Tesi: "Adaptation (biologie) – Modèles mathématiques"

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Chabrol, Olivier. "Modèles et algorithmes pour l'évolution biologique". Thesis, Aix-Marseille, 2017. http://www.theses.fr/2017AIXM0625.

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Abstract (sommario):

Cette thèse aborde plusieurs questions relatives à l’évolution biologique au moyen de modèles mathématiques et d’algorithmes de calcul les utilisant. Elle se trouve donc à l’intersection des mathématiques, de l’informatique et de la biologie. La question principale étudiée dans la thèse est la mise en évidence de signatures moléculaires de la convergence évolutive qui est le phénomène par lequel des espèces éloignées développent indépendamment des caractères similaires. Nous proposons une approche originale permettant de détecter les positions des protéines potentiellement impliquées dans la convergence d’un caractère binaire donné. Celle-ci repose sur une mesure du “niveau de convergence” des positions, qui est une espérance déterminée sous des modèles Markoviens d’évolution protéique. Nous donnons un algorithme de calcul polynomial de cet indice et montrons (i) qu’il discrimine mieux que les méthodes précédentes, les positions convergentes des “neutres” sur des simulations et (ii) que notre approche donne des résultats qui font sens biologiquement sur un exemple réel.Dans le but de pouvoir traiter à terme de la convergence de caractères continus, comme le poids ou la taille, nous nous sommes ensuite intéressés à la détection de changements de tendance évolutive le long d’un arbre représentant l’évolution des espèces. Nous proposons une nouvelle méthode qui, à notre connaissance, est la première à être basée sur un principe de parcimonie où l’on cherche à déterminer la position du changement permettant de minimiser un certain coût évolutif sur l’arbre
In this thesis, we studied questions about biological evolution by using mathematical models and bio-informatic algorithms. This work is at the intersection of mathematics, computer science and biology.The major question addressed in this thesis is the detection molecular basisof phenotypic convergence. Evolutionary convergence is the process by which independent species develop similar traits. This evolutionary process is strongly related to fundamental questions such as the role of adaptation .After pointing out different biological concepts linked to evolutionary convergence, we proposed a novel approach combining an original measure of the extent to which a site supports a phenotypic convergence to a binary trait. Thismeasure is based on the “convergence level” of a site which is a mathematical expectation under Markov evolutionary model. We proposed a polynomial time algorithm to compute this index. Our algorithm outperformed two previous algorithms in distinguishing simulated convergent sites from non-convergent ones. With the aim to study the evolutionary convergence of continuous traits, like weight and size, we tried to detect change in evolutionary trends of continuous characters along the tree of life. We proposed a novel method based on anasymmetric version of the linear parsimony, for determining the position of the change in trend which minimizes the total evolutionary cost of the tree. By using the approach on two biological datasets, we obtained results consistentwith those given by previous stochastic approaches

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Kucharavy, Andrei. "Molecular mechanisms of aneuploidy-mediated stress-resistance". Electronic Thesis or Diss., Paris 6, 2017. https://accesdistant.sorbonne-universite.fr/login?url=https://theses-intra.sorbonne-universite.fr/2017PA066734.pdf.

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Abstract (sommario):

L’aneuploïdie a été historiquement associé à des phénotypes nuisibles, notamment le cancer et le syndrome de Down. Cependant, des résultats expérimentaux récents suggèrent que l’aneuploïdie permettrait l'adaptation à des stresseurs variés, notamment résistance aux médicaments, en rendant la compréhension critique au domaine biomédical. Cependant, les mécanismes moléculaires permettant cette adaptation restaient à élucider. Une telle élucidation selon plusieurs axes a été justement l'objet de ce travail. Premièrement, nous avons développé un modèle mathématique représentant l'adaptation aux environnements adverses comme un compromis dans la position dans un espace des traits. L’aneuploïdie y permet une exploration plus rapide. Ce modèle a été validé sur des données expérimentaux et a été utilisé pour prédire une combinaison médicamenteuse ciblant les populations cellulaires hétérogènes dans le cancer du sein. Deuxièmement, nous avons utilisé les concepts du domaine de la biologie en réseaux et des résultats de théorie de graphes pour prédire la distribution des gènes essentiels, des interactions létales et des gènes essentiels évolutifs - des gènes essentiels qui peuvent être supprimés dans des organismes devenus aneuploïdes. Nous avons également construit un algorithme pour prédire les mécanismes moléculaires qui expliquerait les phénotypes associés à des perturbations génétiques à grande échelle. Finalement, nous avons exploré plusieurs mécanismes par lesquels l’aneuploïdie pourrait impacter la régulation génétique, conduisant au développement des outil informatiques publiés
Aneuploidy has historically been associated with detrimental phenotypes and diseases, notably cancer and Down Syndrome. However, recent experimental evidence suggests aneuploidy provides adaptation to numerous stressors, including drug resistance, making aneuploidy study critical to biomedical research. However, the molecular mechanisms underlying this process remained elusive until now. This work focused on exploring several approaches to understanding those mechanisms. Frist, we have developed a general mathematical model of organism adaptation to adverse environments. In our model, the adaptation to environments takes place as a trade-off in the space of traits, of which aneuploidy allows a more efficient and rapid sampling. This model was validated on experimental data and used to predict optimal drug combinations targeting heterogeneous populations breast tumor cells. Second, we used the framework of network biology to model biomolecular networks and apply to them results from the graph theory and existing results on weighted graphs from other domains. We were able to predict the distribution of essential genes, lethal genetic interactions and essential evolvable genes - essential genes that can be deleted in the aneuploid background. We were as well able to build a predictive model for inferring most likely pathways underlying the phenotype of large-scale genetic perturbations. Finally, we attempted to explore several possible modes besides dosage effects by which aneuploidy could impact the gene expression regulation. This required a development of an image analysis toolkit that was validated and released for as open-source software

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Taing, Cécile. "Dynamique de concentration dans des équations aux dérivées partielles non locales issues de la biologie". Thesis, Sorbonne université, 2018. http://www.theses.fr/2018SORUS077.

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Abstract (sommario):

Cette thèse porte sur l'étude des dynamiques de masses de Dirac dans des équations aux dérivées partielles et intégro-différentielles issues de la biologie évolutive. Nous nous intéressons à des modèles de populations structurées en trait phénotypique en tenant compte des phénomènes d'adaptation et de mutations, afin de montrer la sélection d'individus les plus adaptés dans un environnement donné. La description de ces problèmes biologiques conduit à l'étude d'équations non linéaires et non locales, avec la présence d'un petit paramètre qui induit deux échelles de temps. Les solutions asymptotiques de ces équations sont des distributions de populations dans l'espace des traits et se concentrent en masses de Dirac en les traits dominants. Dans une première partie, nous nous intéressons à la dynamique des masses de Dirac dans un modèle de chémostat en utilisant une formulation Hamilton-Jacobi. Le modèle de chémostat est constitué d'un système d'équations décrivant la dynamique consommateurs-nutriment dans un système fermé. Dans une deuxième partie, nous étudions un modèle de compétition structuré en âge et en trait. Grâce à une factorisation adaptée, nous obtenons la limite asymptotique de la solution comme le produit d'un profil en âge et d'un profil en trait. Lorsque les mutations sont introduites, une équation d'Hamilton-Jacobi apparaît et nous démontrons un résultat d’unicité associé dans le cadre des solutions de viscosité. La dernière partie s'intéresse aux populations sexuées. Nous étudions une famille de modèles de populations sexuées présentant une asymétrie dans l'hérédité ou la fécondité : chaque individu hérite principalement des traits de la mère
This thesis focuses on the dynamics of Dirac mass concentrations in non-local partial differential and integro-differential equations motivated by evolutionary biology. We consider population models structured in phenotypical traits and, taking into account adaptation and mutation phenomena, we aim to describe the selection of the fittest traits in a given environment. The mathematical modeling of these biological problems leads to nonlinear and nonlocal equations, with a small parameter that induces two time-scales. The asymptotic solutions to these equations are population distributions on the traits space and concentrate in Dirac masses located on the dominant traits. In the first part, we study the Dirac mass dynamics in a chemostat model, using a Hamilton-Jacobi formulation. The chemostat model is a system of equations describing the dynamics of consumers and nutrients in a bioreactor. In a second part, we investigate a competition model structured in age and phenotypical traits. By means of an appropriate factorization, we obtain the asymptotic limit of the solution as a decomposition into two profiles, one in age, the other in traits. When mutations are introduced, a Hamilton-Jacobi equation arises and we prove a uniqueness result of the solution to this equation in the framework of viscosity solutions. The last part is devoted to sexual population models. These models under investigation include asymmetric trait heredity or asymmetric trait-dependent fecundity between the parents: each individual inherits mostly its traits from the female

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Hass, Vincent. "Modèles individu-centrés en dynamiques adaptatives, comportement asymptotique et équation canonique : le cas des mutations petites et fréquentes". Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2023. http://www.theses.fr/2023LORR0165.

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Abstract (sommario):

La théorie des dynamiques adaptatives est une branche de la biologie de l'évolution qui étudie les liens entre Écologie et Évolution. Les hypothèses biologiques qui définissent son cadre sont celles de mutations rares et petites et de grande population asexuée. Les modèles de dynamiques adaptatives décrivent la population au niveau des individus, lesquels sont caractérisés par leurs phénotypes, et visent à étudier l'influence des mécanismes d'hérédité, de mutation et de sélection sur l'évolution à long terme de la population. Le succès de cette théorie vient notamment de sa capacité à fournir une description de l'évolution à long terme du phénotype dominant dans la population comme solution de "l'Équation Canonique des Dynamiques Adaptatives'' dirigée par un gradient de fitness, où la fitness décrit la possibilité d'invasions mutantes, et est construite à partir de paramètres écologiques. Deux approches mathématiques principales portant sur l'équation canonique ont été développées à ce jour: une approche basée sur des EDP et une approche stochastique. Malgré son succès, l'approche stochastique est critiquée par des biologistes puisqu'elle est basée sur une hypothèse non-réaliste de mutations trop rares. Le but de cette thèse est de corriger cette controverse biologique en proposant des modèles probabilistes plus réalistes. Plus précisément, le but est de s'intéresser mathématiquement, sous une double asymptotique de grande population et de petites mutations, aux conséquences d'une nouvelle hypothèse biologique de mutations fréquentes sur l'équation canonique. Il s'agit de déterminer, à partir d'un modèle stochastique individu-centré, le comportement en temps long du trait phénotypique moyen de la population. La question que l'on se pose se reformule en une analyse asymptotique lent-rapide agissant sur deux échelles de temps éco-évolutives. Une échelle lente correspondant à la dynamique du trait moyen et une rapide correspondant à la dynamique d'évolution de la distribution recentrée et dilatée des traits. Cette analyse asymptotique lent-rapide repose sur des techniques de moyennisation. Cette méthode requiert d'identifier et de caractériser le comportement asymptotique de la composante rapide et que cette dernière possède des propriétés d'ergodicité. Plus précisément, le comportement en temps long de la composante rapide est non-classique et correspond à celui d'une diffusion à valeurs mesures originale qui s'interprète comme un processus de Fleming-Viot recentré que l'on caractérise comme l'unique solution d'un certain problème de martingale. Une partie de ces résultats repose sur une relation de dualité portant sur ce processus non-classique et nécessite des conditions de moments sur les données initiales. Au moyen de techniques de couplage et de la correspondance entre les processus particulaires de Moran et les généalogies de Kingman, on établit que le processus de Fleming-Viot recentré satisfait une propriété d'ergodicité avec résultat de convergence exponentielle en variation totale. La mise en œuvre des méthodes de moyennisation, inspirée par Kurtz, est fondée sur des arguments de compacité-unicité. L'idée consiste à prouver la compacité des lois du couple constitué de la composante lente et de la mesure d'occupation de la composante rapide puis d'établir un problème de martingale pour tous points d'accumulation de la famille des lois de ce couple. La dernière étape consiste à identifier ces points d'accumulation. Cette méthode requiert notamment l'introduction de temps d'arrêt pour contrôler les moments de la composante rapide et de prouver qu'ils tendent vers l'infini à l'aide d'arguments de grandes déviations, de réduire le problème posé initialement sur la droite réelle au cas du tore afin de prouver la compacité, d'identifier la limite de la composante rapide en adaptant un argument basé sur la dualité de Dawson, d'identifier la limite de la composante lente puis de passer du tore à la droite réelle
Adaptive dynamics theory is a branch of evolutionary biology which studies the links between ecology and evolution. The biological assumptions that define its framework are those of rare and small mutations and large asexual populations. Adaptive dynamics models describe the population at the level of individuals, which are characterised by their phenotypes, and aim to study the influence of heredity, mutation and selection mechanisms on the long term evolution of the population. The success of this theory comes in particular from its ability to provide a description of the long term evolution of the dominant phenotype in the population as a solution to the “Canonical Equation of Adaptive Dynamics” driven by a fitness gradient, where fitness describes the possibility of mutant invasions, and is constructed from ecological parameters. Two main mathematical approaches to the canonical equation have been developed so far: an approach based on PDEs and a stochastic approach. Despite its success, the stochastic approach is criticised by biologists as it is based on a non-realistic assumption of too rare mutations. The goal of this thesis is to correct this biological controversy by proposing more realistic probabilistic models. More precisely, the aim is to investigate mathematically, under a double asymptotic of large population and small mutations, the consequences of a new biological assumption of frequent mutations on the canonical equation. The goal is to determine, from a stochastic individual-based model, the long term behaviour of the mean phenotypic trait of the population. The question we ask is reformulated into a slow-fast asymptotic analysis acting on two eco-evolutionary time scales. A slow scale corresponding to the dynamics of the mean trait, and a fast scale corresponding to the evolutionary dynamics of the centred and dilated distribution of traits. This slow-fast asymptotic analysis is based on averaging techniques. This method requires the identification and characterisation of the asymptotic behaviour of the fast component and that the latter has ergodicity properties. More precisely, the long time behaviour of the fast component is non-classical and corresponds to that of an original measure-valued diffusion which is interpreted as a centered Fleming-Viot process that is characterised as the unique solution of a certain martingale problem. Part of these results is based on a duality relation on this non-classical process and requires moment conditions on the initial data. Using coupling techniques and the correspondence between Moran's particle processes and Kingman's genealogies, we establish that the centered Fleming-Viot process satisfies an ergodicity property with exponential convergence result in total variation. The implementation of averaging methods, inspired by Kurtz, is based on compactness-uniqueness arguments. The idea is to prove the compactness of the laws of the couple made up of the slow component and the occupation measure of the fast component and then to establish a martingale problem for all accumulation points of the family of laws of this couple. The last step is to identify these accumulation points. This method requires in particular the introduction of stopping times to control the moments of the fast component and to prove that they tend to infinity using large deviation arguments, to reduce the problem initially posed on the real line to the torus case in order to prove compactness, to identify the limit of the fast component by adapting an argument based on Dawson duality, to identify the limit of the slow component and then to move from the torus to the real line

