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Quantifying energetic muscular metabolism and mitochondrial capacity are of crucial interest to reveal muscular disorders, metabolic diseases or cardiovascular diseases like mitochondrial myopathy, diabetes or peripheral arthery diseases. 31P spectroscopy is a non-invasive way to monitor energetic metabolism and dynamic concentrations of 31P during exercise or after during recovery, and provides informations on mitochondrial and oxidative capacity. The assessment of energetic metabolism via 31P spectroscopy can be done with non-localized spectroscopy, single voxel selection spectroscopy and Magnetic Resonance Spectroscopic Imaging (MRSI). In clinical practice, mostly non localized 31P spectroscopy is done, preventing metabolic information from different individual muscles to be measured, but an average information resulting from the whole muscle and collected at once by the surface coil used for the experiment. The use of localized 31P spectroscopy would enable to access spatially resolved information and motivate the development of new home made sequences integrating the most advanced technical developments. Magnetic resonance Chemical shift Spectroscopic Imaging (CSI) available in clinical systems have very long acquisition time that limits their clinical use to static acquisition, while this is essentially the capacity to measure 31P dynamically during an exercise protocol that is of interest. The methodological developments on MRSI realized In the context of this thesis, aimed precisely at reducing the acquisition time and in view of some clinical applications. A fast MRSI acquisition method has thus been developed involving a non-Cartesian k-space Sampling (spiral sampling), coupled to a smart under-sampling of the temporal dimension, exploiting a priori known spectral support and a least-square estimation for signal reconstruction. This method has been validated using simulations, and implemented in a MR scanner, optimized and then tested in vivo on the calf muscle for 1H and 31P MRSI applications. Dynamic 31P applications were also performed at 3T and the use of the under-sampled CSI_spiral MRSI developed sequence has been shown to adequately reveal the expected dynamic changes in PCr. Quantification of the signal further enable us to access mitochondrial capacity, with a twice higher dynamic temporal resolution compared to the fully sampled CSI_spiral MRSI case, and similar temporal resolution as the non-localized classically used MRS sequence. Those developments are of crucial interest for a spatially resolved assessment of mitochondrial capacity within different muscles, i.e. to point out individual muscle alterations related to specific damages or differences between muscle energy consumption during the exercise. Sequence improvements on 1D localized 31P spectroscopy were also integrated in the clinical sequence and used in an on-going clinical protocol; in order, in the long term, to apply the sequence developments carried out during this thesis to a clinical context. First tested on safe volunteers for reproducibility, the protocol involves patients that suffer from lower leg arteriopathy. The objective was to assess mitochondrial capacity of those patients before and after a revascularization of the damaged artery. Results showed significant improvement in mitochondrial capacity after revascularization, La quantification du métabolisme musculaire énergétique et de la capacité mitochondriale est d'un intérêt crucial pour étudier les troubles musculaires, les maladies métaboliques ou cardiovasculaires comme la myopathie mitochondriale, le diabète ou les maladies artérielles périphériques. La spectroscopie 31P est un moyen non invasif de monitorer le métabolisme énergétique et les concentrations dynamiques de métabolites phosphorylés pendant ou après un exercice et fournit des informations sur la capacité mitochondriale et oxydative du muscle squelettique. L'évaluation du métabolisme énergétique par spectroscopie 31P peut se faire par spectroscopie non localisée, spectroscopie monovoxel et imagerie spectroscopique par résonance magnétique (MRSI). Dans la pratique clinique, la spectroscopie 31P non localisée est généralement réalisée, ce qui empêche de mesurer les informations métaboliques de différents muscles individuellement, et une information moyenne résultant du muscle entier est collectée en une seule fois par la bobine de surface utilisée pour l'expérience. L'utilisation de la spectroscopie 31P localisée permettrait d'accéder à des informations spatialement résolues et de motiver le développement de nouvelles séquences intégrant les développements techniques les plus avancés. L'imagerie spectroscopique par résonance magnétique (ISRM) disponible dans les systèmes cliniques a un temps d'acquisition très long qui limite son utilisation clinique à