessite des investigations sur son fonctionnement à long terme et sa modélisationDue to more stringent regulations, wastewater processes need to be more compact and effective. The utilization of aerobic granular sludge conjugates compactness and productivity with the control of the operational. Granulation, which need specific conditions, are mostly operated in batch reactors. To improve the capacity of treatment, this study investigates process conditions for an optimal operation for a continuous reactor working with aerobic granular sludge. First of all, granulation technique is optimized in a laboratory batch reactor (SBR) and results reveal that food to microorganism ratio, shear and selection pressure applied influence pellets’ formation and their properties. Then, this optimized method is successfully scaled-up. After that, the utilization of granules in continuous is studied and this mode increases the reactor capacity while the granular structure is maintained. The utilization of an industrial influent shows reserved results. A commercial software was used to simulate experimental results obtained for a fluidized reactor using pellets. The model, proposed by the software, shows inconsistencies in batch mode. The MBBR model seems more appropriate to simulate continuous mode although the whole pellet is not considered. So, the utilization of aerobic granular sludge in a continuous reactor is a promising technology but further research is needed in the long term operation and its modeling
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Ghoussein, Youssra. "Ecologie des plantes aquatiques et amphibies invasives et Télédétection : Application à la Jacinthe d’eau au Liban et à la Jussie en France". Thesis, Rennes, Agrocampus Ouest, 2020. http://www.theses.fr/2020NSARD090.
Resumen
Les plantes aquatiques et amphibies invasives représentent une grande menace pour les écosystèmes aquatiques et les zones humides au niveau mondial. La Jacinthe d’eau (Eichhornia crassipes) et « la » Jussie (Ludwigia peploides et Ludwigia grandiflora), sont deux modèles biologiques qui provoquent des problèmes écologiques, économiques et sanitaire. L’étude de l’écologie et de la biologie ainsi que la distribution et la répartition constituent une étude interdisciplinaire pour connaitre ces espèces dans les milieux colonisés. Elles ont envahi deux milieux physiques des caractéristiques écologiques différentes. Au Liban, depuis 2006, la Jacinthe d’eau a colonisé la rivière Al Kabir Al Janoubi sur une grande partie, en allant de l’estuaire vers l’amont de la rivière au niveau de l’affluent syrien « Al Arousse ». Avec l’amplification des problèmes issus de la colonisation de la Jacinthe d’eau de la rivière Al Kabir et en absence d’études antérieures, nous avons cherché àconnaître son écologie, sa biologie ainsi que sa répartition géographique et sa dynamique de colonisation. En France, la Jussie a été introduite dans les années 1830. Aujourd’hui elle envahit de nombreux cours d’eau et étangs ; elle colonise désormais les zones humides avec l’apparition d’une forme terrestre de prairies en provoquant un véritable problème écologique et économique. Vue la richesse des études concernant l’écologie et la biologie de la Jussie en France, notre mission dans cette étude concerne l’étude de sa répartition et à suivre sa dynamique dans les zones humides. Pour étudier la répartition deInvasive aquatic and amphibious plants are a major threat for aquatic ecosystems and wetlands worldwide. Water hyacinth (Eichhornia crassipes) and "the" Jussie – Water primroses (Ludwigia peploides and Ludwigia grandiflora), are two biological models are two biological models that cause ecological, economic and health problems. The study of ecology and biology as well as distribution and distribution is an interdisciplinary study to better know these species in their colonized environments. They invaded two physical environments with different characteristics. In Lebanon, since 2006,the Water hyacinth has invaded the Al Kabir Al Janoubi River over a large part, from the estuary towards the upstream part of the river at the level of the Syrian tributary “Al Arousse”. With the amplification of the problems arising from the colonization of the Al Kabir River Water hyacinth, and in the absence of previous studies, we sought to know its ecology, biology, geographicaldistribution and colonization dynamics. In France, Water primrose has been introduced in the 1830s. Today it invades many rivers and ponds; it now colonizes wetlands with the appearance of a terrestrial form in grasslands, causing a real ecological and economic problem. Given the wealth of studies concerning the ecology and biology of the Water Primrose in France, our mission in this study is to study its distribution and to follow its dynamics in wetlands. To study the distribution of these two invasive species, remote sensing tools have been implemented: hyperspectral and multispectral data, with high and very hi
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Lesart, Anne-Cécile. "Modélisation théorique du développement tumoral sous fenêtre dorsale : Vers un outil clinique d'individualisation et d'optimisation de la thérapie". Phd thesis, Université de Grenoble, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01061838.