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Fumey, Julien. "Tempo et mode de l'évolution des populations cavernicoles de l'espèce Astyanax mexicanus". Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLS528/document.

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Abstract (sommario):

Le poisson Astyanax mexicanus est un modèle particulièrement intéressant pour l'étude de l'évolution. En effet, dans cette espèce de poissons d'eau douce, il existe des populations vivant de façon pérenne dans des grottes. Dans cet environnement, l'obscurité est totale et permanente et les ressources en nourriture souvent faibles. Les poissons cavernicoles se sont adaptés à la vie souterraine et ils présentent de nombreuses modifications phénotypiques comme la dépigmentation, la perte des yeux, l’augmentation du nombre et de la taille d’organes sensoriels non-visuels et plusieurs changements du comportement. Un des problèmes majeurs est de savoir si ces modifications phénotypiques sont dues à des mutations préexistantes à la colonisation de l'environnement cavernicole ou si elles sont apparues après. Pour répondre à cette question, connaître l'âge des populations est un facteur important car dans une population récente, il n'y aura probablement pas eu suffisamment de temps pour l'apparition de beaucoup de mutations et leur fixation. L'objet de cette thèse est donc l'estimation de l'âge d'une population, celle de la grotte Pachón qui est souvent considérée comme étant une des plus anciennes et une des plus isolées. Au cours de ces travaux de thèse, nous avons développé une nouvelle méthode de datation qui repose d’une part sur la caractérisation du polymorphisme nucléotidique à l’intérieur de chaque population et entre populations, et d’autre part la comparaison de ces données avec des simulations de l’évolution du polymorphisme. Les résultats obtenus, ainsi que la réanalyse de données sur le polymorphisme d’haplotypes mitochondriaux et de loci microsatellites précédemment publiées, suggèrent que les populations cavernicoles seraient bien plus récentes qu’habituellement indiqué dans la littérature (quelques milliers d’années, et non plusieurs centaines de milliers d’années). Les conséquences d’un tempo rapide d’évolution sur le mode d’évolution de ces poissons cavernicoles ont aussi été présentées
The fish Astyanax mexicanus is a particularly suitable model for evolutionary biology studies. Indeed, in this species there are several subterranean populations which live in the total and permanent darkness of cave. These cavefish are well adapted to the life in this inhospitable environment and they show several differences with their surface conspecific such as depigmentation, eye loss and behavioral changes. A major unresolved issue is about the relative role of surface fish standing genetic variation and de novo mutations appeared in cavefish populations after their settlement in caves in their phenotypic evolution. In order to examine this issue, accurate estimations of population ages are very important because many new mutations cannot appear and fix in a recent population. In this thesis we aimed to estimate the age of the Pachón cave population which is considered as one of the oldest and most isolated populations. We developed a new method which is based on measures of the distribution of single nucleotide polymorphism within each population and between populations. Our results, as well as reanalyses of published data about mitochondrial haplotypes and microsatellite loci polymorphism suggest that cavefish populations are much more recent than previously thought (several thousand years and not several hundred thousand years). The consequences of a fast tempo of evolution on the mode of evolution of cavefish are also discussed

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Collot, Dorian. "Modélisation des dynamiques adaptatives de la levure de boulanger S. cerevisae dans un environnement saisonnier". Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018SACLS179/document.

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Abstract (sommario):

L’adaptation des individus à un environnement dépend d’une combinaison de caractères adaptatifs, les traits d’histoire de vie, qui impactent la valeur sélective. Pour comprendre comment les organismes s’adaptent à leur environnement, on peut étudier quelles sont les traits composants la valeur sélective et comment ils dépendent de l’environnement biotique et abiotique. Au cours de cette thèse, je me suis intéressé aux composantes de la valeur sélective dans un environnement saisonnier et à ses conséquences sur la dynamique évolutive des traits quantitatifs.Pour cela, j’ai utilisé une approche de modélisation mathématique d’une évolution expérimentale de l’espèce modèle Saccharomyces cerevisiae en cultures successives en batch. La levure de boulanger S. cerevisiae ici étudiée présente un cycle de vie respiro-fermentaire : en présence de glucose, elle le consomme par fermentation tout en produisant de l’éthanol, qui sera consommé dans un deuxième temps par respiration. Les souches de levures évoluent au cours de cycles successifs de fermentation-respiration. A intervalles de temps réguliers, des cellules sont transférées dans un nouveau milieu contenant du glucose où elles effectuent un nouveau cycle. J’ai développé un modèle mathématique d’équations différentielles pour étudier quels sont les traits sélectionnés dans les différentes saisons dans ce dispositif expérimental et comment l’environnement abiotique, l’environnement biotique et les relations entre les traits, impactent leur évolution.Dans un premier temps, j’ai développé et paramétré un modèle d’équations différentielles décrivant la dynamique d’une population multi-souches au cours d’un batch (chapitre 1). J’ai ensuite proposé une décomposition de la valeur sélective et étudié quels traits sont sous sélection, et comment les pressions de sélection changent avec la composition de la population (chapitre 2). Deux types de traits sélectionnés ont pu être mis en évidence : les traits d’histoire de vie, liés au taux de croissance et à la mortalité, et les traits de transition, qui correspondent à la façon dont les souches réagissent aux changements de l’environnement. J’ai également montré que l’importance de chacune des composantes de la valeur sélective est lié à ces traits et à des traits non sélectionnés, via la longueur des différentes saisons. Au cours de l’évolution, ces composantes sont modifiées ce qui modifie la force de la sélection sur chaque trait. Ce phénomène de boucles de rétroaction éco-évolutives permet de mieux comprendre pourquoi la valeur sélective est fréquence-dépendante.Dans un second temps, j’ai utilisé des simulations d’un modèle de dynamique adaptative pour montrer que l’existence d’un trade-off entre deux traits dans la population ancêtre pouvaient entraîner l’émergence d’autres relations entre un trait sélectionné et un trait non-sélectionné au cours de l’évolution (chapitre 3).Enfin, pour mettre en regard les prédictions issues de modèles théoriques et des observations expérimentales, j’ai analysé deux jeux de données à travers le prisme de mon modèle mathématique (chapitre 4). Le premier jeu de données concerne le phénotypage de souches évoluées en batch successifs et leurs ancêtres. L’estimation des paramètres du modèle pour chacune des souches du jeu de données et leur analyse montrent que les traits liés à l’éthanol, sa consommation et sa production ont été principalement sélectionnés. Le second jeu de données, obtenu à partir de compétitions entre plusieurs couples de souches aillant des traits d’histoire de vie contrastés, a permis de mettre en évidence des différences de valeur sélective entre souches et de les relier avec des différences de traits phénotypiques, en cohérence avec les prédictions théoriques
Adaptation of species to their environment involves combinations of traits, and in particular life history traits, that influence an organism's selective value. To understand the complexity of adaptation, it is appropriate to decipher the contributions of traits to fitness in the presence of different biotic and abiotic environments. In this thesis, I have investigated fitness components when the environment is seasonal, revealing how such components drive the evolutionary dynamics of quantitative traits.My work is based on the mathematical modeling of experimental evolutions in successive batch cultures of Saccharomyces cerevisiae (baker's yeast). The life cycle of this yeast species is of the respiration-fermentation type: (i) in the presence of glucose, it grows by fermentation, transforming glucose into ethanol; (ii) once glucose has been consumed, it grows by respiration, consuming this time ethanol. This sequence corresponds to the two « seasons » in a batch culture and leads to a cycle of successive batches if cells are periodically transferred into fresh medium. By using differential equations for the time courses, my thesis work shows how growth dynamics and environmental features (abiotic or biotic) generate selection pressures on the different traits during these successive seasons, thereby determining evolutionary trajectories.To describe batch dynamics, I first developed and calibrated a set of differential equations describing the growth dynamics of a population of yeast cells throughout a batch, allowing for one or multiple strains to be present (Chapter 1). Based on this model where cells divide without changing genotype, I then showed that a strain's fitness can be understood in terms of just a few components that are easily specified mathematically. I was then able to determine which traits were under selection and how the corresponding selection pressures were affected by the abundances of each strain in the yeast population (Chapter 2). Selected traits were found to be of two types: life history traits associated with growth and mortality rates, and “transition” traits that correspond to the way a strain reacts to environmental change. I also showed that the contributions of the different fitness components are tied to both selected and non-selected traits via the lengths of seasons. Thus, during population dynamics arising across successive batches, these components change, modifying the selection pressure on each trait. One therefore has a feedback loop, revealing why fitness is frequency-dependent in this system.Next, using the fitness decomposition, I studied adaptive dynamics in successive batch cultures. In such a framework where genotypic changes were allowed, and assuming that there was a trade-off between two traits, I showed that adaptive evolutionary dynamics could lead to the emergence of new relations between selected and non-selected traits (Chapter 3).Furthermore, in order to compare my theoretical predictions to experimental results, I used mathematical and statistical models to analyze two datasets (Chapter 4). The first dataset provides trait measurements in “evolved” strains, i.e., strains obtained after evolution across successive batches, as well as of those same traits in the “ancestral” strains at the origin of the experimental evolution. Parameters inference for the different strains showed that selection had operated mainly on ethanol-related traits (production and consumption). A second dataset was obtained from batch experiments putting strains in competition with one another; the analysis showed that my theoretical modeling well predicted the roles of the different traits for determining the relative fitness of the strains

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Pellegrin, Xavier. "Oscillations dans des modèles mathématiques issus de la biologie". Paris 7, 2014. http://www.theses.fr/2014PA077263.

