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Inferring models from cloud APIs and reasoning over them : a tooled and formal approach

/ Challita Stéphanie / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 21-12-2018
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Avec l’avènement de l’informatique en nuage, différents fournisseurs offrant des services en nuage et des interfaces de programmation d’applications (APIs) hétérogènes sont apparus. Cette hétérogénéité complique la mise en œuvre d’un système de multi-nuages interopérable. Parmi les solutions pour l’interopérabilité de multi-nuages, l’Ingénierie Dirigée par les Modèles (IDM) s’est révélée avantageuse. Cependant, la plupart des solutions IDM existantes pour l’informatique en nuage ne sont pas représentatives des APIs et manquent de formalisation. Pour remédier à ces limitations, je présente dans cette thèse une approche basée sur le standard Open Cloud Computing Interface (OCCI), les approches IDM et les méthodes formelles. Je fournis deux contributions qui sont mises en œuvre dans le contexte du projet OCCIware. Premièrement, je propose une approche basée sur la rétro-ingénierie pour extraire des connaissances des documentations textuelles ambiguës des APIs de nuages et améliorer leur représentation à l’aide des techniques IDM. Cette approche est appliquée à Google Cloud Platform (GCP), où je propose GCP Model, une spécification précise et basée sur les modèles, automatiquement déduite de la documentation textuelle de GCP. Deuxièmement, je propose le cadre fclouds pour assurer une interopérabilité sémantique entre plusieurs nuages, i.e., pour identifier les concepts communs entre les APIs et raisonner dessus. Le langage fclouds est une formalisation des concepts et de la sémantique opérationnelle d’OCCI en employant le langage de spécification formel Alloy. Pour démontrer l’efficacité du langage fclouds, je spécifie formellement treize APIs et en vérifie les propriétés.

Le co-design d’un noyau de système d’exploitation et de sa preuve formelle d’isolation

/ Jomaa Narjes / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 20-12-2018
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Dans cette thèse nous proposons un nouveau concept de noyau adapté à la preuve que nous avons appelé « proto-noyau ». Il s’agit d’un noyau de système d’exploitation minimal où la minimisation de sa taille est principalement motivée par la réduction du coût de la preuve mais aussi de la surface d’attaque. Ceci nous amène à définir une nouvelle stratégie de « co-design » du noyau et de sa preuve. Elle est fondée principalement sur les feedbacks entre les différentes phases de développement du noyau, allant de la définition des besoins jusqu’à la vérification formelle de ses propriétés. Ainsi, dans ce contexte nous avons conçu et implémenté le proto-noyau Pip. L’ensemble de ses appels système a été choisi minutieusement pendant la phase de conception pour assurer à la fois la faisabilité de la preuve et l’utilisabilité du système. Le code de Pip est écrit en Gallina (le langage de spécification de l’assistant de preuve Coq) puis traduit automatiquement vers le langage C. La propriété principale étudiée dans ces travaux est une propriété de sécurité, exprimée en termes d’isolation mémoire. Cette propriété a été largement étudiée dans la littérature de par son importance. Ainsi, nos travaux consistent plus particulièrement à orienter le développement des concepts de base de ce noyau minimaliste par la vérification formelle de cette propriété. La stratégie de vérification a été expérimentée, dans un premier temps, sur un modèle générique de micro-noyau que nous avons également écrit en Gallina. Par ce modèle simplifié de micro-noyau nous avons pu valider notre approche de vérification avant de l’appliquer sur l’implémentation concrète du proto-noyau Pip.

Atomic force microscopy usage in a context of multi-mode and multi-sample correlative measures on live cells

/ Dujardin Antoine / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 18-12-2018
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Assez rapidement après son apparition à la fin des années 1980, la Microscopie à Force Atomique (AFM) a démontré des perspectives prometteuses d’applications biomédicales. À l’heure actuelle, elle permet l’étude d’échantillons biologiques allant de la molécule unique à la cellule vivante proche des conditions physiologiques. Bien qu’étant applicable aux cellules eucaryotes et procaryotes, elle est entravée par son faible débit. Alors qu’elle peut être fortement automatisée sur certains échantillons bien caractérisés en air, l’automatisation de l’AFM en liquide reste rare, en particulier en multi-échantillon. Lors de ce projet doctoral, une approche automatisée a été développée pour l’étude des cellules en milieu liquide. Après une introduction du système et des développements nécessaires, nous démontrons l’approche sur des bactéries fixées et vivantes, ainsi que sur des cellules épithéliales. L’utilisation d’automatisation multi-échantillon permet d’augmenter le nombre d’échantillons rassemblés tout en limitant les interactions avec l’utilisateur. Enfin, les développements ultérieurs sont discutés pour aller vers un système automatisé à plus grande échelle sur échantillons vivants.

