Soutenances de thèse

Pour saisir les phénomènes physiques qui étaient jusque-là inaccessibles à l’échelle nanométrique il est nécessaire d’avoir des instruments de mesure adaptés à cette échelle. Au cours des dernières années, une nouvelle génération de capteurs quantiques exploitant les spins électroniques associés aux centres azote-lacune hébergés dans le diamant a suscité un vif intérêt, en particulier grâce à la manipulation de leurs propriétés optiques et de spin à température ambiante. Au cours de ces travaux de thèse, l’optimisation du procédé de fabrication des films de diamant contenant de l’azote a été menée afin de créer des ensembles de centres NV répartis dans tout le volume du matériau. De manière spécifique, les conditions de croissance et de post-traitement permettant de maximiser la concentration de centres NV à charge négative ont été étudiées. Le développement d’un processus d’implantation récemment acquis au sein du LSPM, dans le but de créer des centres NV très près de la surface du diamant. En particulier l’impact de l’implantation à haute température est présenté.

Au cours des dernière décennies, le besoin des molécules chirales dans la recherche biomédicale a entraîné le développement d’un grand nombre de méthodes de synthèse asymétriques. L’importance de commercialiser des médicaments ayant un seul énantiomère à encore accentuer la nécessité de développer des procédures générales de catalyse stéréosélectives. Parmi plusieurs procédures, l’organocatalyse a constitué une plateforme importante pour la synthèse asymétrique. Sa valeur a été récemment reconnu par l’attribution du prix Nobel à List et MacMillan. Les recherches dans notre laboratoire se sont concentrées sur le développement d’organocatalyseurs pour les réactions fondamentales de formation de liaisons Carbone-Carbone telles que la réaction d’addition de Michael. En effet, l’addition asymétrique des aldéhydes aux nitroalcènes présente un intérêt particulier puisque la réaction génère deux centres asymétriques contigus. Ainsi, les produits obtenus (nitroaldéhydes) sont des intermédiaires très utiles en industrie pharmaceutique. De nombreuses tentatives ont été menées pour la synthèse des catalyseurs et ont permis de mettre au point une méthode de synthèse simple et généralisable. Cette méthode a pu être appliquée sur divers types de substrats qu’ils soient aliphatiques ou aromatiques permettant d’accéder à une bibliothèque de 10 catalyseurs avec de bons rendements. Nos catalyseurs peptidiques combinant à la fois l’aminocatalyse et l’activation via un acide phosphinique ont montrés des résultats intéressants et les produits de la réaction d’addition de Michael (diastéréoisomères syn) ont été obtenus avec de bonnes énantiosélectivités (jusqu’à 98% e.r) et diastéréosélectivités (jusqu’à 92% r.d) pour une large gamme d’aldéhydes et nitroalcènes. En raison de leur forte solubilité dans l’eau, les catalyseurs ont été facilement recyclés et réutilisés sans perte significative de sélectivité.

La croissance du Transport à la Demande au sein du marché de la mobilité partagée a été considérable sur la dernière décennie. En particulier, l’entreprise Padam Mobility développe des solutions logicielles permettant de gérer des systèmes de Transport à la Demande depuis 2014 et se trouve actuellement derrière plus de 70 services déployés en France mais aussi en Europe et à travers le monde. En pratique, chacun de ces services produit une quantité importante de données, entre les nombreux trajets réalisés chaque jour par les usagers ou les géolocalisations des conducteurs. Par conséquent, maintenant que le volume de données historiques stockées dans les bases de données de l’entreprise commence à être non-négligeable, il est naturel de se demander si ces données pourraient être utilisées pour améliorer les processus actuels. Pour répondre à cette question, le voyage commence par un nettoyage approfondi du jeu de données historiques associé aux trajets réalisés par les usagers suivi du développement d’outils de visualisation afin de bien comprendre le comportement des utilisateurs. Ensuite, des techniques d’Apprentissage Automatique permettent de pousser cette analyse des données encore un peu plus loin en mettant en place un système de prédiction de la demande qui permet d’estimer les matrices ?Origine-Destination? du jour à venir. En se basant sur cette prédiction, il est possible d’optimiser le planning initial des conducteurs au début de la journée tout en prenant en compte les requêtes qui pourraient être faites par des utilisateurs dans le futur. Cette routine peut être formulée sous la forme d’un algorithme exact ou heuristique : dans les deux cas, les expérimentations menées permettent de montrer qu’il y a un gain significatif en termes de qualité de service en comparaison avec le processus d’optimisation traditionnel qui se base sur des fonctions objectifs sans vision sur le futur. Cependant, cette amélioration des plannings de début de service se construit sur des informations reliées à de potentielles futures requêtes et ne pas les utiliser en post-optimisation serait clairement du gâchis. C’est pour cette raison qu’un nouveau module d’insertion dérivé de cette première étape d’optimisation est proposé et montre des résultats prometteurs sur des instances issues de services réels. En fin de compte, les simulations montrent tout le potentiel du couplage entre les méthodes issues de l’Apprentissage Automatique et de la Recherche Opérationnelle dans le cadre de l’exploitation des données produites par des systèmes de Transport à la Demande car cela permet réellement de mieux utiliser les ressources opérationnelles disponibles.