Resumen
Le travail réalisé durant cette thèse a eu pour objectif de développer un modèle théorique spécifiquement dédié au contexte du développement tumoral tel qu'il peut être observé sous une fenêtre dorsale implantée sur une souris. Le modèle développé est un modèle hybride multi-physique et multi-échelle qui couple deux modules principaux. Le premier module modélise la croissance tumorale par un automate cellulaire qui permet de différencier l'état de chaque cellule en fonction de son histoire (cycle cellulaire), et de son environnement (espace disponible pour proliférer, présence d'oxygène). Le second module modélise le réseau vasculaire et le flux sanguin et rend compte de l'angiogenèse (apparition de nouveaux vaisseaux) et de l'adaptation du diamètre des vaisseaux, en fonction de l'évolution des contraintes hémodynamiques, nettement visible sous la fenêtre dorsale. L'ensemble des processus diffusifs (diffusion de l'oxygène et des facteurs de croissance vasculaire) sont décrits par des équations aux dérivées partielles, couplées à des automates cellulaires qui permettent de localiser à chaque instant pour chaque équation les termes sources (production) et les termes puits (consommation) pour chaque entité diffusive. Les simulations numériques réalisées montrent dans quelle mesure il est possible de rendre compte des observations expérimentales sur le plan qualitatif, qui nécessite la neutralisation des biais numériques ; et sur le plan quantitatif, pour reproduire la cinétique de croissance tumorale et l'évolution de la densité vasculaire. Le modèle numérique de l'évolution tumorale sous fenêtre dorsale est ensuite utilisé pour tester les effets de deux types de molécules : cytotoxiques et anti-vasculaires. Les simulations numériques de ces deux types de traitement explorent différents protocoles, définis par le mode d'action de la molécule, la dose administrée et la fréquence d'administration. Les résultats montrent comment il est alors possible de définir un protocole optimum pour une tumeur donnée en direction d'une individualisation de la thérapie. Ce modèle intégré a permis de poser de façon satisfaisante les bases d'un clone numérique du modèle expérimental d'évolution tumorale sous fenêtre dorsale même si certains aspects nécessitent encore quelques améliorations. La validation des aspects thérapeutiques restera encore à accomplir avant de pouvoir envisager à terme le remplacement (au moins partiel) de l'animal par l'ordinateur.
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Paumelle, Martin. "Description multi-dimensionnelle de l'environnement à l'échelle des territoires : contribution pour la recherche de déterminants environnementaux dans l'étiologie des maladies chroniques". Electronic Thesis or Diss., Université de Lille (2022-....), 2023. http://www.theses.fr/2023ULILR050.
Resumen
Parmi les maladies chroniques, la maladie de Crohn (MC) et l'insuffisance rénale chronique terminale (IRCT) présentent une étiologie multifactorielle encore en partie indéterminée pour laquelle un lien avec l'environnement est fortement suspecté. La répartition spatiale de leur incidence a été cartographiée à l'échelle communale dans le Nord de la France, à partir de deux registres de santé (Epimad et Nephronor). Ces disparités spatiales d'incidence constituent le point d'entrée pour investiguer les déterminants environnementaux susceptibles d'être impliqués dans la survenue de ces maladies.La caractérisation de l'environnement et son lien à la santé est souvent appréhendée de manière cloisonnée. Les travaux se focalisent sur une source d'émission, un polluant, un milieu d'exposition. Bien que ces approches soient nécessaires, elles peuvent s'avérer limitées pour appréhender la complexité du lien entre environnement et santé, surtout pour des maladies multifactorielles dont les facteurs de risque environnementaux sont encore inconnus. Dans ce cas, il semble judicieux de privilégier des stratégies territoriales et multidimensionnelles, avant éventuellement de cibler des facteurs de risque environnementaux spécifiques. Dans ce contexte, comment mobiliser de multiples données environnementales ouvertes pour identifier les déterminants territoriaux de maladies multifactorielles ?L'objectif principal de cette thèse est de proposer une description intégrée de l'environnement à l'échelle des territoires pour renseigner l'étiologie des maladies étudiées. La stratégie a consisté à collecter et réutiliser des données environnementales ouvertes. Cette démarche a permis d'identifier 24 sources de données et de générer 113 indicateurs spatialisés à l'échelle communale pour quatre départements. Ces indicateurs permettent de caractériser le niveau de contamination des milieux (air, eau, sols), le niveau des émissions polluantes, la localisation des sources d'émissions, l'occupation des sols, les pratiques agricoles, la naturalité des territoires et le climat. Plusieurs méthodologies ont été utilisées pour exploiter ces indicateurs et caractériser l'environnement sous un prisme multidimensionnel.Une première approche