l'acquisition statique, alors que ce qui est d’intérêt est essentiellement la capacité à mesurer dynamiquement les variations de concentration des métabolites phosphorylés au cours d’un protocole d'exercice. Les développements méthodologiques sur l’ISRM réalisés dans le cadre de cette thèse, se sont attaqués précisément à réduire le temps d'acquisition, en vue d’applications cliniques. Une méthode d'acquisition ISRM rapide a donc été développée, impliquant un échantillonnage non cartésien dans l'espace k (échantillonnage en spirale), couplé à un sous-échantillonnage intelligent de la dimension temporelle, exploitant la connaissance a priori de la parcimonie du support spectral et une estimation par moindres carrés pour la reconstruction du signal. Cette méthode a été validée à l'aide de simulations et mise en œuvre dans un système IRM, optimisée puis testée in vivo sur le muscle du mollet pour des applications ISRM 1H et 31P. Des applications dynamiques 31P ont également été réalisées à 3T et l'utilisation de la séquence sous-échantillonnée CSI spiral développée a montré qu'elle était capable de révéler les changements dynamiques attendus dans le PCr. La quantification du signal nous a permis en outre d'accéder à la capacité mitochondriale, avec une résolution temporelle dynamique deux fois supérieure à celle du cas ISRM spiral avec échantillonnage régulier, et une résolution temporelle similaire à celle de l’ISRM non localisée utilisée conventionnellement. Ces développements sont d'un intérêt crucial pour une évaluation spatialement résolue de la capacité mitochondriale au sein de différents muscles ; c'est-à-dire pour mettre en évidence des altérations musculaires individuelles liées à des dommages spécifiques ou des différences de consommation d'énergie entre les différents chefs musculaires pendant l'exercice. Des améliorations de séquence sur la spectroscopie 31P localisée 1D ont également été intégrées dans un protocole clinique en cours, afin, à terme, d’appliquer les développements de séquence réalisés pendant cette thèse à un contexte clinique. D'abord testé sur des volontaires sains pour la reproductibilité, le protocole implique des patients qui souffrent d'artériopathie de la jambe inférieure. L'objectif était d'évaluer la capacité mitochondriale de ces patients avant et après une revascularisation de l'artère endommagée. Les résultats ont montré une amélioration significative de la capacité mitochondriale après revascularisation

Quantifying energetic muscular metabolism and mitochondrial capacity are of crucial interest to reveal muscular disorders, metabolic diseases or cardiovascular diseases like mitochondrial myopathy, diabetes or peripheral arthery diseases. 31P spectroscopy is a non-invasive way to monitor energetic metabolism and dynamic concentrations of 31P during exercise or after during recovery, and provides informations on mitochondrial and oxidative capacity. The assessment of energetic metabolism via 31P spectroscopy can be done with non-localized spectroscopy, single voxel selection spectroscopy and Magnetic Resonance Spectroscopic Imaging (MRSI). In clinical practice, mostly non localized 31P spectroscopy is done, preventing metabolic information from different individual muscles to be measured, but an average information resulting from the whole muscle and collected at once by the surface coil used for the experiment. The use of localized 31P spectroscopy would enable to access spatially resolved information and motivate the development of new home made sequences integrating the most advanced technical developments. Magnetic resonance Chemical shift Spectroscopic Imaging (CSI) available in clinical systems have very long acquisition time that limits their clinical use to static acquisition, while this is essentially the capacity to measure 31P dynamically during an exercise protocol that is of interest. The methodological developments on MRSI realized In the context of this thesis, aimed precisely at reducing the acquisition time and in view of some clinical applications. A fast MRSI acquisition method has thus been developed involving a non-Cartesian k-space Sampling (spiral sampling), coupled to a smart under-sampling of the temporal dimension, exploiting a priori known spectral support and a least-square estimation for signal reconstruction. This method has been validated using simulations, and implemented in a MR scanner, optimized and then tested in vivo on the calf muscle for 1H and 31P MRSI applications. Dynamic 31P applications were also performed at 3T and the use of the under-sampled CSI_spiral MRSI developed sequence has been shown to adequately reveal the expected dynamic changes in PCr. Quantification of the signal further enable us to access mitochondrial capacity, with a twice higher dynamic temporal resolution compared to the fully sampled CSI_spiral MRSI case, and