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Abstract (sommario):

Cette thèse est centrée sur l'analyse mathématique des solutions de deux modèles issus de la biologie. Le premier appartient à la famille des modèles de Kuramoto et décrit l'évolution d'une population d'oscillateurs de phase couplés en champ moyen. Le second est un modèle d'oscillation original, basé sur une perturbation singulière d'une équation différentielle retardée, introduit en particulier pour expliquer des phénomènes oscillatoires observés dans des réseaux de neurones, et qui fait l'objet d'analyse mathématique depuis les années 1980
Ln this report, we focus on mathematical analysis of two models coming from biology. The first model, a Kuramoto model, describes the time-evolution of a large number of mean-field coupled phase oscillators. The second one is an original oscillation model, based on a singuiar perturbation of a delayed differential equation. It had been introduced in relation with oscillatory patterns observed in neural networks, and it is subject fo mathematical analysis since the 1980's

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Bois, Richard. "Adaptation de maillages anisotropes par un estimateur d'erreur hiérarchique". Thesis, Université Laval, 2012. http://www.theses.ulaval.ca/2012/29273/29273.pdf.

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Abstract (sommario):

Dans cette thèse, nous présentons un nouvel estimateur d’erreur de type hiérarchique utilisable dans un algorithme d’adaptation de maillages afin d’obtenir une approximation plus précise d’une équation aux dérivées partielles. Nous décrivons les avantages que possèdent ce nouvel estimateur d’erreur versus ceux qui existent déjà dans la littérature et nous justifions sa construction. Plusieurs résultats numériques seront présentés dans les cas uni, bi et tridimensionnels. Nous montrons des exemples académiques (où la solution analytique est connue) pour mesurer l’efficacité et la précision du nouvel estimateur d’erreur. Nous montrons également des exemples d’adaptation de maillages pour des équations modélisant des phénomènes physiques comme l’écoulement d’un fluide autour d’un cylindre, la diffusion instationnaire et le contact entre des corps élastiques déformables. Ces exemples montrent que le nouvel estimateur d’erreur est utilisable pour une très grande classe de problèmes.
In this thesis, we present a new hierarchical error estimator that can be used in a mesh adaptation algorithm to obtain a more accurate approximation to the solution of a partial differential equation. This error estimator has many advantages that other existing error estimators do not have or lack of. For instance, it is, by construction, independant of the differential operator used to model a certain physical phenomena. It is also naturally generalisable to the case of approximations of arbitrary order, and this, without any specific treatment to the underlying theory. Finally, it is efficient, optimal in a sense that will be defined and permits the elements to stretch in a priviledged direction (anisotropy) in order to obtain high accuracy against regularly refined meshes. Many examples are given in the one, two and three dimensional cases. Analytical examples (the solution is known) is given to measure the effiency and precision of the new error estimator. Other examples of mesh adaptation for equations modeling different physical phenomena like the flow of a fluid around a cylinder, unsteady diffusion and contact between deformable elastic bodies are presented. These examples show that the new error estimator can be used for a wide variety of problems.

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Yoccoz, Gilles Nigel. "Le rôle du modèle euclidien d'analyse des données en biologie évolutive". Lyon 1, 1988. http://www.theses.fr/1988LYO10111.

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Abstract (sommario):

L'utilisation des methodes descriptives d'analyse des donnees s'est manifestee de maniere autonome dans differentes specialites de la biologie evolutive. Notre objectif est de montrer que ces methodes relevent du meme modele: le modele euclidien d'analyse des donnees et que cette generalisation autorise un enrichissement de ces methodes et donc une augmentation des possibilites d'analyse offertes aux ecologues. La premiere partie est consacree au modele mathematique. Apres une breve presentation du schema de dualite, nous insistons sur les perspectives ouvertes par l'emploi des projecteurs dans ce modele (acpvi; sabatier, 1987). L'allometrie, la variation geographique et les relations peuplement-habitat constituent les trois parties suivantes baties sur le schema. Apres un expose de la problematique biologique propre a chaque specialite, nous replacons un certain nombre de propositions methodologiques dans le cadre du modele euclidien, avant d'en donner les applications sur des exemples caracteristiques. Nous insistons en conclusion sur la necessite d'un cadre mathematique rigoureux qui seul permettra une evaluation des methodes proposees. Un exemple en biogeographie insulaire illustre la fecondite d'une telle demarche inter-disciplinaire

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Wane, Bocar Amadou. "Adaptation de maillages et méthodes itératives avec applications aux écoulements à surfaces libres turbulents". Thesis, Université Laval, 2012. http://www.theses.ulaval.ca/2012/29353/29353.pdf.

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Cardin-Bernier, Guillaume. "Simplification de modèles mathématiques représentant des cultures cellulaires". Thèse, Université de Sherbrooke, 2015. http://hdl.handle.net/11143/8159.

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Abstract (sommario):

L’utilisation de cellules vivantes dans un procédé industriel tire profit de la complexité inhérente au vivant pour accomplir des tâches complexes et dont la compréhension est parfois limitée. Que ce soit pour la production de biomasse, pour la production de molécules d’intérêt ou pour la décomposition de molécules indésirables, ces procédés font appel aux multiples réactions formant le métabolisme cellulaire. Afin de décrire l’évolution de ces systèmes, des modèles mathématiques composés d’un ensemble d’équations différentielles sont utilisés. Au fur et à mesure que les connaissances du métabolisme se sont développées, les modèles mathématiques le représentant se sont complexifiés. Le niveau de complexité requis pour expliquer les phénomènes en jeu lors d’un procédé spécifique est difficile à définir. Ainsi, lorsqu’on tente de modéliser un nouveau procédé, la sélection du modèle à utiliser peut être problématique. Une des options intéressantes est la sélection d’un modèle provenant de la littérature et adapté au procédé utilisé. L’information contenue dans le modèle doit alors être évaluée en fonction des phénomènes observables dans les conditions d’opération. Souvent, les modèles provenant de la littérature sont surparamétrés pour l’utilisation dans les conditions d’opération des procédés ciblées. Cela fait en sorte de causer des problèmes d’identifiabilité des paramètres. De plus, l’ensemble des variables d’état utilisées dans le modèle n’est pas nécessairement mesuré dans les conditions d’opération normales. L’objectif de ce projet est de cibler l’information utilisable contenue dans les modèles par la simplification méthodique de ceux-ci. En effet, la simplification des modèles permet une meilleure compréhension des dynamiques à l’oeuvre dans le procédé. Ce projet a permis de définir et d’évaluer trois méthodes de simplification de modèles mathématiques servant à décrire un procédé de culture cellulaire. La première méthode est basée sur l’application de critères sur les différents éléments du modèle, la deuxième est basée sur l’utilisation d’un critère d’information du type d’Akaike et la troisième considère la réduction d’ordre du modèle par retrait de variables d’état. Les résultats de ces méthodes de simplification sont présentés à l’aide de quatre modèles cellulaires provenant de la littérature.

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Calcagno, Vincent. "Coexistence des espèces, assemblage des communautés et spéciation : rôle de la sélection naturelle : quelques modèles et expériences". Montpellier 2, 2007. http://www.theses.fr/2007MON20171.

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Kouressy, Mamoutou. "Adaptation agro-écologique et potentialité des sorghos photopériodiques à paille courte au Mali". Montpellier, ENSA, 2007. http://www.theses.fr/2007ENSA0024.

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Abstract (sommario):

Le photopériodisme des variétés locales du Mali a été étudié pour préciser les relations existant entre la phénologie des sorghos et le climat de leur zone d'origine. La répartition de la biomasse de trois variétés d'architecture et photosensibilité différentes a été mesurée. Nous comparons les productions d'une variété locale de grande taille (V1), sa descendance de taille réduite (V2) et une variété hybride de l'Icrisat très productive mais précoce. La sensibilité à la photopériode est une source de plasticité agronomique. La floraison des variétés locales débute en moyenne dans les 20 jours qui précèdent l'arrêt de la saison des pluies. La réduction de taille n'a pas influencé la production de feuilles et donc le potentiel photosynthétique n'a pas été influencé. En revanche, la production de tige de la variété locale V1 (14 t/ha) est très nettement supérieure aux variétés V2 et V3 (respectivement 7 et 5 t/ha). La variété hybride V3 a donné un rendement supérieur (5 t/ha) mais la récolte a nécessité une protection individuelle des panicules contre les oiseaux. Le rendement de la variété V2 (3 t/ha) a été supérieur à son parent V1 (1 t/ha). L'augmentation du rendement résulte du plus grand nombre de talles fertiles développé, ce qui a montré l'intérêt de la réduction de la taille des variétés photopériodiques. On a observé très peu de mobilisation des sucres dans les tiges vers le grain après floraison. L'essentiel de la biomasse racinaire s'est trouvé dans l'horizon 0-40 cm du sol. La réduction de taille des tiges aentraîné une diminution de la production de racines. Le modèle impatience de SARRA-H a été calibré pour prendre en compte le photopériodisme des sorghos du Mali. L'utilisation du modèle a permis de valider le fonctionnement du module de photopériodisme. Le modèle a permis d'intégrer spatialement le génotype, la variabilité climatique et les pratiques culturales des paysans.

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Andrade, Restrepo Martín. "Mathematical modeling and evolutionary processes". Thesis, Sorbonne Paris Cité, 2019. http://www.theses.fr/2019USPCC021.

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Abstract (sommario):

La recherche présentée dans cette thèse concerne différents sujets dans le domaine de la biomathématique. J’aborde diverses questions en biologie (et liées aux systèmes complexes) avec des méthodes mathématiques et numériques. Ces questions sont les suivantes: (i) Les processus passifs sont-ils suffisants pour justifier la distribution asymétrique des protéines endommagées pendant et après la cytokinèse de la levure? (ii) Quels processus sont à l’origine des schémas complexes d’expansion de l’amyloïde bêta dans le cerveau des patients atteints de la maladie d’Alzheimer? (iii) Qu’y a-t-il derrière la dichotomie de ‘clusters’ vs. ‘cline-like’ dans les modèles d’évolution le long de gradients environnementaux? (iv) Comment cette dichotomie affecte-t-elle la dynamique spatiale des invasions? (v) Comment la multi-stabilité se manifeste-t-elle dans ces modèles? Ces questions sont abordées (à différentes échelles, certaines totalement et certaines partiellement) avec différentes méthodes théoriques. Les résultats devraient permettre de mieux comprendre les processus biologiques analysés et de motiver la poursuite des travaux expérimentaux et empiriques susceptibles de contribuer à résoudre les incertitudes persistantes
The research presented in this thesis concerns different topics in the field of Biomathematics. I address diverse questions arising in biology (and related to complex systems) with mathematical and numerical methods. These questions are: (i) Are passive-processes enough to justify the asymmetric distribution of damaged proteins during and after yeast cytokinesis? (ii) What processes are behind the complex patterns of expansion of Amyloid beta in the brains of patients with Alzheimer’s disease? (iii) What is behind the clustering and cline-like dichotomy in models of evolution along environmental gradients? (iv) How does this dichotomy affect the spatial dynamics of invasions and range expansions? (v) How does multi-stability manifest in these models? These questions are approached (at different scales, some fully and some partially) with different theoretical methods. Results are expected to shed light on the biological processes analyzed and to motivate further experimental and empirical work which can help solve lingering uncertainties

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Baup, Stéphane. "Elimination de pesticides sur lit de charbon actif en grain en présence de matière organique naturelle : élaboration d'un protocole couplant expériences et calculs numériques afin de simuler les équilibres et les cinétiques compétitifs d'adsorption". Poitiers, 2000. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00983252.

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Abstract (sommario):

Face a la pollution persistante des eaux naturelles par les pesticides, le charbon actif en grain (cag) represente une reelle possibilite de traitement, de plus en plus souvent mis en uvre en potabilisation. L'efficacite de ce traitement depend des equilibres et des cinetiques d'adsorption, de l'hydrodynamique du reacteur et de la competition avec la matiere organique naturelle contenue dans les eaux brutes destinees a la potabilisation. Dans ce cadre, l'objectif de cette recherche est double : elaborer un protocole d'acquisition des parametres d'equilibre et de cinetique d'adsorption competitive et concevoir un logiciel de simulation de l'adsorption sur lit de cag. L'approche theorique s'appuie sur : (1) le modele de la diffusion de surface homogene (hsdm) qui prend en compte le coefficient de transfert de masse externe (k f) et le coefficient de diffusion superficielle (d s) pour modeliser la cinetique d'adsorption, (2) la theorie de la solution adsorbee ideale (iast) pour modeliser la competition et (3) l'introduction d'un compose fictif (ebc) qui represente la matiere organique naturelle. Le travail experimental consiste d'une part a realiser des isothermes d'adsorption sur l'eau ultra pure, l'eau reelle et l'eau reelle diluee par de l'eau ultra pure afin d'obtenir les parametres d'equilibre. D'autre part, des cinetiques d'adsorption, effectuees sur colonne differentielle d'adsorption (dcbr), permettent d'acquerir les coefficients de diffusion superficielle. Les programmes de simulation ont ete concus, ecrits et valides sur plusieurs resultats issus de la litterature. Ces programmes ont ensuite ete impliques dans le protocole global de simulation du filtre de charbon actif en grain reel. Pour une eau naturelle, ce protocole

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Soukane, Sofiane. "Modélisation des réacteurs de cvd par adaptation du code de calcul estet". Toulouse, INPT, 1998. http://www.theses.fr/1998INPT004G.