Mise en place d’un workflow d’identification de microorganismes et de leurs métabolites secondaires d’origine non ribosomique par spectrométrie de masse

/ Chevalier Mickaël / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 18-12-2018
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Nous avons choisi de réaliser un Workflow permettant l’incrimination, la discrimination et l’identification de peptides non ribosomiques (NRPs) connus ou inconnus dans une philosophie tournée vers le criblage de nouveaux composés actifs. Cette combinaison de méthodes analytiques commence par l’identification du microorganisme par une méthode de profilage phénotypique par spectrométrie de masse (MS). Puis, nous avons choisi de combiner pour la première fois une méthode de calcul itérative et les informations contenues dans la base de données, Norine, dédiée aux NRPs. Cette combinaison nous a permis de déterminer la composition élémentaire de peptide non ribosomique à partir de données HRMS combinées à un maillage vectoriel reliant les différents NRPs de Norine et les formules chimiques. Nous illustrons égalementque d’une part cette méthode démontrée à partir des données MS peut-être extrapolée aux données de fragmentation MS/MS et que d’autre part elle présente un intérêt pour la déréplication des NRPs mais aussi la caractérisation structurale de nouveaux composés actifs pour des applications en particulier dans les secteurs de la santé et phytosanitaires. La performance du workflow sera illustrée par l’identification de lipopeptides produit par des souches de Pseudomonas. Ces lipopeptides sont particulièrement intéressants car se sont des composés ayant des applications potentielles en biocontrôle.

Dynamique de la qualité des masses d’eau dans le bassin Artois-Picardie : compréhension des mécanismes actuels et prévision des évolutions dans un contexte de changement climatique

/ Bhurtun Pratima / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 18-12-2018
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La Selle Rivière, cours d’eau non canalisé du bassin Artois-Picardie est considérée par l’Agence de l’Eau comme une masse d’eau prioritaire dont la qualité est à améliorer. L’objet de ce travail a été d’étudier le comportement spatio-temporel de plusieurs substances déclassantes ou non, avec des échelles de temps allant du prélèvement ponctuel à la mesure haute fréquence, en passant par des échantillonneurs passifs intégrateurs. Nous nous sommes intéressés à plusieurs traceurs de la contamination urbaine, agricole et industrielle, au travers des nitrates, des phosphates, des éléments traces métalliques, de certains produits phytosanitaires et pharmaceutiques, et de la matière organique dissoute. Dans un premier temps, nous avons confirmé que la Selle est principalement alimentée par les eaux souterraines riches en nitrates, avec des teneurs résiduelles en atrazine qui se retrouvent dans le cours d’eau à des concentrations similaires. Par ailleurs, le bassin versant étant très agricole dans sa partie amont et avec des ilots urbains plutôt localisé en aval, quelques pesticides et médicaments sont retrouvés à l’état d’ultra-traces par temps sec, et des teneurs en phosphates souvent supérieures à 0,2 mg L-1. Les métaux sont peu présents dans le cours d’eau malgré des teneurs pouvant être élevées en sortie de stations d’épuration (notamment Gd et Zn) car les débits des stations représentent des apports mineurs. La mesure haute fréquence a permis de préciser des problèmes de qualité d’eau par temps de pluie avec des lessivages de sols, et des pics importants mais limités dans le temps en phosphore et carbone organique alors que l’on observe une dilution des nitrates. La composition de la matière organique étudiée par spectroscopie de fluorescence a permis de caractériser la signature spectrale de différents types d’eau (souterraine, de surface et effluent de station d’épuration) et de différencier les apports allochtones des apports autochtones. Enfin, ces résultats permettent de discuter qualitativement les futurs effets du changement climatique à l’échelle régionale sur l’évolution de la qualité de la Selle Rivière.