similar temporal resolution as the non-localized classically used MRS sequence. Those developments are of crucial interest for a spatially resolved assessment of mitochondrial capacity within different muscles, i.e. to point out individual muscle alterations related to specific damages or differences between muscle energy consumption during the exercise. Sequence improvements on 1D localized 31P spectroscopy were also integrated in the clinical sequence and used in an on-going clinical protocol; in order, in the long term, to apply the sequence developments carried out during this thesis to a clinical context. First tested on safe volunteers for reproducibility, the protocol involves patients that suffer from lower leg arteriopathy. The objective was to assess mitochondrial capacity of those patients before and after a revascularization of the damaged artery. Results showed significant improvement in mitochondrial capacity after revascularization, La quantification du métabolisme musculaire énergétique et de la capacité mitochondriale est d'un intérêt crucial pour étudier les troubles musculaires, les maladies métaboliques ou cardiovasculaires comme la myopathie mitochondriale, le diabète ou les maladies artérielles périphériques. La spectroscopie 31P est un moyen non invasif de monitorer le métabolisme énergétique et les concentrations dynamiques de métabolites phosphorylés pendant ou après un exercice et fournit des informations sur la capacité mitochondriale et oxydative du muscle squelettique. L'évaluation du métabolisme énergétique par spectroscopie 31P peut se faire par spectroscopie non localisée, spectroscopie monovoxel et imagerie spectroscopique par résonance magnétique (MRSI). Dans la pratique clinique, la spectroscopie 31P non localisée est généralement réalisée, ce qui empêche de mesurer les informations métaboliques de différents muscles individuellement, et une information moyenne résultant du muscle entier est collectée en une seule fois par la bobine de surface utilisée pour l'expérience. L'utilisation de la spectroscopie 31P localisée permettrait d'accéder à des informations spatialement résolues et de motiver le développement de nouvelles séquences intégrant les développements techniques les plus avancés. L'imagerie spectroscopique par résonance magnétique (ISRM) disponible dans les systèmes cliniques a un temps d'acquisition très long qui limite son utilisation clinique à l'acquisition statique, alors que ce qui est d’intérêt est essentiellement la capacité à mesurer dynamiquement les variations de concentration des métabolites phosphorylés au cours d’un protocole d'exercice. Les développements méthodologiques sur l’ISRM réalisés dans le cadre de cette thèse, se sont attaqués précisément à réduire le temps d'acquisition, en vue d’applications cliniques. Une méthode d'acquisition ISRM rapide a donc été développée, impliquant un échantillonnage non cartésien dans l'espace k (échantillonnage en spirale), couplé à un sous-échantillonnage intelligent de la dimension temporelle, exploitant la connaissance a priori de la parcimonie du support spectral et une estimation par moindres carrés pour la reconstruction du signal. Cette méthode a été validée à l'aide de simulations et mise en œuvre dans un système IRM, optimisée puis testée in vivo sur le muscle du mollet pour des applications ISRM 1H et 31P. Des applications dynamiques 31P ont également été réalisées à 3T et l'utilisation de la séquence sous-échantillonnée CSI spiral développée a montré qu'elle était capable de révéler les changements dynamiques attendus dans le PCr. La quantification du signal nous a permis en outre d'accéder à la capacité mitochondriale, avec une résolution temporelle dynamique deux fois supérieure à celle du cas ISRM spiral avec échantillonnage régulier, et une résolution temporelle similaire à celle de l’ISRM non localisée utilisée conventionnellement. Ces développements sont d'un intérêt crucial pour une évaluation spatialement résolue de la capacité mitochondriale au sein de différents muscles ; c'est-à-dire pour mettre en évidence des altérations musculaires individuelles liées à des dommages spécifiques ou des différences de consommation d'énergie entre les différents chefs musculaires pendant l'exercice. Des améliorations de séquence sur la spectroscopie 31P localisée 1D ont également été intégrées dans un protocole clinique en cours, afin, à terme, d’appliquer les développements de séquence réalisés pendant cette thèse à un contexte clinique. D'abord testé sur des volontaires sains pour la reproductibilité, le protocole implique des patients qui souffrent d'artériopathie de la jambe inférieure. L'objectif était d'évaluer la capacité mitochondriale de ces patients avant et après une revascularisation de l'artère endommagée. Les résultats ont montré une amélioration significative de la capacité mitochondriale après revascularisation