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Abstract (sommario):

Le depot chimique en phase vapeur (cvd) est une technique des plus employees pour la fabrication de composants electroniques. Comme tout procede utilisant un reacteur, un certain nombre de criteres est necessaire pour reussir une telle operation pour un type de depot donne. Ces criteres doivent alors reunir le type du reacteur, les phenomenes thermodynamiques, les cinetiques de reaction, et les caracteristiques d'ecoulement et de transport de masse. La modelisation des reacteurs de cvd integre toutes ces considerations dans un modele global pour generer un outil de nature predictive reliant les caracteristiques du depot a tous ces parametres. L'objectif principal de ce travail est de coupler les phenomenes de transfert de matiere a un code hydrodynamique commercial. L'avantage principal decoulant d'un tel choix est evidemment la possibilite de traiter des geometries complexes avec un logiciel eprouve s'affranchissant de l'hydrodynamique et de la thermique. Dans notre cas, nous avons choisi estet un code commercial auquel nous avons ajoute les termes sources decrivant nos cinetiques en phase gazeuse et au niveau des surfaces. L'outil mathematique a ete utilise pour traiter les cas suivants : - le depot de silicium epitaxie a partir d'un melange de silane et d'hydrogene dans un reacteur rtp. Dans ce cas de nouvelles constantes cinetiques ont ete estimees grace a la methode qrrk. - le depot de silicium polycristallin pur et dope in-situ au phosphore a partir d'un melange de silane de phosphine et d'azote dans un reacteur tubulaire horizontal a murs chauds. - le depot de sipos a partir d'un melange de silane et de protoxyde d'azote dans le meme reacteur tubulaire. Grace a un processus iteratif au niveau des surfaces de depot, nous estimons le taux d'oxygene introduit dans la couche deposee. Dans les trois cas les simulations effectuees sont validees par des resultats experimentaux releves de la litterature.

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Costa, Manon. "Modélisation probabiliste et éco-évolutionnaire des communautés proies-prédateurs". Palaiseau, Ecole polytechnique, 2015. http://www.theses.fr/2015EPXX0038.

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Lesquoy-de, Turckheim Élisabeth. "Statistique et biologie : quelques exemples de modélisation". Paris 11, 1985. http://www.theses.fr/1985PA112382.

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Abstract (sommario):

Cette thèse consiste en un recueil de cinq textes. Trois d’entre eux sont des publications communes avec des biologistes et présentent l’utilisation d’une technique statistique, un est un exposé méthodologique sur un aspect de la régression linéaire et un autre présente les bases probabilistes nécessaires à la modélisation des études de survie à l’aide des processus ponctuels
This thesis is a collection of five papers. Three of them are collective papers including biologists and show an example of the uses of statistics in biology. One is a methodological hint about regression models and the last presents the probabilistic bases for modelling survival analysis with point processes

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Mirrahimi, Sepideh. "Phénomènes de concentration dans certaines EDPs issues de la biologie". Paris 6, 2011. http://www.theses.fr/2011PA066165.

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Guégan, Damien. "Modélisation numérique d'écoulements bifluides 3 D instationnaires avec adaptation de maillage". Nice, 2007. http://www.theses.fr/2007NICE4097.

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Abstract (sommario):

L'objectif de cette thèse est de développer un outil numérique dédié à la prédiction d'écoulements multifluides. Nous nous plaçons dans le cadre des équations de Navier-Stokes instationnaires. Les fluides sont considérés comme incompressibles et immiscibles. La discrétisation de ces équations est effectuée par une méthode de projection, tandis que le suivi de l'interface est assurée par la méthode Level Set. Nous proposons une méthode d'interface mince, la Ghost Fluid Method, afin de traiter de manière fine sur des maillages non-structurés, les discontinuités à l'interface. Des comparaisons sont effectuées avec une méthode d'épaississement. La partie principale de ce travail est consacrée à la mise au point d'un couplage entre le solveur Navier-Stokes et des techniques d'adaptation de maillages. Après avoir décrit les techniques utilisées, nous proposons des solutions afin d'adapter efficacement les maillages aux écoulements bifluides. Notre approche est validée sur des tests académiques et testée sur plusieurs simulations 2D et 3D plus complexes, bénéficiant de résultats expérimentaux
The purpose of this thesis is to develop a numerical method dedicated to the prediction of multifluid flows. We work with unsteady Navier-Stokes equations. The fluids are considered incompressible and immiscible. We use a projection method to discretize these equations, whereas interface tracking is enforced by the Level Set method. We propose a sharp interface method, the Ghost Fluid Method, to take into account a thin interface discontinuity, on unstructured meshes. We present a comparison with dispersed interface method. An important part of our work is devoted to the development of a coupling between Navier-Stokes solver and mesh adaptation technique. After the description of these technique, we propose solutions to efficiently adapt meshes to bifluid flows. Our approach is validated on academic tests cases and tested on several simulations 2D and 3D more complicated. Comparisons with experiments are presented

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Mesplé, Fabrice. "Modélisation des processus biologiques et physico-chimiques dans un écosystème aquatique eutrophe : le lagunage à haut rendement". Montpellier 1, 1993. http://www.theses.fr/1993MON13514.

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Diaz-Zuccarini, Vanessa Alexandra. "Étude des conditions d'efficacité du ventricule gauche par optimisation téléonomique d'un modèle de son fonctionnement". Lille 1, 2003. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/2003/50376-2003-287-288.pdf.

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Abstract (sommario):

Le premier but de ce travail est d'obtenir un modèle de compréhension de la dynamique mécano-chimique du ventricule gauche. Le niveau de complexité de ce modèle doit permettre son emploi dans des applications dans l'enseignement et son insertion dans un modèle de la boucle cardiovasculaire complète. Ce modèle doit aussi permettre une première étude d'optimisation pour formuler et tester des hypothèses concernant la nature de l'efficacité ventriculaire résultant de l'évolution naturelle. Pour atteindre ces objectifs, nous avons choisi un niveau de complexité intennédiaire (modèles "en boîtes grises") qui nous permet d'adapter des approches à paramètres localisés et d'éviter l'emploi des modèles à dérivées partielles ou à éléments finis qui sont trop lourds. Cette approche nous permet également de focaliser notre intérêt sur les mécanismes physico-chimiques actuellement étudiés par les expérimentateurs tout en adoptant des sous modèles plus simples pour les autres parties du système.

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Devys, Anne. "Modélisation, analyse mathématique et simulation numérique de problèmes issus de la biologie". Thesis, Lille 1, 2010. http://www.theses.fr/2010LIL10087/document.

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Abstract (sommario):

Cette thèse est consacrée à l’étude de quatre problèmes issus de la biologie. Le premier concerne la modélisation d’une population de métastases. Le modèle abouti a une équation de McKendrick-Von Foerster : une équation de conservation munie d’un terme au bord non–local. Nous montrons l’existence d’une unique solution et étudions son comportement asymptotique à l’aide de la notion d’entropie relative généralisée. L’étude numérique utilise le schéma WENO. Le deuxième concerne la modélisation de la respiration. Nous étudions la simulation des flux d’air dans l’appareil respiratoire à l’aide d’un modèle multi–échelle. Le système obtenu possède des conditions aux bords dissipatives non–usuelles. La méthode numérique employée est une méthode de décomposition qui permet de réduire le problème à la résolution de problèmes de Stokes avec conditions aux bords de type Dirichlet–Neumann classiques. Puis nous proposons un modèle pour les échanges gazeux montrant l’hétérogénéité de l’absorption de l’oxygène le long de l’arbre bronchique. La troisième partie concerne la cascade MAPK dans des ovocytes de Xénopes. La modélisation amène à une équation de type KPP. Après une étude mathématique montrant l’existence d’un front d’onde, nous réalisons une étude numérique fine du système. Enfin, nous étudions le système de Patlak–Keller–Segel 1D après explosion. Après une étude mathématique permettant de décrire le système après explosion à l’aide d’une mesure de défaut, nous donnons un schéma numérique adoptant le point de vue du transport optimal et permettant de simuler le système après explosion
We investigate four models coming from biological contexts. The first one concerns a model describing the growth of a population of tumors. This model leads to a McKendrick–Von Foerster equation : a conservation law with a non–local boundary condition. We prove the existence and unicity of a solution, then we study, using the general relative entropy, its asymptotic behavior. We provide numerical simulations using WENO scheme. The second part concerns the modelisation of the respiration. First we study the air flux in the bronchial tree using a mulstiscale model. The system present non–usual dissipative boundary conditions. The numerical scheme we use is based on a decomposition idea that reduce the system to the resolution of Stokes problems with standard Dirichlet–Neumann conditions. Then, we propose a model concerning the gas exchanges bringing to light the heterogeneity of the absorption of oxygen along the bronchial tree. The third part concerns the MAPK cascade in Xenopus oocytes. The modelisation leads to an equation of KPP type. A mathematical study shows the existence of travelling waves. Then we provide a detailed numerical study of the system. Finally, the last part, concerns the system of Patlak–Keller–Segel 1D after blow–up. The mathematical study provide a description of the system after blow–up, based on the notion of default meausure. Then we propose a numerical scheme, adopting the optimal transport viewpoint and allowing to simulate the system after blow–up

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Poreau, Brice. "Biologie et complexité : histoire et modèles du commensalisme". Phd thesis, Université Claude Bernard - Lyon I, 2014. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01063917.

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Abstract (sommario):

Le commensalisme est une association biologique au sein de laquelle le commensal obtient un avantage, alors que son hôte n'obtient ni avantage, ni désavantage. Ce type d'association est théorisé durant la seconde moitié du dix-neuvième siècle, notamment par Pierre-Joseph Van Beneden (1809-1894). Zoologiste belge, professeur à l'université de Louvain, il propose dans son ouvrage de 1875 intitulé Les commensaux et les parasites dans le règne animal, 264 exemples d'associations qu'il classe parmi le commensalisme. Ses travaux ont un retentissement majeur dans l'univers des zoologistes de son époque. Le concept de commensalisme perdure alors jusqu'au vingt-et-unième siècle et interroge sur les notions d'individualité, d'individuation et d'association. Notre étude porte non seulement sur le développement de ce concept au cours du dix-neuvième siècle, que nous démontrons par de nombreux documents inédits issus des archives de Pierre-Joseph Van Beneden, mais aussi sur la pérennité du concept jusqu'à nos jours. Le commensalisme est interprété comme un " marqueur " de l'émergence de nouvelles sciences du vivant : la microbiologie et l'écologie. Plus qu'un concept scientifique, le commensalisme apparaît alors comme un concept illustrant la complexité du vivant

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Tournoud, Maud. "Adaptation du modèle de temps de promotion à l'étude du délai de détection du VIH chez l'enfant et de la survenue d'autres maladies infectieuses". Lyon 1, 2006. http://www.theses.fr/2006LYO10166.

