Congrès, colloques (voir les archives)
24th Mediterranean Conference on Control and Automation, MED'16, June 21-24, 2016, Athens, Greece
3rd Conference on Control and Fault-Tolerant Systems, SysTol'16, September 7-9, 2016, Barcelona, Catalonia, Spain
Photodynamic Therapy and Photodiagnosis update, Nancy, France, 24-28 October, 2016
13th European Workshop on Advanced Control and Diagnosis, ACD 2016, Lille, France, November 17-18, 2016
First Edition of the Spring Doctoral School on « Data-driven Model Identification of Dynamical Systems », Nancy, April 3-6, 2017
   
Calendrier de soutenances (thèses, HDR, ...) - séminaires (voir les archives)
15/11/2016 14h Campus Sciences - amphi. 7 Thèse Thérapies par rayonnements appliquées au glioblastome: Intérêt du suivi par spectroscopie par résonance magnétique et imagerie par résonance magnétique de diffusion, Vers une thérapie bimodale Magali Toussaint SBS Résumé
14/10/2016 19h Pontifícia Universidade Católica do Paraná Thèse Contribution to interoperable products design and manufacturing information: application to plastic injection products manufacturing Anderson Szejka ISET Résumé
07/10/2016 10h15 Amphi. 16 - Campus sciences Thèse Modélisation de l'hétérogénéité tumorale par processus de branchement : cas du glioblastome Tiphaine Obara SBS Résumé
29/06/2016 10h30 Amphi EdC à l'ESSTIN Thèse Survivabilité dans les réseaux de transport de vidéo et d'audio sans dégradation de la qualité perçue par l'utilisateur Stéphen Pirlot ISET Résumé
24/06/2016 13h30 Salle 215 à l'AIP Thèse Conception d'un système temps-réel de surveillance de l'exposition aux polluants de l'air intérieur : Application au formaldéhyde Houssem Eddine Fathallah ISET Résumé
10/06/2016 10H30 Amphi. A7 - Campus sciences Thèse Contribution à la Tolérance aux Défauts des Systèmes Complexes basée sur la Génération de Graphes Causaux Mohamed Ghassane Kabadi CID Résumé
02/06/2016 14H Amphi. A7 - Campus sciences Thèse Gestion de l'information embarquée dans des matériaux communicants à l'aide de protocoles de réseaux de capteurs sans fil Kais Mekki ISET Résumé
11/04/2016 14H salle Gallé, Brabois Thèse Modélisation spatiotemporelle des interactions lumière-tissus en spectroscopie multimodalités applique aux états cancéreux et précancéreux des tissus épitheliaux in vivo Maria Kholodtsova SBS Résumé
01/04/2016 14H30 Salle des Thèses, Faculté d'Odontologie de Nancy Thèse Les Papillomavirus Humains dans les cancers des Voies Aéro-Digestives Supérieures : optimisation de méthodes de détection et étude de populations à risque Julie Guillet SBS Résumé
16/03/2016 10H Salle A7 - Campus sciences Thèse Modélisation, simulation et analyse numériques de l'interaction nanoparticules-rayons X. Applications à la radiothérapie augmentée Paul RETIF SBS Résumé
26/02/2016 10H30 salle Gallé, Brabois Thèse Estimation de sources corticales: du montage Laplacien aux solution parcimonieuses Gundars Korats SBS Résumé
08/01/2016 13H30 Amphi. 8 - Campus sciences Thèse Co-spécification système exécutable basée sur des modèles - Application à la conduite interactive d'un procédé industriel critique Fabien BOUFFARON ISET Résumé
04/01/2016 14H Salle Gallé
Site de Brabois
Thèse Calcul du flot optique dans une approche variationnelle totale pour le mosaïquage robuste et précis d'images de la vessie Sharib ALI SBS Résumé
16/12/2015     Thèse Biomarqueurs prédictifs de la réponse aux traitements par thérapies ciblées dans le cancer du sein Maeva LION SBS Résumé
15/12/2015 14H Amphi 8, Faculté des Sciences et Technologies Thèse Rôles de la protéine Damaged-DNA Binding 2 sur l'adhérence, les propriétés nanomécaniques et la voie du TGFb1 dans les cellules tumorales mammaires Claire Barbieux SBS Résumé
14/12/2015 14H Salle Gallé
Site de Brabois
Thèse Stratégies d'optimisation sur les protocoles en scanographie pédiatrique Kaddour Rani SBS Résumé
14/12/2015 10H30 Amphi LEPOIS Faculté de Médecine Thèse Etude de la dissémination des cellules tumorales liée à l'acte chirurgical dans les carcinomes epidermoïdes des Voies Aérodigestives Supérieures Romina Mastronicola SBS Résumé
11/12/2015 13H45 salle 215 de l'AIPL Thèse Contribution au rééquilibrage dynamique des lignes d'assemblage : modélisation, résolutions et applications Antoine Manceaux ISET Résumé
07/12/2015 14h salle 1 des thèses - Faculté de Médecine Thèse Conception et optimisation de nanoparticules photoactivables dans le cadre d'un traitement photodynamique Estelle Bastien SBS Résumé
07/12/2015 13H IUT Henri Poincaré de LONGWY, amphi 2 Thèse Commande de vol en formation d'une flotte de véhicules sous-actionnés Nguyen Dang Hao CID Résumé
04/12/2015 14h15 IUT Nancy-Brabois Amphithéâtre 3 Thèse Evaluation des performances du système d'agrégation implémenté dans les réseaux 802.11n Damien Breck ISET Résumé
27/11/2015 14h Salle Gallé – Bâtiment Présidence - 2 avenue de la Forêt de Haye Thèse Decentralized control and analysis of cluster patterned networks Marcos Cesar Bragagnolo CID Résumé
10/11/2015 13h45 Amphi 16, Faculté des Sciences et Technologies Thèse Contrôle intégré du pilotage d'atelier et de la qualité des produits. Application à la société ACTA mobilier Mélanie Noyel ISET Résumé
02/10/2015 10h30 Amphi 7, Faculté des Sciences et Technologies Thèse Contribution à la reconstruction 3D de bâtiments à partir de nuage de points de scanner LASER terrestre Abdelhamid Bennis SBS/ISET Résumé
29/09/2015 14h

Bât. 1er cycle, 5ème étage - Direction
Faculté des Sciences et Technologies

Thèse Modélisation, observation et commande d'une classe d'EDPs : Application aux matériaux semi-transparents Mohamed Ghattassi CID Résumé
27/08/2015 10H30 présidence de l'INPL, salle Gallé Thèse Discrétisation des systèmes de Lur'e : stabilisation et consistance Julien Louis CID Résumé
16/07/2015 10h00 IUT Longwy Amphi 2 Thèse Observateurs des systèmes descripteurs incertains. Application au contrôle et au diagnostic Gloria OSORIO CID Résumé
10/07/2015 10H30 amphi. Hubert Demange ESSTIN Thèse Identification de coefficients aérodynamiques à partir de données de vol libre Marie Albisser CID Résumé
08/07/2015 10H00 Amphi 8, Faculté des Sciences et Technologies HDR Modélisation graphique probabiliste pour la maîtrise des risques, la fiabilité et la synthèse de lois de commande des systèmes complexes Philippe Weber CID Résumé
29/06/2015 10H00 IUT LONGWY, amphi 2 GEA Thèse Dynamic observers and control design, application to large-scale systems Nan GAO CID Résumé
16/01/2015     Thèse Diagnostic de défauts des systèmes dynamiques par optimisation non lisse Jingwen YANG CID Résumé
16/01/2015 14H00 AIPL, Salle 215 Thèse A knowledge representation framework for the design and the evaluation of a product variety Antonio GIOVANNINI ISET Résumé
12/12/2014 15H30 amphi.16 bât.
1er cycle  de la FST
HDR Exploitation de données pour la modélisation. De l'évaluation des systèmes de transport aux chaînes logistique Philippe THOMAS ISET  
10/12/2014     Thèse Contribution à un cadre de modélisation de gestion intégrée de l'état de santé de véhicules :

Proposition d'un module générique de gestion de la santé support à l'intégration du diagnostic et du pronostic

Ioana Geanta CID  
10/12/2014 14H Faculté de Médecine, Amphi. 250A1 Thèse Effet de la radiothérapie sur la libération de microvésicules tumorales par des cellules de glioblastome Haixia DING SBS Résumé
09/12/2014 14H ESSTIN
Bâtiment C, salle C332
Thèse Commande optimale d'une voiture électrique à faible consommation sous contraintes temps réel Tatiana MANRIQUE ESPINDOLA CID Résumé
05/12/2014 10H amphi. 7 - Faculté des Sciences et Technologies Thèse Stabilité et commande des systèmes linéaires à sauts aléatoires Shaikshavali CHITRAGANTI CID Résumé
05/12/2014 10H amphi. 5 - Faculté des Sciences et Technologies Thèse Model-Based Fault Diagnosis Observer Design for Descriptor LPV System with Unmeasurable Gain Scheduling Francisco Ronay LÓPEZ ESTRADA  CID Résumé
28/11/2014 10H30 Amphi. 8 - Faculté des Sciences et Technologies Thèse Analyse Transverse de Risques en Radiothérapie: Modélisation et évaluation des barrières et des facteurs techniques, humains et organisationnels à l'aide de réseaux bayésiens Alexandre REITZ ISET Résumé
21/11/2014 10h45 ESSTIN, amphithéâtre HD  (Hubert Demange) Thèse Contributions à l'identification de modèles à temps continu à partir de données échantillonnées à pas variable Fengwei CHEN CID Résumé
13/11/2014 13h30 Salle des thèses - Faculté de Pharmacie, rue Lionnois à Nancy Thèse Marqueurs de réponse aux thérapies ciblées et personnalisation thérapeutique dans les cancers colorectaux métastatiques

Alexandre HARLE

SBS  
07/11/2014 10h amphi. 5 - Faculté des Sciences et Technologies Thèse Développement d'une méthodologie conjointe d'analyse structurelle et de sûreté de fonctionnement des propriétés d'un système complexe Manal DAKIL ISET Résumé
06/11/2014 14h amphi. 5 - Faculté des Sciences et Technologies Thèse Influence des micropolluants en mélange sur la croissance de tumeurs testiculaires d'origine germinale Hussein AJJ SBS Résumé
30/10/2014 14h amphi. 8 de la Faculté des Sciences - Vandœuvre Thèse Rôle de la protéine Damaged DNA Binding 2 dans la réponse des cellules tumorales mammaires aux agents thérapeutiques Rémi Klotz SBS Résumé
29/10/2014 14h amphi. 250 A2 - faculté de médecine
9 avenue de la foret de Haye Vandoeuvre
Thèse La thérapie photodynamique pour le traitement des maladies inflammatoires chroniques de l'intestin et la prévention des cancers colorectaux associés : évaluation sur modèles murins Aurélie Reinhard SBS Résumé
23/07/2014 10h00 Salle Gallé
2 av. de la Forêt de Haye Vandœuvre
Thèse Commande par retour de sortie à transmission événementielle Mahmoud ABDELRAHIM CID Résumé
09/07/2014 14h00 amphi. 7, 2ème cycle Campus sciences, Vandœuvre Thèse Architecture de réseau de capteurs pour la surveillance de grands systèmes physiques à mobilité cyclique Abdellatif CHAFIK ISET Résumé
07/07/2014 10h30 salle Gallé, site Brabois à Vandoeuvre Thèse Détection de changement de mode de fonctionnement : Application a la coulée continue de l'acier Loïc Bazart CID Résumé
27/06/2014 14h salle de réunion du CRAN (4ème étage) Séminaire Control problems for systems modeled by singularly perturbed Itô differential equations. Vasile Dragan - Institute of Mathematics "Simion Stoilow" of the Romanian Academy, Bucharest, Romania CID Abstract
19/02/2014 10h Amphi 7 à la Faculté des Sciences et Technologies Thèse Co-conception diagnostic et ordonnancement des mesures dans un système contrôlé en réseau SID Mohamed Amine CID Résumé

"Thérapies par rayonnements appliquées au glioblastome: Intérêt du suivi par spectroscopie par résonance magnétique et imagerie par résonance magnétique de diffusion, Vers une thérapie bimodale"
(Thèse Magali Toussaint)


Résumé :

Les limitations rencontrées aujourd'hui dans le traitement du glioblastome (GBM) concernent notamment la qualité de l'exérèse dont dépend le pronostic et le manque de contrôle local de la croissance tumorale, sachant que les récidives apparaissent dans plus de 80% des cas dans le volume cible de radiothérapie. Dans ce contexte, la thérapie photodynamique intersitielle (iPDT) se présente comme un outil complémentaire prometteur qui permettrait d'améliorer le contrôle local de la tumeur. La première partie de ce travail de thèse a porté sur le suivi longitudinal par Imagerie par Résonance Magnétique (IRM) de la réponse tumorale post-iPDT sur un modèle de rat nude xenogreffé en orthotopique par un modèle de GBM humain. Le suivi par IRM et Spectroscopie par Résonance Magnétique (SRM) a fourni des indicateurs précoces de l'efficacité du traitement, permettant de discriminer dès un jour post-iPDT les animaux répondeurs des non-répondeurs. Cependant, une des limitations de la PDT, demeure la faible profondeur de pénétration de la lumière visible utilisée pour activer le photosensibilisateur et induire les réactions de photo-oxydations. La seconde partie de ce travail a porté sur l'évaluation d'un nouveau concept appelé "PDTX" permettant de coupler l'effet photodynamique à celui de la radiothérapie pour une radiothérapie photodynamique, en jouant notamment sur la complémentarité des espèces réactives de l'oxygène générées et des effets RX-induits. Pour cela, nous avons validé l'intérêt d'une nanoparticule hybride de type AGuIX® composée de terbium et de porphyrine, le terbium étant le scintillateur capable d'être excité par les rayons X et d'émettre des photons à une longueur d'onde appropriée pour activer le photosensibilisateur. Le transfert d'énergie par FRET (Förster Resonance Energy Transfer) entre le terbium et la porphyrine a été mis en exergue. Les résultats in vitro démontrent le potentiel thérapeutique de ce nouveau nano-objet à basse énergie.


Mots-clés : Thérapie Photodynamique interstitielle, Glioblastome, Nanoparticules multifonctionnelles, Imagerie par Résonance Magnétique, Radiothérapie.


The limitations encountered today in the treatment of glioblastoma (GBM) involve the quality of the resection on which depends prognosis and the lack of local control of the tumor, knowing that relapses occur in 80% of cases in the radiotherapy target tumor volume. In this context, interstitial photodynamic therapy (iPDT) is a promising additional tool that would allow to improve local control of the tumor. The first part of this thesis focused on the longitudinal follow-up by Magnetic Resonance Imaging (MRI) of the post-iPDT tumor response in a nude rat model of orthotopic xenograft of human GBM cell line. MRI and Magnetic Resonance Spectroscopy (MRS) monitoring provided early indicators of the effectiveness of treatment, for discriminate from one day post-IPDT non-responders from responders animals. However, one of the limitations of PDT remains the low penetration of visible light used to activate the photosensitizer and induce reactions of photo-oxidation. This is why the second part of this research focused on the evaluation of a new concept called "PDTX" for coupling the photodynamic effect with radiotherapy effect for a photodynamic radiotherapy, playing especially on the complementarity of reactive species of oxygen generated and RX-induced effects. For this, we validated the interest of an AGuIX®-type hybrid nanoparticle composed of terbium and porphyrin, terbium being the scintillator capable of being excited by X-rays and emits photons at an appropriate wavelength in order to activate the photosensitizer. The energy transfer FRET (Förster Resonance Energy Transfer) between terbium and porphyrin was highlighted. In vitro results demonstrate the therapeutic potential of this new nano-object at low-energy.


Keywords: Interstitial photodynamic therapy, Glioblastoma, Multifunctional nanoparticles, Magnetic Resonance Imaging, Radiation therapy.

 

Composition du Jury :

Mme Florence Gazeau, DR CNRS, Université Paris Diderot, Rapporteur
Mme Patricia Vicendo, DR CNRS, Université Paul Sabatier, Rapporteur
M Jacques Felblinger, DR INSERM, Université de Lorraine, Examinateur
M François Lux, MCU HDR, Université Claude Bernard, Examinateur
Mme Muriel Barberi-Heyob, PU, Université de Lorraine, Directrice de thèse
Mme Sophie Pinel, MCU, Université de Lorraine, Co-directrice de thèse

 

 

"Contribution to interoperable products design and manufacturing information: application to plastic injection products manufacturing"
(Thèse Anderson Szejka)

Abstract

Global competitiveness has challenged manufacturing industry to rationalise different ways of bringing to the market new products in a short lead-time with competitive prices while ensuring higher quality levels and customisation. Modern Product Development Process (PDP) has required simultaneously collaborations of multiple groups, producing and exchanging information from multi-perspectives within and across institutional boundaries. However, it has been identified semantic interoperability issues (misinterpretations and mistakes) in view of the information heterogeneity from multiple perspectives and their relationships across product development. In this context, this research proposes a conceptual framework of an Interoperable Product Design and Manufacturing based on a set of core ontological foundations and semantic mapping approaches. The formal core foundations are modelling in Web Ontology Language (OWL) and specialised to perform multiple specific applications based on Product and Manufacturing Models. The specific applications were used to support the information sharing between product design and manufacturing and verify the satisfaction of product constraints. In addition, the framework supports the mechanism as it allows the reconciliation of semantics in terms of sharing, conversion and translation, providing knowledge sharing capability between heterogeneous domains. This framework has been particularly instantiated for the design and manufacturing of plastic injection moulded rotational products and has explored the particular viewpoints of moldability, mould design and manufacturing. The research approach explored particular information structures to support Design and Manufacture application. Subsequently, the relationships between these information structures have been investigated and the semantics reconciliation has been designed through mechanisms to convert, share and translate information from the multi-perspectives. An experimental system has been performed using the Protégé tool to model the core ontologies and the Java platform integrated with the Jena to develop the interface with the user. In addition, a SolidWorks plug-in has been implemented to capture the information from the part model and to export it into the java application, adding information from the framework to the part model. The conceptual framework proposed in this research has been tested through experiments using rotational plastic products. Therefore, this research has shown that information rigorously-defined and their well-defined relationships can ensure the effectiveness of product design and manufacturing in a modern and collaborative PDP.

Résumé 

La compétitivité toujours plus importante et la mondialisation ont mis l'industrie manufacturière au défi de rationaliser les différentes façons de mettre sur le marché de nouveaux produits dans un délai court, avec des prix compétitifs tout en assurant des niveaux de qualité élevés et la customisation. Le Processus de Développement de Produit (PDP) moderne exige simultanément la collaboration de plusieurs groupes de travail qui assurent la création et l'échange d'information avec des points de vue multiples dans et à travers les frontières institutionnelles. Dans ce contexte, des problèmes d'interopérabilité sémantique (interprétation erronée et erreurs) ont été identifiés en raison de l'hétérogénéité des informations liées à des points de vue différents et leurs relations pour le développement de produits. Dans ce contexte, le travail présenté dans ce mémoire propose un cadre conceptuel d'interopération pour la conception et la fabrication de produits. Ce cadre est basé sur un ensemble d'ontologies clés, de base d'ingénierie et sur des approches de cartographie sémantique. Les informations structurantes associées sont modélisées en Web Ontology Language (OWL) et spécialisées en fonction du produit de façon à supporter une base d'application spécifique en modèle produit ou modèle de fabrication. Les bases spécifiques d'application sont utilisées pour soutenir le partage de l'information entre la conception et la fabrication de produits et vérifier la conformité aves les contraintes de produit. En outre, le cadre soutient les mécanismes qui permettent la conciliation sémantique en termes de partage, conversion et traduction, tout en améliorant la capacité de partage des connaissances entre les domaines hétérogènes qui doivent interopérer. La recherche a particulièrement porté sur la conception et la fabrication de produits tournants en plastique et explore les points particuliers de la malléabilité - la conception et la fabrication de moules. L'approche adoptée a exploré notamment des structures d'information pour soutenir l'application de la conception et de la fabrication. Par suite, les relations entre ces structures d'information sont étudiées et la réconciliation sémantique est atteinte grâce à des mécanismes pour convertir, partager et traduire des informations liées à des points de vue multiples. Un système expérimental a été proposé à l'aide de l'outil Protégé pour modéliser des ontologies de base et d'une plateforme Java intégrée à Jena pour développer l'interface avec l'utilisateur. En outre, un plug-in en SolidWorks a été mis en œuvre pour capturer les informations à partir du modèle 3D ou d'ajouter des informations au modèle. Le concept et la mise en œuvre de cette recherche ont été testés par des expériences en utilisant des produits tournants en plastiques. Les résultats ont montré que l'information et ses relations rigoureusement définies peuvent assurer l'efficacité de la conception et la fabrication du produit dans un processus de développement de produits moderne et collaboratif.