a consisté à développer des indices spatiaux composites. Ces indices permettent de synthétiser, en une mesure globale, l'information contenue dans un grand nombre d'indicateurs. D'abord, un indice de vulnérabilité et un indice de résilience ont été calculés. Ils permettent de caractériser l'inégale répartition spatiale des déterminants territoriaux favorables et défavorables à la santé. Ensuite, des indices composites de multi-contamination des milieux (air, eau, sols) ont été construits.Une deuxième approche a été développée en utilisant des méthodes de classification multivariées pour créer des typologies territoriales et décrire les profils environnementaux des communes. Ces résultats apportent une vision plus complexe des territoires, et ont permis d'appréhender comment les pressions environnementales se répartissent dans l'espace et se combinent les unes avec les autres.Enfin, les résultats de ces approches multi-dimensionnelles ont été associés aux variations spatiales d'incidence des maladies chroniques, suggérant des liens potentiels entre l'environnement et la survenue de ces pathologie. Pour l'IRCT, des associations ont été observées avec la pression urbaine et la pollution atmosphérique en particules fines, corroborant la littérature existante. Pour la MC, des liens ont été suggérés avec les pratiques agricoles, la naturalité des territoires et la pollution métallique des sols. D'autres approches épidémiologiques doivent maintenant être envisagées pour éprouver ces hypothèses et poursuivre les recherchesAmong chronic diseases, Crohn's disease (CD) and end-stage renal disease (ESRD) have a multifactorial etiology that remains partly unknown, with a strong suspicion of an environmental link. The spatial distribution of their incidence has been mapped at the municipal level in Northern France, using two health registers (Epimad and Nephronor). These spatial disparities in incidence serve as the starting point to investigate potential environmental determinants that may be involved in the onset of these diseases.The characterization of the environment and its link to health is often approached in a fragmented manner, focusing on a specific emission source, pollutant, or exposure medium. While these approaches are necessary, they may be limited in comprehending the complexity of the relationship between the environment and health, especially for multifactorial diseases with unknown environmental risk factors. In such cases, it is relevant to prioritize territorial and multidimensional strategies before potentially targeting specific environmental risk factors. In this context, how can multiple open environmental data sources be leveraged to identify territorial determinants of multifactorial diseases?The main objective of this thesis is to offer an integrated description of the environment at the territorial level to inform the etiology of the studied diseases. The strategy involved collecting and reusing open environmental data. This approach identified 24 data sources and generated 113 spatial indicators at the municipal level for four departments. These indicators allow for the characterization of contamination levels in various media (air, water, soil), pollutant emissions, the location of emission sources, land use, agricultural practices, the natural features of territories, and climate. Several methodologies were used to exploit these indicators and characterize the environment from a multidimensional perspective.A first approach involved developing composite spatial indices. These indices synthesize information from many indicators into a single global measure. Initially, vulnerability and resilience indices were calculated. They characterize the uneven spatial distribution of environmental determinants that have a beneficial or detrimental impact on health. Subsequently, composite indices of multi-media contamination (air, water, soil) were constructed.A second approach was developed using multivariate classification methods to create territorial typologies and describe the environmental profiles of municipalities. These results provide a more complex view of territories and have allowed to understand how environmental pressures are distributed in space and overlap with each other.Finally, the results of these multidimensional approaches were linked to spatial variations in the incidence of chronic diseases, suggesting potential connections between the environment and the occurrence of these pathologies. For ES-CKD, associations were observed with urban pressure and fine particulate air pollution, corroborating existing literature. For CD, links were suggested with agricultural practices, the natural characteristics of territories, and metallic soil pollution. Further epidemiological approaches are now needed to test these hypotheses and advance research in this area
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Sala, Lorenzo. "Modélisation mathématique et simulation de flux sanguins oculaires et leur interactions". Thesis, Strasbourg, 2019. http://www.theses.fr/2019STRAD021.