International audience

The selection a small region within the body is a critical requirement for in vivo NMR spectroscopy. This thesis presents different methods to optimize this selection and avoid contamination with extraneous signals even in presence of static magnetic field inhomogeneities and radiofrequency pulses imperfections.The first method presented allows for correcting single-voxel spectrum.The second reconstruction method for spectroscopic imaging is based on solving a system of linear equations instead of the inverse Fourier transform usually used.This particular modification allows taking into account defects in the local magnetic field.The last method developedallows metabolites quantificationeven when the signal is weak or when themagnetic field defects are large., La spectroscopie localisée par Résonance Magnétique Nucléaire (RMN) a de nombreuses applications in vivo, car cette technique permet l'étude des métabolites endogènes. Cette thèse explore dans ce contexte diverses voies d'amélioration des données de spectroscopie. La première méthode présentée, est une méthode de correction de spectre mono-voxel. Une méthode de reconstruction pour l'imagerie spectroscopique s'appuyant sur la résolution d'un système d'équations linéaires au lieu de la transformation inverse de Fourier utilisée habituellement est ensuite proposée. Cette modification permet notamment la prise en compte des défauts du champ magnétique local. Enfin, une dernière méthode qui trouve son utilité lorsque le signal est trop faible pour permettre la quantification des signaux des métabolites ou lorsque les défauts du champ magnétique sont trop importants est développée puis validée par simulation et expérimentalement.

Magnetic Resonance Spectroscopy (MRS) and Spectroscopic Imaging (MRSI) play an emerging role in clinical assessment, providing in vivo estimation of disease markers while being non-invasive and applicable to a large range of tissues. However, static magnetic field inhomogeneity, as well as eddy currents in the acquisition hardware, cause important distortions in the lineshape of acquired NMR spectra, possibly inducing significant bias in the estimation of metabolite concentrations. In the post-acquisition stage, this is classically handled through the use of pre-processing methods to correct the dataset lineshape, or through the introduction of more complex analytical model functions. This thesis concentrates on handling arbitrary lineshape distortions in the case of quantitation methods that use a metabolite basis-set as prior knowledge. Current approaches are assessed, and a novel approach is proposed, based on adapting the basis-set lineshape to the measured signal.Assuming a common lineshape to all spectral components, a new method is derived and implemented, featuring time domain local regression (LOWESS) filtering. Validation is performed on synthetic signals as well as on in vitro phantom data. Finally, a completely new approach to MRS quantitation is proposed, centred on the use of the compact spectral support of the estimated common lineshape. The new metabolite estimators are tested alone, as well as coupled with the more common residual-sum-of-squares MLE estimator, significantly reducing quantitation bias for high signal-to-noise ratio data., La Spectroscopie et l'Imagerie Spectroscopique de Résonance Magnétique (ISRM) jouent un rôle émergent parmi les outils cliniques, en donnant accès, d'une manière complètement non-invasive, aux concentrations des métabolites in vivo. Néanmoins, les inhomogénéités du champ magnétique, ainsi que les courants de Foucault, produisent des distorsions significatives de la forme de raie des spectres, induisant des conséquences importantes en termes de biais lors de l'estimation des concentrations. Lors des traitements post-acquisition, cela est habituellement traité à l'aide des méthodes de pré-traitement, ou bien par l'introduction de fonctions analytiques plus complexes. Cette thèse se concentre sur la prise en compte de distorsions arbitraires de la forme de raie, dans le cas des méthodes qui utilisent une base de métabolites comme connaissance a priori. L'état de l'art est évalué, et une nouvelle approche est proposée, fondée sur l'adaptation de l'amortissement de la base des métabolites au signal acquis. La forme de raie présumée commune à tous les métabolites est estimée et filtrée à l'aide de la méthode LOWESS. L'approche est validée sur des signaux simulés, ainsi que sur des données acquises in vitro. Finalement, une deuxième approche novatrice est proposée, fondée sur l'utilisation des propriétés spectrales de la forme de raie commune. Le nouvel estimateur est testé seul, mais aussi associé avec l'estimateur classique de maximum de vraisemblance, démontrant une réduction significative du biais dans le cas des signaux à haut rapport signal-sur-bruit.