"Modélisation de l'hétérogénéité tumorale par processus de branchement : cas du glioblastome"
(Thèse Tiphaine Obara)

Résumé :

Grâce aux progrès de la recherche, on sait aujourd'hui guérir près d'un cancer sur deux. Cependant, certaines tumeurs, telles que les glioblastomes restent parmi les plus agressives et les plus difficiles à traiter. La cause de cette résistance aux traitements pourrait provenir d'une sous-population de cellules ayant des caractéristiques communes aux cellules souches que l'on appelle cellules souches cancéreuses. De nombreux modèles mathématiques et numériques de croissance tumorale existent déjà mais peu tiennent compte de l'hétérogénéité intra-tumorale, qui est aujourd'hui un véritable challenge.
Cette thèse s'intéresse à la dynamique des différentes sous-populations cellulaires d'un glioblastome. Elle consiste en l'élaboration d'un modèle mathématique de croissance tumorale reposant sur un processus de branchement de Bellman-Harris, à la fois multi-type et dépendant de l'âge. Ce modèle permet d'intégrer l'hétérogénéité cellulaire. Des simulations numériques reproduisent l'évolution des différents types de cellules et permettent de tester l'action de différents schémas thérapeutiques sur le développement tumoral. Une méthode d'estimation des paramètres du modèle numérique fondée sur le pseudo-maximum de vraisemblance a été adaptée. Cette approche est une alternative au maximum de vraisemblance dans le cas ou` la distribution de l'échantillon est inconnue. Enfin, nous présentons les expérimentations biologiques qui ont été mises en place dans le but de valider le modèle numérique.

"Survivabilité dans les réseaux de transport de vidéo et d'audio sans dégradation de la qualité perçue par l'utilisateur"
(Thèse Stéphen Pirlot)

Résumé :

Le transport de contenu audiovisuel présente une très grande sensibilité aux pannes du fait de sa nature non élastique. La société TDF qui opère un réseau sur lequel elle réalise entre autres le transport des multiplexes de la Télévision Numérique Terrestre veut mieux maitriser l'évitement et le contournement des pannes pour fournir un service de grande qualité. Dans ce but, les travaux de recherche qui constituent cette thèse ont développé d'une part une approche théorique de la résilience du réseau et d'autre part une proposition d'amélioration de la solution actuellement déployée pour absorber l'augmentation constatée du taux de panne des liaisons optiques entre les nœuds du réseau.

Composition du jury
Rapporteurs :             
Professeur Thierry GAYRAUD, Université Paul Sabatier Toulouse 3
Professeur Antoine GRALL, Université de Technologie de Troyes
Examinateurs:
Professeur Jean-Marc THIRIET, Université Grenoble Alpes
Philippe WEBER, Maître de Conférences HDR, Université de Lorraine
Eric GNAEDINGER, Maître de Conférences Université de Lorraine
René KOPP, Ingénieur, TDF
Directeur de thèse :
Professeur Francis LEPAGE, Université de Lorraine

 

"Conception d'un système temps-réel de surveillance de l'exposition aux polluants de l'air intérieur : Application au formaldéhyde"
(Thèse Houssem Eddine Fathallah)

Résumé :

Le formaldéhyde est un polluant classé comme « hautement prioritaire » dans l'air intérieur. En raison de ses effets sur la santé, la réglementation française émergente (action 7 du PNSE2) impose de mesurer le formaldéhyde dans les lieux publics (écoles, crèches etc.) à partir de 2017. Or, aucun appareil sur le marché n'est capable de fournir des mesures précises, en temps réel et à faible coût. Cette thèse s'inscrit dans le cadre du projet ANR CAPFEIN (réseau de CAPteurs de FormaldEhyde intelligents pour la surveillance de l'air Intérieur) dont l'objectif est de réaliser un « capteur intelligent » de Formaldéhyde. Le sujet de thèse était de concevoir un système de surveillance en temps réel de l'exposition des personnes au Formaldéhyde, et plus généralement à n'importe quel polluant de l'air intérieur. Les capteurs doivent donc être dotés d'une interface de communication pour pouvoir collecter automatiquement les mesures en différents points de l'environnement à surveiller. Deux systèmes de surveillance ont été développés. Le premier repose sur des composants sur étagère et sur une architecture centralisée en se basant sur le concept de l'Internet des objets (IoT). Le second a été entièrement conçu au CRAN et correspond au développement d'une solution basée sur une approche distribuée. Un badge intelligent a été développé. Il permet de surveiller les taux d'exposition de chaque porteur de badge. Les contraintes majeures de ce travail ont été de pouvoir localiser les personnes dans un milieu intérieur, d'optimiser les algorithmes en termes de place mémoire et de consommation d'énergie. Pour la partie optimisation, des méthodes de moyenne mobile à pondération exponentielle ont été implémentées et évaluées. Les deux prototypes ont été testés dans les bâtiments du CRAN et ont montré leur intérêt.

"Contribution à la Tolérance aux Défauts des Systèmes Complexes basée sur la Génération de Graphes Causaux"
(Thèse Mohamed Ghassane KABADI)

Résumé :

Le travail de thèse, qui s'inscrit dans le cadre du projet européen PAPYRUS (Plug and Playmonitoring and control architecture for optimization of large scale production processes) du7ème PCRD, concerne la proposition des méthodes et outils pour la modélisation de causalité et également la synthèse et la mise en oeuvre d'approches de diagnostic et tolérance aux défauts basées sur l'analyse des graphes causaux du système, ces graphes causaux permettant de modéliser la topologie du système complexe et ainsi exhiber les interactions qui existent entre ses variables mesurées.  Dans le cadre du projet, un procédé industriel de fabrication de papiers de Stora Enso d'Imatra en Finlande était le procédé d'application pour les différentes méthodes proposées par les parties prenantes du projet.

Composition du jury :

Rapporteurs :

Mireille BAYART Professeur à l'Université de Lille
Kamal MEDJAHER Professeur à l'Ecole Nationale d'Ingénieurs de Tarbes

Examinateurs :

Taha BOUKHOBZA Professeur à l'Université de Lorraine
Ghaleb HOBLOS MdC, HDR à ESIGELEC, Rouen

Invité :

Maxime MONNIN Chef de Projets R&D chez Vize Software

Directeurs de thèse :

Frédéric HAMELIN Professeur à l'Université de Lorraine
Christophe AUBRUN Professeur à l'Université de Lorraine

 

"Gestion de l'information embarquée dans des matériaux communicants à l'aide de protocoles de réseaux de capteurs sans fil"
(Thèse Kais Mekki)

Résumé :

La thèse aborde le problème de la dissémination des informations liées au produit tout au long de son cycle de vie, par l'exploitation du concept de matière communicante. L'objectif général est de stocker dans la matière communicante ses caractéristiques initiales mais aussi l'évolution de ses propriétés durant son usage, en évitant de les perdre lors par exemple d'une transformation ou d'une destruction d'une partie du matériau. Dans le cadre de cette thèse, ce principe est appliqué dans le domaine des préfabriqués en béton, où des nœuds de réseaux de capteurs sans fil sont intégrés dans le béton. Ces nœuds sont alors utilisés pour stocker des informations relatives au cycle de vie du préfabriqué et à sa surveillance sur la phase d'usage. Un nouveau protocole de communication, nommé USEE, a été proposé et permet de diffuser uniformément les informations dans la matière en considérant qu'elles n'ont pas toutes la même importance. Le protocole USEE évite notamment la saturation rapide des mémoires des nœuds de façon à pouvoir stocker un maximum d'informations différentes. Ensuite, un protocole de lecture, intitulé RaWPG, a été développé. Il est adapté à la récupération d'informations uniformément réparties et consomme peu d'énergie. Ces deux protocoles ont été implémentés dans le simulateur réseau Castalia/OMNeT++ et ont permis de montrer leur intérêt par rapport au contexte applicatif mais aussi par rapport à d'autres protocoles similaires de la littérature.

Abstract :

A new Internet of Things area is coming with communicating materials, which are able to provide diverse functionalities to users all along the product lifecycle. As example, it can track its own evolution which leads to gather helpful information. This new paradigm is fulfilled via the integration of specific electronic components into the product material. In this thesis, ultra-small wireless sensor nodes are used for concrete precast field. Indeed, storage of lifecycle information and data dissemination in communicating materials are very important issues. Therefore, this thesis provides a new protocol (USEE) for storing data by a systematic dissemination through the integrated sensor nodes. It guarantees that information could be retrieved in each piece of the concrete by intelligently managing data replication among each neighborhood of the sensor network. The protocol considers in the same set uniformity storage in the whole network, the data importance level, and the resource constraints of sensor nodes. Then, another new data retrieval protocol (RaWPG) is developed to extract the stored information. Castalia/OMNeT++ simulator is used to evaluate the performances of the proposed protocols.

Membres du jury :

 Rapporteurs :

THIERRY VAL                       PROFESSEUR, UNIVERSITE TOULOUSE
ABDELAZIZ BOURAS          PROFESSEUR, UNIVERSITE LYON 2

 Examinateurs :

MOHAMED AOUN        PROFESSEUR, UNIVERSITE GABES
ANDRE THOMAS          PROFESSEUR, UNIVERSITE LORRAINE (CO-ENCADRANT)
ERIC RONDEAU            PROFESSEUR, UNIVERSITE LORRAINE (DIRECTEUR)
MOHAMED NACEUR ABDELKRIM          PROFESSEUR, UNIVERSITE GABES (DIRECTEUR)
WILLIAM DERIGENT     MAITRE DE CONFERENCES, UNIVERSITE LORRAINE (CO-DIRECTEUR)

 

"Modélisation spatiotemporelle des interactions lumière-tissus en spectroscopie multimodalités applique aux états cancéreux et précancéreux des tissus épitheliaux in vivo"
(Thèse Maria Kholodtsova)

Résumé :  

Nous avons eu une idée de l'amélioration ou de la trempe du signal de fluorescence à l'aide de nanoparticules. Pour ce faire, d'une part, les propriétés optiques des nanoparticules ont été obtenus grâce à la modélisation expérimentale et théorique. La taille de GNSP a été déterminée par des mesures de DLS et comparé à des modèles disponibles provenant des données théoriques et expérimentales. Pour l'expérience, nous avons choisi le GNSP de 14 nm de diamètre et de GNS 50 nm de diamètre. L'extinction maximale pour GNSP était de 523nm, pour GNS - 700nm. Théoriquement, les propriétés optiques des nanosphères de différents diamètres et différents matériaux incorporés dans des milieux diélectriques ont été modélisés. Les données pour la permittivité diélectrique pour plusieurs matériaux ont été utilisés pour la méthode de domaine Mie calcul et FDFD. Influence de nanoparticules sur les propriétés optiques des tissus biologiques Dans le prochain chapitre, nous avons étudié l'influence des nanoparticules sur DR, Fluorescence Signal (FS) et Indice de Fluorescence (FI). L'intérêt a été l'utilisation de nanoparticules colloïdales, non liés à un photosensibilisateur, à rechercher la différence dans les signaux et leur renforcement par trempe ou nanoparticules prises dans différentes concentrations. Fantômes de tissu à 2 couches ont été faites pour analyser l'influence de la présence de nanoparticules de spectroscopie UV-Vis spatialement résolue. Les fantômes ont 2 couches: l'épithélium; derme. La 1ère couche avait une épaisseur variable, la 2eme - la concentration (C) NP variables et de C(PPIX) - constant. Les spectres ont été collectés avec sonde optique multi-fibres. Cette analyse a montré que la C de 2mg/kg des GNSP, augmente le signal de FI 2 fois. Problème inverse Un problème inverse est classiquement mal posé et mal conditionnée qui se traduit par de multiples sources d'erreur et la convergence à minima locaux. Une nouvelle approche pour estimer plus précisément les propriétés optiques du tissu biologique à partir des mesures de spectroscopie résolue spatialement a été développé. Tout d'abord une approche stochastique basée sur la population (Particle Swarm Optimisation, PSO) a été appliquée dans le cadre de la résolution de problèmes comme un algorithme d'optimisation traite du bruit statistique inhérente aux données simulées MC et avec leur dimension de longueur d'onde résolue problème inverse. Ensuite, un algorithme spécial a été proposé qui implique un a priori longueur d'onde raccord de forme de la courbe (de décroissance exponentielle ici) de deux points (mus; mua), ayant la plus faible erreur pour le moment. Cette approche a conduit à des erreurs de moins de 6% entre les valeurs de diffusion de masse de la vérité et de coefficient d'absorption optimisés. Changement de vie de fluorescence avec la présence des NP Les modèles théoriques en tenant compte des différents types de couplage entre les nanoparticules et les fluorophores ont été considérés. Amélioration en raison de la résonance plasmonique était théoriquement calculé pour dimères de NPs d'or, d'argent et de l'oxyde ferrique (II). Le renforcement du champ est produite sur la plus petite à partir de nanoparticules et de la distance la plus proche, le pic de résonance est décalée vers le rouge avec une augmentation de l'indice de réfraction moyen. Les expériences sur les mesures de durée de vie ont eu lieu par le biais de pico-deuxième laser et série-caméra comme un détecteur. Lors des mesures de durée de vie de 2 dérivés PPIX fluorophore ont été trouvés, puis en ajoutant des nanoparticules de 13-14 nm or deux et puis 3 composantes de la durée de vie ont été résolus. 2 modèles de transfert d'énergie ont été considérés. Enfin, nous avons pu juger à propos de confondre entre PPIX et nanoparticules par pico-seconde composante, ce qui a entraîné l'extinction fluorescente intégrante avec l'augmentation de la concentration des nanoparticules.

Mots clés : imagerie,résonance de plasmon localisée,nanoparticules,autofluorescence,diagnostic par fluorescence

Jury :

Rudolf STEINER   professeur   Institute of Laser Technologies in Medicine and Metrology, University of Ulm   Rapporteur
Valery V. TUCHIN   professeur   Saratov State University/ Research Educational Institute of Optics and Bio-photonics   Rapporteur
Jean-Marc DINTEN   professeur   Laboratory CEA/LETI/DTBS/LISA   Rapporteur
Victor B. LOSCHENOV   professeur   Optical Bioscpectroscopy Lab. in A.M. Prokhorov General Physics Institute, Russain Academy of Sciences/ NRNU MEPhI   Directeur de these
Walter BLONDEL   professeur   Universite de Lorraine/CRAN   Directeur de these
Christian DAUL   professeur   Universite de Lorraine/CRAN   CoDirecteur de these

"Les Papillomavirus Humains dans les cancers des Voies Aéro-Digestives Supérieures : optimisation de méthodes de détection et étude de populations à risque"
(Thèse Julie Guillet)

Résumé :

Les Papillomavirus Humains (HPV) sont responsables de près de 100% des cancers du col utérin. Récemment, ces HPV sont apparus comme étant aussi la cause de certaines tumeurs des voies aéro-digestives supérieures, et particulièrement des carcinomes épidermoïdes de l'oropharynx. En France, la proportion des tumeurs oropharyngées HPV-induites est mal connue, notamment parce que le dépistage viral n'est pas recommandé. De plus, il est difficile d'évaluer la proportion de tumeurs HPV positives dans les tumorothèques car les échantillons tumoraux sont fixées dans du formol puis incluses en paraffine (FFIP), ce qui complexifie les techniques de détection. Nous avons, au cours de nos travaux, testé une méthode de détection des HPV à haut risque oncogène indiquée pour le traitement des frottis en phase liquide. Nous l'avons mise à l'épreuve sur des prélèvements FFIP et comparée à la technique de référence qu'est la PCR (Polymerase Chain Reaction) suivie d'une électrophorèse sur gel. Nos résultats indiquent que cette technique est applicable aux prélèvements tissulaires et apparaît même comme étant plus sensible. En France, deux tiers des patients atteints de tumeurs des VADS sont pris en charge à des stades tardifs. Ceci s'explique en partie par l'absence de dépistage organisé de ces cancers. Nous avons donc mené une étude prospective sur des patients atteints d'une tumeur des VADS afin de tester le frottis oral comme technique de dépistage des cancers mais également des infections par les HPV. Nos résultats indiquent que le frottis a une spécificité proche de celle de la biopsie (94,4%) pour le dépistage des cancers des VADS, mais une moindre sensibilité (66,7%). Cette étude nous a permis de mettre en évidence une tumeur HPV-induite dans 12,2% des cas. Parmi eux, nous avons détecté grâce à un frottis buccal (en zone saine) une infection par un HPV à haut risque oncogène dans 53,3% des cas. L'OMS a classé les HPV comme agents carcinogènes depuis 1995, et a établi que les patientes ayant développé un cancer du col utérin avaient un risque 6 fois plus élevé de développer une autre tumeur HPV-induite. Dans ce contexte, nous avons prévu une étude prospective multi-centrique visant à dépister une infection orale par un HPV oncogène chez des patientes porteuses d'une lésion pré-néoplasique ou néoplasique du col utérin. Le taux de co-infection des deux sites anatomiques est inconnu chez les femmes infectées au niveau génital. Dans la mesure où l'infection orale pourrait être à l'origine d'une seconde localisation tumorale, il semble important d'en connaître la proportion afin de proposer par la suite un suivi particulier aux populations « à risque ». Au-delà des traitements des cancers avérés se pose la question de la vaccination préventive, qui existe contre les HPV 16 et 18 dans la prévention des cancers du col utérin. Le type 16 étant retrouvé dans 90% des tumeurs épidermoïdes de l'oropharynx HPV-induites, l'extension des recommandations vaccinales apparaît comme une nouvelle question de santé publique.

Mots-clés : Papillomavirus Humains, Frottis buccal, Cancer des VADS, Infection orale, Dépistage

The Human Papillomavirus (HPV) are involved in almost 100% of cervical cancers. Recently, HPVs have been recognized as the cause of tumors of the upper aerodigestive tract, especially of squamous cell carcinoma of the oropharynx. In France, the proportion of oropharyngeal HPV-related tumors is unknown, partly because viral testing is not in guidelines. Moreover, assess the proportion of HPV-positive tumors in tumor banks is difficult because the tumor samples were fixed in formalin and embedded in paraffin (FFPE), which complicates detection techniques. We tested a high risk HPV detection method, indicated for liquid based pap smear, on FFPE samples. We compared this technique to the gold-standard : PCR (Polymerase Chain Reaction) followed by electrophoresis. Our results indicate that this technique is applicable to FFPE samples and even appears to be more sensitive. The majority of French patients (2/3) with head and neck consult with an advanced stage of disease. This is explained in part by the lack of organized screening of these cancers, contrary to breast, prostate, cervical, or colorectal cancers. But an early treatment is essential to increase the survival rate. We therefore conducted a prospective study on patients with head and neck tumors to test the oral brushing as screening cancer and HPV detection.  We found tumor and/or dystrophic cells in 97.8% of patients with biopsy, and in 88.9% of patients by brushing. Compared with biopsy, our results suggested that smear has similar specificity for HPV detection in tumors (94.4%), but lower sensitivity (66.7%). This study has shown an HPV-related tumor in 12.2% of cases. Among them, we detected by brushing (in healthy area) an oral infection by high-risk HPV in 53.3% of cases. WHO has classified HPV as carcinogenic agents since 1995, and determined that patients who developed cervical cancer are six-times more likely to develop another HPV-related tumor. In this context, we have planned a multicenter prospective study to detect oral HPV infection in patients with a pre-neoplastic or neoplastic lesion of the cervix. Co-infection rate of the two anatomical sites is unknown in women infected with genital level. Insofar oral infection could be the cause of a second tumor location, it seems important to know how much women are co-infected to propose thereafter a special monitoring. The preventive vaccination, which exists against HPV 16 and 18 in the prevention of cervical cancer, is a future perspective. Because HPV 16 is found in 90% of HPV-related squamous cell carcinoma of the oropharynx, extending vaccine recommendations emerge as a new public health issue.

Keywords : Human Papillomavirus, Oral smear, Head and neck cancer, Oral infection, Screening

Composition du Jury :
  • Pr Philippe SCHULTZ - CHRU Strasbourg
  • Dr Alain JUNG -  Centre Paul Strauss, Strasbourg
  • Pr Jean-Louis MERLIN - Co-directeur de thèse (ICL, CRAN)
  • Dr Gilles DOLIVET - Co-directeur de thèse (ICL, CRAN)
  • Pr Philippe JUDLIN - CHRU Nancy
  • Dr Sibylle BEVILACQUA - CHRU Nancy

 

" Modélisation, simulation et analyse numériques de l'interaction nanoparticules-rayons X. Applications à la radiothérapie augmentée"
(Thèse Paul RETIF)

Résumé :  

Les travaux présentés dans le cadre de cette thèse sont divisés en trois grandes parties qui concernent l'utilisation des nanoparticules pour augmenter les effets de la radiothérapie. Cette utilisation très particulière des nanoparticules n'a fait l'objet, jusqu'à présent, que d'études précliniques sauf un nano-objet qui fait actuellement l'objet de phases cliniques I et II à l'Institut Gustave Roussy de Villejuif, France. La première partie est une recherche bibliographique qui s'est concrétisée par la parution d'un état de l'art dans une revue internationale. Ce dernier identifie les paramètres jouant un rôle clef dans l'augmentation de la radiothérapie par les nanoparticules. Suite à cette étude de la littérature, le constat a été fait que la recherche préclinique en nanomédecine est plus longue et plus onéreuse que celle qui s'intéresse aux objets (macro-molécules) de taille standard. C'est pour améliorer cette prise en charge préclinique qu'une plateforme informatique de simulation Monte Carlo des interactions nanoparticules – rayons X a été développée. Cette dernière ayant pour objectif de réaliser un classement in silico rapide et fiable des nanoparticules radiosensibilisantes permettant d'identifier de façon efficiente les nanostructures présentant les propriétés les plus prometteuses. La seconde partie de cette thèse consiste en une analyse de robustesse de ce simulateur, visant à identifier les paramètres de variabilité intrinsèques au simulateur et à quantifier leur influence sur la variation des résultats. Trois paramètres ont été identifiés comme paramètres critiques de simulation et doivent être maintenus constants entre les différentes études. Enfin, une troisième partie traite de l'application de cet outil de simulation au screening virtuel de nanoparticules radiosensilisantes. Dans cette partie sont réalisées une analyse de prédiction in silico / in vitro et une analyse de prédiction in silico / in cellulo. Les résultats très encourageants (correspondance acceptable entre les prédictions du simulateur et les résultats in cellulo) obtenus durant cette dernière phase ont également fait l'objet d'une soumission à publication dans une revue internationale.

