ED Mathématiques et Informatique
Amélioration du suivi clinique de tumeurs intracrâniennes à l'aide d'équations différentielles et de méthodes d'apprentissage
par Virginie MONTALIBET (IMB - Institut de Mathématiques de Bordeaux)
Cette soutenance a lieu à 10h00 - Salle de conférence Institut de Mathématiques de Bordeaux, 351 Cours de la Libération, Bât A33, 33405 Talence.
devant le jury composé de
- Olivier SAUT - Directeur de recherche - CNRS - Directeur de these
- François ROUSSEAU - Professeur des universités - IMT Atlantique - Rapporteur
- Sébastien BENZEKRY - Chargé de recherche - Centre Inria d'Université Côte d'Azur - Rapporteur
- Irene BALELLI - Chargée de recherche - Centre Inria d'Université Côte d'Azur - Examinateur
- Nicolas PAPADAKIS - Directeur de recherche - CNRS - Examinateur
- Annabelle COLLIN - Professeure des universités - Université de Bordeaux - CoDirecteur de these
- Aïna VENKATASAMY - Médecin chercheur - Centre d'imagerie médicale GIE de l'IHU de Strasbourg, Laboratoire ICUBE, équipe MIMESIS de Stéphane Cotin - Examinateur
Les méningiomes font partie des tumeurs bénignes les plus courantes du système nerveux central. Moins dangereuses pour la santé que les tumeurs malignes, les cliniciens optent généralement pour un suivi clinique régulier plutôt que pour la mise en place d'un traitement ou d'une chirurgie pouvant s'avérer plus dangereux que la présence du méningiome. Dans ces travaux en collaboration forte avec la clinique, nous souhaitons étudier chaque étape du suivi du patient afin d'aider les chirurgiens dans leur prise de décision. La première phase, indispensable aux suivantes, implique l'acquisition d'images par IRM pour identifier et segmenter les tumeurs. Nous envisageons alors ici l'application d'algorithmes d'apprentissage profond pour automatiser cette segmentation, aujourd'hui faite par les cliniciens. Une cohorte de 319 patients, ainsi que leurs images et leurs masques de segmentation, sera utilisée à cet effet. Une première analyse révèlera des résultats prometteurs pour l'identification et la segmentation des méningiomes au sein de la cohorte. Nous comparerons l'architecture utilisée avec d'autres modèles et les travaux antérieurs dans la littérature. Une fois la tumeur segmentée et diagnostiquée, le patient est donc généralement suivi de manière régulière. À chaque consultation, le médecin réalise de nouvelles images permettant de suivre l'évolution de la tumeur dans le temps et la constitution d'une cohorte composée de données longitudinales. Le clinicien doit alors répondre entre autres à la question suivante : faut-il envisager une chirurgie ou bien continuer le suivi ? Une meilleure connaissance de la croissance des méningiomes permettrait d'orienter le chirurgien dans sa prise de décision. À cette fin, nous étudierons et comparerons différents modèles mathématiques basés sur des équations différentielles ordinaires (EDO), capables de modéliser la croissance tumorale. Diverses stratégies d'estimation paramétrique seront également évaluées principalement selon leur robustesse. Ce sont finalement les effets mixtes et le modèle de Gompertz qui se démarquent en fournissant de meilleurs résultats. Caractérisé par une décroissance de son taux de croissance initial, le modèle de Gompertz apporte alors une information supplémentaire. À partir de celle-ci et afin d'essayer de fournir un suivi clinique propre à chaque patient, nous essaierons d'identifier les différentes phases de cette croissance mais aussi de prédire l'évolution des méningiomes. Des modélisations mécanistiques (EDO) ainsi que des méthodes d'apprentissage statistique et profond seront utilisées dans ce travail. Enfin, l'ensemble de cette approche sera testée sur d'autres types de tumeurs telles que les schwannomes, ou des méningiomes induits par la prise de traitements hormonaux.