Resumen
Les neuropathies optiques comme le glaucome sont souvent des maladies tardives, évolutives et incurables. Malgré les progrès récents de la recherche clinique, de nombreuses questions relatives à l’étiologie de ces troubles et à leur physiopathologie restent ouvertes. De plus, les données sur les tissus postérieurs oculaires sont difficiles à estimer de façon non invasive et leur interprétation clinique demeure difficile en raison de l’interaction entre de multiples facteurs qui ne peuvent pas être facilement isolés. L’utilisation récente de modèles mathématiques pour des problèmes biomédicaux a permis de révéler des mécanismes complexes de la physiologie humaine. Dans ce contexte très enthousiasmant, notre contribution est consacrée à la conception d’un modèle mathématique et computationnel couplant l’hémodynamique et la biomécanique de l’oeil humain. Dans le cadre de cette thèse, nous avons mis au point un modèle spécifique au patient appelé simulateur virtuel de mathématiques oculaires (OMVS), capable de démêler les facteurs multi-échelles et multi-physiques dans un environnement accessible en utilisant des modèles mathématiques et des méthodes numériques avancés et innovants. De plus, le cadre proposé peut servir comme méthode complémentaire pour l’analyse et la visualisation des données pour la recherche clinique et expérimentale, et comme outil de formation pour la recherche pédagogiqueOptic neuropathies such as glaucoma are often late-onset, progressive and incurable diseases. Despite the recent progress in clinical research, there are still numerous open questions regarding the etiology of these disorders and their pathophysiology. Furthermore, data on ocular posterior tissues are difficult to estimate noninvasively and their clinical interpretation remains challenging due to the interaction among multiple factors that are not easily isolated. The recent use of mathematical models applied to biomedical problems has helped unveiling complex mechanisms of the human physiology. In this very compelling context, our contribution is devoted to designing a mathematical and computational model coupling tissue perfusion and biomechanics within the human eye. In this thesis we have developed a patient-specific Ocular Mathematical Virtual Simulator (OMVS), which is able to disentangle multiscale and multiphysics factors in a accessible environment by employing advanced and innovative mathematical models and numerical methods. Moreover, the proposed framework may serve as a complementary method for data analysis and visualization for clinical and experimental research, and a training application for educational purposes
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Cyr, Frédéric. "Les impacts de la dispersion historique sur la variabilité génétique à différentes échelles spatiales : connaître l'histoire pour mieux comprendre le présent". Thèse, 2012. http://hdl.handle.net/1866/9763.
Resumen
La variabilité génétique actuelle est influencée par une combinaison complexe de variables historiques et contemporaines. Dès lors, une interprétation juste de l’impact des processus actuels nécessite une compréhension profonde des processus historiques ayant influencé la variabilité génétique. En se basant sur la prémisse que des populations proches devraient partager une histoire commune récente, nombreuses études, effectuées à petite échelle spatiale, ne prennent pas en considération l’effet potentiel des processus historiques. Cette thèse avait pour but de vérifier la validité de cette prémisse en estimant l’effet de la dispersion historique à grande et à petite échelle spatiale.
Le premier volet de cette thèse avait pour but d’évaluer l’impact de la dispersion historique sur la répartition des organismes à grande échelle spatiale. Pour ce faire, les moules d’eau douce du genre flotteurs (Pyganodon spp.) ont servies de modèle biologique. Les moules d'eau douce se dispersent principalement au stade larvaire en tant que parasites des poissons. Une série de modèles nuls ont été développés pour évaluer la co-occurrence entre des parasites et leurs hôtes potenitels. Les associations distinctes du flotteur de Terre-Neuve (P. fragilis) avec des espèces de poissons euryhalins permettent d’expliquer sa répartition. Ces associations distinctes ont également pu favoriser la différenciation entre le flotteur de Terre-Neuve et son taxon soeur : le flotteur de l’Est (P. cataracta). Cette étude a démontré les effets des associations biologiques historiques sur les répartitions à grande échelle spatiale.