Clinical laboratory optimization

/ Faramarzi Oghani Sohrab / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 17-12-2018
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Cette thèse porte sur l'optimisation de la conception et des décisions opérationnelles des laboratoires d'analyses médicales. Dans cette thèse, un outil d'aide à la décision comprenant des modèles mathématiques, un algorithme heuristique et un modèle de simulation personnalisé est développé pour aider les décideurs à résoudre les principaux problèmes stratégiques, tactiques et opérationnels en conception et gestion des opérations des laboratoires d'analyses médicales. Dans cette thèse, la sélection des machines et la disposition des instruments sont étudiées en tant que principaux problèmes stratégiques, le problème de configuration des analyseurs en tant que problème tactique et l’affectation, l’aliquotage et l'ordonnancement en tant que principaux problèmes opérationnels. Un modèle de simulation personnalisé et flexible est développé dans FlexSim pour étudier le laboratoire d'analyse médicale conçu à l'aide des résultats de modèles mathématiques et d'un algorithme de layout développés. Le modèle de simulation aide le concepteur à construire et à analyser un laboratoire complet en tenant compte de toutes les principales caractéristiques du système. Cet attribut de simulation permet d'analyser le comportement du système et de déterminer si le système conçu est efficace. Pour vérifier la validité du cadre proposé, les données extraites d’un cas réel sont utilisées. Les résultats de sortie scellent l'applicabilité et l'efficacité du cadre proposé ainsi que la compétence des techniques proposées pour traiter chaque problème d'optimisation. À notre connaissance, cette thèse est l’une des principales études sur l’optimisation des laboratoires d'analyses médicales.

Les dynamiques collectives en contexte post-conflit : réflexions sur une résilience socialement soutenable

/ Archambaud Lise / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 17-12-2018
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Cette thèse aborde la notion de résilience en contexte post-conflit, à l’échelle des organisations locales. L’émergence de différents foyers de conflit a mis en exergue l’incapacité de certains Etats à assurer à leurs populations l’accès à des infrastructures et services fondamentaux. Les financements extérieurs n’étant pas en mesure de couvrir tous les besoins, ce sont alors les mécanismes de solidarité locaux qui sont promus. Après des chocs de grande ampleur, les dynamiques collectives sont perçues comme les moyens du relèvement. Il s’agit pour nous d’évaluer ces collectifs, c’est dire d’analyser les processus de structuration qui conduisent à l’action collective mais aussi les fonctions qui leur sont attribuées par leurs membres afin de comprendre leurs trajectoires. La mise à l’agenda de la notion de résilience pour penser le relèvement au sein des institutions internationales se heurtent à deux principaux écueils, premièrement celui de sa conceptualisation et deuxièmement celui de son opérationnalisation, écueils que nous tentons de dépasser dans ce travail. Comprise comme un processus, la résilience peut être articulée d’une part avec la notion de soutenabilité sociale, et d’autre part avec l’approche par les capabilités. Au travers d’une analyse menée sur trois terrains de recherche affectés par de graves crises socio-politiques, nous proposons d’identifier les fondements de la résilience collective socialement soutenable à l’échelle des organisations locales.

Composés inorganiques innovants par manipulation et diversification du sous-réseau anionique

/ Nicoud Sarah / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 14-12-2018
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Ce manuscrit détaille la découverte de nouveaux matériaux oxydes et oxysulfures. Dans un premier temps, il porte sur l’étude de composés hexagonaux RM2O4 et R2M3O7 modifiés topotactiquement par oxydation. Les deux composés métastables, YbFe2O4.5 et InFe2O4.5, montrent la conservation du caractère multicouche via un jeu de glissement des couches de fer et de terre rare et une réorganisation du sous-réseau anionique. Les structures modulées présentent une distribution unique de polyèdres FeOn (n = 4, 5 et 6). En revanche, le composé InGaFeO4.3 met en évidence la particularité des cations Ga3+ à bloquer le réarrangement structural. Les composés R2M3O7 (Yb2Fe3O7.5 et In2Ga2MnO7.12) contiennent les unités RM2O4 déjà décrites et, donc, présentent les mêmes phénomènes d’oxydation. Dans un second temps, l’étude se concentre sur la recherche de nouveaux oxysulfures de basse dimensionnalité, en s’inspirant notamment des composés Ba3VS3(VO3S) et La3SiS4(CuS3). Les phases inédites Ba10V6S7O18 et Ba10.67V3O6Fe8.67S17.33 ont été obtenues avec une charpente de basse dimension rendue possible par la présence de cations Ba2+ et d’entités V(O,S)4 qui jouent le rôle de séparateurs. La première phase ouvre la voie à de l’ingénierie du band gap à partir des différents types d’anions dont des soufres « isolés ». Les deux autres nouvelles phases Ba3(V,Cr)S3(VO3S) et La3Cu0.5 2δFe0.25+δSiS7 sont constituées de chaines ((Cr/V)3+S3 et (Fe2+/Cu+)S3 déficientes) séparées par des entités tétraédriques (VO3S et SiS4). Cette étude se termine sur la détermination structurale de Co7S8, un composé binaire du système Co-S, et la découverte de son comportement métallique non conventionnel.