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Abstract (sommario):

Nous avons développé un modèle de survie, adapté aux données censurées par intervalle, permettant d’étudier le délai de survenue d’une maladie infectieuse. Ce modèle permet de modéliser explicitement le délai entre le moment de la transmission et la détection de l’infection, notamment lorsque les expositions à l’agent infectieux sont multiples. Initialement développé en cancérologie, ce modèle permet de prendre en compte une proportion d’individus ne présentant pas l’évènement étudié, cad. Les individus non contaminés. Dans un premier exemple sur la transmission mère enfant du VIH en Afrique du Sud, nous avons étudié l’influence du type d’allaitement (artificiel, exclusif, mixte) sur la probabilité de transmission du VIH à la naissance et au cours de l’allaitement. Il a été montré que le type d’allaitement n’avait pas d’influence significative sur la probabilité de transmission à la naissance et que l’allaitement exclusif était associé à un risque de transmission largement négligeable devant l’allaitement mixte. Dans un deuxième exemple sur les infections urinaires nosocomiales sur sonde en unité de soins intensifs, nous avons étudié la part des infections attribuables à la pose de la sonde et à sa présence, la pose de la sonde urinaire étant associé à un risque de transmission dix fois moins important que celui associé à la présence de la sonde
To study the delay between transmission and detection of an infectious disease, particularly in situation of multiple exposures, we have developed a survival model, adapted to interval censored data. Initially developed in cancerology, this model enables to take into account a proportion of patients who will not undergo the studied event, ie. Patients who were not contaminated. In a first example that deals with mother-to-child transmission of HIV-1 in South Africa, we have studied the influence of infant feeding practices (formula, exclusive breastfeeding or mixed feeding) on the probability of HIV-1 transmission at birth and during breastfeeding. It was shown that the probability of transmission at birth was not significantly modified by early breastfeeding practice. While breastfeeding continued to be exclusive there was a negligible risk of transmission in comparison with that observed with mixed feeding. In a second example on nosocomial urinary tract infections in intensive care units, it was shown that the proportion of infections attributable to the catheter placement was ten fold smaller than the proportion of infections attributable to its long-term use

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André, Jean-Baptiste. "Niveaux de sélection chez les microparasites : virulence, coopération, mutation". Montpellier 2, 2003. http://www.theses.fr/2003MON20172.

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Elhallaoui, Menana. "Modélisation moléculaire d'antagonistes non compétitifs du récepteur NMDA [N-Méthyl-D-aspartate]". Bordeaux 2, 1994. http://www.theses.fr/1994BOR2B003.

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Duverger, Corinne. "Théorie évolutionnaire et modèles métaphoriques : étude des liens entre l'économie et la biologie". Dijon, 1993. http://www.theses.fr/1993DIJOE011.

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Abstract (sommario):

Cette thèse a pour but l'étude des liens qui peuvent exister entre l'économie et la biologie, sous un angle méthodologique particulier, celui ces transferts de concepts. Plus précisemment, nous avons essayé de comprendre en quoi les théories biologiques pouvaient se réveler utiles pour l'étude de certains problèmes économiques. A cette fin, nous avons eu besoin de définir un outil méthodologique particulier, le modèle métaphorique, et qui a été étudié par certains philosophes des sciences. La première partie de notre thèse est plus particulièrement consacrée au modèle altruiste de Becker. Nous avons ainsi montre que faute de s'être suffisamment interrogé sur les liens entre l'économie et la biologie, Becker n'a pas réussi à convaincre les autres économistes de la pertinence de sa démarche. La seconde partie est consacrée à un exemple de transfert réussi entre les deux disciplines et met l'accent sur des travaux. Concernant la théorie des jeux évolutionnaire ainsi que sur l'introduction en économie d'un nouveau concept : celui de stratégie évolutionnairement stable
This work is concerned by the links between economy and biology in order to understand why economists use biological theory of natural selection. In the first part, we have studied the nature and the function of metaphor and examined links between metaphor and economic models. We have not omitted the relations with the philosophical literature about the cognitive force and linguistic structure of metaphor. And so, we have explained why the gary Becker's model of altruism is perfectible. In the second part, we have studied the links between the theory of games and the evolutionary theory. And we have shown the evolutionary stable strategy can be used in economy and biology

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Baratchart, Etienne. "Etude quantitative des aspects dynamiques et spatiaux du développement métastatique à l'aide de modèles mathématiques". Thesis, Bordeaux, 2016. http://www.theses.fr/2016BORD0023/document.

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Abstract (sommario):

L'objet de cette thèse est l'étude du processus métastatique par la confrontation de données in vivo chez la souris avec des modèles mathématiques. Plus précisément, des données longitudinales sur la masse métastatique totale combinées à des données IRM fournissant des informations sur le nombre et la taille des macrométastases ont été confrontées à un modèle décrivant l'évolution de la distribution en tailles des métastases par une équation aux dérivées partielles de populations structurées. La théorie sous-jacente au modèle, décrivant le processus métastatique par des métastases initiées par quelques cellules et croissant indépendamment les unes des autres, s'est révélée incapable de décrire les distributions de tailles métastatiques observées à l'IRM, suggérant la présence de phénomènes non pris en compte dans la théorie \standard" du développement métastatique. Ces résultats nous ont conduit à proposer des hypothèses expliquant les différences de distributions métastatiques entre le modèle et les données. Ces hypothèses ont été étudiées expérimentalement par nos collaborateurs biologistes mais également in silico à l'aide de modèles d'équations aux dérivées partielles décrivant la croissance de plusieurs métastases pouvant interagir spatialement. Les résultats obtenus à l'aide de notre approche de modélisation suggèrent des interactions jouant un rôle important dans la dynamique métastatique, comme l'agrégation de germes métastatiques ou l'attraction de cellules métastatiques par des foyers métastatiques déja existants. Une partie de cette thèse est également dédiée à l'analyse mathématique et numérique du nouveau modèle spatial introduit pour l'étude quantitative précédemment évoquée. Ce modèle mécanique décrit notamment l'effet de la pression sur la prolifération des cellules tumorales. Des résultats de convergence de la méthode numérique utilisée sont présentés, ainsi qu'une confrontation du modèle à des données de croissance de métastases pulmonaires. Enfin, une partie traitant des interactions métastases-microenvironnement est également présentée. Des études récentes ont en effet montré que certaines cellules progénitrices de la lignée hématopoïétique ou encore certaines cellules immunitaires pourraient jouer un r^ole important dans le développement métastatique. Au cours de cette thèse, ce phénomène appelé niche prémétastatique a été étudié dans la littérature biologique puis modélisé mathématiquement afin de mieux comprendre le rôle de cette niche dans la dynamique métastatique
In this thesis, a quantitative study of the metastatic process in the mouse has been performed thanks to mathematical modeling. Precisely, longitudinal data of the total metastatic burden and MRI data on the macrometastatic size distribution are confronted to a mathematical model describing the metastatic process by the independent growths of metastatic foci starting from one or few cells. This \standard" theory, able to describe the dynamics of the total metastatic burden, is on the other hand unable to describe the observed metastatic size distributions. Indeed, this model predicts many small metastases, whereas the observed metastases are much larger and fewer. In order to explain these differences, we proposed two hypotheses that were not taken into account in the initial theory. In the first one, metastases that are growing in close vicinity could merge, resulting in one larger metastasis. In the second one, metastatic foci could attract arriving circulating tumor cells, resulting also in fewer foci but much larger ones. These hypotheses have been tested experimentally by our biologists collaborators, and in silico thanks to a spatial model of tumor growth. The results of this study show that the previously suggested phenomena could have a substantial impact on the number and the sizes of the metastatic foci during metastatic development. Another part of this thesis is devoted to the numerical and mathematical analysis of the previous spatial model. This model takes into account the effect of the pressure on the proliferation of tumor cells. Numerical convergence of the numerical method that has been used and data assimilation on imaging data of pulmonary metastases are presented. Finally, a last part deals with the interactions between metastasis and its supportive stroma. Recent studies shed light on the implication of hematopoietic progenitors in the formation of a permissive soil in the future metastatic site, a phenomenon so-called premetastatic niche. In this thesis, a mathematical model describing the premetastatic and metastatic dynamics is proposed to study quantitative aspects of this phenomenon

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Yeramian, Edouard. "Étude expérimentale et théorique de récepteurs de neuromédiateurs et développement de méthodologies pour l'analyse des signaux". Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1986. http://www.theses.fr/1986ECAP0032.

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Abstract (sommario):

Les problèmes soulevés à l'occasion d'études expérimentales et théoriques de récepteurs de neuromédiateurs ont suscité des développements méthodologiques généraux essentiellement en analyse de signaux

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Nguyen, Huu Tri. "Echelles de temps et dynamique spatiotemporelle de populations". Aix-Marseille 2, 2007. http://theses.univ-amu.fr.lama.univ-amu.fr/2007AIX22099.pdf.

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Abstract (sommario):

Les méthodes d’agrégation des variables permettent d’étudier et d’analyser des modèles complexes de dynamique des populations en introduisant des modèles simplifiés qui prennent en compte un nombre réduit de variables. Nous utilisons d’abord ces méthodes pour analyser des modèles spatialisés hôtes-parasitoïdes sur des patchs. Ces modèles sont constitués d’une phase d’interactions locales et d’une phase de déplacement composée de k déplacements élémentaires sur les patchs voisins. Nous étudions l’influence de k sur la dynamique globale du système et sur sa persistance. Nous développons ensuite un modèle de virus en environnement marin pour étudier le « paradoxe du plancton » : dans le cas du plancton, le principe d’exclusion compétitive n’est pas vérifié. L’étude de ce système montre que la présence de virus favorise la coexistence de deux espèces différentes de bactéries en compétition pour une même ressource
Aggregation of variables methods allow reducing complexity of models in population dynamics by building simplified models governing fewer variables. We first use those methods to study spatial host-parasitoids models on patches. Those models are composed of a local interaction submodel and a dispersal submodel. Dispersal consists in k events of elementary dispersal on the nearest neighbours. We study the influence of parameter k on global dynamics and persistence of the system. We then develop a model of a virus in a marine environment to study the “plankton paradox”: plankton dynamics violate the principle of competitive exclusion. The study of our system shows that the presence of a virus enables the coexistence of two different species of bacteria

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Bonneau, Stephane. "Chemins minimaux en analyse d’images : nouvelles contributions et applications à l’imagerie biologique". Paris 9, 2006. https://portail.bu.dauphine.fr/fileviewer/index.php?doc=2006PA090062.

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Abstract (sommario):

Initialement introduites en analyse d'images pour minimiser globalement la fonctionnelle des contours actifs géodésiques, les techniques basées sur les chemins minimaux permettent d'extraire d'une image des courbes ouvertes ou fermées de manière robuste. Numériquement, les chemins minimaux sont obtenus en résolvant l'équation Eikonale sur une grille discrète avec un algorithme rapide appelé Fast Marching. Dans cette thèse, nous présentons de nouvelles approches basées sur les chemins minimaux et montrons leur intérêt pour l'analyse d'images biologiques. Cette thèse comporte trois parties. Dans la première partie, nous dressons un état de l'art des modèles déformables basés frontières et des méthodes basées sur les chemins minimaux proposées jusqu'ici dans la littérature. Dans la deuxième partie, nous proposons une nouvelle approche pour automatiquement détecter et suivre, dans des séquences d'images de fluorescence 2D, des objets ponctuels visibles par intermittence. Les trajectoires des objets en mouvement, assimilées à des chemins minimaux définis dans un espace spatiotemporel, sont reconstruites avec une technique de groupement perceptuel basée sur une propagation de fronts dans le volume 2D+T. Dans une troisième partie, nous nous intéressons à l'extraction de surfaces dans des images 3D. Nous introduisons d'abord une approche par propagation de fronts permettant de paver une surface fermée par un ensemble de points. Nous proposons ensuite une méthode pour extraire un patch de surface à partir d'un point en construisant un réseau dense de chemins minimaux, puis étendons cette méthode afin d'extraire une surface fermée, de manière rapide et robuste, à partir de quelques points de surface
Introduced first in image analysis to globally minimize the geodesic active contour functionnal, minimal paths techniques are robust tools for extracting open and closed contours from images. Minimal paths are computed by solving the Eikonal equation on a discrete grid with an efficient algorithm called Fast Marching. In this thesis, we present novel approaches based on minimal paths. The interest of these techniques is illustrated by the analysis of biological images. This thesis consists of three parts. In the first part, we review the relevant litterature in boundary-based deformable models and minimal paths techniques. In the second part, we propose a new approach for automatically detecting and tracking, in sequences of 2D fluorescence images, punctual objects which are intermittently visible. Trajectories of moving objects, considered as minimal paths in a spatiotemporal space, are retrieved using a perceptual grouping approach based on front propagation in the 2D+T volume. The third part adresses the problem of surface extraction in 3D images. First, we introduce a front propagation approach to distribute a set of points on a closed surface. Then, we propose a method to extract a surface patch from a single point by constructing a dense network of minimal paths. We finally present an extension of this method to extract a closed surface, in a fast and robust manner, from a few points lying on the surface

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Calvez, Vincent. "Modèles et analyses mathématiques pour les mouvements collectifs de cellules". Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00255811.