Le second volet de cette thèse avait pour but d’évaluer l’impact de la dispersion historique sur la variabilité génétique, à petite échelle spatiale. Cette fois, différentes populations de crapet de roche (Ambloplites rupestris) et de crapet soleil (Lepomis gibbosus), dans des drainages adjacents ont servies de modèle biologique. Les différences frappantes observées entre les deux espèces suggèrent des patrons de colonisation opposés. La faible diversité génétique observée en amont des drainages et la forte différenciation observée entre les drainages pour les populations de crapet de roche suggèrent que cette espèce aurait colonisé les drainages à partir d'une source
en aval. Au contraire, la faible différenciation et la forte diversité génétique observées en amont des drainages pour les populations de crapet soleil suggèrent une colonisation depuis l’amont, induisant du même coup un faux signal de flux génique entre les drainages. La présente étude a démontré que la dispersion historique peut entraver la capacité d'estimer la connectivité actuelle, à petite échelle spatiale, invalidant ainsi la prémisse testée dans cette thèse.
Les impacts des processus historiques sur la variabilité génétique ne sont pas faciles à démontrer. Le troisième volet de cette thèse avait pour but de développer une méthode permettant de les détecter. La méthode proposée est très souple et favorise la comparaison entre la variabilité génétique et plusieurs hypothèses de dispersion. La méthode pourrait donc être utilisée pour comparer des hypothèses de dispersion basées sur le paysage historique et sur le paysage actuel et ainsi permettre l’évaluation des impacts historiques et contemporains sur la variabilité génétique. Les performances de la méthode sont présentées pour plusieurs scénarios de simulations, d’une complexité croissante. Malgré un impact de la différentiation globale, du nombre d’individus ou du nombre de loci échantillonné, la méthode apparaît hautement efficace. Afin d’illustrer le potentiel de la méthode, deux jeux de données empiriques très contrastés, publiés précédemment, ont été ré analysés.
Cette thèse a démontré les impacts de la dispersion historique sur la variabilité génétique à différentes échelles spatiales. Les effets historiques potentiels doivent être pris en considération avant d’évaluer les impacts des processus écologiques sur la variabilité génétique. Bref, il faut intégrer l’évolution à l’écologie.Current genetic variability depends on a complex combination of historical and contemporary factors. Therefore, an unbiased interpretation of the impact of current processes requires a deep understanding of historical processes that shaped genetic variability. Based on the premise that spatially close populations should share a common recent history, many studies conducted at small spatial scale do not take into account the effect of historical processes. This thesis aims to verify the validity of this assumption by estimating the effect of historical dispersion at large and small spatial scales. The aim of the first part of this thesis was to evaluate the impact of the historical dispersion on the distribution of organisms, at large spatial scale. The freshwater mussels of the genus Floater (Pyganodon spp.) were used as biological model. The dispersal of freshwater mussels occurs when larvae parasitize fish. Also, a series of null models has been developed to evaluate the co-occurrence between parasites and their hosts. The distinct associations of the Newfoundland floater (P. fragilis) with euryhaline fish species can explain its distribution. These associations also promoted differentiation with its sister taxon: the Eastern floater (P. cataracta). This study demonstrated the effects of historical biological associations on the current distribution of species at a large spatial scale. The aim of the second part of this thesis was to evaluate the impact of historical dispersal on the genetic variability, at small spatial scale. This time populations of rock bass (Ambloplites rupestris) and sunfish (Lepomis gibbosus) in adjacent drainages were used as biological model. The striking differences observed between the two species suggest opposing colonization patterns. Rock bass have colonized the drainage from a downstream source, resulting in low genetic diversity upstream and a strong differentiation between drainages. However, the sunfish have colonized the system from upstream, resulting in a high genetic diversity and low differentiation upstream, inducing at the same time a false signal of gene flow between drainages. The present study shows that the historical dispersion may hinder the ability to estimate the actual connectivity at small spatial scale, thus invalidating the premise tested in this thesis. The impacts of historical processes on genetic variability are not easy to demonstrate. The aim of the third part of this thesis was to develop a method to facilitate their detection. The proposed method is very flexible and facilitates the comparison between genetic variability and multiple dispersal hypotheses. The method could be used to compare dispersal hypotheses based on the historic or the current landscape and allow the assessment of historical and contemporary processes on genetic variability. The performances of the method are presented in several simulation scenarios, of increasing complexity. Despite an overall impact of differentiation, the number of individuals or the number of loci sampled, the method is highly effective. To illustrate the potential of the method, two contrasted data sets from previously published studies, were re-analyzed. This thesis demonstrates the impacts of historical dispersal on genetic variability at different spatial scales. Potential historical effects must be taken into account before assessing the impacts of ecological processes on genetic variability. In short, we must bridge the gap between ecology and evolution.