ED Sciences Chimiques
Nanorubans cycliques aromatiques
par Luc SOLIMAN (Centre de Recherche Paul Pascal)
Cette soutenance a lieu à 14h00 - Amphithéâtre 115 Avenue du Dr Albert Schweitzer 33600 Pessac
devant le jury composé de
- Fabien DUROLA - Chargé de recherche - Université de Bordeaux - Directeur de these
- Agnieszka NOWAK-KROL - Junior Professor - Institut für Anorganische Chemie - Universität Würzburg, Allemagne - Rapporteur
- Jean-Pierre SAUVAGE - Professeur émérite - Université de Strasbourg - Examinateur
- Jean WEISS - Directeur de recherche - Institut de Chimie de Strasbourg - CNRS - Rapporteur
- Cécile ZAKRI - Professeure - Centre de Recherche Paul Pascal - CNRS - Examinateur
La synthèse de macrocycles conjugués à partir de fragments aromatiques polycycliques a fait l'objet de recherches approfondies au cours des dernières décennies en raison de leurs structures et propriétés physiques inhabituelles. Notre équipe a développé une voie de synthèse pour la formation de nouveaux composés aromatiques polycycliques carboxy-substitués basée sur une version modifiée de la réaction historique de Perkin. Cette stratégie permet la formation d'une grande variété de molécules conjuguées, linéaires ou ramifiées, planes ou torsadées, et s'est même révélée très efficace pour la formation de composés macrocycliques. De plus, les techniques de protection et de déprotection permettent d'assembler de manière contrôlée un grand nombre d'éléments et de concevoir des molécules aux formes de plus en plus atypiques. Au cours des dernières années, notre groupe a rapporté la synthèse de cyclo-poly-[5]hélicènes avec des formes persistantes en forme de figure de huit ou de ruban de Möbius. Malgré leurs géométries similaires à celles des rubans cycliques torsadés, ces composés ne peuvent pas être strictement considérés comme tels en raison des liaisons simples restantes reliant les parties [5]hélicène. À partir des stratégies de synthèse existantes, nous en avons conçu des adaptées pour la formation d'équivalents entièrement condensés de ces poly-[5]hélicènes macrocycliques, qui présenteraient alors des topologies non triviales de nanorubans torsadés. Nous rapportons dans ce manuscrit les différentes approches tentées pour la synthèse de ces nouvelles structures moléculaires. En utilisant des briques élémentaires bifonctionnelles basées sur des phénanthrènes et des naphtalènes, les réactions de macrocyclisation n'ont pas conduit aux composés attendus, mais plutôt à des macrocycles résultant de [1+1] réactions de macrocyclisation. Ces macrocycles plus courts et tendus ont été obtenus sous forme de mélanges racémiques de produits énantiostables, en raison de la proximité étroite entre les deux parties aromatiques orthogonales. Les énantiomères ont été séparés par HPLC chirale et leurs propriétés photophysiques et chiroptiques ont été étudiées. Des recherches plus approfondies la formation de phénanthrocyclophane ont conduit à la synthèse de macrocycles [1+1] incorporant un phénanthrène et un benzène, qui sont des précurseurs idéaux pour la formation photochimique de coronènes fonctionnalisés. D'autres approches synthétiques basées sur l'assemblage contrôlé des briques élémentaires ont été explorées. En utilisant des éléments bifonctionnels monoprotégés, deux précurseurs flexibles complémentaires peuvent être obtenus. Le premier est composé d'un phénanthrène central substitué par deux unités naphtalènes monoprotégées. Une fois déprotégé, ce précurseur flexible peut réagir par réaction de Perkin dans des conditions de forte dilution avec un autre équivalent de phénanthrène bifonctionnel pour donner un précurseur flexible pour un nanoruban en forme de huit. Si ce précurseur était autrement engagé avec son homologue complémentaire, composé d'un naphtalène central et de deux phénanthrènes monoprotégés, cela pourrait conduire à la synthèse d'un nanoruban en forme de Möbius avec trois torsions à 180°.