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Abstract (sommario):

Cette thèse est consacrée à certains modèles mathématiques décrivant le mouvement d'une population de cellules, qui interagissent via un signal chimique. L'accent est mis sur le modèle parabolique de Patlak-Keller-Segel, et dans une moindre mesure, sur le modèle cinétique d'Othmer-Dunbar-Alt.

Dans une première partie nous étudions plusieurs variantes du modèle PKS classique, incluant notamment une diffusion non-linéaire des cellules, ou bien une loi de diffusion chimique à noyau de Green logarithmique. Puis nous montrons l'existence globale pour une masse sous-critique du modèle PKS classique dans tout l'espace $\mathbb{R}^2$.
On complexifie ensuite le modèle de base en ajoutant un intermédiaire chimique réactionnel, ce qui modifie l'homogénéité du système. Enfin les conditions d'existence globale pour le modèle cinétique ODA avec effets délocalisants sont affaiblies par rapport aux travaux précédents.

Dans une deuxième partie nous appliquons le modèle phénoménologique de PKS, et son principe de masse critique, à un processus d'auto-organisation remarquable dans le cerveau: la sclérose concentrique de Baló. Un couplage adéquat entre un front de propagation et une instabilité de PKS décrit raisonnablement les motifs en anneaux de la maladie.

La troisième partie adopte le point de vue du transport optimal de masse pour analyser le modèle de PKS unidimensionnel modifié auparavant (afin de partager les caractéristiques de PKS 2D). Bien que la fonctionnelle d'énergie ne soit pas convexe par déplacement, nous démontrons la convergence vers un unique état d'équilibre, lorsqu'il existe. Ces nouvelles idées sont mises en oeuvre numériquement~: un flot gradient discret pour la distance de Wasserstein est analysé, puis simulé en dimension un d'espace.

Plusieurs annexes viennent compléter ce travail, dont une annexe qui regroupe tous les aspects numériques de la thèse.

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Mbinky, Estelle Carine. "Adaptation de maillages pour des schémas numériques d'ordre très élevé". Paris 6, 2013. http://www.theses.fr/2013PA066696.

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Abstract (sommario):

L'adaptation de maillages est un processus itératif qui consiste à changer localement la taille et l’orientation du maillage en fonction du comportement de la solution physique étudiée. Les méthodes d’adaptation de maillages ont prouvé qu’elles pouvaient être extrêmement efficaces en réduisant significativement la taille des maillages pour une précision donnée et en atteignant rapidement une convergence asymptotique d’ordre 2 pour des problèmes contenant des singularités lorsqu’elles sont couplées à des méthodes numériques d’ordre élevé. Dans les techniques d’adaptation de maillages basées sur les métriques, deux approches ont été proposées: les méthodes multi-échelles basées sur un contrôle de l’erreur d’interpolation en norme Lp et les méthodes ciblées à une fonctionnelle qui contrôle l’erreur d’approximation sur une fonctionnelle d’intérêt via l’utilisation de l’état adjoint. Cependant, avec l’émergence de méthodes numériques d’ordre très élevé telles que la méthode de Galerkin discontinue, il devient nécessaire de prendre en compte l’ordre du schéma numérique dans le processus d’adaptation de maillages. Il est à noter que l’adaptation de maillages devient encore plus cruciale pour de tels schémas car ils ne convergent qu’à l’ordre 1 dans les singularités de l’écoulement. Par conséquent, le raffinement du maillage au niveau des singularités de la solution doit être d’autant plus important que l’ordre de la méthode est élevé. L’objectif de cette thèse sera d’étendre les résultats numériques et théoriques obtenus dans le cas de l’adaptation pour des solutions linéaires par morceaux à l’adaptation pour des solutions d’ordre élevé polynomiales par morceaux. Ces solutions sont représentées sur le maillage par des éléments finis de Lagrange d’ordre k ≥ 2. Cette thèse portera sur la modélisation de l’erreur d’interpolation locale, polynôme homogène de degré k ≥ 3 dans le formalisme du maillage continu. Or, les méthodes d’adaptation de maillages basées sur les métriques nécessitent que le modèle d’erreur soit une forme quadratique, laquelle fait apparaître intrinsèquement un espace métrique. Pour pouvoir exhiber un tel espace, il est nécessaire de décomposer le polynôme homogène et de l’approcher par une forme quadratique à la puissance k/2. Cette modélisation permet ainsi de révéler un champ de métriques indispensable pour communiquer avec le générateur de maillages. En deux et trois dimensions, des méthodes de décomposition de tenseurs telles que la décomposition de Sylvester nous permettront de décomposer la fonction exacte d’erreur puis d'en déduire le modèle d’erreur quadratique. Ce modèle d’erreur local est ensuite utilisé pour contrôler globalement l’erreur en norme Lp et le maillage optimal est obtenu en minimisant cette erreur. Dans cette thèse, on s’attachera à démontrer la convergence à l’ordre k de la méthode d’adaptation de maillages pour des fonctions analytiques et pour des simulations numériques utilisant des solveurs d’ordre k ≥ 3
Mesh adaptation is an iterative process which consists in changing locally the size and orientation of the mesh according the behavior of the studied physical solution. It generates the best mesh for a given problem and a fix number of degrees of freedom. Mesh adaptation methods have proven to be extremely effective in reducing significantly the mesh size for a given precision and reaching quickly an second-order asymptotic convergence for problems containing singularities when they are coupled to high order numerical methods. In metric-based mesh adaptation, two approaches have been proposed: Multi-scale methods based on a control of the interpolation error in Lp-norm and Goal oriented methods that control the approximation error of a functional through the use of the adjoint state. However, with the emergence of very high order numerical methods such as the discontinuous Galerkin method, it becomes necessary to take into account the order of the numerical scheme in mesh adaptation process. Mesh adaptation is even more crucial for such schemes as they converge to first-order in flow singularities. Therefore, the mesh refinement at the singularities of the solution must be as important as the order of the method is high. This thesis deals with the extension of the theoretical and numerical results getting in the case of mesh adaptation for piecewise linear solutions to high order piecewise polynomial solutions. These solutions are represented using kth-order Lagrangian finite elements (k ≥ 2). This thesis will focus on modeling the local interpolation error of order k ≥ 3 on a continuous mesh. However, for metric-based mesh adaptation methods, the error model must be a quadratic form, which shows an intrinsic metric space. Therefore, to be able to produce such an area, it is necessary to decompose the homogeneous polynomial and to approximate it by a quadratic form taken at power k. This modeling allows us to define a metric field necessary to communicate with the mesh generator. The decomposition method will be an extension of the diagonalization method to high order homogeneous polynomials. Indeed, in 2D and 3D, symmetric tensor decomposition methods such as Sylvester decomposition and its extension to high dimensions will allow us to decompose locally the error function, then, to deduce the quadratic error model. Then, this local error model is used to control the overall error in Lp-norm and the optimal mesh is obtained by minimizing this error. In this thesis, we seek to demonstrate the kth-order convergence of high order mesh adaptation method for analytic functions and numerical simulations using kth-order solvers (k ≥ 3)

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Liu, Ming Gang. "Etude de la texture des membranes et de leur interaction avec des suspensions au cours d'une filtration dynamique". Compiègne, 1992. http://www.theses.fr/1992COMPD496.

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Abstract (sommario):

Ce travail concerne la caractérisation des membranes et les performances de la filtration dynamique dans un système de couette. Le permporomètre biliquide réalisé permet de caractériser des membranes de microfiltration et ultrafiltration par la distribution des dimensions de pores en nombre ou en perméabilité. Une méthode numérique a été développée pour mieux traiter les données fournies par le permporomètre gaz-liquide. Sur la membrane ainsi caractérisée, la rotation de la membrane diminue fortement le colmatage et permet d'atteindre dans certaines conditions la filtration idéale sans diminution de débit. Le flux limité observé peut être considéré comme la résultante de trois flux qui découlent de l'effet diffusionnel. La force centrifuge et le gradient radial de la contrainte de cisaillement. Lors de la filtration d'une suspension, les actions mécaniques et diffusionnelles sont également importantes. Mais, la polarisation de concentration domine la filtration d'une solution de pectine. La relation entre le flux de filtrat et les caractéristiques de la membrane, la nature de la suspension et les conditions opératoires s'exprime par deux modèles théoriques. Le transfert des particules dépend surtout de la vitesse de rotation.

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Joron, Mathieu. "Coloration avertissante et mimétisme müllérien : le problème de la diversification". Montpellier 2, 2000. http://www.theses.fr/2000MON20197.

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Abstract (sommario):

Par experience, les predateurs apprennent a reconnaitre les proies toxiques. Ces proies arborent alors des couleurs voyantes leur permettant d'etre identifiees comme toxiques avant predation. L'efficacite d'une telle coloration avertissante depend de la frequence des rencontres proies-predateurs pendant l'apprentissage, et donc plus les proies portant ce patron sont communes, mieux ce patron est connu des predateurs, et plus faible est la predation. Le desavantage qui en resulte pour les formes rares est a la base du mimetisme mullerien, par lequel plusieurs especes toxiques sont identiques en apparence, partageant ainsi leur contribution a l'education des predateurs. Toute nouvelle coloration avertissante est contre-selectionnee lorsqu'elle apparait dans une population. L'extraordinaire diversite des couleurs avertissantes utilisees localement par les proies semble donc paradoxale. Je propose ici une approche theorique du mimetisme mullerien combinee a l'etude de terrain d'un papillon toxique polymorphe, heliconius numata. Les modeles mathematiques indiquent (1) que la diversite mimetique est, dans certains cas, moins contre-selectionnee que ne le prevoyaient les modeles precedents, rendant possible une exploration du paysage adaptatif par derive genetique ; (2) que la diversite mimetique peut etre maintenue de facon stable dans un environnement heterogene, et depend principalement de l'echelle de l'heterogeneite spatiale par rapport au taux de migration entre sites. L'etude de heliconius numata en amazonie peruvienne montre que l'environnement mimetique est effectivement heterogene a une tres petite echelle spatiale, exercant une selection variable a laquelle h. Numata semble repondre localement. Le patron de coloration etant determine par un groupe de genes fortement lies (supergene), le polymorphisme chez cette espece s'explique par la simple juxtaposition de clines d'equilibre selection-migration a un seul locus dans un paysage mimetique en mosaique.

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Grange, Sophie. "Le grand dilemme des équidés sauvages : coexister avec les bovidés et éviter les grands prédateurs". Poitiers, 2006. http://www.theses.fr/2006POIT2319.

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Abstract (sommario):

Le zèbre de plaine est l’un des équidés sauvages les plus répandus ; il y a cependant peu d’informations concernant la régulation/limitation de leurs populations. A partir d’études comparatives sur l’abondance et la dynamique de populations de zèbres et de bovidés, cette thèse montre que la prédation doit fortement influencer le nombre de zèbres dans les écosystèmes africains, et plus précisément qu’elle peut jouer un rôle important dans la limitation de certaines de leurs populations. Pour confirmer ces résultats, il serait nécessaire de lier les modèles de populations de zèbres et de leurs prédateurs. Cependant le manque de données précises concernant les taux vitaux des zèbres reste un problème majeur. L’étude de la dynamique de population des zèbres de plaine menée à Hwange est la première à utiliser une méthode de capture-marquage-recapture basée sur la photo-identification. Après seulement un an et demi de suivi, cette méthode a déjà fait preuve de son efficacité. Enfin cette thèse montre que le « retour à l’état sauvage » des chevaux domestiques ne conduit pas à une dynamique de population complètement naturelle et que, par conséquent, les chevaux de race « Camargue » ne peuvent être utilisés en tant que substituts d’équidés sauvages pour restaurer des écosystèmes naturels. En terme de conservation des espèces, il est donc dès à présent important d’acquérir une bonne connaissance des facteurs régulant ou limitant les populations d’équidés sauvages afin de faciliter leur translocation ou réintroduction dans leurs écosystèmes naturels
The Plains zebra is currently the most widespread wild equid; however there is still little information on the regulation/limitation of their populations. Comparative studies on the relative abundance and the population dynamics of Plains zebras and grazing bovids support the hypothesis that predation has a greater impact on the number of zebras in African ecosystems, and probably also play an important role in the limitation of some zebra populations. Given these findings, it will be necessary to link population models of zebra and their main predators. However a major problem is the lack of accurate data on zebra survival rates. The study on the population dynamics of Plains zebra in Hwange National Park (Zimbabwe) is the first one to use a capture-mark-recapture method based on photo-identification. After only one year and a half, this method already proves to be promising to study zebra population dynamics. This thesis also shows that the feralization of domestic horses leads to an unnatural population dynamics, which means that Camargue horses cannot be used as surrogates of wild equids to restore natural ecosystems. In terms of species conservation it is therefore now important to acquire a good knowledge on the regulating/limiting factors acting on current wild equid populations in order to facilitate translocations and reintroductions in their natural ecosystems

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Géan, Julie. "Réalisation de systèmes membranaires modèles et étude de leur organisation par microscopie à l'angle de Brewster, spéctroscopie PM-IRRAS et dichroi͏̈sme circulaire vibrationnel". Bordeaux 1, 2003. http://www.theses.fr/2003BOR12896.