Dans cette thèse, nous étudions les algèbres de Clifford généralisées du point de vue de la théorie des catégories (supérieures). Dans le premier chapitre, nous donnons une introduction à la théorie des infini-catégories et à la théorie des lois polynomiales. Dans Chapitre 2, étant donné un morphisme satisfaisant des conditions appropriées, nous construisons l’adjoint à gauche du foncteur image inverse dérivé entre les infini-catégories d’algèbres dans les infini-catégories dérivées quasi cohérentes. Nous montrons ensuite comment déduire l’existence de l’adjoint à gauche du foncteur image inverse des faisceaux d’algèbres. Dans Chapitre 3, nous définissons d’abord une généralisation de l’algèbre de Clifford de Roby aux lois polynomiales à coefficients dans les algèbres non commutatives. Nous globalisons également cette nouvelle algèbre de Clifford aux schémas. Ensuite, nous définissons sa version dérivée, considérée comme une algèbre dans une infini-catégorie dérivée quasi-cohérente, et nous montrons que son faisceau d’homotopie en degré 0 donne l’algèbre de Clifford classique. Enfin, nous établissons un lien entre l’algèbre de Clifford (dérivée) et l’adjoint à gauche construit au Chapitre 2. Plus précisément, nous montrons que pour un fibré projectif sur un schéma de base quasi-compact quasi-séparé, étant donné une algèbre de Clifford (dérivée) d’une forme polynomiale sur la base, nous pouvons trouver une algèbre de Clifford (dérivée) sur le fibré projectif qui est envoyée sur l’algèbre de Clifford de départ sous l’adjoint à gauche du foncteur image inverse (dérivé).

La tomographie par émission de positons (TEP) est un outil précieux pour le diagnostic de la maladie d’Alzheimer. Cette technique fournit des informations sur la charge amyloïde dans le cerveau. Des molécules radiomarquées reconnaissant spécifiquement les plaques amyloïdes, telles que le [18F]Flutémétamol sont déjà utilisées pour ce diagnostic. Cependant, elles présentent un inconvénient majeur, leur utilisation nécessite la présence d’un cyclotron à proximité du lieu d’examen car leur temps de demi-vie (t1/2) est faible. L’utilisation du 64Cu pourrait être une alternative prometteuse pour le développement de radiotraceurs pour la TEP grâce à son t1/2 de 12,7h. Ainsi, des complexes de cuivre ont été développés ces dernières années dans ce sens. Malheureusement, aucun n’est arrivé au stade des essais cliniques car certains ne traversent pas la barrière hémato-encéphalique (BHE) et d’autres ont montré une accumulation intracellulaire dans certaines régions du corps (foie, reins, etc.) et/ou une faible élimination du cerveau. Dans ce contexte, l’objectif de notre travail était de synthétiser des complexes de cuivre, stables, capables de traverser la BHE pour pouvoir marquer spécifiquement les plaques amyloïdes. Pour cela, une attention particulière a été portée à la conception de ces ligands. Onze nouveaux ligands et cinq complexes de cuivre ont été synthétisés. Des études physico-chimiques ont permis d’évaluer la stabilité de plusieurs complexes. Ces complexes semblent stables thermodynamiquement. De plus, des tests de cytotoxicité et de marquage sur des coupes de cerveau humain de patients Alzheimer ont montré des résultats encourageants.