Magnetic Resonance Spectroscopy (MRS) and Spectroscopic Imaging (MRSI) play an emerging role in clinical assessment, providing in vivo estimation of disease markers while being non-invasive and applicable to a large range of tissues. However, static magnetic field inhomogeneity, as well as eddy currents in the acquisition hardware, cause important distortions in the lineshape of acquired NMR spectra, possibly inducing significant bias in the estimation of metabolite concentrations. In the post-acquisition stage, this is classically handled through the use of pre-processing methods to correct the dataset lineshape, or through the introduction of more complex analytical model functions. This thesis concentrates on handling arbitrary lineshape distortions in the case of quantitation methods that use a metabolite basis-set as prior knowledge. Current approaches are assessed, and a novel approach is proposed, based on adapting the basis-set lineshape to the measured signal.Assuming a common lineshape to all spectral components, a new method is derived and implemented, featuring time domain local regression (LOWESS) filtering. Validation is performed on synthetic signals as well as on in vitro phantom data. Finally, a completely new approach to MRS quantitation is proposed, centred on the use of the compact spectral support of the estimated common lineshape. The new metabolite estimators are tested alone, as well as coupled with the more common residual-sum-of-squares MLE estimator, significantly reducing quantitation bias for high signal-to-noise ratio data., La Spectroscopie et l'Imagerie Spectroscopique de Résonance Magnétique (ISRM) jouent un rôle émergent parmi les outils cliniques, en donnant accès, d'une manière complètement non-invasive, aux concentrations des métabolites in vivo. Néanmoins, les inhomogénéités du champ magnétique, ainsi que les courants de Foucault, produisent des distorsions significatives de la forme de raie des spectres, induisant des conséquences importantes en termes de biais lors de l'estimation des concentrations. Lors des traitements post-acquisition, cela est habituellement traité à l'aide des méthodes de pré-traitement, ou bien par l'introduction de fonctions analytiques plus complexes. Cette thèse se concentre sur la prise en compte de distorsions arbitraires de la forme de raie, dans le cas des méthodes qui utilisent une base de métabolites comme connaissance a priori. L'état de l'art est évalué, et une nouvelle approche est proposée, fondée sur l'adaptation de l'amortissement de la base des métabolites au signal acquis. La forme de raie présumée commune à tous les métabolites est estimée et filtrée à l'aide de la méthode LOWESS. L'approche est validée sur des signaux simulés, ainsi que sur des données acquises in vitro. Finalement, une deuxième approche novatrice est proposée, fondée sur l'utilisation des propriétés spectrales de la forme de raie commune. Le nouvel estimateur est testé seul, mais aussi associé avec l'estimateur classique de maximum de vraisemblance, démontrant une réduction significative du biais dans le cas des signaux à haut rapport signal-sur-bruit.