ED Sciences de la Vie et de la Santé
Les NETs (Neutrophils Extracellular Traps) et les DNases au cours de la COVID-19
par Geoffrey GARCIA (Biologie des maladies cardiovasculaires)
Cette soutenance a lieu à 14h00 - Salle de conférence Inserm U1034, 1 Avenue Magellan, 33600 Pessac
devant le jury composé de
- Chloé JAMES - Professeure des universités - praticienne hospitalière - Université de Bordeaux - Directeur de these
- Laurent MACCHI - Professeur des universités - praticien hospitalier - Faculté de Médecine et Pharmacie (Université de Poitiers) - Rapporteur
- David SMADJA - Professeur des universités - praticien hospitalier - Université Paris Cité, Faculté de Santé - Rapporteur
- Emma LEFRANCAIS - Chargée de recherche - - CNRS-Université Toulouse III Paul Sabatier - IPBS UMR5089 - Examinateur
- Vanja SISIRAK - Chargé de recherche - UMR CNRS 5164 – Immunoconcept - Examinateur
Au cours des infections, les polynucléaires neutrophiles libèrent des Neutrophil Extracellular Traps (NETs) pour capturer les agents pathogènes et les détruire. Les NETs; en coordination avec les plaquettes et les cellules immunitaires, activent la coagulation et participent à l'immunothrombose pour piéger les agents pathogènes et éviter leur dissémination. Ils sont dégradés physiologiquement par les DNases et les macrophages. Exacerbée, les NETs sont responsables de dommages cellulaires et tissulaires. Ils sont décrits comme des acteurs centraux de nombreuses pathologies, notamment comme participant à la thrombose (artérielle et veineuse), et aux formes sévères de la COVID-19. Cependant, les techniques de dosages de NETs et des DNases ne sont à ce jour pas standardisés et les mécanismes sous-jacent à l'exacerbation de la NETose au cours de la COVID-19 peu décrits. Nous émettons l'hypothèse que l'aggravation clinique des patients au cours de la COVID-19 est liée à un déséquilibre entre les NETS et les DNases. Pour réponde à cette hypothèse, nous avons pour objectifs : (1) définir les conditions pré-analytiques optimales pour doser les marqueurs de NETs; (2) mettre au point et valider une méthode de dosage de l'activité des DNases plasmatiques ; (3) Évaluer la balance entre marqueurs de NETs et activité des DNases en fonction de la sévérité de la COVID-19 ; (4) Étudier les mécanismes responsables de ce déséquilibre NETs/DNases. Identifier déficit en DNase comme facteur aggravant chez les patents permettrait d'imaginer de nouvelles thérapeutiques innovantes pour prévenir cette aggravation clinique comme l'administration de DNase.
L'isoforme embryonnaire de l'ARN polymérase III humaine : son rôle dans la transformation tumorale et l'établissement de métastases
par Elisabeth LATA (Acides nucléiques : Régulations Naturelles et Artificielles)
Cette soutenance a lieu à 14h00 - Amphithéâtre B Faculté d'odontologie, 146 rue Léo Saignat, 33076 Bordeaux
devant le jury composé de
- Martin TEICHMANN - Professeur des universités - Université de Bordeaux - Directeur de these
- Julie SOUTOURINA - Directrice de recherche - I2BC - Rapporteur
- Fabienne MEGGETTO - Directrice de recherche - CRCT - Rapporteur
- Giorgio DIECI - Professeur - Università di Parma - Examinateur
L'ARN polymérase (Pol) III transcrit des petits ARN non-codants qui sont essentiels pour la cellule. Chez la plupart des vertébrés, il existe deux isoformes de la Pol III selon l'incorporation de la sous-unité RPC7α ou RPC7β. Alors que RPC7β est ubiquitaire, RPC7α est exprimée dans les cellules souches embryonnaires et certaines cellules tumorales. En particulier, RPC7α est surexprimée dans des échantillons cliniques et des lignées cellulaires de cancer du sein triple négatif (CSTN). La suppression de RPC7α dans la lignée CSTN MDA-MB-231 inhibe la croissance tumorale et la formation de métastases dans un modèle murin de xénogreffe. Cependant, les mécanismes moléculaires par lesquels la Pol IIIα régule la tumorigenèse et les métastases sont encore inconnus. Dans cette thèse, je montre que la suppression de RPC7α dans les cellules MDA-MB-231 modifie l'expression de plusieurs ARN messagers dont certains impliqués dans la régulation du cancer et de l'expression des gènes. L'analyse de la localisation de RPC7α indique qu'en plus de son occupation de gènes Pol III, elle est également colocalisée sur des gènes codants avec la Pol II. Ces gènes sont parmi les plus exprimés dans les cellules MDA-MB-231 et sont impliqués dans des mécanismes importants pour les tumeurs et les métastases tels que la traduction et l'interaction des cellules avec la matrice extracellulaire. Contrairement à RPC7α, RPC7β est seulement localisée sur des gènes Pol III. Ainsi, ces résultats suggèrent que RPC7α agit avec la Pol II directement au niveau de gènes codants, peut-être pour favoriser leur expression, ce qui expliquerait son rôle important dans la croissance tumorale et la génération de métastases dans le CSTN.