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Abstract (sommario):

De nouveaux systèmes membranaires modèles reproduisant l'épaisseur des membranes naturelles en bicouche ont été réalisés à l'interface air-eau. Deux méthodes originales ont été conçues pour stabiliser des multicouches phospholipidiques à la surface de l'eau. La première méthode a permis de former des bicouches de DMPC et des tricouches de DOPS par compression au-delà du collapse des monocouches sur une cuve de Langmuir modifiée. La deuxième méthode a consisté à réaliser une bicouche de DMPC supportée sous une monocouche de silane polymérisée à l'interface air-eau par éclatement de vésicules. L'épaisseur et l'organisation des systèmes ont été déterminées grâce à la microscopie à l'angle de Brewster et la spectroscopie PM-IRRAS. Une étude a ensuite été menée sur l'interaction de ces nouveaux systèmes membranaires modèles avec la mélittine, un peptide cytotoxique du venin d'abeille. Les premiers résultats obtenus sur la tricouche de DOPS ont montré que la mélittine était plutôt redressée dans la tricouche. Afin d'améliorer les études sur les interactions membranes-protéines, une nouvelle technique spectroscopique a été développée : la spectroscopie de dichroi͏̈sme circulaire vibrationnel. Cette technique, implantée pour la première fois en France, est sensible aux propriétés des molécules chirales. Les résultats préliminaires obtenus sur des phospholipides (en solution, en vésicules ou en multicouches supportées) et sur la mélittine laissent entrevoir un avenir prometteur pour le VCD pour la détermination des structures secondaires de peptides et de protéines insérés dans des vésicules lipidiques ou des multicouches supportées.

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Martens, Johannes. "L' évolution des organisations biologiques : vers une théorie unifiée de la coopération et du conflit". Paris 1, 2012. http://www.theses.fr/2012PA010737.

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Abstract (sommario):

L'étude des organisations biologiques, des êtres unicellulaires aux entités coloniales, en passant par les organismes multicellulaires, est aujourd'hui une partie intégrante de la théorie sociale de l'évolution. Celle-ci envisage leur émergence comme le fruit d'un processus d'optimisation sous l'action de la sélection naturelle, au cours duquel les intérêts reproductifs des différentes parties sont amenés à converger et à s'intégrer au sein de différentes unités sociales de niveau supérieur. Notre travail vise à clarifier la nature de cette approche théorique, en évaluant les raisons épistémologiques du rapprochement analogique entre sélection naturelle et optimisation, et en s'interrogeant sur la fécondité conceptuelle de ce rapprochement, capital pour notre compréhension des organisations biologiques. Dans un premier temps (parties I et II), nous nous intéressons au parallèle proprement dit entre sélection naturelle et optimisation rationnelle, à partir des discussions sur l'évolution de la coopération biologique. En particulier, nous montrons que le fait d'envisager les populations naturelles sur le mode analogique de populations d'agents optimisateurs (dotés d' « intérêts » reproductifs) permet de mettre en lumière la structure causale des organisations auxquelles ceux-ci appartiennent, à la différences des seuls modèles, de la génétique quantitative et de la génétique des populations. Dans un second temps, (parties III et IV), nous formulons les conditions sous lesquelles la sélection peut générer de nouveaux niveaux d'organisation biologique, et établissons une distinction nette mais générale entre l'état de la socialité et celui de l'organismalité.

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Beau, Noëlle. "Application du maximum de vraisemblance à la comparaison de deux méthodes de dosage biologique : cas des variances inconnues". Paris 11, 1990. http://www.theses.fr/1990PA11P171.

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Gindre, Cyrille. "Modélisation des relations entraînements – performances – adaptations physiologiques chez des athlètes spécialistes de demi-fond court et de fond". Reims, 2009. http://www.theses.fr/2009REIMS011.

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Abstract (sommario):

Le modèle de Banister permet d'estimer les performances sportives sur la base des charges d'entraînement réalisées par un athlète. L'estimation repose sur la différence entre deux fonctions mathématiques représentant respectivement l'aptitude et la fatigue. Ce travail propose de tester la validité du modèle de Banister. Pour ce faire, nous avons suivi l'évolution avec l'entraînement, des performances et des qualités physiques (aérobies, anaérobies, force, vitesse, puissance musculaire) d'un groupe de coureurs spécialistes de longues distances (≥ 10 km) et d'un groupe de spécialistes de demi-fond court (800 m). La prise en compte conjointe des performances réalisées, des qualités physiques et de paramètres biologiques nous a permis 1) d'avoir une vue intégrée des adaptations de l'organisme avec l'entraînement 2) d'estimer la validité des fonctions antagonistes du modèle de Banister. Nous avons ainsi pu montrer que l'évolution sur une saison sportive, des qualités physiques des spécialistes de demi-fond court, se réalise selon des principes qui permettent de rapprocher les adaptations de l'organisme de celles d'un écosystème constitué de différentes "espèces" en relation. Bien que le modèle de Banister permette d'estimer les performances réalisées par les athlètes, nous avons montré que les fonctions d'aptitude et de fatigue sur lesquelles il repose, ne peuvent être reliées de manière valide à l'évolution des paramètres physiologiques de performance et de fatigue. Nous en concluons que le modèle de Banister est davantage un modèle de données qu'un modèle pouvant être relié aux structures. Ces résultats constituent une étape préliminaire au développement d'un nouveau type de modèle – dont nous avons proposé certaines bases – permettant de relier les entraînements réalisés, les performances obtenues et les adaptations de l'organisme
Banister's model has been used to correlate training with performance. The basic assumption is that a dose of training contributes to both fitness and fatigue. Performance is related to the difference between these two first-order transfer functions. In the present study we tested the validity of the Banister model. For this, we followed developments of performance and physical qualities (aerobic, anaerobic, strength, speed, muscle power) with training of two group of runners specialists of long (≥ 10 km) and short (800 m) distances. The consideration of joint performance, physical and biological parameters allowed us 1) to have an integrated view of organism adaptations with training 2) to assess the validity of antagonist functions of the Banister's model. We were thus able to show that physical qualities evolution of short distances specialists on a season is done according to principles that can bring changes to the organization from those of an ecosystem consisting of different "species". Although Banister's model could be used to estimate performances, we have shown that fitness and fatigue functions may not be so valid linked to the physiological parameters of actual performance and fatigue. We conclude that the Banister's model is more a model of data than a model of structure. These results are a preliminary step in developing a new kind of model – which we proposed the foundation-for – linking training, performance and physical adaptation

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Pradel, Roger. "Estimation et comparaison de probabilités de survie par suivi individuel et utilisation en biologie des populations". Montpellier 2, 1992. http://www.theses.fr/1992MON20152.

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Abstract (sommario):

Les donnees de capture-marquage-recapture sont devenues le moyen privilegie pour l'etude des survies dans les populations naturelles mobiles. Une methode d'analyse est presentee qui est le pendant de l'analyse multivariee classique en termes de facteurs qualitatifs et quantitatifs, d'interactions et de choix de modeles. Les possibilites ainsi ouvertes servent a aborder dans des cas concrets des problemes varies de la biologie des populations ou les survies (ou les probabilites de disparition) jouent un role important

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Rodriguez, Jean-Michel. "Adaptation interactive de documents dans le contexte de la transaction électronique". Montpellier 2, 1999. http://www.theses.fr/1999MON20066.

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Abstract (sommario):

Ce travail de these porte sur les techniques a mettre en oeuvre pour creer, valider, partager et faire evoluer des informations au travers d'une interaction entre agents humains et agents logiciels. Les problemes que nous abordons sont la modelisation interactive de connaissances definies par des experts, leurs mises a disposition pour un ou plusieurs utilisateurs finaux, leur controle et leur validation. A partir de l'examen des problemes de conception de contrats juridiques et de negociation de normes de qualites iso 9001 et 9002, nous avons specifie une architecture de systeme et nous avons verifie sur des prototypes ses proprietes d'adaptation et d'evolution.

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Firippi, Eleni. "Analyse mathématique, couplage et contrôle pour modèles d'oscillateurs biologiques synthétiques". Thesis, Université Côte d'Azur, 2020. http://theses.univ-cotedazur.fr/2020COAZ4105.

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Abstract (sommario):

Les oscillateurs biologiques jouent un rôle majeur dans le développement et la régulation de la plupart des organismes vivants. La biologie synthétique est un domaine multidisciplinaire qui vise à construire de nouveaux circuits à partir d'éléments biomoléculaires, pour recréer et mieux comprendre la dynamique de ces systèmes biologiques complexes. Dans ce contexte, les modèles mathématiques sont indispensables pour étudier et prédire le comportement des nouveaux circuits génétiques, ainsi que pour fournir des prévisions sur la performance efficace et robuste de l’implémentation. Dans un premier temps, nous étudions analytiquement un oscillateur synthétique à deux gènes, par des techniques d'analyse de bifurcation et en utilisant les modèles affines par morceaux (PWA). Nous proposons une variante du modèle qui augmente la région de paramètres admettant des oscillations périodiques. Dans un second temps, par analogie avec les rythmes circadiens, nous étudions un réseau de N oscillateurs synthétiques à deux gènes et comparons la dynamique et les propriétés de synchronisation du réseau pour trois topologies de couplage différentes. Par la suite, pour décrire l'interconnexion du cycle cellulaire et de l'horloge circadienne, nous analysons le couplage de l'oscillateur à deux gènes avec deux autres oscillateurs synthétiques : le répressilateur et un modèle réduit du cycle cellulaire. Par une analyse du type « contrôleur-suiveur » nous avons caractérisé la capacité de chaque système à contrôler la période du système couplé. Sur la base de cette analyse, nous suggérons des techniques et des schémas d'interconnexion pour affiner et contrôler la période d'un système de deux oscillateurs couplés
Biological oscillators are present in most living organisms and play major roles in their development and regulation. Synthetic biology is a rising multidisciplinary field that aims to create new circuits from biomolecular elements, with the goal to better understand the dynamics underlying complex biological systems. Mathematical models play a crucial role in the study and improvement of synthetic gene circuit design, to ensure the desired functionality of the new genetic circuits, as well as to provide predictions on the efficient and robust performance of the implementation. To contribute to the design and analysis of synthetic oscillators, in a first step, we analytically study a two-gene synthetic oscillator, applying both bifurcation analysis and the piecewise affine (PWA) framework, and propose a variant of the model to enhance its oscillatory capacity. In a second step, inspired by circadian rhythms, we study a network of N two-gene synthetic PWA oscillators, and compare the effect of three different coupling topologies on the dynamics and synchronization properties of the network. In a third step, motivated by the interconnection of the cell cycle and circadian clock, we analyze the coupling of the two-gene oscillator with two other synthetic oscillators: the repressilator and a reduced cell cycle model. Two main bidirectional coupling schemes are considered and we perform a "controller-follower" analysis to characterize the capacity of each system to determine or control the period of the coupled system. Based on this analysis, we can identify the coupling schemes admitting a wider range of dynamical responses, as well as suggest strategies for period-control of two coupled oscillators and tunability of a system through the coupling with another system

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Motsch, Sébastien. "Modélisation mathématique des déplacements d'animaux et dérivation de modèles macroscopiques". Toulouse 3, 2009. http://thesesups.ups-tlse.fr/841/.