 

Composition du jury proposé :

M. Thierry BASTOGNE

 

 

Université de Lorraine

 

Directeur de these

Mme Muriel BARBERI-HEYOB

 

 

Université de Lorraine

 

CoDirecteur de these

M. Alain NOEL

 

 

Université de Lorraine

 

Examinateur

M. Stéphane ROUX

 

 

Université de Franche-Comté

 

Rapporteur

M. Xavier FRANCERIES

 

 

Université Paul Sabatier, Toulouse

 

Rapporteur

M. Albert LISBONA

 

 

Centre René Gauducheau, Institut de Cancérologie de l'Ouest

 

Examinateur

Dr. Philippe QUETIN

 

 

CHR Metz-Thionville

 

Membre invité


 

"Estimation de sources corticales: du montage Laplacien aux solution parcimonieuses"
(Thèse Gundars Korats)

Résumé:

Cortical Source Imaging plays an important role for understanding the functional and pathological brain mechanisms. It links the activation of certain cortical areas in response to a given cognitive stimulus, and allows one to study the co-activation of the underlying functional networks. Among the available acquisition modality, electroencephalographic measurements (EEG) have the great advantage of providing a time resolution of the order of the millisecond, at the scale of the dynamic of the studied process, while being a non-invasive technique often used in clinical routine. However the identification of the activated sources from EEG recordings remains an extremely difficult task because of the low spatial resolution this modality provides, of the strong filtering effect of the cranial bones and errors inherent to the used propagation model.

 In this work different approaches for the estimation of cortical activity from surface EEG have been explored. The simplest cortical imaging methods are based only on the geometrical characteristics of the head. The computational load is greatly reduced and the used models are easy to implement. However, such approaches do not provide accurate information about the neural generators and on their spatiotemporal properties. To overcome such limitations, more sophisticated techniques can be used to build a realistic propagation model, and thus to reach better source reconstruction by its inversion. However, such inversion problem is severely ill-posed, and constraints have to be imposed to reduce the solution space.

We began by reconsidering the cortical source imaging problem by relying mostly on the observations provided by the EEG measurements, when no anatomical modeling is available. The developed methods are based on simple but universal considerations about the head geometry as well as the physiological propagation of the sources. Full-rank matrix operators are applied on the data, similarly as done by Surface Laplacian methods, and are based on the assumption that the surface can be explained by a mixture of linear radial basis functions produced by the underlying sources.

In the second part of the thesis, we relax the full-rank constraint by adopting a distributed dipole model constellating the cortical surface. The inversion is constrained by an hypothesis of sparsity, based on the physiological assumption that only a few cortical sources are active simultaneously Such hypothesis is particularly valid in the context of epileptic sources or in the case of cognitive tasks. To apply this regularization, we consider simultaneously both spatial and temporal domains. We propose two combined dictionaries of spatio-temporal atoms, the first based on a principal components analysis of the data, the second using a wavelet decomposition, more robust to noise and well suited to the non-stationary nature of these electrophysiological data.

All of the proposed methods have been tested on simulated data and compared to conventional approaches of the literature. The obtained performances are satisfactory and show good robustness to the addition of noise. We have also validated our approach on real epileptic data provided by neurologists of the University Hospital of Nancy affiliated to the project. The estimated locations are consistent with the epileptogenic zone identification obtained by intracerebral exploration based on Stereo-EEG measurements.

Composition du Jury:
  • Christophe Collet Pr ICube UMR CNRS 7357 Strasbourg
  • Lotfi Senhadji Pr LTSI UMR INSERM Rennes
  • Jérôme Idier DR CNRS IRCCyN UMR CNRS 6597 
  • Radu Ranta MCF Co directeur de Thèse
  • Steven Le Cam MCF Co encadrant de thèse
  • Valérie Louis Dorr Pr et Directeur de Thèse
  • Louis Maillard PUPH Neurologue CHU Nancy

"Co-spécification système exécutable basée sur des modèles - Application à la conduite interactive d'un procédé industriel critique"
(Thèse Fabien BOUFFARON)

Résumé :

Dans la mesure où un système est un ensemble d'éléments en interaction dont il faut gérer la complexité, la difficulté pour un architecte système est de guider l'architecture d'un modèle « total » de la situation système de conduite étudiée en tant qu'ensemble de modèles « locaux » d'ingénieries interdisciplinaires en interaction.
Les travaux présentés dans ce mémoire s'intéressent plus précisément à la nature heuristique, spécifiante et exécutable de cette relation « totale » de couplage de modèles descriptifs de problèmes (RH) et prescriptifs de solutions (Mh) pour construire un modèle virtuel (MH) du système à faire. La perspective holonique retenue permet de considérer cette relation de couplage de façon descriptive (H) du TOUT et prescriptive (h) de chacune des PARTIES aussi bien en regard de la situation-système à percevoir que des constitutifs-système à architecturer.
 En ce sens, notre environnement collaboratif de co-spécification système vise à supporter un processus itératif basé sur la requête d'éléments de connaissances (Kh) auprès de chacune des ingénieries spécialistes délivrant en retour les modèles constitutifs (Mh) satisfaisant des exigences élémentaires (Rh). Cet environnement de co-modélisation-système est lui-même constitué d'un ensemble d'environnements élémentaires de modélisation de constituants-système, avec pour objectif assigné de préserver les outils, méthodes et processus de travail de chacune des parties prenantes afin de faciliter l'expression de leurs connaissances métier. Le modèle constituant (MH) vise à refléter la satisfaction de la mission (RH) du système requis dans le contexte connu (KH) d'une situation-système d'intérêt, limitée pour notre cas d'étude au facteur d'échelle de la plate-forme d'expérimentation CISPI (Conduite Interactive et Sûre de Procédé Industriel) du projet SAFETECH du CRAN. La technologie de modélisation et de simulation mise en œuvre s'appuie sur le langage de modélisation système « SysML » pour le partage de connaissances et permet la vérification ainsi que la validation système de l'ensemble par co-exécution de modèles autour d'un bus de co-simulation, y compris in-situ avec la plate-forme CISPI.

Abstract:

Insofar as a system is a set of interacting elements whose complexity must be managed, the difficulty for a system architect is to guide the whole model architecture of a control system-situation studied as a set of interdisciplinary engineering part models interacting.

The work presented in this thesis are specifically interested in the heuristic, specifying and executable nature of this whole relationship coupling descriptive models of problems (RH) and prescriptive models of solutions (Mh) to design a virtual model (MH)  of system-of-interest. The holonic perspectives allows us to consider this coupling relationship as descriptive of a WHOLE (H) and prescriptive of each parts (h) as well in regards to system situation to perceive, as system-elements to architect.

In this sense, our collaborative environment of system co-specification aims to support an iterative process based on the quest of knowledge elements (Kh) with each specialist engineering delivering constitutive models (Mh) satisfying basic requirements (Rh). This system co-modelling environment is itself composed of a set of system-components modelling environment, with the stated objective to preserve tools, methods and works of each stakeholders in order to facilitate the expression of their skills. The model (MH) aims to reflect the mission satisfaction of the required system (RH) in system-situation of interest (KH) limited for our case-study to the scale factor of the experimental platform CISPI (Safe and Interactive Control of Industrial Process) of CRAN SAFETECH project. Implementation of modelling and simulation technology is based on the system modelling language (SysML) for knowledge sharing. Moreover, it allows the WHOLE system verification and validation by co-execution of models around a co-simulation bus, including CISPI platform.

Rapporteurs :
· Ali Charara, Professeur, Heudiasyc, Université Technologie de Compiègne
· Daniel Krob, Professeur, LIX, Ecole Polytechnique

Examinateurs:
· Eric Bonjour, Professeur, ERPI, Université de Lorraine
· Dominique Mery, Professeur, LORIA, Université de Lorraine
· Patrick Millot, Professeur, LAMIH, Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis
· Gérard Morel, Professeur, CRAN, Université de Lorraine, (Directeur de thèse)

"Calcul du flot optique dans une approche variationnelle totale pour le mosaïquage robuste et précis d'images de la vessie"
(Thèse Sharib ALI)

Résumé :

La cystoscopie est l'examen de référence pour le diagnostic et le traitement du cancer de la vessie. Le champ de vue (CdV) réduit des endoscopes complique le diagnostic et le suivi des lésions. Les mosaïques d'images sont une solution à ce problème car elles visualisent des CdV étendus. Toutefois, pour la vessie, le mosaïque d'images est un véritable défi à cause du faible contraste dans les images, des textures peu prononcées, de la variabilité intra- et inter-patient et des changements d'illumination dans les séquences. Ce défi est également à relever dans d'autres modalités endoscopiques ou dans des scènes non médicales comme les vidéos sous-marines. Dans cette thèse, une énergie variationnelle totale a d'abord été minimisée à l'aide d'un algorithme "primal-dual" du premier ordre pour obtenir un flot optique fournissant une correspondance dense et précise entre les points homologues des paires d'images. Les correspondances sont ensuite utilisées pour déterminer les paramètres des transformations requises pour le placement des images dans le repère global de la mosaïque. Les méthodes proposées pour l'estimation du flot optique dense incluent un terme d'attache aux données qui minimise le nombre des vecteurs aberrants et un terme de régularisation conçu pour préserver les discontinuités du champ de vecteurs. Un algorithme de flot optique qui est robuste vis-à-vis de changements d'illumination importants (et utilisable pour différentes modalités) a également été développé dans ce contexte. La précision et la robustesse des méthodes de recalage proposées ont été testées sur des jeux de données (de flot optique) publiquement accessibles et sur des fantômes de vessies et de la peau. Des résultats sur des données patients acquises avec des cystoscopes rigides et flexibles, en lumière blanche ou en fluorescence, montrent la robustesse des algorithmes proposés. Ces résultats sont complétés par ceux obtenus pour d'autres séquences endoscopiques réelles, de dermatoscopie, de scènes sous-marines et de données d'exploration spatiale. Mots-clés: approches variationnelles totales, flot optique, constance de structure, descripteurs de voisinages, régularisation anisotropique, optimisation convexe, recalage d'images, mosaïquage d'images endoscopiques.

Composition du jury :
M. Cédric DEMONCEAUX, PU, Université de Bourgogne,  Rapporteur.
M. João BARETTO, PU, Université de Coimbra, Portugal, Rapporteur
M. Adrien BARTOLI, PU Université d'Auvergne, Examinateur
M. François GUILLEMIN, PUPH, Université de Lorraine, Examinateur
M. Christian DAUL, PU, Université de Lorraine, Directeur de Thèse
M. Walter BLONDEL, PU, Université de Lorraine, Co-Directeur de Thèse
M. Pascal ESCHWEGE, PUPH, Université de Lorraine, Invité
M. Ismaël DIDELON, SD-Innovation, Frouard, Invité

"Stratégies d'optimisation sur les protocoles en scanographie pédiatrique"
(Thèse Kaddour Rani)

Résumé :  

Depuis le début des années soixante-dix, le nombre de scanners par hôpitaux n'a fait qu'augmenter et leur utilisation est de plus en plus fréquente. Même si cette technique permet de donner des informations cliniques précieuses, elle a un revers qui est l'exposition du patient à des rayonnements ionisants. La sensibilité des enfants aux rayonnements est plus grande que celle des adultes, les enfants ont une espérance de vie importante et ont donc plus de risques de développer des cancers dans le futur. Il y a donc nécessité de tenter de réduire la dose au patient. La qualité de l'image qui dépend de la dose de ces rayonnements a toujours été privilégiée et a conduit à une dose délivrée au patient insuffisamment maîtrisée. Les radiologues ont donc essayé de diminuer la dose tout en gardant une qualité diagnostique d'image acceptable mais ces modifications se font souvent de manière empirique et donnent des résultats aléatoires. Cette thèse vise donc à développer des stratégies d'optimisation sur les protocoles cliniques en utilisant des méthodes de simulation et de modélisation permettant de comprendre l'influence des paramètres des protocoles sur les indicateurs de qualité d'image et sur la dose délivrée au patient. La finalité de ce travail est de pouvoir proposer des solutions pour optimiser la pratique. Ce travail se divise en quatre parties: La première partie porte sur la modélisation de l'influence des paramètres des protocoles scanographiques sur deux indicateurs de qualité d'image (le bruit et le rapport contraste à bruit) et un indicateur de dose (Indice de Dose en Scanographie Volumique ou IDSV) en utilisant la méthodologie des plans d'expériences. L'ensemble des expériences ont été effectuées sur un fantôme de mesure de qualité d'image de type CATPHAN 600. Cette méthode a ensuite été appliquée à quatre modèles de scanners (General Electric, Siemens, Toshiba et Phillips). La seconde partie traite du développement d'un Protocole Générique Optimisé (PGO) pour la région de l'abdomen. A partir des modèles développés dans la première partie, nous avons pu recalculer les paramètres du protocole « Abdomen » permettant d'obtenir le meilleur compromis entre la qualité d'image et la dose délivrée la plus basse possible. Cependant, ce protocole ne prend pas en compte les données morphologiques des patients (taille, diamètre effectif). Un PGO a donc été développé pour chaque constructeur pour pouvoir être ensuite adapté en fonction de la morphologie des patients pédiatriques. A partir des données des modèles développés, du PGO et des travaux réalisés par le groupe 204 de l'Association Américaine de Physiciens Médicaux (AAPM) sur le développement d'un estimateur de dose morphologique ou Size Specific Dose Estimate ( SSDE), un PGO recalculé pour cinq morphologies de patients pédiatriques et pour quatre modèles de scanners a été réalisé. Ces protocoles optimisés en fonction de la morphologie du patient ont ensuite été comparés avec des protocoles de routine clinique lors d'une évaluation subjective de la qualité d'image pour chaque morphologie étudiée. Enfin l'ensemble des résultats, ont permis le développement d'un outil d'aide à l'optimisation permettant à l'utilisateur de générer un protocole optimisé en fonction du modèle de scanner, de la morphologie du patient, du niveau de bruit et du niveau de contraste à bruit souhaité.

Mots clés : Optimisation,CT Scan,pédiatrique,Plan d'expériences, Reconstruction itérative,Protocole scanner

Jury composé de :

Didier WOLF Professeur CRAN : Centre de Recherche en Automatique de Nancy Code : UMR 7039, Directeur de thèse
Alain NOEL Physicien médical CRAN : Centre de Recherche en Automatique de Nancy Code : UMR 7039, Co-Directeur de thèse
Olivier CASELLES Physicien médical Laboratoire Simulations, Instrumentations et Matériaux pour les Applications Dosimétriques, Rapporteur
Mouloud ADEL Professeur Institut Fresnel - UMR 7249, Rapporteur

 Andreas Jahnen, Luxembourg Institute of Sciences and Technology, Invité

"Etude de la dissémination des cellules tumorales liée à l'acte chirurgical dans les carcinomes epidermoïdes des Voies Aérodigestives Supérieures"
(Thèse Romina Mastronicola)

Résumé

Par définition, une métastase est la formation de foyers tumoraux secondaires liée à la capacité des cellules tumorales à se détacher de la tumeur primitive, de s'implanter dans un autre organe et de proliférer. A partir du foyer primitif, il peut y avoir une dissémination micrométastatique c'est-à-dire la libération dans le sang ou le réseau lymphatique de cellules tumorales isolées ou de petits amas cellulaires .Ces micrométastases peuvent proliférer et donner naissance à des métastases. La difficulté est de déceler ces cellules tumorales isolées ou en micro-amas, et également d'évaluer leur valeur pronostique, ainsi que leur potentiel métastatique. Dans cette étude, nous allons nous intéresser plus particulièrement au processus métastatique lié à l'acte chirurgical dans les cancers epdermoïde des voies aérodigestive supérieures (CEVADS) . En effet, dans ce type de cancers, la meilleure méthode pour établir un diagnostic est l'analyse anatomo-pathologique du prélèvement réalisé par biopsie. La principale barrière physique empêchant les cellules tumorales de migrer est la membrane du tissu atteint. Lors de la chirurgie, ces barrières sont détruites, ce qui facilite l'invasion du système vasculaire. Les cellules tumorales peuvent ainsi se loger dans les vaisseaux et proliférer à distance du site primitif pour former des tumeurs secondaires . Généralement, les métastases sont détectées par imagerie ou sérologie à un stade très avancé du cancer .

L'objectif de cette étude est de détecter la présence de cellules isolées ou disséminées  (CTCs) de CEDVADS dans la circulation sanguine a travers trois  axes de recherche des métastases :
1) Etude des marqueurs moléculaires pour le diagnostic d'envahissement ganglionnaire des carcinomes épidermoïdes des voies aérodigestives supérieures réalisée par PCR quantitative en temps réel et en OSNA.
2) Recherche des cellules tumorales disséminées dans les drains de Redon après curage cervical
3) Recherche des cellules tumorales circulantes après acte chirurgical pour carcinomes epidermoïdes des VADS stade III et IV.

Ce protocole nous permettra de valider la recherche des CTCs en situation clinique et par la suite de développer des études prospectives diagnostiques et pronostiques des CTCs des CEVADS

Membres du jury :

Rapporteurs :
Pr. Béatrice BARRY, PU-PH                                                              Hôpital Xavier Bichat-Claude Bernard Paris
Pr. Serge EVRARD,  PU-PH                                                               Institut Bergonié Bordeaux

Examinateurs :
Pr. Jean-Louis MERLIN, PU-PH                                                       Co-directeur de thèse
Dr Gilles DOLIVET, Praticien spécialiste CLCC, HDR                    Directeur de thèse

Membre invité :
Pr.  Gilbert FAURE, PU-PH

 "Biomarqueurs prédictifs de la réponse aux traitements par thérapies ciblées dans le cancer du sein"
(Thèse Maeva Lion)

Résumé :

Le cancer du sein est le cancer le plus fréquemment diagnostiqué chez la femme et constitue un véritable problème de santé publique. Les progrès de la biologie moléculaire ont permis la caractérisation des principales voies de signalisation et ont mis en évidence l'implication majeure de la signalisation cellulaire dans les processus de cancérogenèse. Des cibles moléculaires ont ainsi été identifiées et ont permis le développement de thérapeutiques dites ciblées, telles que les anticorps monoclonaux ou encore les inhibiteurs de kinase. Malgré ces avancées considérables qui ont permis l'amélioration de la prise en charge des patientes, on constate l'apparition de résistances aux traitements. Ce travail avait pour objectifs d'identifier de nouveaux biomarqueurs et de déterminer leur signification clinique, leur intérêt théranostique ainsi que leur impact sur la réponse aux traitements. Dans un premier temps nous avons étudié les mutations activatrices du gène PIK3CA. Ces mutations sont retrouvées dans 25% des cancers du sein et sont impliquées dans la résistance au trastuzumab, aux anti-œstrogènes et aux inhibiteurs de mTOR. 149 échantillons de tumeurs de sein infiltrants ont été analysés par une technique de PCR-HRM (High Resolution Melting) et 118 échantillons par une technique de PCR-ARMS (Amplification Refractory Mutation System). Les résultats des 2 techniques étaient concordants (?=0,845 ; p<0,001) et une relation entre mutations du gène PIK3CA et grade SBR a été mise en évidence, les tumeurs de grade SBR III étant moins fréquemment mutées que les autres (p=0.025 en HRM et p=0.009 en ARMS). Dans un second temps, notre travail a consisté en l'exploration fonctionnelle des voies de signalisation PI3K/AKT/mTOR et RAS/RAF/MAPKinase. Pour cela nous avons analysé le niveau d'expression des phosphoprotéines p-AKT, p-GSK3, p-S6 kinase, p-MEK1, p-ERK1/2, p-P90RSK, p-IGF1R ainsi que p-P38MAPK par immuno-analyse multiplexe. Cette partie a comporté 3 études. Une première étude rétrospective sur 45 échantillons de tumeurs mammaires invasives congelées a mis en évidence un niveau d'expression de P38 et de p-P38 plus élevés dans les tumeurs RE+. La deuxième étude était une étude prospective visant à déterminer des biomarqueurs de réponse à l'association trastuzumab-évérolimus chez des patientes présentant un cancer du sein précoce traitées en préopératoire. Cette étude a révélé une augmentation statistiquement significative du niveau d'expression de p-MEK1 (p=0.012), p-ERK1/2 (p=0.003) et p-P38MAPK (p<0.001) dans le bras de traitement associant l'évérolimus au trastuzumab qui pourrait s'expliquer par la suppression par l'évérolimus d'une boucle de rétrocontrôle négatif contrôlant l'activation de la voie RAS/RAF/MAPKinase. Dans le bras de traitement évaluant le trastuzumab seul, aucune variation du niveau d'expression des phosphoprotéines n'a été mise en évidence, y compris en aval du récepteur HER2, ce qui soulève l'hypothèse d'un mécanisme d'action prédominant immunologique du trastuzumab. La troisième étude qui comparait l'impact du trastuzumab in vitro et en situation clinique confirme la différence des mécanismes d'action mis en jeu en fonction des conditions cellulaires et cliniques. Dans son ensemble, ce travail a mis en évidence que la détermination du statut mutationnel du gène PIK3CA et du niveau d'expression des phosphoprotéines pourrait être utile à une meilleure caractérisation moléculaire des cancers du sein et à l'optimisation de la personnalisation des prescriptions de thérapies ciblées.