ED Sciences Physiques et de l'Ingénieur
Propriétés optiques fondamentales de nanocristaux de semi-conducteurs individuels aux températures cryogéniques.
par Elise PRIN (Laboratoire Photonique, Numérique & Nanosciences)
Cette soutenance a lieu à 14h00 - Amphithéâtre (E100) Institut d'Optique d'Aquitaine, 1 Rue François Mitterrand, 33400 Talence
devant le jury composé de
- Philippe TAMARAT - Professeur - Université de Bordeaux - Directeur de these
- Carole DIEDERICHS - Maîtresse de conférences - Sorbonne Université - Rapporteur
- Maria CHAMARRO - Professeure - Sorbonne université - Rapporteur
- Jean-Pierre HERMIER - Professeur - Université Versailles St-Quentin-en-Yvelines - Examinateur
- Jérome CAYSSOL - Professeur - Université de Bordeaux - Examinateur
- Brahim LOUNIS - Professeur - Université de Bordeaux - CoDirecteur de these
Les nanocristaux de semi-conducteurs présentent des propriétés optiques et électroniques remarquables en raison du confinement quantique de leurs porteurs de charge, ce qui les rend avantageux pour diverses applications en optoélectronique, dans les dispositifs émetteurs de lumière et dans les technologies basées sur le spin. La compréhension de la physique de l'exciton de bord de bande, dont la recombinaison est à l'origine de leur photoluminescence, est cruciale pour le développement de ces applications. Cette thèse porte sur l'étude expérimentale des propriétés optiques des nanocristaux de phosphure d'indium et de pérovskites d'halogénure de plomb. En utilisant une méthode de spectroscopie de magnéto-photoluminescence sur des nanocristaux uniques à basse température, nous révélons des empreintes spectrales très sensibles à la morphologie des nanocristaux et élucidons la structure fine de l'exciton de bord de bande et les énergies de liaison des complexes de charge. Dans les nanocristaux d'InP/ZnS/ZnSe, l'évolution des spectres et des déclins de luminescence sous champ magnétique montrent l'existence d'un niveau d'exciton noir situé à moins d'un millielectronvolt en dessous du triplet brillant de l'exciton, résultats étayés par un modèle tenant compte de l'anisotropie de forme du coeur d'InP. Dans les pérovskites d'halogénure de plomb, nous démontrons que l'état fondamental de l'exciton est noir et se situe plusieurs millielectronvolts en dessous des sous-niveaux d'exciton brillants les plus bas, résolvant ainsi le débat sur l'ordre des niveaux brillants et noirs de l'exciton dans ces matériaux. En combinant nos résultats avec des mesures spectroscopiques sur divers composés de nanocristaux de pérovskite, nous établissons des lois d'échelle universelles qui relient l'éclatement de la structure fine de l'exciton et les énergies de liaison du trion et du biexciton à l'énergie de l'exciton de bord de bande dans les nanostructures de pérovskite d'halogénure de plomb, quelle que soit leur composition chimique. Enfin, des analyses préliminaires de spectroscopie sur des nano-bâtonnets de pérovskite avec un grand rapport d'aspect suggèrent leur potentiel en tant qu'émetteurs de lumière quantique grâce à leur émission composée d'une raie unique.