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Abstract (sommario):

La modélisation des déplacements d'animaux peut se faire à deux échelles différentes. On peut soit décrire les trajectoires de chaque individu séparément en utilisant des modèles dit individu centré (échelle "microscopique"), ou bien on peut décrire la dynamique collective du groupe d'individus au moyen de quantités "macroscopiques" (densité, flux. . . ). Dans cette thèse, nous nous sommes intéressés à relier ces deux échelles de description, à savoir dériver des modèles macroscopiques à partir de modèles microscopiques. Cette approche permet de relier dynamique individuelle et dynamique collective. Nous nous sommes tout d'abord intéressé à un nouveau modèle de déplacement de poisson appelé "Persistent Turning Walker" (PTW) introduit à partir de données expérimentales. Nous avons donnés deux méthodes pour dériver une équation de diffusion à partir de ce modèle, une méthode utilisant des outils d'analyse fonctionnelle et une deuxième méthode utilisant des outils probabilistes. L'originalité du modèle PTW réside principalement dans l'utilisation de la courbure pour décrire le déplacement individuel, cette nouveauté permet d'étendre d'autres types de modèles ainsi que l'analyse statistique de trajectoires expérimentales. Dans un deuxième temps, nous avons étudié le modèle dit de Vicsek qui est un modèle individu centré très répandu dans la modélisation de déplacements d'animaux. Nous avons pour la première fois dérivé un modèle macroscopique à partir de ce modèle (un système hyperbolique non-conservatif avec une contrainte géométrique). Les simulations numériques du modèle macroscopique obtenu nous ont ensuite montré la pertinence du modèle macroscopique pour décrire la dynamique microscopique du modèle Vicsek à grandes échelles. Mots clés : Mathématiques et Biologie, Modèle Individu Centré, Équations Différentielles Stochastiques, Équations Cinétiques, Analyse Asymptotique, Approximation Diffusion, Systèmes Hyperboliques
The modeling of animals displacements can occur at two different scales. One may either describes the trajectories of each individual using the so-called individual based models (at a "microscopic" scale), or we can describe the dynamics of the all group with "macroscopic" quantities (density, flux. . . ). In this thesis, we want to connect these two descriptions, the microscopic and the macroscopic scale. Therefore, we can link individual and global dynamics. In a first part, we have introduced a new model for fish displacement called "Persistent Turning Walker" (PTW) based on experimental data. We have given two methods to derive a diffusion equation from this model, a method using tools from functional analysis and a second method using probabilistic tools. The originality of the PTW model mainly relies in the use of curvature to describe individual displacement, this novelty has been used to extend other types of models and to analyse experimental trajectories. In a second part, we have studied the so-called Vicsek model which is an individual based model widespread used in the modeling of animals displacements. We have derived for the first time a macroscopic model from this model (a non-conservative hyperbolic system with a geometric constraint). The numerical simulations of the macroscopic model obtained have shown the relevance of the macroscopic model to describe the microscopic dynamics of the Vicsek model at large scales. Key words : Mathematical biology, Individual based model, Stochastic diffential equation, Kinetic equation, Asymptotic analysis, Diffusion approximation, Hyperbolic systems

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Martin, Hugo. "Étude de données et analyse de modèles intégro-différentiels en biologie cellulaire". Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2019. http://www.theses.fr/2019SORUS668.

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Abstract (sommario):

Dans cette thèse, nous nous intéressons à l’étude de dynamiques cellulaires, tant au niveau de l'analyse mathématique d'un modèle établi que de la modélisation et l'analyse de données. Les deux premiers chapitres s'intéressent à des équations de type croissance-fragmentation avec vitesse de croissance linéaire. Nous nous intéressons en premier lieu au récent modèle dit incrémental, décrivant une population bactérienne. Nous prouvons l'existence et l'unicité de la solution du problème aux valeurs propres dans un espace de Lebesgue à poids. Ensuite, nous étudions le comportement asymptotique de solutions mesures de l'équation de croissance-fragmentation dans le cas mitose égale. Une solution est alors exprimée sous la forme d'un semigroupe agissant sur une condition initiale. Nous étendons à ce cadre un phénomène connu de dynamique oscillante en temps long, qui se traduit ici par une convergence faible de la solution vers une famille périodique de mesures. Le troisième chapitre porte sur les dynamiques conjointes entre cellules mésenchymateuses, préadipocytes et adipocytes. Nous proposons un modèle non linéaire dans lequel la vitesse de croissant dépend de la taille moyenne de ces dernières et l'analysons par des approches à la fois analytiques et numériques. Dans le dernier chapitre, nous effectuons une analyse statistique de données expérimentales de lignées individuelles de levures. Nous mettons notamment en évidence l'existence de phénomènes distincts entre les arrêts précoces et la sénescence réplicative. Nous proposons enfin un raffinement d'un modèle existant, maintenant apte à décrire la génération d'entrée en sénescence pour l'ensemble des lignées
In this dissertation, we are interested in the study of some dynamics in molecular biology, making us of mathematical analysis of established models, modelling and data analysis. The first two chapters focus on growth-fragmentation equations with linear growth rate. We are first interested in the recent so-called incremental model, describing a bacterial population. We prove the existence and uniqueness of the solution of the eigenproblem in a weighted Lebesgue space. Then we study the asymptotic behaviour of measures solutions of the growth-fragmentation equation in the equal mitosis case. A solution is then expressed as a semigroup acting on an initial condition. We extend to this framework a known phenomenon of long time oscillating dynamics, which results here in a weak convergence of the solution towards a periodic family of measures. The third chapter deals with the joint dynamics between mesenchymal, pre-adipocyte and adipocyte cells. We propose a non-linear model in which the growth rate depends on the average size of the latter and analyze it using both analytical and numerical approaches. In the last chapter, we carry out a statistical analysis of experimental data from individual yeast lines. In particular, we highlight the existence of distinct phenomena between early arrests and replicative senescence. Finally, we propose a refinement of an existing model, now able to describe the generation of onset of senescence for all the lineages

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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.

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Abstract (sommario):

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 outputs
Il 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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Niknahad, Ghar Makher Hamid. "Minéralisation du soufre associée à la décomposition des matières organiques dans les sols et relations avec les dynamiques du carbone et de l'azote". Paris, AgroParisTech, 2008. http://www.theses.fr/2008AGPT0051.

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Abstract (sommario):

Dans différents pays de l’Europe de l’Ouest, des carences en soufre sont de plus en plus couramment observées sur les grandes cultures. Actuellement, les références précises sur le soufre font défaut pour développer des outils de gestion du soufre dans les sols cultivés. Récemment, afin de mieux quantifier et de modéliser la dynamique de S, le rôle de la biomasse du sol et la relation avec la dynamique du Carbone, les recherches se sont développées. En première partie de ce travail une étude de laboratoire a été effectuée sur 22 sols différant par leur texture , leur teneur en matière organique et leur histoire culturale pour déterminer le taux de minéralisation du soufre, du carbone et de l'azote et établir la relation entre minéralisation de S et certaines propriétés du sol. Les résultats suggèrent que la minéralisation du soufre est principalement conduite par l'activité microbienne hétérotrophe. Une équation de prédiction est proposée à partir du C organique, du pH du sol, du taux d'argile et du sulfate initial. L’objectif de la deuxième partie de ce travail était de quantifier l'impact de la disponibilité du soufre minéral de sol sur la décomposition des résidus de récolte et l'organisation du soufre. Ceci a été étudié d'une part en faisant varier la quantité initiale de S-SO42- dans le sol en présence de paille de colza et d'autre part avec des quantités croissantes de paille de blé apportées dans le sol afin de faire varier la demande en S de la microflore. Les résultats n'ont pas permis de mettre en évidence une limitation de la décomposition par la disponibilité de S, suggérant des besoins en S très limités de la microflore du sol pour assurer la décomposition de résidus végétaux. Enfin les effets de la nature des résidus végétaux et de leur contenu en soufre sur la dynamique de S ont été étudiés en troisième partie de ce travail. Ces résidus sont représentatifs des systèmes de grande culture (blé, colza, moutarde), mais aussi de prairies (fétuque) et forêts (feuilles de hêtre). Une relation entre C/S des résidus et minéralisation nette de S a été obtenue. Il a été mis en évidence l'importance du contenu en sulfate soluble de certains résidus de plante sur la libération nette de sulfate dans les sols. Les perspectives ouvertes par ce travail ont été abordées sous l'angle de la modélisation. D'une part a été évaluée la possibilité d'adapter un module de décomposition (du modèle sol-plante STICS) pour prédire la minéralisation de S des résidus végétaux au cours de leur décomposition dans des conditions optimales. D'autre part les résultats ont été utilisés pour élaborer des termes de minéralisation d'un bilan du soufre minéral, appliqué à la gestion de la fertilisation soufrée.

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Lê, Cao Kim-Anh. "Outils statistiques pour la sélection de variables et l'intégration de données "omiques"". Toulouse, INSA, 2008. http://eprint.insa-toulouse.fr/archive/00000225/.

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Abstract (sommario):

Les récentes avancées bio technologiques permettent maintenant de mesurer une énorme quantité de données biologiques de différentes sources (données génomiques, protéomiques, métabolomiques, phénotypiques), souvent caractérisées par un petit nombre d'échantillons ou d'observations. L'objectif de ce travail est de développer ou d'adapter des méthodes statistiques adéquates permettant d'analyser ces jeux de données de grande dimension, en proposant aux biologistes des outils efficaces pour sélectionner les variables les plus pertinentes. Dans un premier temps, nous nous intéressons spécifiquement aux données de transcriptome et à la sélection de gènes discriminants dans un cadre de classification supervisée. Puis, dans un autre contexte, nous cherchons à sélectionner des variables de types différents lors de la réconciliation (ou l'intégration) de deux tableaux de données omiques. Dans la première partie de ce travail, nous proposons une approche de type wrapper en agrégeant des méthodes de classification (CART, SVM) pour sélectionner des gènes discriminants une ou plusieurs conditions biologiques. Dans la deuxième partie, nous développons une approche PLS avec pénalisation l1 dite de type sparse car conduisant à un ensemble "creux" de paramètres, permettant de sélectionner des sous-ensembles de variables conjointement mesurées sur les mêmes échantillons biologiques. Un cadre de régression, ou d'analyse canonique est proposé pour répondre spécifiquement à la question biologique. Nous évaluons chacune des approches proposées en les comparant sur de nombreux jeux de données réels à des méthodes similaires proposées dans la littérature. Les critères statistiques usuels que nous appliquons sont souvent limités par le petit nombre d'échantillons. Par conséquent, nous nous efforçons de toujours combiner nos évaluations statistiques avec une interprétation biologique détaillée des résultats. Les approches que nous proposons sont facilement applicables et donnent des résultats très satisfaisants qui répondent aux attentes des biologistes
Recent advances in biotechnology allow the monitoring of large quantities of biological data of various types, such as genomics, proteomics, metabolomics, phenotypes. . . , that are often characterized by a small number of samples or observations. The aim of this thesis was to develop, or adapt, appropriate statistical methodologies to analyse highly dimensional data, and to present efficient tools to biologists for selecting the most biologically relevant variables. In the first part, we focus on microarray data in a classification framework, and on the selection of discriminative genes. In the second part, in the context of data integration, we focus on the selection of different types of variables with two-block omics data. Firstly, we propose a wrapper method, which agregates two classifiers (CART or SVM) to select discriminative genes for binary or multiclass biological conditions. Secondly, we develop a PLS variant called sparse PLS that adapts l1 penalization and allows for the selection of a subset of variables, which are measured from the same biological samples. Either a regression or canonical analysis frameworks are proposed to answer biological questions correctly. We assess each of the proposed approaches by comparing them to similar methods known in the literature on numerous real data sets. The statistical criteria that we use are often limited by the small number of samples. We always try, therefore, to combine statistical assessments with a thorough biological interpretation of the results. The approaches that we propose are easy to apply and give relevant results that answer the biologists needs

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Malgras, Jacques. "Applications, à des données de la biologie des populations et de l'écologie, de méthodes d'analyse des séries temporelles". Lyon 1, 1996. http://www.theses.fr/1996LYO10240.

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Abstract (sommario):

En biologie des populations et en ecologie, les donnees sont souvent des sequences d'observations ordonnees dans le temps, donc correlees entre elles. L'analyse de ces series requiert des methodes specifiques relevant de la theorie des processus stochastiques dans les domaines des temps et des frequences. Ces methodes sont introduites, illustrees sur des jeux de donnees reelles, puis leur interet en biologie des populations est mis en evidence.

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