Membres du jury :

Rapporteurs :
Mme UBEAUD-SEQUIER Geneviève ( PU-PH CHU de Strasbourg - Faculté de Pharmacie de Strasbourg )
M. MORJANI Hamid ( Professeur Faculté de Pharmacie Reims )

Examinateurs :
M. CAZIN Jean-Louis ( PU-PH Faculté de Pharmacie de Lille - Centre Oscar Lambret )
M. HARLE Alexandre ( Docteur Institut de Cancérologie de Lorraine - CRAN - Faculté de Pharmacie de Nancy )
M. MERLIN Jean-Louis (PU-PH Institut de Cancérologie de Lorraine - CRAN), Directeur de thèse                  

"Rôles de la protéine Damaged-DNA Binding 2 sur l'adhérence, les propriétés nanomécaniques et la voie du TGFb1 dans les cellules tumorales mammaires"
(Thèse Claire Barbieux)

Résumé :

La compréhension des mécanismes moléculaires à l'origine de la progression métastatique des tumeurs mammaires reste une préoccupation constante dans la recherche en cancérologie et nécessite la découverte de nouveaux marqueurs prédictifs.  Dans ce sens, le laboratoire a mis en évidence que la protéine DDB2 (Damaged-DNA Binding 2), connue pour son rôle dans la réparation de l'ADN, était impliquée dans la tumorigenèse mammaire. En effet, l'équipe a montré que la protéine DDB2, en régulant l'expression des gènes codant la MnSOD et IκBα, était associée à une augmentation des capacités prolifératives et à une diminution du pouvoir invasif des cellules tumorales mammaires. Les propriétés invasives des cellules étant étroitement liées à leurs capacités d'adhérence, nous nous sommes intéressés au rôle de DDB2 dans l'adhérence des cellules tumorales mammaires. Deux lignées ont été utilisées : les MDA-MB231 exprimant peu DDB2 et dans lesquelles celle-ci a été surexprimée, et les MCF7 exprimant naturellement la protéine DDB2 et dans lesquelles cette protéine a été inhibée.
Dans un 1er temps, l'étude des propriétés d'adhérence des cellules, présentant une modulation de l'expression de DDB2, a révélé une baisse de l'adhérence des cellules exprimant DDB2 sur des supports neutres (plastique et verre), suggérant que les propriétés et la composition membranaires seraient modulées. Ainsi, une analyse des propriétés nanomécaniques par microscopie de force atomique a démontré que l'expression de DDB2 est associée à une augmentation de l'élasticité membranaire des cellules tumorales mammaires. Ces variations d'élasticité membranaire peuvent en partie être dues à une baisse du réseau d'actine corticale observée par cytoimmunofluorescence. Afin de comprendre les mécanismes mis en jeu dans la modulation de ces propriétés, une analyse transcriptomique par PCR-Array, ciblant spécifiquement l'expression de gènes impliqués dans l'adhérence, a été réalisée. Celle-ci révèle que l'expression des gènes codant le TGFβ1, le CTGF et ICAM-1 est modulée en fonction du niveau d'expression de DDB2 dans les deux lignées cellulaires.
Ainsi dans un 2nd temps, nous avons étudié l'influence de DDB2 sur la voie du TGFβ1. Nos résultats montrent que DDB2, lorsqu'elle est exprimée, interfère avec l'activité transcriptionnelle des Smads et l'expression de gènes cibles induite par la voie du TGFβ1. Nous avons tenté de rechercher comment DDB2 interfère avec cette voie. Nos résultats montrent que DDB2 semble diminuer la phosphorylation des protéines Smads. Par ailleurs, nous révélons par immunoprécipitation sur chromatine, que DDB2 entraîne une diminution forte de la présence des Smads sur le promoteur du gène PAI-1 cible du TGFβ1, en se fixant à proximité de leurs éléments de réponse.
L'ensemble de ces résultats indique que les propriétés nanomécaniques membranaires des cellules tumorales mammaires et la voie de signalisation induite par le TGFβ1 seraient modulées par DDB2. Ce travail confirme donc l'importance de cette protéine DDB2 au cours de la tumorigenèse mammaire et contribue ainsi à mieux la définir comme un nouveau marqueur pronostique et/ou prédictif de la progression métastatique dans le cancer du sein.
Mots Clés : Damaged-DNA Binding 2 (DDB2) ; cancer du sein ; adhérence ; propriétés nanomécaniques ; microscopie de force atomique ; TGFβ1

Abstract:

Understanding of molecular mechanisms behind metastatic progression remains a major issue in cancer research and requires discovery of new predictive markers. Thus, the laboratory has highlighted that DDB2 protein (Damaged-DNA Binding 2), usually involved in DNA repair, is an important factor in breast tumorigenesis. Indeed DDB2, by regulating genes encoding MnSOD and IκBα, is associated with increased proliferation and reduced invasive abilities of breast tumor cells. Since migratory and invasive properties are closely related to adhesive properties, the aim of this work has been to study the involvement of DDB2 in breast cancer cell adhesion. To this end, two breast cancer cell lines have been used: low-DDB2 expressing MDA-MB231 cells, in which this protein was overexpressed and MCF7, which endogenously express DDB2 in which its expression was inhibited.
First, adhesive properties of cells in which DDB2 expression is modulated, has been assessed, and reveal that DDB2 expression is associated with a decrease of adhesion on neutral surfaces, suggesting that membrane properties and contents could be modified in these cells. Thus, an analysis of nanomechanical properties by atomic force microscopy indicates a decrease of cell stiffness in DDB2-expressing cells. These data could be related to the loss of cortical actin cytoskeleton observed by cytoimmunofluorescence. To understand molecular mechanisms involved in DDB2-dependent modulation of these properties, a transcriptomic study on adhesion-related encoding genes has been performed (PCR array). This investigation reveals that the transcript level of genes encoding TGFβ1, CTGF and ICAM-1 are modulated according to DDB2 expression level in the two cell lines.
Second, we have studied the influence of DDB2 on the TGFβ signaling pathway. Our results show that DDB2, when it is overexpressed, promotes an inhibition of Smads transcriptional activity and the TGFβ1-induced gene expression. We have attempted to understand how DDB2 interferes with this pathway. Our results show that DDB2 seems to decrease the phosphorylation of Smads. In addition, we show by chromatin immunoprecipitation that DDB2 promotes a strong decrease of Smads on the promoter of TGFβ1-induced PAI1 gene, by binding near their specific response elements.
Taken together, these data indicate that the nanomechanical properties of breast tumor cell membranes and the TGFβ1-induced signaling pathway would be modulated by DDB2. Also, the present work confirms the importance of DDB2 in breast tumorigenesis and contributes to better define this protein as a new pronostic and/or predictive marker of metastatic progression of breast cancer.
Keywords: Damaged-DNA Binding 2 (DDB2); breast cancer; adhesion; nanomechanical properties; atomic force microscopy; TGFβ1

Composition du Jury:

Rapporteurs:      Mme Ruth RIMOKH                                   DR, INSERM U1052 CRCL, Lyon.
                             M. Jérôme DEVY                                         Dr., UMR7369 CNRS-URCA MEDyC, Reims.

Examinateurs:    Mme Monique DONTENWILL                   DR, UMR7213 CNRS-UniStra LBP, Strasbourg.
                             M. Bruno CHARPENTIER                            Prof., UMR7365 CNRS-UL IMoPA, Nancy.
                             M. Philippe BECUWE                                 Prof., UMR7039 CNRS-UL CRAN, Nancy. Co-directeur de thèse
                             Mme Stéphanie GRANDEMANGE            Dr., UMR7039 CNRS-UL CRAN, Nancy. Co-directeur de thèse

Invité:                 M. Grégory FRANCIUS                                CR, UMR7564 CNRS-UL LCPME, Nancy.

"Conception et optimisation de nanoparticules photoactivables dans le cadre d'un traitement photodynamique"
(Thèse Estelle Bastien)

Résumé :

La thérapie photodynamique (PDT) est une modalité de traitement des cancers prometteuse, mettant en jeu une action combinée de l'oxygène moléculaire, de la lumière et d'un photosensibilisateur (PS). Néanmoins, les PSs utilisés souffrent d'une faible solubilité dans les milieux aqueux ainsi que d'un tumorotropisme limité qui sont des barrières à la réussite du traitement. Ainsi, actuellement, une attention particulière est portée au développement de nanoparticules (NPs) capables de pallier les défauts des PSs.

Notre travail a consisté à étudier des dendrimères poly(amidoamine) (PAMAM), macromolécules polymériques tridimensionnelles, conjugués via une liaison covalente au PS, la Chlorine e6 (Ce6). Cette construction nous a permis de vectoriser 32 molécules de Ce6 par dendrimère. La production d'oxygène singulet et l'émission de fluorescence ont été modérément affectées par le greffage covalent de la Ce6 aux NPs. In vitro, les dendrimères PAMAM ont permis d'accroitre l'efficacité PDT de la Ce6 en potentialisant son internalisation cellulaire via un mécanisme actif d'endocytose. Néanmoins, l'efficacité PDT des NPs est limitée par la concentration locale élevée en Ce6 en périphérie des dendrimères qui réduit son rendement quantique en oxygène singulet moléculaire, espèce cytotoxique. Une libération de la Ce6 permettrait ainsi de potentialiser l'efficacité PDT des NPs en restaurant notamment les propriétés photophysiques de la Ce6.

La suite de ce travail a été de concevoir une NP capable de libérer la Ce6 sous l'action d'estérases retrouvées dans les cellules. Leur caractérisation a permis de démontrer en solution que les propriétés photophysiques de la Ce6 étaient rétablies à la suite de son relargage des NPs. Cette dernière construction clivable est prometteuse pour de futures applications en PDT.

Mots-clés : Thérapie photodynamique, Chlorine e6, dendrimère PAMAM, ciblage passif, oxygène singulet

Membres du jury :

Rapporteurs

F. DUCONGE           Docteur, I2BM, MIRCen, CEA, Fontenay-aux-Roses
S. DUKIC                 Professeur, MEDyC – FRE 3481 CNRS, Université de Reims

Examinateurs

V. Sukhorukov          Professeur, Département de Biotechnologies et de Biophysique, Université de Würzburg
R. Schneider             Professeur, LRGP – UPR 3349 CNRS, Université de Lorraine
L. Bezdetnaya          Docteur, CRAN, Université de Lorraine, Directeur de Thèse
H.-P. Lassalle           Docteur, CRAN, Université de Lorraine, co-Directeur de Thèse

"Commande de vol en formation d'une flotte de véhicules sous-actionnés"
(Thèse Nguyen Dang Hao)

Résumé:
Le contrôle de vol en formation se rapporte au contrôle de la trajectoire de plusieurs véhicules pour accomplir une tâche commune. La motivation du contrôle du vol en formation réside dans le fait que l'utilisation de plusieurs drones permet de réaliser des tâches plus complexes et que ne peut accomplir un drone unique. Les stratégies de commande de flotte de véhicules peuvent être classée en trois groupes principaux : la stratégie de vol type meneur-suiveur, celle basée sur comportement et l'approche utilisant un meneur virtuel. Chaque groupe se compose de différents véhicules et on suppose que les vehicules communiquent entre eux pour échanger des informations. Le contrôle de position pour des quadrirotors sous-actionnés ou des UAV VTOL a retenu l'intérêt de plusieurs chercheurs de la communauté scientifique. En raison de la nature sous-actionnée des UAV VTOL, l'attitude du système doit être utilisée afin de commander la position et la vitesse. En effet, la prise en compte des perturbations externes, des incertitudes sur la dynamique du système ainsi que l'objectif d'obtenir des résultats globaux rendent la synthèse de lois de commande plus difficile. Nous proposons, dans ce travail, un algorithme permettant l'extraction de l'attitude et une nouvelle formulation de la poussée pour la commande d'un drone. Cet algorithme utilise cette formulation de la force de poussée pour atteindre les objectifs en translation et utilise le vecteur quaternion unitaire comme consigne du sous-système en rotation. Cet algorithme est ensuite étendu au cas de la commande de vol en formation. Cinq contrôleurs de vol en formation sont développés et séparé dans deux groupes : l'approche structure virtuelle et l'approche meneur-suiveur . Les trois premiers contrôleurs de vol en formation utilisent l'approche structure virtuelle. La vitesse, les perturbations et les incertitudes de modèle dans la dynamique sont estimées par le biais d'un observateur et la technique de commande « backstepping » adaptative . La synthèse des deux derniers contrôleurs de vol en formation de vol est obtenue en utilisant l'approche meneur-suiveur. La formation de disciple de chef pour des quadrirotors et pour le système du second degré est construite. Le changement de la configuration  de la formation de vol est également simulé pour ces deux derniers contrôleurs de vol en formation. Dans chacun des cinq contrôleurs de vol en formation, la fonction d'évitement de collision construite à partir d'une fonction indicielle « lisse » est incluse. Cette fonction produit une force de poussée quand un quadrirotor évolue près des autres et d'une force de traction quand un quadrirotor évolue hors de la zone de détection. Les résultats de simulation prouvent que cette fonction d'évitement de collision fonctionne tout à fait correctement et qu'aucune collision entre les quadrirotors ni avec les obstacles ne se produit. En résumé, l'utilisation de la poussée, de l'algorithme d'extraction d'attitude et de la fonction d'évitement de collision, rend la synthèse des lois de commande plus facile et les résultats obtenus pour le vol en formation sont globaux.
 
Mots clés : quadrirotor, commande de vol en formation, systèmes non linéaires, véhicules sous-actionnés, drones.

Composition du jury:
Rapporteurs:
M. Mohammed CHADLI, Maître de conférences HDR, Université de Picardie, AMIENS
M. Rogelio LOZANO, Directeur de recherche, HEUDIASYC, Compiègne

Examinateurs:
M. Préderic KRATZ, Professeur, INSA Centre Val de Loire
M. Mohamed BOUTAYEB, Professeur, CRAN, Université de Lorraine
M. Hugues RAFARALAHY, Maître de conférences HDR, CRAN, Université de Lorraine


Directeur de thèse
Mohamed BOUTAYEB, Professeur, CRAN, Université de Lorraine

"Contribution au rééquilibrage dynamique des lignes d'assemblage : modélisation, résolutions et applications"
(Thèse Antoine Manceaux)

Résumé

L'organisation de la production en ligne d'assemblage a fait ses preuves depuis le début de l'industrialisation et reste d'actualité malgré le passage de la production de masse à une production de plus en plus personnalisée et fluctuante. Pour s'assurer de bien répondre à la demande client (quantité, délai, etc.) et de réduire les coûts de fabrication, les lignes doivent être équilibrées de telle manière que les produits passent d'un poste à un autre selon une même cadence, appelée takt time. Si le problème de conception de ces lignes est largement étudié dans la littérature sous le nom d'ALBP (Assembly Line Balancing Problems), très peu de travaux concernent leur reconfiguration (rééquilibrage) et en particulier la reconfiguration dans un horizon court terme et en-ligne que nous appellerons le « rééquilibrage dynamique ». Les travaux présentés dans ce mémoire portent donc sur le rééquilibrage dynamique des lignes d'assemblage en réaction aux événements court terme perturbants la production., L'objectif étant de changer l'allocation des taches à réaliser sur les postes de travail afin de lisser la charge induite par la perturbation. Cela consiste donc à trouver une solution (pas nécessairement optimale) enligne (sans arrêts de production et dans un délai très court). Nous nous sommes intéressés dans un premier temps aux méthodes de résolution approchées pour leur temps de résolution rapide. Deux approches ont été étudiées pour leur simplicité, la rapidité de leur mise en œuvre et leur nouveauté dans le domaine du ALBP : la méthode ILS (Iterated Local Search) et la recherche d'atteignabilité sur un réseau d'automates communicants. La conclusion de cette étude nous a montré que les deux approches peuvent répondre au besoin de réactivité imposé par notre problème mais qu'elles sont difficilement adaptables lorsque les leviers d'action pour rééquilibrer la ligne sont modifiés. Notre proposition pour répondre à ce besoin d'adaptabilité et de généricité est une méthodologie de modélisation et de résolution des problèmes de rééquilibrage des lignes d'assemblage s'appuyant sur un réseau d'automates communicants et une résolution par une recherche d'atteignabilité sur celui-ci. Pour s'assurer de la généricité de la méthodologie, celle-ci est décomposée en deux niveaux d'abstraction. Le premier concerne la classe du problème ALBP considéré et le second est centré sur le problème spécifique à résoudre. Les modèles ILS et SED ainsi que notre approche ont été validés sur des exemples industriels issus de la société Trane.

Abstract

Assembly lines are flow-oriented production systems. They are still typical in industrial production systems despite the evolution from mass-production to more personalized and fluctuating production. In order to meet customer demand (quantity, time, etc.) and to reduce manufacturing costs, the lines must be well balanced. In other words, the products need to move from one workstation to another with the same pace, usually called takt time. This assembly line design problem is widely studied in the literature under the name of ALBP (Assembly Line Balancing Problems). Nonetheless, very few studies concern their reconfiguration (or rebalancing) in particular on-line rebalancing faced in a short-term horizon we called this reconfiguration dynamic rebalancing. The work presented in this thesis focuses on the dynamic rebalancing of assembly lines in response to short-term events disturbing production. Two approaches have been studied for their simplicity, speed of implementation and innovation in the field of ALBP: the ILS approach (Iterated Local Search) and the reachability analysis approach based on a network of communicating automata. The conclusion of this study showed that both approaches can address the need for a quick resolution required by dynamic rebalancing problem but lacked for adaptation when model constraints or objectives are changed. A methodological approach for assembly line balancing problems modeling and resolution is proposed to bridge the gap of adaptability and genericity. The methodology is composed of two levels of abstraction to ensure the genericity of obtained models. The first deals with a study of the class of the considered problem. The second focuses on the specific problem to solve. ILS approach, SED models and the methodology have been validated on industrial examples from Trane factories.

Membres du jury :
rapporteurs

Y. FREIN  Professeur a l'I.N.P. de Grenoble
A. TOGUYENI Professeur a l'Ecole Centrale de Lille


examinateurs

Y. SALLEZ  Professeur a l'Université de Valenciennes
A. THOMAS. Professeur a l'Université de Lorraine (directeur de la thèse)
H. BRIL EL-HAOUZI Maître de conférences a l'Université de Lorraine (co-directeur)
J.-F. PETIN Professeur a l'Université de Lorraine (co-encadrant)


Invités

T. MUNIER Responsable scientifique de la thèse au sein de l'entreprise TRANE

 

"Decentralized control and analysis of cluster patterned networks"
(Thèse Marcos Cesar BRAGAGNOLO)

Resumé:

Les réseaux sont présents dans plusieurs domaines scientifiques et d'ingénierie tels que la biologie, la physique, la sociologie ainsi que la robotique ou la théorie de la communication. L'étude de ces réseaux montre qu'ils sont souvent structurés en sous-groupes. Entre eux il n'y a pas ou il y a très peu d'interaction. Par conséquent, un accord local au sein de chaque groupe est naturellement atteint alors que le consensus associé à un tel réseau doit être imposé par une loi de commande spécifique. Nous proposons donc un contrôleur discret quasi-périodique pour échanger des informations entre les groupes. Un agent de chaque groupe est choisi le « leader » et, à certains moments, ces leaders communiquent entre eux à travers un nouveau réseau. Ceci permet d'obtenir le consensus dans tout le réseau mais engendre des réinitialisation/sauts dans l'état de leaders.

La première contribution de la thèse est la caractérisation de la valeur de consensus dans le cadre des systèmes linéaires impulsifs. Il est remarquable que la valeur de consensus dépende seulement des conditions initiales et des topologies des réseaux impliqués. Elle n'est donc pas sensible aux instants de réinitialisation des états de leaders. Afin d'étudier la stabilité de la valeur de consensus obtenue, nous proposons une méthode fondée sur la vérification d'une condition LMI. Cela peut être adaptée pour la conception du réseau d'interaction entre les leaders permettant d'atteindre une valeur de consensus a priori choisie. Il est aussi possible d'utiliser la condition LMI afin de garantir une vitesse de convergence désirée vers le consensus. Pour ces derniers objectifs, la topologie du réseau continue à être considérée comme fixe et connue pour chaque groupe. L'ensemble des valeurs de consensus qui peuvent être atteintes est contenu dans l'intervalle défini par le minimum et le maximum des accords locaux initiaux. Ensuite nous présentons l'étude d'un problème pratique. Des robots mobiles non-holonome, séparés dans des groupes, doivent atteindre une formation donnée. L'algorithme de consensus à pour mission de définir les trajectoires de référence pour ces robots en prenant en compte juste les informations locale. Le robot poursuit la trajectoire de référence en utilisant une commande classique pour cela.