ED Sociétés, Politique, Santé Publique
Développement et évaluation d'algorithmes de personnalisation basés sur l'IA pour l'entraînement de l'attention.
par Maxime ADOLPHE (Bordeaux Population Health Research Center)
Cette soutenance a lieu à 14h00 - Salle Ada Lovelace INRIA 200 Av. de la Vieille Tour, 33405 Talence
devant le jury composé de
- Hélène SAUZEON - Professeure - Université de Bordeaux - Directeur de these
- Julien DIARD - Chargé de recherche - Laboratoire de Psychologie et Neurocognition - Rapporteur
- Pierre-Yves OUDEYER - Directeur de recherche - INRIA centre de l'université de Bordeaux - CoDirecteur de these
- Walter BOOT - Professeur - Center on Aging and Behavioral Research Division of Geriatrics and Palliative Medicine Weill Cornell Medicine - Rapporteur
- Vanda LUENGO - Professeure - Sorbonne Université - LIP6 - Examinateur
- Claudia VON BASTIAN - Associate Professor - University of Sheffield - Examinateur
Les Systèmes Tutoriels Intelligents (STI) offrent des solutions éducatives innovantes proposant des expériences d'apprentissage personnalisées qui s'adaptent à la variabilité individuelle. L'équipe Flowers (centre inria de l'université de Bordeaux) développe des STI dont l'originalité est d'être basée sur l'Hypothèse de Progrès d'Apprentissage (HPA). L'HPA postule que les individus sont intrinsèquement motivés à s'engager dans des activités où ils perçoivent un progrès d'apprentissage élevé et que l'expérience de ce progrès renforce encore leur motivation. Le système, nommé Zone of Proximal Development and Empirical Success (ZPDES), utilise un algorithme d'apprentissage automatique qui personnalise les trajectoires d'apprentissage en identifiant dynamiquement les activités maximisant les progrès. L'étude de l'Entraînement Cognitif (EC), une intervention visant à améliorer des fonctions cognitives telles que la mémoire, l'attention et la résolution de problèmes, révèle que les bénéfices d'un EC sont fortement soumis aux différences interindividuelles, soulignant la nécessité de la personnalisation. Dans ce contexte, notre recherche explore le potentiel de l'algorithme ZPDES utilisé dans le cadre de l'EC pour améliorer les performances cognitives, l'engagement et la motivation. Nous avons d'abord mené une revue systématique pour identifier les stratégies actuelles de personnalisation de l'EC. La revue a révélé l'immaturité relative du domaine, caractérisée par un nombre limité d'études (n=19), des problèmes méthodologiques et une grande variété d'approches au sein de cet échantillon restreint. Puis, à travers une revue subjective, nous nous sommes intéressés à la tâche Multi-Object Tracking (MOT), et nous avons documenté son efficacité comme EC en fonction des paramètres manipulés dans la tâche : sont observés chez des individus variés en âge et en neurodiversité, des effets de transfert proches, tels que l'amélioration sur des tâches nécessitant de l'attention (par exemple, la tâche Useful field of view), des transferts lointains (comme la mémoire de travail), et des transferts écologiques, notamment une perception améliorée des mouvements biologiques et des performances en football. Sur cette base, nous avons conçu et testé un programme d'EC individualisé utilisant la tâche MOT. D'abord, nous avons développé une batterie cognitive complète comprenant sept tâches couvrant l'attention, la mémoire de travail et les fonctions exécutives. Ensuite, deux expérimentations ont été menées : l'une avec des jeunes adultes (n=72) et l'autre avec des adultes âgés (n=50), avec à chaque fois un groupe contrôle (EC non personnalisé) et un groupe experimental (EC personnalisé). Les participants effectuaient trois heures d'évaluation pré-et post EC, et l'EC durait huit heures (reparties sur 2 semaines), en gérant leurs horaires de manière autonome via une plateforme en ligne. Les résultats ont montré que ZPDES pouvait être plus efficace qu'une condition contrôle, avec des performances améliorées dans les tâches entraînées dans les deux études, soulignant les avantages des parcours individualisés. Cependant, la motivation et l'engagement étaient plus faibles dans les groupes utilisant ZPDES, probablement en raison de la charge cognitive et de facteurs métacognitifs. En conclusion, la personnalisation de l'EC par des systèmes comme ZPDES représente une direction prometteuse pour les recherches futures. Elle propose des méthodes automatiques qui prennent en compte les différences individuelles tout en respectant les standards méthodologiques d'évaluation de l'efficacité d'un EC. Ce travail enrichit les connaissances dans les domaines des STI et de l'EC. Il démontre le potentiel des stratégies d'apprentissage individualisées pour améliorer les résultats d'un EC, tout en soulignant l'importance cruciale de la motivation et de l'engagement pour optimiser l'efficacité de ces approches en termes d'effets cognitifs et éducatifs.