Tours de Postnikov et invariants de Postnikov pour les opérades simpliciales

/ Mienné Michaël / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 14-12-2018
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Nous adaptons la définition des sections de Postnikov et des tours de Postnikov des ensembles simpliciaux aux opérades simpliciales. Nous définissons ensuite des foncteurs de cotroncation afin de filtrer la tour de Postnikov d’une opérade simpliciale par les arités et former ainsi la double tour de Postnikov de cette opérade. Nous introduisons un nouveau type d’opérade, les gamma-opérades, où gamma désigne une opérade dans les groupoïdes. Nous les utilisons pour modéliser l’action de l’opérade groupoïde fondamental d’une opérade simpliciale sur ses groupes d’homotopies et son revêtement universel. Nous munissons la catégorie des gamma-opérades d’ensembles simpliciaux d’une structure de catégorie modèle. D’autre part, nous montrons que les gamma-opérades dans la catégorie des groupes abéliens munie de la structure monoïdale induite par la somme directe forment une catégorie abélienne. Cette catégorie abélienne fournit les coefficients pour la cohomologie équivariante opéradique que nous étudions ensuite. Une version relative de cette cohomologie est également étudiée. Nous définissons alors les invariants de Postnikov d’une opérade simpliciale. Ce sont des classes de cohomologie équivariante opéradique qui permettent de reconstruire inductivement et à homotopie près une opérade simpliciale à l’aide de sa double tour. Ce processus de reconstruction est utilisé afin de développer une théorie de l’obstruction pour les opérades simpliciales : on peut étendre un morphisme d’opérades simpliciales le long d’une cofibration si et seulement une suite de classes de cohomologie équivariante opéradique relative définie inductivement est nulle.

Implication des héparanes sulfates 3-O-sulfotransférases (HS3STs) dans les processus cellulaires associés au cancer

/ Hellec Charles / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 14-12-2018
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Les héparanes sulfates (HS) sont des polysaccharides linéaires dont l’état de sulfatation détermine les propriétés biologiques. La dernière étape de leur maturation est catalysée par les HS 3-O-sulfotransférases (HS3STs), qui sont représentées par sept isoenzymes. La fonction de ces enzymes dans la progression tumorale reste controversée. C’est dans ce contexte que nous avons étudié leur rôle en utilisant la lignée de cancer du sein MDA-MB-231.Nous avons montré que l’expression transitoire des HS3ST2, 3B et 4 augmente la prolifération et la survie des cellules, ce qui est associé à une suractivation de Src et Akt. En complément, nous avons observé une augmentation de l’activation de la voie NF-κB et de l’expression de protéines anti-apoptotiques. Ces réponses ont été corrélées à une résistance accrue des cellules transfectées à la mort induite par des stimuli pro-apoptotiques ou par les cellules NK. Ces premiers résultats suggèrent que les HS 3-O-sulfatés pourraient avoir un rôle protecteur contre le système immunitaire. La neuropiline-1 a récemment été décrite comme un ligand des HS 3-O-sulfatés. Nous avons donc poursuivi notre étude en analysant le rôle de ce co-récepteur dans des cellules exprimant stablement la HS3ST3B. L’invalidation d’expression de la neuropiline-1 réduit la prolifération et la survie des cellules transfectées, ainsi que l’activation de Src et Akt. Ces derniers résultats suggèrent que les propriétés pro-tumorales des HS modifiés par la HS3ST3B sont dépendantes de leur interaction avec la neuropiline-1. Dans leur ensemble, nos travaux suggèrent que l’expression de certaines HS3STs dans les cellules cancéreuses pourrait être de mauvais pronostic.

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