Mots-clés: systèmes multi-agents, commande décentralisée, théorie des graphes

Membres du jury:
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Rapporteurs:

A. GIRARD:                    Maître de Conférences, Lab. Jean Kuntzmann
W. MICHIELS:                Professeur, KU Leuven

Examinateurs:

J. M. HENDRICKX:       Maître de Conférences, U. C. de Louvain
J. DAAFOUZ:                 Professeur, Université de Lorraine
P. RIEDINGER:              Professeur, Université de Lorraine, Directeur de Thése
I.-C. MORARESCU       Maître de Conférences, Université de Lorraine, Co-Directeur de thése

 

"Contrôle intégré du pilotage d'atelier et de la qualité des produits. Application à la société ACTA mobilier"
(Thèse Mélanie Noyel)

Résumé :

Cette thèse CIFRE s'inscrit dans le cadre d'une collaboration entre Acta-Mobilier, fabricant de façades laquées haut de gamme, et le Centre de Recherche en Automatique Nancy. L'idée est de tirer parti du concept de Système Contrôlé par le Produit dans un environnement industriel perturbé par de nombreuses boucles de production et par un taux de reprises (non-qualités) non négligeable engendrant des pertes de pièces, le non-respect des délais, des charges de travail instables, etc… le lien impossible entre le produit et un identifiant infotronique rendant en plus la traçabilité difficile. Les travaux sur l'ordonnancement et son optimisation sont freinés par ces perturbations sur la chaîne de production qui rendent les plannings intenables. Le traitement prioritaire des pièces défectueuses permet d'assurer un taux de service qui reste remarquable au regard du pourcentage de pièces à réparer. Mais cela engendre aussi des pertes de pièces qui empêchent la livraison complète de la commande.

La problématique scientifique s'articule autour du pilotage des flux dans un contexte de production perturbé par les reprises et de la maitrise de la qualité en évaluant son impact sur l'engorgement. L'enjeu de maitrise de la qualité a été abordé à l'aide de réseaux de neurones capables de prévoir l'apparition du défaut auquel ils sont dédiés en fonction des paramètres de production et environnementaux. Cette anticipation permet de proposer une alternative de programme à utiliser ou à reporter la planification de la tâche. L'adaptation du modèle de prévision aux dérives du modèle physique au comportement considéré comme nerveux est réalisée « en-ligne » à l'aide de cartes de contrôle qui permettent de détecter la dérive et sa date de début.

Malgré cette simplification des flux, le pilotage reste complexe en raison des boucles normales de production et des non-qualités résiduelles. Il existe différents états de saturation du système pour lesquels la règle de pilotage la plus adaptée n'est pas toujours la même. Cette analyse est présentée sous forme de cartographie en deux dimensions dont chacun des axes présente un indicateur clé du taux de non-qualité et/ou de la perturbation des flux. Même si, contrairement aux algorithmes, la règle de pilotage la mieux adaptée ne sera pas toujours mise en évidence, cette cartographie présente d'autres avantages tels que la simplification du pilotage, la possibilité pour tous les utilisateurs d'avoir l'information importante sur l'état de l'atelier en un coup d'œil, ou encore la nécessité d'homogénéisation sur la globalité de l'unité de production.

Dans ce contexte, le container intelligent offre des perspectives intéressantes avec la volonté de tracer un groupe de produits ayant la même gamme de fabrication plutôt que des produits un à un, de partager des informations telles que sa date de livraison, son degré d'urgence, de connaître quels chemins ils doivent emprunter dans l'atelier et quelles sont les alternatives possibles ou encore de communiquer avec les machines et les autres systèmes dont celui de prévision de la qualité et retenir des informations au fil de la fabrication des produits. Le système proposé est donc interactif ou le conteneur est au cœur de la décision. Il signale sa présence au système d'ordonnancement seulement si les conditions qualité sont réunies, permettant ainsi de simplifier son travail autorisant alors un simple algorithme traditionnel de programmation linéaire à réaliser cette tâche particulièrement compliquée au premier abord. C'est en revanche à la charge de l'ordonnanceur de s'assurer de la règle de pilotage à utiliser et de demander les informations correspondantes aux lots disponibles.

La contribution de cette thèse est donc une méthodologie de simplification de problèmes complexes par une répartition des tâches entre différents sous-systèmes acteurs appliquée au cas d'une entreprise de fabrication de façades de cuisine laquées haut de gamme.

Jury :
         Rapporteurs
M.      Bernard GRABOT              Professeur, ENIT Tarbes
Mme. Marie-Ange MANIER         Maître de Conférences HdR, Université de technologie Belfort-Montbéliard
         Examinateurs
M.     Pierre CASTAGNA             Professeur, Université de Nantes
M.     Patrick CHARPENTIER     Professeur, Université de Lorraine
M.     André THOMAS                Professeur, Université de Lorraine
M.     Philippe THOMAS              Maître de Conférences HdR, Université de Lorraine
         Invités
M.    Alain GENET                      PDG ACTA Mobilier

"Evaluation des performances du système d'agrégation implémenté dans les réseaux 802.11n"
(Thèse Damien Breck)

Résumé :

Les performances physiques des réseaux de télécommunications, en particulier sans fil, ont augmenté exponentiellement au cours des dernières années. Paradoxalement, le rendement offert par la couche MAC de ces réseaux sans fil reste très faible. Afin d'améliorer le ratio entre données utiles et en-têtes (rendement), un système d'agrégation de paquets a été conçu. La contribution de cette thèse est une analyse approfondie du comportement et des implications d'un système d'agrégation de paquets avec 802.11n pour cas d'étude. En particulier, son influence sur la qualité de service offerte à une application est quantifiée au travers d'une évaluation de performances basée sur plusieurs milliers de simulations utilisant Riverbed Modeler. Des recommandations sont proposées pour la bonne configuration du système d'agrégation dans l'optique d'optimiser les délais et l'arriéré de traitement. Cette thèse développe également un modèle de l'agrégation en utilisant la théorie du calcul réseau. Ses limites sont démontrées et son pessimisme est déterminé à l'aide d'une analyse fine du comportement du système tel que décrit dans la norme 802.11n. Cette étude démontre notamment une relative inadaptation de la théorie du calcul réseau au système d'agrégation considéré. Lorsque l'accès au medium est concurrentiel, agréger signifie profiter au maximum de l'obtention du medium ce qui réduit la fréquence de remise en jeu de celui-ci. Afin de l'améliorer, cette thèse propose en dernier lieu un algorithme de configuration dynamique des paramètres d'agrégation. pour satisfaire au mieux des exigences de qualité de service requises par les applications. Cet algorithme est établi à partir des recommandations instructives établies précédemment. Son originalité repose sur le choix de désactiver l'agrégation sur une station en fonction de l'état des stations concurrentes.

Composition du jury :

Rapporteurs :
Professeur Sébastien Lahaye (Université d'Angers, LARIS)
Professeur Abdelhamid Mellouk (Université Paris Est Créteil, LISSI)
Examinateurs :
Professeur David Brie (Université de Lorraine, CRAN)
Docteur Maxime Wack (Maître de conférences HDR, Université de Technologie de Belfort Montbéliard, IRTES)
Directeurs de thèse :
Professeur Thierry Divoux (Université de Lorraine, CRAN)
Docteur Jean-Philippe Georges (Maître de conférences, Université de Lorraine, CRAN)

"Modélisation, observation et commande d'une classe d'EDPs : Application aux matériaux semi-transparents"
(Thèse Mohamed Ghattassi)

Résumé :  

Le travail présenté dans ce mémoire nous a permis d'étudier d'un point de vue théorique et numérique le transfert de chaleur couplé par rayonnement et conduction à travers un milieu semi-transparent, gris et non diffusant dans une géométrie multidimensionnelle 2D. Ces deux modes de transfert de chaleur sont décrits par un couplage non linéaire de l'équation de la chaleur non linéaire (CT) et de l'équation du transfert radiatif (ETR). Nous avons présenté des résultats d'existence, d'unicité locale de la solution pour le système couplé avec des conditions aux limites de type Dirichlet homogènes en utilisant le théorème du point fixe de Banach. Par ailleurs, les travaux réalisés nous ont permis de mettre au point un code de calcul qui permet de simuler la température. Nous avons utilisé la quadrature $S_{N}$ pour la discrétisation angulaire de l'ETR. La discrétisation de l'ETR dans la variable spatiale est effectuée par la méthode de Galerkin discontinue (DG) et en éléments finis pour l'équation de la chaleur non linéaire. Nous avons démontré la convergence du schéma numérique couplé en utilisant la méthode du point fixe discret. Le modèle discret, sous la forme d'équations différentielles ordinaires non linéaires obtenu après une approximation nous a permis de faire l'analyse et la synthèse d'estimateurs d'état et de lois de commande pour la stabilisation. Grâce à la structure particulière du modèle et à l'aide du DMVT. Nous avons proposé un observateur d'ordre réduit. D'autre part nous avons réussi à construire une matrice de gain qui assure la stabilité de l'observateur proposé. Une extension au filtrage $mathcal{H}_{infty}$ est également proposée. Une nouvelle inégalité matricielle (LMI) est donnée dans le cas d'une commande basée observateur. Nous avons étendu à l'approche d'ordre réduit dans le cas de la commande basée observateur et nous avons montré la stabilité sous l'action de la rétroaction. De même une extension au filtrage $mathcal{H}_{infty}$ est également proposée. Tous les résultats sont validés par des simulations numériques.

 
Abstract:  

This thesis investigates the theoretical and numerical analysis of coupled radiative conductive heat transfer in a semi-transparent, gray and non-scattering 2D medium. This two heat transfer modes are described by the radiative transfer equation (RTE) and the nonlinear heat equation (NHE). We proved the existence and uniqueness of the solution of coupled systems with homogeneous Dirichlet boundary conditions using the fixed-point theorem. Moreover, we developed a useful algorithm to simulate the temperature in the medium. We used the quadrature $S_{N}$ for the angular discretization of the RTE. The spatial discretization of RTE was made by the discontinuous Galerkin method (DG) and the finite element method for the non-linear heat equation. We have shown the convergence and the stability of the coupled numerical scheme using the discrete fixed point. The discrete model obtained after an approximation allowed us to do the analysis and synthesis of state estimators and feedback control design for stabilization of the system. Thanks to the special structure of the model and using the Differential Mean Value Theorem (DMVT), we proposed a reduced order observer and we construct a gain matrix, which ensures the exponential stability of the proposed observer and guarantees the boundedness of the estimate vector. An extension to $mathcal{H}_{infty}$ filtering is also provided. We have extended the reduced order approach in the case of the observer-based controller and we proved the exponential stability under the control feedback law. Similarly, an extension to $mathcal{H}_{infty}$ filtering is also provided. The obtained results were validated through several numerical simulations.

Mots clés en français : Equation de transfert radiative,Equation de la chaleur,LMI,Point fixe,Convergence,Stabilité
Mots clés en anglais :   Radiative transfer equation,Heat equation,LMI,Fixed point,Convergence,Stability

Composition du jury :

Mohamed BOUTAYEB   Professeur   Université de Lorraine   Directeur de thèse
Jean rodolphe ROCHE   PRofesseur   Université de Lorraine   Directeur de thèse
Didier SCHMITT   Maitre de Conférences   Université de Lorraine   Examinateur
Gerard SCORLETTI   Professeur   Ecole Centrale de Lyon   Rapporteur
Rodolphe  TURPAULT   PRofesseur   université de Bordeaux   Rapporteur
Sette DIOP   CHargé de Recherches HDR   Université Paris Saclay   Examinateur
RACHID OUTBIB   Professeur   Université Aix marseille   Rapporteur

"Contribution à la reconstruction 3D de bâtiments à partir de nuage de points de scanner LASER terrestre"
(Thèse Abdelhamid Bennis)

Résumé :

La rénovation et la réhabilitation énergétique du parc de bâtiment est un des grands défis identifiés pour les décennies à venir. Devant cet impératif d'une rénovation d'ampleur du parc construit, les solutions techniques utilisant des ossatures rapportées sont employées de plus en plus fréquemment car elles permettent de combiner performance thermique, renouvellement esthétique et ajouts fonctionnels. Une des difficultés dans l'amélioration et l'automatisation des projets de rénovation est liée à la connaissance de la géométrie du bâti existant. Des plans de l'état existant ne sont pas toujours disponibles, et dans le cas échéant, ne sont pas forcément exacts en raison de modifications apportées au bâti et non documentées ou d'écarts initiaux entre les plans et la réalisation.

Après une étude bibliographique des méthodes existantes détaillées dans le chapitre 1. Les travaux menés dans le cadre d'une collaboration entre le CRITT Bois et le CRAN ont permis de développer une méthode automatique de reconstruction 3D du modèle de bâtiments à partir de nuages de points obtenus par scanner LASER terrestre.

La méthode proposée se décompose en trois phases principales. La première phase détaillée dans le deuxième chapitre, consiste à segmenter le nuage de points en plusieurs plans représentants les façades du bâtiment. L'exploitation de la colorimétrie durant la phase de segmentation du nuage de points permet une réduction importante de la complexité de l'algorithme de segmentation géométrique. L'approche consiste à effectuer dans un premier temps une classification préalable du nuage de points en se basant sur les informations colorimétriques de chaque point. Puis, dans un second temps, il s'agit d'effectuer une segmentation géométrique du nuage de points en utilisant un algorithme de segmentation robuste (RANSAC).

Le chapitre 3 présente la deuxième phase qui consiste à modéliser le pas d'échantillonnage de la surface à partir duquel on définit le seuil d'extraction des points de contours. Le but étant d'améliorer la fiabilité d'extraction des points de contours, ainsi que l'approximation de l'erreur sur le modèle.

Le chapitre 4 détaille les principales étapes de la reconstruction d'un modèle filaire. Dans un premier temps les régions définies par les points de contours sont classées en Régions d'Irrégularités (RI), Régions d'Eléments Architecturaux (REA) comme les fenêtres et Régions de Façade (RF) représentées par les contours extérieurs de la façade. La deuxième étape consiste à modéliser les différentes régions, par un maillage de Delaunay pour les RI, et des polyèdres pour les RF et REA. La dernière étape calcule une approximation de l'erreur sur le modèle.

Les tests de fiabilité de la méthode ont été réalisés sur des chantiers réels conduits par des industriels de la construction et de la rénovation. Il en ressort que la qualité de la reconstruction 3D reste fortement dépendante des facteurs d'acquisition ainsi que de la surface numérisée. L'approximation de l'erreur de modélisation permet ainsi de prévoir à l'avance les erreurs sur le modèle CAO.

Mots clés : Segmentation, Reconstruction 3D, alpha-shape, Scanner LASER terrestre.

Composition du jury

Rapporteurs :
Regis LENGELLE   Professeur à l'université de technologie de Troyes.
Guillaume GELLE Professeur à l'Université de Reims Champagne-Ardenne.

Examinateurs :
David BRIE  Professeur à l'université de Lorraine.
 Vincent BOMBARDIER  Maitre de conférences à l'université de Lorraine.

Invité :
Stéphane OHNIMUS Directeur du CRITTBois.

 

"Discrétisation des systèmes de Lur'e : stabilisation et consistance"
(Thèse Julien LOUIS)

Résumé :
De récents résultats sur l'étude des systèmes de Lur'e (commutés) à temps discret mettent en avant une fonction de Lyapunov de type Lur'e avancée, dont les lignes de niveau peuvent être non convexes et non connexes. Celles-ci soulèvent de larges questions pour les systèmes de Lur'e à temps discret obtenus par la discrétisation d'un système continu.

Les contributions de cette thèse sont d'apporter des éléments de réponse à ces questions. Tout d'abord, le verrou des lignes de niveau non-connexes est levé en construisant à partir de celles-ci une suite décroissante d'ensembles connexes et bornés qui converge vers l'origine et qui contient le futur de la trajectoire à temps continu. Dans un second temps, le problème de la stabilisation conjointe d'un système de Lur'e à données échantillonnées avec un échantillonnage non-uniforme est traité. Quand la période d'échantillonnage est à choisir parmi un nombre fini de valeurs, il est montré que ce problème se traduit comme la stabilisation conjointe d'un système commuté de Lur'e avec des incertitudes bornées en norme. En associant de plus à chaque mode un critère quadratique, une stratégie de type min-switching permet de résoudre cette question à l'aide d'un problème d'optimisation sous contraintes LMI. Enfin, les propriétés de la stratégie de min-switching pour les systèmes de Lur'e commutés à temps discret sont étudiées. Une extension de la notion de consistance permet de prouver que cette stratégie est consistante vis-à-vis de majorants quadratiques modaux du critère de performance et ainsi de garantir l'intérêt de la stratégie d'échantillonnage non-uniforme développée.


Mots-clés : système de Lur'e, système de Lur'e à données échantillonnées, échantillonnage
non-uniforme, discrétisation d'Euler, consistance pour un système de Lur'e commuté.

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Jury :

Rapporteurs :

Philippe CHEVREL, Professeur à l' École des Mines de Nantes, IRCCyN
Hervé GUÉGUEN, Professeur à Supélec Rennes, IETR

Examinateurs :
Hisham ABOU-KANDIL, Professeur à l' École Normale Supérieure de Cachan, SATIE
Jamal DAAFOUZ, Professeur à l'Université de Lorraine, CRAN, (Directeur de thèse)
Marc JUNGERS, Chargé de Recherche CNRS, CRAN (Co-directeur de thèse)

"Observateurs des systèmes descripteurs incertains. Application au contrôle et au diagnostic"
(Thèse GLORIA OSORIO)

Dans cette thèse, nous étudions la conception d'observateurs pour les systèmes singuliers linéaires incertains et leurs applications au contrôle et au diagnostic. En effet, nous avons développé des méthodes de reconstruction d'état et d'estimation de défauts. Les systèmes algèbro-différentiels ou systémes singuliers peuvent être considérés comme une généralisation des systèmes dynamiques. Ils constituent un puissant outil de modélisation dans la mesure où ils peuvent décrire des processus régis à la fois par des équations différentielles (dynamiques) et des équations algébriques (statiques). La nouvelle structure d'observateurs utilisée dans cette thèse est nommée l'Observateur Dynamique Généralisé (ODG), elle est plus générale que celle d'Observateurs Proportionnels (OP) et d'Observateurs Proportionnels Intégrals (OPI). Cette structure présente une estimation d'état alternative qui peut être considérée comme plus générale que les OP et les OPI, ceux-ci pouvant être considérés comme des cas particuliers de cette structure. L'approche proposée repose sur la paramétrisation des solutions des équations de Sylvester pour éliminer le biais entre l'erreur d'observation et la paire (entrée état). La thèse est organisée comme suit : Dans l'introduction générale, nous présentons la problématique et les objectifs de la thèse ainsi que lesprincipales contributions. Dans le premier chapitre, nous présentons la classe des systèmes singuliers considérée. Nous faisons des rappels sur l'analyse de stabilité et l'utilisation des outils numériques LMI avec lesquels nous vérions l'existence de conditions de stabilité. Ensuite, nous présentons les méthodes de reconstruction d'état des systèmes singuliers linéaires à savoir l'ODG, l'OP et l'OPI. Dans le deuxième chapitre, nous présentons en détail la procédure de synthèse d'ODG pour les systèmes singuliers continus avec et sans perturbations. Ensuite, nous faisons une extension aux systèmes singuliers en temps discret avec et sans perturbations. Dans le chapitre 3, nous donnons les conditions d'existence et de stabilité robuste de l'ODG pour les systèmes singuliers à paramètres incertains, où l'incertitude est bornée. Dans le chapitre 4, nous présentons une méthode de synthèse de commande stabilisante par retour d'état basée observateur pour une classe de systèmes singuliers linéaires avec et sans perturbations. Le chapitre 5, est consacré au diagnostic. L'étude que nous avons menée est traitée en deux étapes: La première étape est consacrée à la détection et l'isolation des défauts en utilisant un ODG. Cet observateur gènère des résidus qui sont en mesure de représenter seulement la présence d'un défaut, de sorte que nous pouvons localiser des défauts multiples. Enfin, la deuxième étape est consacrée à l'estimation des défauts en utilisant un ODG avec une structure modifiée. Ces approches sont développées pour les systèmes singuliers et pour les systèmes singuliers incertains avec ou sans perturbations. Nous terminerons ce mémoire de thèse par une conclusion générale et quelques perspectives.

Mots clés en français : observateurs,systemès descripteur,incertains,défauts,commande

Jury :

Mohamed DAROUACH   Professeur   CRAN-CNRS (UMR 7039) Université de Lorraine   Directeur de thèse
Latifa BOUTAT-BADDAS   MCF   CRAN-CNRS (UMR 7039) Université de Lorraine   CoDirecteur de thèse
Carlos-Manuel ASTORGA-ZARAGOZA   Dr   Centro Nacional de Investigación y Desarrollo Tecnológico   CoDirecteur de thèse
Holger VOOS   Professeur   Université de Luxembourg   Examinateur
Efraín ALCORTA-GARCÍA   Professeur   Universidad Autónoma de Nuevo León   Rapporteur
Michel KINNAERT   Professeur   Université Libre de Bruxelles   Rapporteur

"Identification de coefficients aérodynamiques à partir de données de vol libre"
(Thèse Marie Albisser)

Résumé:
L'utilisation des coefficients aérodynamiques pour caractériser le comportement d'un objet en vol libre demeure un sujet de recherche parmi les plus complexes et les plus étudiés dans le domaine de la balistique extérieure. Actuellement, plusieurs méthodes expérimentales ou théoriques permettent de quantifier les coefficients aérodynamiques d'objets. La présente étude analyse l'identification des coefficients aérodynamiques à partir de données obtenues lors d'essais en vol libre. La détermination des coefficients aérodynamiques basée sur des mesures de vol libre et des techniques d'identification de systèmes demeure une tâche complexe et ambitieuse pour des objets en vol tels que des corps de rentrée dans l'atmosphère, des drones ou des munitions. Ceci est principalement causé par la structure non linéaire du modèle mathématique décrivant le comportement de l'objet en vol, l'absence de signal d'entrée, les conditions initiales des variables d'état inconnues et la dépendance non linéaire des coefficients aérodynamiques en plusieurs variables d'état. Dans ces conditions, l'estimation de paramètres doit être menée avec rigueur. Cette étude vise à modéliser, définir ainsi que maîtriser les techniques d'identification de paramètres les plus adaptées au problème qu'est la détermination des coefficients aérodynamiques. Le travail de thèse a été dédié au développement d'une procédure d'identification pour la détermination des coefficients aérodynamiques à partir de mesures de vol libre et a été testée pour deux cas d'application : un corps de rentrée dans l'atmosphère et un projectile stabilisé par empennage. Cette procédure nécessite plusieurs étapes telles que la description du comportement d'un objet en vol libre sous la forme d'un modèle non linéaire en représentation d'état, la description polynomiale des coefficients aérodynamiques en fonction du nombre de Mach et de l'incidence, les analyses d'identifiabilité a priori et a posteriori suivies de l'estimation des paramètres. De plus, dans le but d'augmenter la probabilité que les coefficients caractérisent l'aérodynamique de l'objet pour l'ensemble des conditions d'essais et d'améliorer la précision des coefficients estimés, une stratégie ``multiple fit" a été appliquée. Cette approche fournit une base de données de coefficients aérodynamiques, qui sont déterminés à partir de plusieurs séries de mesures analysées simultanément, afin de décrire le spectre le plus complet du mouvement de l'objet.