Dans cette thèse, nous abordons les défis liés à l’identification et au diagnostic des lésions pathologiques dans le tractus gatro-intestinal (GI). L’analyse des quantités massives d’informations visuelles obtenues par une capsule vidéo-endoscopique (CVE) qui est un excellent outil pour visualiser et examiner le tractus GI y compris l’intestin grêle, représente une charge considérable pour les cliniciens, entraînant un risque accru de diagnostic erroné. Afin de palier à ce problème, nous développons un système intelligent capable de détecter et d’identifier automatiquement diverses pathologies gastro intestinales. Cependant, la qualité limitée des images acquises en raison de distorsions telles que le bruit, le flou et l’éclairement non uniforme constitue un obstacle significatif. Par conséquent, les techniques de prétraitement des images jouent un rôle crucial dans l’amélioration de la qualité des images acquises, facilitant ainsi les tâches de haut niveau telles que la détection et la classification des anomalies. Afin de résoudre les problèmes liés à la qualité limitée des images causée par les distorsions mentionnées précédemment, plusieurs nouveaux algorithmes d’apprentissage ont été proposés. Plus précisément, les avancées récentes dans le domaine de la restauration et de l’amélioration de la qualité des images reposent sur des approches d’apprentissage qui nécessitent des paires d’images déformées et de référence pour l’entraînement. Cependant, en ce qui concerne la CVE, un défi significatif se pose en raison de l’absence d’une base de données dédiée pour évaluer la qualité des images. À notre connaissance, il n’existe actuellement aucune base de données spécialisée conçu spécifiquement pour évaluer la qualité vidéo en CVE. Par conséquent, en réponse à la nécessité d’une base de données complète d’évaluation de la qualité vidéo, nous proposons tout d’abord la «Base de données axée sur la qualité pour l’endoscopie vidéo par capsule/ Quality-Oriented Database for Video Capsule Endoscopy» (QVCED). Ensuite, nos résultats montrent que l’évaluation de la gravité des distorsions améliore significativement l’efficacité de l’amélioration de l’image, en particulier en cas d’illumination inégale. À cette fin, nous proposons une nouvelle métrique dédiée à l’évaluation et à la quantification de l’éclairage inégal dans les images laparoscopiques ou par CVE, en extrayant l’éclairement de l’arrière-plan de l’image et en tenant compte de l’effet de la mise en égalisation de l’histogramme. Notre métrique offre une performance supérieure à celle de certaines méthodes d’évaluation les plus avancées de la qualité d’image sans référence (NR-IQA), démontrant sa supériorité et sa performance compétitive par rapport aux méthodes d’évaluation de la qualité d’image avec référence complète (FR-IQA). Après avoir effectué l’étape d’évaluation, nous développons une méthode d’amélioration de la qualité d’image visant à améliorer la qualité globale des images. Le nouvel algorithme est basé sur un mécanisme de l’attention croisée, qui permet d’établir l’interaction d’information entre la tâche de l’extraction du niveau de distorsion et de la localisation de régions dégradées. En employant cet algorithme, nous sommes en mesure d’identifier et de cibler précisément les zones spécifiques des images affectées par les distorsions. Ainsi, cet algorithme permet le traitement approprié adapté à chaque région dégradée, améliorant ainsi efficacement la qualité de l’image. Suite à l’amélioration de la qualité de l’image, des caractéristiques visuelles sont extraites et alimentées dans un classificateur pour fournir un diagnostic par classification. La difficulté dans le domaine de CVE est qu’une partie significative des données reste non étiquetée. Pour relever ce défi, nous avons proposé une méthode efficace basée sur l’approche d’apprentissage auto supervisé («Self-Supervised Learning» ou SSL en anglais) afin d’améliorer les performances de la classification. La méthode proposée, utilisant le SSL basé sur l’attention, ont réussi à résoudre le problème des données étiquetées limitées couramment rencontré dans la littérature existante.

Cette thèse de doctorat porte sur des problèmes de contrôle dans lesquels les systèmes sous-jacents sont gouvernés par des équations aux dérivées partielles (EDP) hyperboliques qui modélisent des phénomènes de type onde. De tels problèmes proviennent souvent de problèmes inverses et d’assimilation de données. D’un point de vue numérique, ces problèmes sont difficiles à résoudre. L’objectif du projet ANR AlloWAPP est de développer et d’analyser des méthodes de décomposition de domaines espace/temps pour les résoudre. Dans ce travail de thèse nous considérons le contrôle optimal en volume de l’équation d’onde, et nous avons conçu deux algorithmes de décomposition de domaine en temps : le premier est appelé inherited dans le sens où il utilise des conditions de transmission héritées de la fonction de coût. Le second est une nouvelle version de l’algorithme de Dirichlet-Neumann, conçu pour les équations elliptiques par Bjorstad et Widlund en 1984. Pour les deux, nous prouvons que l’algorithme est bien défini, et étudions la convergence. Nous comparons les résultats théoriques aux résultats numériques par l’application d’un schéma aux volumes finis de Gander/Halpern/Nataf en dimension 1.

Cette thèse est dédiée à l’étude des points rationnels sur les variétés rationnellement connexes. Sur différents corps, nous interrogeons leur existence (principe de Hasse) et leur répartition (densité, approximation faible, approximation forte, obstruction de Brauer-Manin…). Nous commençons par présenter un travail sur l’unirationalité de fibrés en coniques au-dessus de la droite projective sur un corps fini, apportant une réponse partielle à une conjecture de Yanchevskii. Dans un second temps, nous étudions, pour les variétés définies sur un corps de fonctions de courbe algébrique complexe, la rémanence de l’approximation forte lorsqu’on retire un fermé de codimension 2 : nous apportons une réponse positive dans le cas des espaces homogènes sous un groupe semi-simple, et pour les intersections complètes affines lisses de bas degré. Nous présentons ensuite un travail en commun avec Neftin, où nous établissons une réponse positive au problème de Grunwald modéré pour de nouvelles familles de groupes non résolubles, puis nous donnons une étude complète des groupes de cardinal au plus 191 pour lesquels le problème de Grunwald modéré est connu. Enfin, le quatrième volet de ce manuscrit est dédié à l’étude d’une méthode de fibration pour les variétés fibrées au-dessus de la droite projective sur un corps fini F_q. Nous montrons que sous de bonnes conditions sur les fibres singulières, et lorsque q>>0, on dispose d’une méthode de fibration au principe de Hasse dès que le groupe de Brauer dans les fibres est trivial.