Composition du jury:
Rapporteurs:    Franck Cazaurang, Université de Bordeaux
                          Guillaume Mercère, Université de Poitiers
Examinateurs : Edouard Laroche, Université de Strasbourg
                          Lionel Marraffa, Agence Spaciale Européeenne
Directeurs de thèse :       Hugues Garnier, Université de Lorraine
                                         Claude Berner, Institut franco-allemand de recherches de Saint-Louis
Co-directeurs de thèse : Magalie Thomassin, Université de Lorraine
                                         Simona Dobre, Institut franco-allemand de recherches de Saint-Louis

 

"Dynamic observers and control design, application to large-scale systems"
(Thèse Nan GAO)

Résumé:
Cette thèse est le résultat de recherche effectuée à Longwy au sein du département CID « Contrôle Identification et Diagnostic» du Centre de Recherche en Automatique de Nancy (CRAN). Elle concerne, d'une part, la synthèse des observateurs dynamiques (d'ordre plein et d'ordre réduit) et la commande basée observateur d'une classe de systèmes linéaires incertains, d'autre part, l'application de ces résultats aux systèmes de grande dimension. Dans une première partie, une nouvelle forme d'observateurs dynamiques est conçue pour les systèmes linéaires en présence d'entrées inconnues et de perturbations pour les systèmes continus et discrets. L'observateur proposé généralise ceux existants tels que les observateurs proportionnels et proportionnels-intégrales. La conception d'observateur est fondée sur la résolution des inégalités matricielles linéaires (LMI). Ensuite, ces observateurs ont été utilisés dans la synthèse de contrôleurs basés observateur pour les systèmes incertains en présence de perturbations. Cette synthèse est basée sur le paramétrage des solutions des contraintes algébriques obtenues à partir des erreurs d'estimation. La solution est obtenue à partir de la résolution des inégalités matricielles bilinéaires en utilisant un algorithme à 2 étapes. Dans la dernière partie, les résultats obtenus ont été étendus aux systèmes de grande dimension. Dans ce cadre, les systèmes considérés sont décomposés en plusieurs sous systèmes interconnectés de faible dimension, où les interconnections sont supposées non linéaires et satisfaire des contraintes quadratiques. Une commande décentralisée basée observateur dynamique est proposée pour les systèmes interconnectés incertains en présence de perturbations. Mots clés: observateurs dynamiques, commande basée observateur, systèmes linéaires incertains, systèmes de grande dimension, LMI, commande décentralisée.

Composition du jury:
Rapporteurs:
M. Olivier SENAME, Professeur à Grenoble INP
M. Driss BOUTAT, Professeur à l'INSA Centre Val de Loire

Examinateurs:
M. Holger VOOS, Professeur à l'Université du Luxembourg
M. Mohammed M'SAAD, Professeur à l'ENSICAEN
M. Marouane ALMA, Maître de Conférences à l'Université de Lorraine

Directeur de thèse
M. Mohamed DAROUACH, Professeur à l'Université de Lorraine

 

"Modélisation graphique probabiliste pour la maîtrise des risques, la fiabilité et la synthèse de lois de commande des systèmes complexes"
(HDR philippe WEBER)

Mes travaux de recherche sont menés au Centre de Recherche en Automatique de Nancy (CRAN), dans le département Ingénierie des Systèmes Eco-Techniques (ISET) sous la responsabilité de B. Iung et de A. Thomas et le département Contrôle - Identification - Diagnostic (CID) sous la responsabilité de D. Maquin et de G. Millerioux.

L'objectif principal de mes recherches est de formaliser des méthodes de construction de modèles probabilistes représentant les bons fonctionnements et les dysfonctionnements d'un système industriel. Ces modèles ont pour but de permettre l'évaluation des objectifs de fonctionnement du système (exigences opérationnelles, performances) et les conséquences en termes de fiabilité et de maîtrise des risques (exigences de sûreté). Ceci nécessite de modéliser les impacts de l'environnement sur le système et sur ses performances, mais aussi l'impact des stratégies de commande et des stratégies de maintenance sur l'état de santé du système.

Pour plus de détails.
A travers les différents travaux de thèses et collaborations, j'ai exploité différents formalismes de modélisation probabilistes.  Les apports majeurs de nos contributions se déclinent en 3 points :
• La modélisation des conséquences fonctionnelles des défaillances, structurée à partir des connaissances métiers. Nous avons développés les principes de modélisation par Réseau Bayésien (RB) permettant de relier la fiabilité et les effets des états de dégradation des composants à l'architecture fonctionnelle du système. Les composants et les modes de défaillances sont alors décrits naturellement par des variables multi-états ce qui est difficile à modéliser par les méthodes classiques de sûreté de fonctionnement. Nous proposons de représenter le modèle selon différents niveaux d'abstraction en relation avec l'analyse fonctionnelle. La modélisation par un modèle probabiliste relationnel (PRM) permet de capitaliser la connaissance par la création des classes génériques instanciées sur un système avec le principe des composants pris sur étagère.
• Une modélisation dynamique de la fiabilité des systèmes pris dans leur environnement. Nous avons contribué lors de notre collaboration avec Bayesia à la modélisation de la fiabilité des systèmes par Réseau Bayésien Dynamique (RBD). Un RBD permet, grâce à la factorisation de la loi jointe, une complexité inférieure à une Chaîne de Markov ainsi qu'un paramétrage plus facile. La collaboration avec Bayesia a permis l'intégration dans Bayesialab (outil de modélisation) de ces extensions et notamment l'utilisation de paramètres variables dans le temps élargissant la modélisation des RBD à des processus Markoviens non homogènes.
• La synthèse de la loi de commande pour l'optimisation de la fiabilité du système. Nous travaillons sur l'intégration de la fiabilité dans les objectifs de commande des systèmes sous contrainte de défaillances ou de défauts. Nous posons aujourd'hui le problème dans un contexte général de commande. Nous proposons une structuration du système de commande intégrant des fonctions d'optimisation et des fonctions d'évaluation de grandeurs probabilistes liées à la fiabilité du système. Nos travaux récents sont focalisés sur l'intégration, dans la boucle d'optimisation de la commande, des facteurs issues d'une analyse de sensibilité de la fiabilité du système par rapport aux composants.

Mots-clefs : modèle graphique probabiliste, réseaux bayésiens, sûreté de fonctionnement, maîtrise des risques, maintenance, commande des systèmes dynamiques continus.

Le jury se compose de Messieurs :
BERENGUER Christophe, Professeur à l'Institut national polytechnique de Grenoble
COCQUEMPOT Vincent, Professeur à l'Université Lille1 : Sciences et Technologies
LERAY Philippe, Professeur à L'Ecole Polytechnique de l'université de Nantes
PERES François, Professeur à l'Ecole Nationale d'Ingénieur de Tarbes (ENIT)
ZAMAI Eric, Maître de Conférences HDR à l'Institut national polytechnique de Grenoble
ZIO Enrico, Professeur l'Ecole Centrale Paris
IUNG Benoit, Professeur à l'Université de Lorraine
THEILLIOL Didier, Professeur à l'Université de Lorraine

"Diagnostic de défauts des systèmes dynamiques par optimisation non lisse"
(Thèse Jingwen YANG)

Résumé :

Cette thèse consiste à appliquer des méthodes d'optimisation non lisse pour la résolution de différents problèmes de diagnostic impliquant des indices de performances multi-critères (fréquentiels et temporels).

Dans un premier temps, afin de surmonter les inconvénients des méthodes traditionnelles basées sur la résolution d'inégalités matricielles (LMI), une approche de l'optimisation non lisse est proposée pour résoudre le problème de détection de défauts multi-objectif dans le pire des cas, dans lequel la norme H_infinity est utilisée pour évaluer les effets maximaux que produisent des perturbations sur le résidu, alors que l'indice H_ est utilisé pour évaluer l'influence minimale du défaut sur le résidu. Une contrainte supplémentaire relative à la rapidité de la réponse résiduelle est également ajoutée dans la conception et le problème d'optimisation est résolu grâce à une approche non lisse. Avec comme objectif de concevoir un générateur de résidu présentant un gain et une pondération de la sortie uniques, une démarche est ensuite proposée pour le diagnostic de système à commutation multi-modèles. Dans le cas où le modèle exact est inconnu, une construction d'un filtre robuste de détection de défaut est également étudiée.

Dans la seconde partie de la thèse, une méthode est proposée pour concevoir un observateur intégré de détection de défauts dans le cas général (défauts et perturbations L2 borné et inconnu) et pour un cas particulier (défaut spécifique). Dans le cas général, la synthèse est réalisée dans les domaines temporels et fréquentiels, et la conception est réalisée en considérant des spécifications H_/H_infinity mixtes. Dans le domaine temporel, une enveloppe des bornes inférieure et supérieure du résidu est proposée pour ajuster le transitoire du résidu en réponse à des défauts spécifiques; l'enveloppe inférieure sert à régler la rapidité de la réponse alors que l'enveloppe supérieure permet d'ajuster le taux de fausses alarmes.

Dans certaines situations, les effets de défauts peuvent être dissimulés par les actions du contrôleur, qui réduit la capacité du système de diagnostic à détecter les défauts par un moyen dit passif. Nous proposons dans la dernière partie de la thèse d'étudier une approche active du diagnostic, consistant à injecter des extra-signaux sur les commandes du système de manière à révéler au mieux la présence de défauts. A la différence des spécifications traditionnelles relevées dans la littérature, un critère d'amplitude de crête est proposé pour évaluer les effets du signal auxiliaire sur le système. Les effets du signal auxiliaire sur les sorties et les signaux de contrôle sont introduits dans la conception du signal auxiliaire et du post-filtre. Tout d'abord, la conception est présentée dans le cas de deux modèles caractérisant respectivement le fonctionnement normale et le fonctionnement défaillant du système. En outre, dans le cas où plusieurs défauts peuvent cohabiter, une démarche logique proposée pour l'isolation du défaut.

Les techniques développées dans cette thèse sont bien illustrées par des exemples académiques et les résultats obtenus montrent l'efficacité des techniques proposées.

MOTS-CLÉS : 
Diagnostic de défauts, Systèmes dynamiques, Optimisation non lisse, Le domaine temporel, Le domaine fréquentiel

Composition de jury :

Rapporteurs : 
         -Mme. Ping ZHANG                 : Professeur à l'Université de Kaiserslautern (Allemagne)
         -M. Dominique KNITTEL        : Professeur à l'Université de Strasbourg

Examinateurs : 
         -M. Pierre APKARIAN              : Professeur à l'Université Paul Sabatier
         -M. Guillaume DUCARD          : Maitre de conférences à l'Université de Nice Sophia Antipolis

Directeurs de thèse :
         -M. Dominique SAUTER          : Professeur à l'Université de Lorraine
         -M. Frédéric HAMELIN            : Professeur à l'Université de Lorraine

 

"A knowledge representation framework for the design and the evaluation of a product variety"
(Thèse Antonio GIOVANNINI)

Abstract:
The product variety design is an essential process in order to deal with the flexibility requested by the mass-customisation. During the product variety stage, customers and expert are involved in the definition of the best variety. Therefore a deep understanding of the links between knowledge coming from the customer domain, product domain and process domain is needed. In this thesis the research focus is on the formalisation of this knowledge. Indeed, even if many efforts are present in the knowledge representation literature, logics are always used to build these links. But studies in linguistics show how logics can lead to ambiguous representations, i.e. more than one interpretation of the same represented object are possible. This ambiguity would make the represented knowledge not appropriate for the product variety design. In this work, we propose a framework for the knowledge representation based on the anti-logicism. Since the samples of anti- logicist systems (e.g. multi-agents, robots) have shown an intelligent behaviour without a representation based on logics, we use the principles the anti-logicism to propose our knowledge representation framework. A knowledge representation framework that allows to connect the customer requirements to the manufacturing process parameters is proposed. The core feature of the models based on this framework is the non-ambiguity. Indeed, each piece of knowledge that composes the model can be interpreted in one unique way. This feature allows the perfect collaboration between customer, product engineers and process engineering during the variety design stage. Once the pieces of knowledge coming from different domains are integrated in one model, the framework explains how to generate alternatives of product-process variety by starting from a given customer set. Finally a criterion to compare the different generated alternatives of product-process variety is proposed. A method to instantiate the framework on a 3D CAD has been developed. Moreover, a prototype that uses the knowledge model along with a mathematical solver to propose the best variety has been developed. The impact of the framework on the selection process and on the design process of a customisable product (i.e. water coil) is tested. The test of the instantiation and the prototype allows to show the advantages and the limit of the proposals.

Keywords: knowledge representation, design knowledge, product variety design, product family, product line

Composition du jury:
Rapporteurs:
M. Aldanondo, Professeur de l'Ecole des Mines d'Albi-Carmaux
M. Trajanovic, Professeur à University of Nis, Serbie

Examinateur:
C. Salinesi, Professeur à l'Université Paris 1 Panthéon-Sorbonne
M. Dassisti, Professeur à Politecnico di Bari, Italie
L. Pierrel, Responsable scientifique de la thèse au sein de l'entreprise Trane 

H. Panetto, Professeur à l'Université de Lorraine (Directeurs de thèse)
A. Aubry, Maître de Conférences à l'Université de Lorraine (Co-Directeurs de thèse)
H. Bril-El Haouzi, Maître de Conférences à l'Université de Lorraine (Co-encadrante)

"Commande optimale d'une voiture électrique à faible consommation sous contraintes temps réel"
(Thèse Tatiana MANRIQUE ESPINDOLA)

Résumé :

La recherche de la meilleure utilisation de l'énergie pour un véhicule donné revient à déterminer comment ce véhicule doit être conduit, de façon à minimiser la quantité d'énergie utilisée pour un trajet donné en un temps donné. Pour un véhicule automobile évoluant dans le trafic, par nature changeant et imprévisible, le recherche d'une telle stratégie de conduite implique la prise en compte de contraintes en temps réel. Cette thèse est principalement consacrée à ce problème, aussi bien dans les aspects théoriques que pratiques, pour le cas de Vir'volt, un prototype électrique participant à des compétitions de véhicules à basse consommation. Particulièrement, le prototype Vir'volt participe à l'European Shell Eco-Marathon, course européenne où le vainqueur aura parcouru une distance donnée à une vitesse moyenne imposée en utilisant la quantité minimale d'énergie. Plusieurs approches sont successivement étudiées dans la solution de ce problème. En première approche, on considère un modèle linéaire en temps discret. Ce modèle est obtenu par identification expérimentale. On déduit ensuite du modèle, après optimisation hors-ligne, une stratégie de conduite à faible consommation correspondant à un parcours optimal. Une Commande Prédictive (MPC) est implémentée dans le véhicule pour suivre, en temps réel, cette trajectoire. La commande prédictive prend en compte l'état réel du véhicule, et l'écart à la position idéale, ainsi que des contraintes imposées en temps réel (correspondant par exemple à des limitations de vitesse en entrée de virages ou lors de densification du trafic). De manière très classique, la MPC proposée consiste à calculer, à chaque pas de temps, une commande permettant d'amener le système dans un ensemble invariant (ici: un polytope) où une commande par retour d'état garantira la stabilité. Du fait du caractère variable des contraintes, un tel ensemble invariant varie et doit être recalculé à chaque pas de temps. La principale nouveauté consiste en un artifice destiné à alléger considérablement la charge de calcul: l'ensemble invariant retenu sera l'image par une homothétie (de rapport variable) d'un ensemble invariant fixe calculé hors-ligne. Le calcul de la commande revient essentiellement à déterminer, à chaque pas de temps, le rapport de cette homothétie. L'algorithme qu'on en déduit est suffisamment léger pour être implémenté sur un microcontrôleur embarqué. Sur un plan théorique, on montre la stabilité et la convergence de la commande prédictive variant dans temps. Dans une deuxième étape, pour mieux prendre en compte les caractéristiques non linéaires du système et profiter de la nature linéaire de la commande prédictive, on considère un modèle LPV (Linéaire à Paramètre Variable) en temps discret. Différentes approches de construction d'une MPC sont envisagées. Les méthodes de calcul de l'ensemble invariant ellipsoïdal, reposant sur des Inégalités Matricielles Linéaires (LMI), sont testées, en-ligne ou avec report partiel de calculs hors-ligne. Le meilleur compromis pour un calcul embarqué est atteint avec un calcul hors-ligne et l'utilisation d'une Fonction de Lyapunov Dépendant de Paramètre (PDLF). La forme explicite de la commande permet une analyse complète de sa stabilité malgré la non- linéarité du modèle. Les résultats expérimentaux (avec implémentation sur le prototype et calcul de la commande sur microcontrôleur) montrent de bonnes performances de suivi de trajectoire pour de petites perturbations. Les deux premières approches avaient pour défaut d'être des modèles en temps discret. Les moyens de calcul embarqué volontairement limités ne permettent que des calculs à horizon court. Mais une précision acceptable du modèle suppose des pas de temps souvent petits, et donc des horizons lointains dans les calculs de MPC pour garantir la stabilité. Le rendement très mauvais à bas couple impose des stratégies de commande de type on-off, avec la difficulté supplémentaire que chaque démarrage du moteur suppose de remettre en mouvement la chaîne de transmission, ce qui entraîne une petite mais non négligeable consommation d'énergie. Ce caractère non lisse du coût est en général très difficile à prendre en compte d'un point de vue numérique. On propose ici une commande adaptative, à horizon variable, basée sur une heuristique très simple consistant à faire osciller la vitesse du véhicule entre deux paliers de vitesse. L'horizon d'optimisation dépend de la dynamique, identifiée en temps réel. Le caractère adaptatif confère une grande stabilité. L'implémentation est possible pour un coût calculatoire extrêmement faible (la puissance moyenne consommée par le microcontrôleur utilisé est de l'ordre de 10 mW). Cette méthode a été utilisée pour la commande entièrement automatique du véhicule (avec contrôle de la position par GPS) lors de la compétition officielle en 2014, pour des performances énergétiques comparables aux résultats des pilotes humains.

Abstract :

The main objective of this thesis is to propose controlled driving strategies for an electric vehicle prototype that must achieve a minimal energetic consumption. The prototype under consideration is named Vir'volt and it is involved every year in the Shell Eco-Marathon European race. The main issue, which can be considered as the guiding principle of this work, is to propose controlled driving strategies which can be embedded into the digital devices of the vehicle. As a result, the driving strategies must be compatible with real time constraints, limited memory and computational capacities of the electronic equipment. First, a suitable nonlinear model of the electric vehicle is obtained. The model involves physical equations with parameters estimated from experiments conducted on the vehicle. By suitable, it is meant a model fulfilling the trade-off complexity/precision needed for real-time control purposes. The first overall approach consists in deriving, first, an optimal driving strategy by solving off-line an optimization problem. The problem reduces to minimize a cost subject to constraints such as the dynamics of the vehicle, the physical particularities of the vehicle and the race (track profile and length, maximal duration of a run, etc.). As a second step, robust tracking methods of the optimal driving strategy are proposed. Mainly motivated by their robustness and constraint handling properties, several Model Predictive Control (MPC) tracking strategies are detailed. A MPC tracking strategy based on a linearised model around an operating point is applied to the vehicle in simulation. Time-invariant constraints in the form of polytopic sets, are considered on the input and on the state. The asymptotic stability of the control law is guaranteed by resorting to an invariant set as an admissible terminal constraint. Then, motivated by the peculiarities induced by the tracking problem, time-varying constraints are considered, again in a polytopic form. The complexity of the tracking strategy is preserved, compared to the time-invariant case, by resorting to a homothetic transformation of a nominal invariant set, guaranteeing the asymptotic stability. The resulting MPC tracking strategy is assessed on the model of the Vir'volt vehicle in simulation. To capture the nonlinearities of the dynamics, a Linear Parametric Varying (LPV) model is considered. A MPC strategy for LPV systems is proposed. The contribution that must be pointed out is that the approach is well suited for real-time applications, since it does not involve the on-line solution of any Linear Matrix Inequality (LMI) in the computation of the control law. The LMIs guarantee the stability and the constraints fulfilment. The performances of the approach, in terms of real-time applicability and robustness, are tested with success on the benchmark for the Vir'volt vehicle. The principle of the second approach differs from the first one in the sense that the optimal driving strategy is computed on-line so that it can be adapted to a time-varying context. This is precisely the case when there is traffic jam during the race and when phenomena such as wind, rain and path irregularities are considered. The practical consideration that the efficiency of the power converter may not be constant on all the operating range is also taken into account. This motivates an on-off strategy. The resulting on-off adaptive strategy requires an identification performed on-line of the model of the vehicle and of the disturbances. The robust adaptive control is embedded in a dsPIC device on-board of the Vir'volt vehicle, and is tested with success during the Shell Eco-Marathon 2014.

Composition de jury :

Rapporteurs :

M. Teodoro ALAMO, Professeur à l'Universidad de Sevilla, Espagne.

M. Yann CHAMAILLARD, Professeur au Polytech'Orleans, Orleans.

Examinateurs :

M. Gérard BLOCH, Professeur à l'Université de Lorraine.

M. Mario SIGALOTTI, Chargé de Recherche INRIA, École Polytechnique, Saclay.

Directeurs de thèse :

M. Gilles MILLERIOUX, Professeur à l'Université de Lorraine.

M. Thomas CHAMBRION, HDR, Université de Lorraine.

 

"Effet de la radiothérapie sur la libération de microvésicules tumorales par des cellules de glioblastome"
(Thèse Haixia DING)

Résumé:

Dans le glioblastome (GBM), la radiothérapie est un outil thérapeutique essentiel. Néanmoins, la récidive post-irradiation est quasiment inévitable, en raison de l'émergence d'une sous-population de cellules cancéreuses particulièrement radiorésistantes présentant une meilleure capacité proliférative, invasive et pro-angiogénique.

Notre étude in vitro a cherché à déterminer comment les cellules cancéreuses survivantes à l'irradiation pouvaient affecter la fonction des cellules tumorales voisines et les cellules endothéliales non irradiées, en focalisant notre attention sur l'échange des signaux intercellulaires, à savoir, les facteurs solubles et les microvésicules tumorales (TMVs).

La radiothérapie induit principalement un ralentissement de la prolifération des cellules de glioblastome (T98G et U87) et une mort cellulaire retardée (clonogénique) de 50-60%, sans engendrer d'apoptose. Grâce au suivi de la croissance cellulaire à long terme (via le système xCELLigence) et un test de blessure, nous avons confirmé que les cellules de glioblastome survivantes après irradiation libèrent des signaux qui peuvent modifier les fonctions de cellules endothéliales HUVEC et de cellules tumorales non-irradiées. Outre la sécrétion de certains facteurs solubles connus (VEGF, uPA), nous avons pu objectiver, en utilisant la microscopie électronique à balayage, le Nanoparticle Tracking Analysis (NTA), la libération de microvésicules tumorales (TMVs), dont la taille était globalement inférieure à 500 nm. Par NTA et cytométrie en flux, nous avons montré que cette libération de TMVs (exosome + "shedding vesicles"), peut être significativement stimulée par l'irradiation dans les 2 lignées, de façon temps-dépendant. D'après nos analyses protéomiques, les facteurs solubles tels que le VEGF ou l'IL-8, connus pour être des facteurs pro-angiogéniques, contribueraient plutôt à favoriser la survie, voire la prolifération, des cellules HUVEC, tandis que les TMVs libérées après irradiation, ont significativement modifié la capacité de migration des HUVEC et des cellules tumorales non-irradiées. Les propriétés pro-migratoires des TMVs pourraient en ce sens, contribuer aux processus de récidive dans les glioblastomes après irradiation.

Composition du jury:
Rapporteurs:
Mme. Dominique HELLEY, HDR-PH à l'AP-HP, Hôpital européen Georges Pompidou Paris
Mr. Georges, NOEL, PU-PH à l'Université de Strasbourg

Examinateur:
Mme. Monique DONTENWILL, DR2 à l'Université de Strasbourg
Mme. Émilie VELOT, MCF à l'Université de Lorraine

Directeurs de thèse:
Mme. Béatrice FAIVRE, PU à l'Université de Lorraine
Mme. Sophie PINEL, MCF à l'Université de Lorraine

"Stabilité et commande des systèmes linéaires à sauts aléatoires"
(Thèse Shaikshavali CHITRAGANTI)

Résumé :
Les systèmes dynamiques linéaires à sauts aléatoires représentent une classe de systèmes hybrides stochastiques. La commutation entre les différents modes de ce type de systèmes est régie par un processus stochastique à sauts. En particulier, nous considérons dans le cadre de cette thèse que le processus à sauts aléatoires est non-homogène en temps i.e. que les probabilités (ou taux) de transition entre les différents modes du système sont à temps variant. Il s'agit ici d'une modélisation motivée par des considérations d'ordre pratique. Cette thèse se décompose en deux parties principales : la première partie est dédiée au problème de la stabilité/stabilisation des systèmes dynamiques linéaires à sauts aléatoires non-homogènes en temps. La seconde partie concerne le problème de la commande sous contraintes de cette classe de systèmes. Dans la première partie, nous nous intéressons d'une part à l'analyse de la stabilité en moyenne quadratique des systèmes linéaires à sauts Markoviens non-homogènes en temps, et ceci en temps discret. En particulier, nous considérons le cas où la matrice de probabilité de transition de la chaîne de Markov non-homogène varie dans un intervalle. En nous appuyons sur des outils issus de l'analyse par intervalles ainsi que de la théorie des graphes, nous obtenons une condition suffisante de stabilité en moyenne quadratique de cette classe de systèmes. Ces conditions sont exprimées à partir de l'expression du rayon spectrale d'une matrice définie de façon appropriée. D'autre part,  nous considérons le problème de stabilité stochastique de systèmes linéaires à temps continu et à sauts aléatoires dépendant de l'état du système i.e. lorsque les taux de transition du processus de saut dépendent de la variable d'état. En utilisant une version stochastique de la deuxième méthode de Lyapunov et la formule de Dynkin adaptée à cette classe de systèmes, nous établissons des conditions suffisantes de stabilité en termes d'inégalités matricielles linéaires. Dans la seconde partie de cette thèse, nous étudions le problème de commande prédictive des systèmes à sauts aléatoires sujets à des contraintes de type probabilistes. Nous étudions dans un premier temps un problème de commande à horizon glissant d'un système linéaire discret à sauts dépendant de l'état, soumis à des perturbations aléatoires éventuellement non bornées et à des contraintes de type probabilistes sur l'état du système. Dans un deuxième temps, nous relaxons l'hypothèse d'accessibilité de l'état du système et considérons le problème de commande à horizon glissant basée sur l'estimation de l'état d'un système linéaire discret à sauts Markovien soumis à des perturbations aléatoires éventuellement non bornées et à des contraintes de type probabilistes sur l'état du système.

MOTS-CLÉS : Systèmes linéaires à sauts, stabilité en moyenne quadratique, retour d'état linéaire, LMI, contrôle à horizon glissant stochastique, contraintes probabilistes

Composition de jury :

Rapporteurs :
Paolo BOLZERN, Professeur à Politecnico di Milano
Dimitri  LEFEBVRE, Professeur à l'Université Le Havre

Examinateurs :
David HENRY, Professeur à l'Université Bordeaux 1
Gilles MILLERIOUX, Professeur à l'Université de Lorraine

Directeurs de thèse :
Christophe AUBRUN, Professeur à l'Université de Lorraine
Samir ABERKANE, Maître de conférence à l'Université de Lorraine

"Model-Based Fault Diagnosis Observer Design for Descriptor LPV System with Unmeasurable Gain Scheduling"
(Thèse Francisco Ronay LÓPEZ ESTRADA)

Résumé:

Ce mémoire de thèse est consacré à la conception de méthodes de diagnostic à base de modèles fondées sur les observateurs pour les systèmes non linéaires modélisés comme des systèmes singuliers (D) linéaires à paramètres variants (LPV), notés D-LPV (Descriptor-Linear Parameter Varying). Les systèmes D-LPV constituent une classe particulière de systèmes approximant avec un certain degré de précision la dynamique des systèmes complexes non linéaires à partir d'une combinaison de modèles linéaires locaux pondérés par des fonctions convexes d'ordonnancement. Dans le contexte de l'apparition de défauts capteurs ou actionneurs, ce travail de thèse s'attache aux systèmes pour lesquels ces fonctions d'ordonnancement sont non mesurables mais dépendent de l'état du système. Afin de détecter et isoler des défauts, ce travail de thèse développe des synthèses d'observateurs appropriés en développant des nouvelles conditions suffisantes en termes d'inégalités matricielles linéaires (LMI) pour garantir la synthèse de résidus sensibles aux défauts et robustes aux erreurs d'estimation inhérentes aux fonctions d'ordonnancement non mesurables

Abstract:

This work is dedicated to the synthesis of model-based fault detection and isolation (FDI) techniques based on observers for nonlinear systems modeled as Descriptor-Linear Parameter Varying (D-LPV) systems. D-LPV systems are a particular class of systems that can represent (or approximate in some degree of accuracy), complex nonlinear systems by a set of linear local models blended through convex parameter-dependent scheduling functions. The global D-LPV System can describe both time-varying and nonlinear behavior. Nevertheless, in many applications the time-varying parameters in the scheduling functions could be unmeasurable. Models which depend on unmeasurable scheduling functions cover a wide class of nonlinear systems compared to models with measurable scheduling functions, but the design of control schemes for D-LPV systems with unmeasurable scheduling functions are more difficult than those with a measurable one, because the design of such control schemes involve the estimation of the scheduling vector.

Composition du jury:

Rapporteurs:

Olivier SENAME, Professeur des Universités Grenoble-INP

Mohammed CHADLI, Maître de Conférences, HDR - Université de Picardie Jules Verne

Examinateur:

Mickael RODRIGUES, Maître de Conférences, HDR - Université de Lyon 1

Flor Lizeth TORRES ORTÍZ, Associate Professor - Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), Mexique

Didier MAQUIN, Professeur des Universités - Université de Lorraine

Directeurs de thèse:

Didier THEILLIOL, Professeur des Universités  - Université de Lorraine

Jean Christophe PONSART, Maître de Conférences, HDR  - Université de Lorraine

Carlos ASTORGA ZARAGOZA, Professeur a le Centro Nacional de Investigacón y Desarrollo Tecnológico (CENIDET), Mexique

"Analyse Transverse de Risques en Radiothérapie: Modélisation et évaluation des barrières et des facteurs techniques, humains et organisationnels à l'aide de réseaux bayésiens"
(Thèse Alexandre REITZ)

Résumé:

La radiothérapie est une ressource incontestée dans l'arsenal de traitement du cancer. De par sa spécificité, elle induit des risques pour les patients et pour les professionnels de santé qui imposent qu'elle soit opérée dans un environnement et un cadre maîtrisé et contrôlé. Cependant, de par la multiplicité des intervenants et la complexité de l'organisation médicale mise en place autour du patient, ainsi que la complexité des équipements de traitement, il s'est produit ces dernières années des incidents et des accidents dans le processus de traitement dont les conséquences sont parfois dramatiques. Ainsi pour limiter voire supprimer ces évènements, il est aujourd'hui indispensable d'aborder la problématique du traitement par radiothérapie sous l'angle de l'analyse des risques de systèmes sociotechniques en intégrant la complexité technique/humain/organisationnelle du processus dans une vue "transverse". La contribution apportée par ce travail se présente sous la forme d'une démarche basée sur des modèles qui permettent d'évaluer, à priori et pour un établissement donné, un indicateur de la sécurité offerte aux patients lors de leur traitement par radiothérapie. Cette démarche se décompose en deux grands axes, la première partie concerne le recueil structuré d'informations sur le fonctionnement, les dysfonctionnements et les caractéristiques organisationnelles de l'établissement, la seconde partie consiste alors à retranscrire ces informations dans un modèle unique permettant l'évaluation probabiliste des risques encourus par un patient, à l'aide des réseaux bayésiens. Le modèle ainsi produit permet alors de constater les vulnérabilités du parcours de traitement d'un établissement vis-à-vis de ces composantes de nature technique, humaine ou organisationnelle, et de voir quel impact (positif ou négatif) peut avoir l'ajout ou la suppression d'une barrière de sécurité au sein du processus.

 

Rapporteurs:
Frédéric Vanderhaegen, Professeur de l'Université de Valenciennes
Laurent Geneste, Professeur à l'Ecole Nationale d'Ingénieurs de Tarbes

Examinateur:
Eric Zamaï, Maître de Conférence HDR à Grenoble INP

Directeurs de thèse:
Jean-François Pétin, Professeur à l'Université de Lorraine
Alain Noel, Physicien Médical HDR à l'Université de Lorraine
Eric Levrat, Maître de Conférence HDR à l'Université de Lorraine

 

 

"Contributions à l'identification de modèles à temps continu à partir de données échantillonnées à pas variable"
(Thèse Fengwei CHEN)

Résumé :
Cette thèse traite de l'identification de systèmes dynamiques à partir de données échantillonnées à pas variable. Ce type de données est souvent rencontré dans les domaines biomédical, environnemental, dans le cas des systèmes mécaniques où un échantillonnage angulaire est réalisé ou lorsque les données transitent sur un réseau. L'identification directe de modèles à temps continu est l'approche à privilégier lorsque les données disponibles sont échantillonnées à pas variable ; les paramètres des modèles à temps discret étant dépendants de la période d'échantillonnage. Dans une première partie, un estimateur optimal de type variable instrumentale est développé pour estimer les paramètres d'un modèle Box-Jenkins à temps continu. Ce dernier est itératif et présente l'avantage de fournir des estimées non biaisées lorsque le bruit de mesure est coloré et sa convergence est peu sensible au choix du vecteur de paramètres initial. Une difficulté majeure dans le cas où les données sont échantillonnées à pas variable concerne l'estimation de modèles de bruit de type AR et ARMA à temps continu (CAR et CARMA). Plusieurs estimateurs pour les modèles CAR et CARMA s'appuyant sur l'algorithme Espérance-Maximisation (EM) sont développés puis inclus dans l'estimateur complet de variable instrumentale optimale. Une version étendue au cas de l'identification en boucle fermée est également développée. Dans la deuxième partie de la thèse, un estimateur robuste pour l'identification de systèmes à  retard est proposé. Cette classe de systèmes est très largement rencontrée en pratique et les méthodes disponibles ne peuvent pas traiter le cas de données échantillonnées à pas variable. Le retard n'est pas contraint à être un multiple de la période d'échantillonnage, contrairement à l'hypothèse traditionnelle dans le cas de modèles à temps discret. L'estimateur développé est de type bootstrap et combine la méthode de variable instrumentale itérative pour les paramètres de la fonction de transfert avec un algorithme numérique de type gradient pour estimer le retard. Un filtrage de type passe-bas est introduit pour élargir la région de convergence pour l'estimation du retard. Tous les estimateurs proposés sont inclus dans la boîte à outils logicielle CONTSID pour Matlab et sont évalués à l'aide de simulation de Monte-Carlo.

MOTS-CLÉS :
modèles à temps continu, données échantillonnées à pas variable, estimateur de la variable instrumentale, modèle de Box-Jenkins, processus stochastique à temps continu, algorithme espérance-maximisation, systèmes à retard

Composition de jury :

Rapporteurs :
Mme. Martine OLIVI, Chargée de Recherche HdR à l'INRIA, Nice Sophia Antipolis
Xavier Bombois, Associate Professor, Delft University of Technology (Pays-Bas)

Examinateurs :
M. Jonas SJOBERG, Professeur à Chalmers University of Technology (Suède)
M. Didier MAQUIN, Professeur à l'Université de Lorraine

Directeurs de thèse :
M. Hugues GARNIER, Professeur à l'Université de Lorraine
M. Marion GILSON, Professeur à l'Université de Lorraine

"Développement d'une méthodologie conjointe d'analyse structurelle et de sûreté de fonctionnement des propriétés d'un système complexe"
(Thèse Manal DAKIL)

Résumé :

Ce sujet de thèse s'inscrit dans le cadre d'une approche de co-design automatique et sûreté de fonctionnement et concerne le développement d'outils permettant l'analyse des propriétés structurelles d'un système complexe en interaction avec des indicateurs de fiabilité.

Plus précisément, notre étude porte sur des systèmes continus structurés (linéaire, bilinéaire ou linéaire à commutations), ces derniers doivent vérifier quelques propriétés (observabilité, commandabilité,...) importantes pour l'accomplissement de leurs diverses missions. Ces propriétés dépendent de la structure du système étudié, d'où l'appellation "propriétés structurelles". La structure du système peut être représentée par un graphe composé de sommets et d'arcs. Les sommets représentent les variables du système et les arcs représentent les relations entre ces variables. La vérification des propriété structurelle dépend principalement de 4 conditions élementaires graphiques qui sont les condition de connectivité, de lien, de distance et decouplage complet. Nous avons développé des algorithmes permettant d'exprimer ces conditions et donc les propriétés structurelles sous forme d'expressions booléennes basées sur les arcs de la représentation graphique du système.

Nous considérons que chaque arc dans le graphe représentant le système est lié à un ou plusieurs composants externes (capteurs/actionneurs) ou internes du système. Une défaillance au niveau d'un ou plusieurs composants du système peut provoquer la modification de la structure du système, et donc peut rendre une propriété structurelle insatisfaite. Ainsi, les propriétés structurelles peuvent être écrite sous forme d'expressions booléennes basées sur l'état de fonctionnement des composants.

Dans ce sujet de thèse, nous nous intéressant à l'évaluation probabiliste des propriétés structurelles. En utilisant les expressions booléennes associées aux propriétés structurelles, sa fiabilité et/ou disponibilité peut être calculée sachant les caractéristiques de sûreté de fonctionnement des composants du système concernés.

A travers cette étude, nous pouvons vérifier si, pendant le temps de mission du système, une propriété structurelle restera satisfaite et/ou respectera un niveau de performance exigé par un cahier des charges.

Mots clés :  Analyse structurelle, Théorie des graphes, Propriétés structurelles, Sûreté de fonctionnement, Disponibilité, Fiabilité

Rapporteurs :
       -  Vincent COCQUEMPOT : Professeur à l'Université de Lille
       -  Abdessamad KOBI          : Professeur à l'Université d'Angers
 
Examinateurs :
       - Benoit IUNG                     : Professeur à l'Université de Lorraine
       - Frédéric KRATZ                 : Professeur à l'ENSI de Bourges
       - Vicenç PUIG CAYUELA     : Professeur à l'Université Polytechnique de Catalogne

Directeurs de thèse :
      - Taha BOUKHOBZA            : Professeur à l'Université de Lorraine
      - Christophe SIMON           : Maître de conférences à l'Université de Lorraine

 

"Influence des micropolluants en mélange sur la croissance de tumeurs testiculaires d'origine germinale"
(Thèse Hussein AJJ)

Résumé

L'incidence des cancers testiculaires a fortement augmenté au cours des 50 dernières années. Des études épidémiologiques in vitro et in vivo, ont montré que l'exposition des hommes aux perturbateurs endocriniens est impliquée dans l'initiation et la progression du cancer du testicule (Beiki et al., 2010). L'exposition fœtale à ces produits pourrait provoquer des altérations de la différenciation des cellules germinales (CGs) au cours leur développement pendant la vie fœtale.

Au cours de cette thèse, nous nous sommes intéressés à déterminer le rôle des perturbateurs endocriniens œstrogéno-mimétiques en mélange sur la prolifération des cellules séminomateuses TCam-2. Nous avons identifié les voies de signalisation impliquées dans la réponse à ces produits.

Nous nous sommes focalisés sur les effets d'un mélange d'alkylphénols appelé M4 (4-tert-octylphénol et le 4-nonylphénol), in vitro sur la prolifération des cellules séminomateuses TCam-2, et in vivo sur la croissance de tumeurs obtenues à partir des cellules de carcinome embryonnaire NT2/D1 xénogreffées chez la souris Nude.

Dans notre étude, nous avons mis en évidence l'implication d'ERα36, une isoforme tronquée du récepteur ERα, dans la réponse au mélange d'alkylphénols, M4. Ce mélange stimule la prolifération des cellules du cancer testiculaire et l'expression du récepteur ERα36. Ces effets sont médiés par la phosphorylation de CREB via la voie PI3K-ERα36-dépendante, et aboutissent à la diminution de l'expression des gènes de la famille Dnmt3, limitant le niveau de méthylation de l'ADN. ERα36 pourrait donc constituer une cible thérapeutique dans le traitement des cancers testiculaires.

Summary:

In vitro and in vivo epidemiological studies showed that the exposure of men to endocrine disruptors triggers the initiation and the progression of the testis cancer (Beiki et al., 2010). The fetal exposure to these products is able to alter the differentiation of germ cells in the timing of their development during the fetal life.

The aim of our study was to determine the role of an endocrine disruptor mix on the proliferation of seminoma cells TCam-2. We also identified the pathways involved.

In this study, we focused on the estrogen-like effects of an alkylphenol mixture called M4 (4-tert-octylphenol and 4-nonylphenol): in vitro we measured the proliferation of TCam-2 seminoma cells after M4 exposure and in vivo, we measured the tumor growth of NT2/D1 cells xenografted into Nude mice.

The results highlighted the implication of ERα36 receptor, a truncated isoform of ERα, in the response to the alkylphenol mixture M4. This mixture stimulates the cell proliferation of testicular cancer cells and the expression of the ERα36 receptor. These effects are mediated by CREB phosphorylation via the PI3K-ERα36-dependant pathway, and end by downregulation of Dnmt3 genes, thus limiting the level of DNA methylation. Therefore ERα36 appears to be a promising therapeutic target for testis cancer treatment.

Rapporteurs : 

M. Jean-François BODART  Prof., Université de Lille 1
M. Franck CHESNEL           Prof., CNRS, Rennes

Examinateurs :

M. Nicolas ETIQUE        Maitre de conf., Université de Reims
M. Stéphane FLAMENT      Prof., Université de Lorraine
Mm. Hélène DUMOND  Maitre de conf., Université de Lorraine

Membre invité :

Mm. Denyse BAGREL         Prof., Université de Lorraine

 

"Rôle de la protéine Damaged DNA Binding 2 dans la réponse des cellules tumorales mammaires aux agents thérapeutiques"
(Thèse Rémi Klotz)

Résumé :

Dans les cancers du sein, la progression tumorale suite à l'échappement aux thérapies reste une préoccupation permanente en cancérologie clinique. Ceci réside dans le manque de marqueurs biologiques prédictifs suffisamment fiables et la connaissance des mécanismes moléculaires responsables. Le laboratoire a récemment identifié la protéine Damaged-DNA-Binding 2 (DDB2), connue à l'origine pour son rôle dans la réparation de l'ADN endommagé par les rayonnements UV, comme une protéine impliquée dans la tumorigenèse mammaire. En effet, nous avons montré son rôle dans la croissance et la progression des tumeurs mammaires via la régulation transcriptionnelle de gènes cibles, comme celui codant IkappaBalpha (IκBα), l'inhibiteur cytoplasmique du facteur de transcription NF-κB. A la suite de ces travaux, nous avons voulu déterminer le rôle de DDB2 et de ses gènes cibles dans la réponse des cellules tumorales mammaires aux agents anticancéreux. Ainsi, nous avons montré que la surexpression de DDB2 augmente la sensibilité des cellules tumorales MDA-MB231 et SKBr3 traitées à la doxorubicine et au 5-fluorouracile (5-FU), à la fois in vitro et in vivo dans un modèle de xénogreffes chez la souris nude. Inversement, l'inhibition de l'expression de DDB2 dans les cellules T47D qui l'expriment naturellement s'accompagne d'une baisse de la sensibilité à ces agents anticancéreux. De la même manière, nous avons également observé que la surexpression de DDB2 entraîne une plus grande sensibilité des cellules tumorales mammaires à une cytokine pro-apoptotique, le TNFα. Afin de comprendre comment DDB2 exerce cette activité chimiosensibilisante, nous avons recherché le ou les mécanisme(s) moléculaire(s) impliqué(s) dans ces processus. Sur la base de résultats d'analyses transcriptomiques ayant montré une expression variable de nombreux gènes codant des protéines impliquées dans la régulation du métabolisme cellulaire en fonction du niveau d'expression de DDB2, nous avons étudié le métabolisme de ces cellules. Un dysfonctionnement de l'activité mitochondriale associé à une augmentation de la glycolyse et de la production de dérivés réactifs de l'oxygène a bien été observé mais uniquement dans un seul de nos modèles cellulaires surexprimant DDB2. Ces résultats suggèrent donc que la sensibilité aux agents anticancéreux ne dépend pas du statut métabolique des cellules exprimant DDB2. De part le rôle de DDB2 dans la régulation du facteur de transcription NF-κB, connu pour son rôle dans la réponse aux agents anticancéreux, nous avons vérifié si son inhibition en présence de DDB2 pourrait être à l'origine de la sensibilité des cellules aux thérapies. Nos résultats montrent que la sensibilité des cellules au 5-FU mais pas à la doxorubicine, lorsque DDB2 est surexprimée, dépend en partie du contrôle négatif qu'exerce cette dernière sur l'activité de NF-κB, en régulant positivement l'expression d'IκBα. Enfin, la recherche d'autres gènes cibles de DDB2, impliqués dans l'apoptose, nous a conduits à celui codant le facteur anti-apoptotique Bcl-2. Nous avons montré que DDB2 agit négativement sur l'expression de Bcl-2 dans les cellules tumorales mammaires, en interagissant avec une région de l'ADN localisée dans le promoteur P2 du gène correspondant. Cette action négative de DDB2 sur l'expression de Bcl-2 est associée à une diminution des acétylations des histones H3. De part, son rôle anti-apoptotique, la régulation de son expression pourrait bien être à l'origine de la sensibilité aux agents anticancéreux induite par DDB2. L'ensemble de ces résultats met donc en évidence l'intérêt clinique de DDB2 comme marqueur prédictif intéressant de la réponse aux agents anticancéreux, et devrait contribuer dans l'avenir à une meilleure compréhension des mécanismes impliqués dans l'échappement des cellules tumorales aux thérapies.

Rapporteurs : 
Mme Marie-Christine RIO     DR, IGBMC, Strasbourg
M. Olivier MICHEAU    CR, LNC INSERM U866, Dijon

Examinateurs :  
Mme Iris BEHRMANN    Prof., LSRU, Luxembourg
M. Jean-Yves JOUZEAU    Prof., UMR7365 CNRS-Université de Lorraine
M. Philippe BECUWE    Prof., UMR7039 CNRS-Université de Lorraine, Directeur de thèse
Mme Stéphanie GRANDEMANGE    Dr., UMR7039 CNRS-Université de Lorraine, co-directeur de thèse

"La thérapie photodynamique pour le traitement des maladies inflammatoires chroniques de l'intestin et la prévention des cancers colorectaux associés : évaluation sur modèles murins"
(Thèse Aurélie Reinhard)

Résumé :

Les maladies inflammatoires chroniques de l'intestin (MICI) sont des pathologies incurables et de surcroit associées à un risque élevé de cancer colorectal (CCR). Les thérapies actuellement disponibles pour le traitement des MICI et la prévention du CCR associé, sont loin d'être optimales. Récemment la thérapie photodynamique (PDT) utilisant de faibles doses de photosensibilisateur et/ou de lumière, appelée alors LDPDT (Low dose-PDT), est apparue comme une nouvelle modalité de traitement pour des pathologies inflammatoires telles que le psoriasis ou l'arthrite rhumatoïde.

Dans cette étude, nous avons évalué sur modèles murins l'effet thérapeutique de la LDPDT à l'aide d'une formulation liposomale de mTHPC (méta-tetra-hydroxyphenylchlorine, connu sous le nom de Foslip®), dans le traitement des MICI et la prévention du CCR. Des analyses endoscopiques, macroscopiques et histologiques ont été réalisées et le taux de myéloperoxidase (MPO) au sein de la muqueuse colique a été quantifié par test ELISA. L'expression des cytokines a été quantifiée par RT-PCR, la perméabilité de la barrière intestinale a été évaluée par immuno-marquage et une analyse du microbiote intestinal a été effectuée par pyrosequençage. La LDPDT-Foslip® a significativement réduit la sévérité de la colite en supprimant l'inflammation intestinale notamment par diminution des cytokines pro-inflammatoires et suppression de l'infiltration par les neutrophiles. Elle a également permis de corriger la perméabilité de la barrière intestinale. De plus, la LDPDT-Foslip® a clairement démontré un effet préventif sur le développement du cancer colorectal en supprimant l'inflammation chronique et en corrigeant la dysbiose.

En conséquence, la LDPDT-Foslip® pourrait être considérée comme une nouvelle modalité de traitement pour supprimer l'inflammation intestinale et prévenir le développement du cancer colorectal chez les patients atteints de MICI.

Mots clés : Thérapie photodynamique, maladies inflammatoires chroniques de l'intestin, cancer colorectal, mTHPC liposomale.

Membres du jury:
Rapporteurs:
Monsieur  Jean-Pierre Souchard : Professeur, Université de Toulouse
Monsieur Jean-Noel Freund : Directeur de recherche, Université de Strasbourg INSERM U1113
 
Examinateurs:
Madame Lina Bolotine : Docteur, CRAN UMR7039, Université de Lorraine, CNRS, Institut de cancérologie de Lorraine (Directeur de thèse)
Monsieur Laurent Peyrin-Biroulet : Professeur, Université de Lorraine, INSERM U954 (Co-directeur de thèse)


"Commande par retour de sortie à transmission événementielle"
(Thèse Mahmoud ABDELRAHIM)

Résumé :

Les systèmes de commande sont de plus en plus souvent implémentés sur des plateformes communes, partageant ainsi les ressources de communication et de calcul avec d'autres tâches. Dans une telle configuration, l'implémentation classique d'un contrôleur à une fréquence d'échantillonnage donnée ne semble pas la plus appropriée. En effet, bien que ce paradigme simplifie (en général) l'analyse et la mise en place de la loi de commande, l'allocation des ressources qui en découle s'avère souvent trop importante par rapport au cahier des charges. Considérons par exemple le problème de la régulation d'un point d'équilibre et supposons que le système ait atteint le point de fonctionnement désiré. Il est alors clair qu'il n'est plus nécessaire de mettre à jour la loi de commande et qu'il est donc possible de réduire les coûts de communication et de calcul. Une alternative consiste ainsi à adapter la transmission des données et l'exécution du contrôleur en fonction de l'état du système et non du temps, on parle de commande à transmission événementielle. Cette nouvelle approche connaît un intérêt croissant au sein de la communauté des automaticiens, mais de nombreux problèmes restent ouverts, en particulier celui de la commande par retour de sortie.

Dans cette thèse, une méthode générale dite par émulation est tout d'abord proposée pour des systèmes non linéaires ; problème pour lequel quelques résultats existent sous des conditions restrictives. L'idée est de construire un retour de sortie stabilisant en l'absence de contraintes de communication, de prendre en compte ces dernières, puis d'établir une loi de transmission qui préserve la stabilité. L'approche proposée s'applique à de nombreux systèmes, dont ceux possédant une dynamique linéaire. Dans ce cas particulier, une méthode dite de `synthèse jointe' est ensuite présentée. L'objectif est de construire ensemble le contrôleur et la loi de transmissions. Il est expliqué comment cette méthode peut être utilisée pour améliorer les résultats obtenus par émulation. Finalement, le cas des systèmes non linéaires à échelle de temps multiple est étudié. Des solutions sont exposées qui reposent uniquement sur des mesures du système lent. Tous les résultats sont illustrés par des simulations de systèmes physiques.

Mots-clés : système hybride, système commandé par réseau, système non linéaire, perturbation singulière


Membres du jury:
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Rapporteurs :

Christophe Prieur,  Directeur de Recherche CNRS au Gipsa-lab (Grenoble)

Luca Zaccarian, Directeur de Recherche CNRS au LAAS (Toulouse)


Examinateurs :

Antoine Girard, Maître de Conférences au Laboratoire Jean Kuntzmann (Grenoble)

Laurentiu Hetel, Chargé de Recherche CNRS au LAGIS (Lille)

Jamal Daafouz, Professeur à l'Université de Lorraine, Directeur de thèse

Romain Postoyan, Chargé de Recherche CNRS au CRAN, Co-directeur de thèse


"Architecture de réseau de capteurs pour la surveillance de grands systèmes physiques à mobilité cyclique"
(Thèse Abdellatif CHAFIK)

Résumé

La surveillance étroite d'un grand équipement physique mobile sur une trajectoire unique connue est susceptible d'avoir des applications concrètes importantes pour la sécurité des utilisateurs et de l'équipement lui-même, pour sa maintenance et pour l'optimisation du service rendu. Cette surveillance nécessite d'instrumenter l'équipement. Cette instrumentation à l'aide d'un réseau de capteurs pris sur étagère constitue l'application de l'étude menée dans cette thèse.

Les problématiques de recherche concernent trois domaines : la topologie des réseaux de capteurs mobiles, le routage et la localisation. Elles sont situées par rapport à l'état de l'art. Puis une étude approfondie de l'architecture du réseau pour sur un système physique parcourant une trajectoire circulaire a été menée. La grande roue de Singapour (Singapore Flyer) est utilisée comme système type. Deux sortes de topologie ont été étudiées : une dans laquelle la liaison système mobile – partie fixe au sol est située au niveau du ou des capteurs, l'autre pour laquelle la liaison système mobile - partie fixe au sol est située au niveau du puits. Les meilleurs placements des relais ont été proposés ainsi que des algorithmes de routage géographique adaptés à chaque cas. Les performances du réseau sont mesurées par simulation. Elles montrent un bon fonctionnement pour des phénomènes dynamiques assez rapides et permettent de comparer les architectures entre-elles. Enfin une expérimentation de localisation des nœuds à base de RSSI a été menée sur un site industriel.

Mots-clés : [Réseau de capteurs sans fil, réseau de capteurs mobiles, topologie, surveillance de système, routage géographique]

Summary

The close supervision of a large physical equipment moving on a single known trajectory is likely to have important practical applications for the safety of users and the equipment itself, for maintenance and optimization of the provided service. This requires deploying monitoring instruments on equipment. This instrumentation using a sensor network taken off the shelf is the application of the study conducted in this thesis.

The research problems address three areas: the topology of mobile sensor networks, routing and localization. They are situated in relation to the state of the art. Then a detailed study of the network architecture for a physical system moving on a circular path was conducted. Giant observation wheel of Singapore (Singapore Flyer) is used as a type system. Two kinds of topology were considered: one in which the connection mobile system - fixed part at the ground is located at sensor interface, one for which the link mobile system - fixed part at the ground is located at sink interface. The best placements of the relays have been proposed as well as geographic routing algorithms adapted to each case. The network performance is measured by simulation. The results show a correct working for fairly rapid dynamic phenomena and allow to compare architectures with each other. Finally an experiment of node localization based on RSSI was conducted on an industrial site.

Keywords : [Wireless sensor network, mobile sensor network, topology, system monitoring, geographic routing]

Composition de jury : 

Rapporteurs : 

Professeur Ken CHEN, Université Paris XIII
Professeur Thierry VAL, Université Toulouse 2

Examinateurs : 

Professeur Jean-Jacques LESAGE, ENS Cachan
Professeur Michel ZASADZINSKI, Université de Lorraine
Vincent LECUIRE, Maître de Conférences, Université de Lorraine

Directeur de thèse :  
Professeur Francis LEPAGE, Université de Lorraine

                                 

 

"Détection de changement de mode de fonctionnement : Application a la coulée continue de l'acier"
(Thèse Loïc BAZART)

Résumé :

Un système est souvent caractérisé par plusieurs modes de fonctionnement, chacun pouvant alors être décrit par un modèle qui lui est propre. Dans le cas où la commutation entre les modes de fonctionnement résulte d'un processus inconnu (un défaut, un changement de condition,...), il est difficile de manipuler ces systèmes et d'appliquer les commandes appropriées. Cette thèse traite du problème de la détection du changement de mode d'un système. A partir d'un système partiellement supervisé (connaissance du nombre de mode de fonctionnement du système ainsi que de la structure du modèle représentant chaque mode), une méthode est développée pour détecter le mode de fonctionnement actif du système à chaque instant. Pour cela, l'analyse du gradient des résidus obtenu par la multiplication des modèles locaux entre eux, permet de caractériser le mode de fonctionnement. Une application de cette méthode est réalisée sur des données simulées et réelles de coulée continue de l'acier, afin de détecter un phénomène particulier : le collage. Finalement, une méthode par rejet de mode est mise en place sur des données réelles thermiques dans le même but (la détection des collages en lingotière de coulée continue).

Mots-clés : résidus, changements de mode, estimation paramétrique, coulée continue.

Summary:
Most of the time a system is characterized by few operating modes, each of them could be described by a model. In the case of the commutation between each operating mode is due to unknown process (fault, changing in conditions …) it could be difficult to operate with this system and used the appropriate commands. With a partially supervised system (knowing of the number of operating mode and model's structure that represent each mode), a method is developed to detect the active operating mode at each time. Indeed, the analyses of the residual gradient, that obtain by product each local model together, permit to characterize the operating mode. Application of this method is presented with simulated data and industrial data of continuous casting to detect a particular phenomenon: the sticker. Finally, a rejection mode method is used on industrial thermal data in the same aim (detection of stickers in continuous casting).


Key words: residuals, changing operating mode, parametric estimation, continuous casting

Membres du jury:

Rapporteurs :
Zerhouni Noureddine  Professeur à l'ENSMM
Kobi Abdessamad Professeur à l'Université d'Angers

Examinateurs :
Charbonnier Sylvie MdC à l'Université Joseph Fourier à Grenoble
Maquin Didier Professeur à l'Université de Lorraine Directeur de thèse
Ragot José Professeur à l'Université de Lorraine Co-directeur de thèse
Khelassi Ahmed Docteur ingénieur à ArcelorMittal Maizières-les-Metz

"Control problems for systems modeled by singularly perturbed Itô differential equations."
(Séminaire Vasile Dragan de l'Institute of Mathematics "Simion Stoilow" of the Romanian Academy, Bucharest, Romania)

Abstract : In this lecture, I will make a parallel between several control problems for deterministic singularly perturbed linear systems and stochastic systems modeled by singularly perturbed Itô differential equations. Differences between singular perturbation techniques in deterministic framework and stochastic framework are pointed out. The problems under consideration are: - exponential stability of the trajectories of a singularly perturbed system both in deterministic and stochastic framework; - a parallel between the construction of a composite stabilizing control in deterministic and stochastic case; - the problem of linear quadratic regulator for singularly perturbed controlled systems in deterministic and stochastic framework.

"Co-conception diagnostic et ordonnancement des mesures dans un système contrôlé en réseau"
(Thèse SID Mohamed Amine)

Résumé :

Les travaux développés dans cette thèse portent sur la `co-conception diagnostic / ordonnancement des mesures dans un système contrôlé en réseau' qui est un sujet multidisciplinaire nécessitant des compétences en théorie du contrôle et en théorie des réseaux. La thèse a pour but de développer, dans le contexte des systèmes contrôlés en réseau, une approche de  co-conception qui intègre de façon coordonnée les caractéristiques qui expriment la performance du diagnostic des défauts et les paramètres de l'ordonnancement temps-réel des messages. L'intérêt de cette approche coordonnée réside essentiellement dans la minimisation des ressources nécessaires pour atteindre la performance du diagnostic requise, minimisation qui prend tout son sens dans le contexte des systèmes embarqués. Nous nous sommes intéressés plus particulièrement à l'étude des problèmes liés à l'élaboration d'algorithmes de diagnostic efficaces et adaptés aux caractéristiques de l'application de façon tout en prenant en compte différents types de contraintes liées au réseau. En conjonction avec ces algorithmes, deux ensembles de techniques d'ordonnancement des mesures ont été développés :

- ordonnancement hors ligne - ordonnancement évènementiel en ligne

Pour l'ordonnancement hors ligne, les séquences de communication sont conçues en amont, préalablement à la mise en œuvre de l'algorithme de diagnostic (implémentation). Dans ce contexte, nous avons proposé plusieurs techniques d'ordonnance-ment de complexité spatiale et temporelle différente adaptées à différents cas de fonctionnement et ayant pour but la détection et l'isolation des défauts s'appuyant sur les informations fournies par les séquences de communication choisies.D'autre part, nous proposons  aussi des techniques d'ordonnancement en ligne basées sur l'échantillonnage évènementiel développé au cours de la dernière décennie. Au contraire de la plupart des recherches en automatique classique, considérant que l'échantillonnage des signaux continus est réalisé d'une manière périodique , les mesures dans cette approche sont transmises si et seulement si la condition de transmission (évènement) est vérifiée. Ceci permet  d'économiser les ressources fournies par le réseau tout en gardant une performance du diagnostic acceptable. L'objectif de ces algorithmes est de minimiser le nombre de transmission d'informations ce qui signifie moins de consommation d'énergie et possède une importance majeur dans les systèmes contrôlés à travers un réseau sans fil.

Mots-clés : Diagnostic de défauts, ordonnancement des mesures, système contrôlé en réseau, contraintes de communications.

Summary: The works developed in this thesis deal with 'fault diagnosis and sensor scheduling co-design' in networked control system. This multidisciplinary subject requires theoretical knowledge in both fault diagnosis and communication networks. Our contribution consists in developing a co-design approach that integrates in the same framework the characteristics of fault diagnosis performance and real time sensor scheduling. The main benefit of this approach is minimizing the required network resources for attending acceptable fault diagnosis performances. We are interested in the development of more efficient and more adapted for real time implementation fault diagnosis algorithms while taking into account different types of communication constraints. In conjunction with these algorithms, two sets of sensor scheduling techniques are used : - Off-line scheduling  - On-line scheduling (event triggered sampling) For off-line scheduling, the communication sequences are designed before the implementation of the diagnostic algorithm. In this context, we proposed several techniques for scheduling with different spatial and temporal complexity and adapted to different operating condition for the detection and the isolation of faults based on the information provided by the selected communication sequences. Moreover, we deal also with on-line scheduling techniques based on the event triggered sampling developed during the last decade. In This approach measurement packets are transmitted if and only if the transmission condition (event) is verified. This saves resources provided by the network while maintaining acceptable performance of fault diagnosis. The objective of these algorithms is to minimize the number of transmitted informations which means less energy consumption and has a major importance in wireless networked control systems.

Key words: fault diagnosis, sensor scheduling, Networked control system, communication constraints.

Membres du jury:

Rapporteurs :
Ahmed El Hajjaji Professeur à l'Université de Picardie
Ghaleb Hoblos EC-HDR à l'ESIGELEC de Rouen

Examinateurs :
Nicolas Héraud MdC-HDR à l'Université de Corse
Shanbin LI  South China University of Technology
Dominique Sauter Professeur à l'Université de Lorraine Directeur de thèse
Didier Maquin Professeur à l'Université de Lorraine Co-directeur de thèse
Samir Aberkane MdC à l'Université de Lorraine Co-encadrant de thèse