Axe 1 Fractionnement des Agro ressources : bases structurales et physicochimiques ; procédés de broyage, extraction et de séparation Contact: paroi cellulaire; endosperme; International audience; Previous studies using spectroscopic imaging have allowed the spatial distribution of structural components in wheat endosperm cell walls to be determined. FT-IR microspectroscopy showed differing changes in arabinoxylan (AX) structure, during grain development under cool/wet and hot/dry growing conditions, for differing cultivars (Toole et al. in Planta 225:1393-1403, 2007). These studies have been extended using Raman microspectroscopy, providing more details of the impact of environment on the polysaccharide and phenolic components of the cell walls. NMR studies provide complementary information on the types and levels of AX branching both early in development and at maturity. Raman microspectroscopy has allowed the arabinose:xylose (A/X) ratio in the cell wall AX to be determined, and the addition of ferulic acid and related phenolic acids to be followed. The changes in the A/X ratio during grain development were affected by the environmental conditions, with the A/X ratio generally being slightly lower for samples grown under cool/wet conditions than for those from hot/dry conditions. The degree of esterification of the endosperm cell walls with ferulic acid was also affected by the environment, being lower under hot/dry conditions. The results support earlier suggestions that AX is either delivered to the cell wall in a highly substituted form and is remodelled through the action of arabinoxylan arabinofuranohydrolases or arabinofuranosidases, or that low level substituted AX are incorporated into the wall late in cell wall development, reducing the average degree of substitution, and that the rate of this remodelling is influenced by the environment. (1)H NMR provided a unique insight into the chemical structure of intact wheat endosperm cell walls, providing qualitative information on the proportions of mono- and disubstituted AX and the levels of branching of adjacent units. The A/X ratio did not change greatly with either the development stage or the growth conditions, but the ratio of mono- to disubstituted Xylp residues increased markedly (by about fourfold) in the more mature samples, confirming the changes in branching levels determined using FT-IR. To the best of our knowledge, this is the first time that intact endosperm cell walls have been studied by (1)H NMR.

The classical spectroscopie imaging using the selection of specific spectral absorption band for each element in a mixture has reached its limitations while analysing nome complex natural or industrial samples. The chemometric methods are then a precious tool to overcome the limitations resulting both spectral overlappings and instrumentation. Nevertheless, an optimisation and an adaptation of methodologies of resolution to concrete cases under analysis are also needed. Our study has mainly targeted many different chemometrics procedures owing best extraction of mirospectrometric images of eonstituents in mixture. In first step, an optimisation was made on synthetic data for an ensemble of multivariate curve resolution methods. Among these, OPA(var) (Orthogonal Projection approach by variables selection) was demonstrated having the best effectiveness qualitatively. The original gait involving the coupling of chemometrics methods in the optimisation with MCR-ALS (Multivariate Curve Resolution -- Alternating Least Squares) was fulfilled. The resolution capacity of MCR-ALS was considerably increased by this coupling procedure. At pixel level, the local rank constraints were specified and applied. The relevance of the coupling and extraction effectiveness by the local rank constraints were highlighted in many studied cases.The application of this methodology carried out on a real spectral data from Raman microspectrometry leaded to a good conclusion. Calculi urinary constitueras were identified by their respective spectra thanks to library of reference. The extracted images from calculated concentrations show the each constituent distribution in area under analysis. In such pathology, a good identification of formation chronology of different components allows best diagnostic and adapted medical treatment. In our study, the effective reproduction of best quality microspectrometric images by the chemometric methods is demonstrated efficiently even if in a complex real case.; L'imagerie spectroscopique classique utilisant la sélection d'une bande spectrale d'absorption spécifique pour chaque composé d'un mélange a atteint ses limites lors d'analyse d'échantillons complexes naturels ou industriels. Les méthodes chimiométriques sont alors un précieux outil pour s'affranchir à la fois des limitations dues aux recouvrements spectraux et certaines limitations instrumentales. Cependant une optimisation et une adaptation des méthodologies de résolution aux cas concrets sous analyse sont nécessaires. Notre étude a ciblé les différents traitements chimiométriques permettant de mieux extraire les images microspectrométriques des constituants d'un mélange. Dans une première étape, une optimisation est effectuée sur des données synthétiques pour un ensemble des méthodes de résolution multivariées. Parmi celles-ci, OPA(var) (Orthogonal Projection Approach par sélection des variables) s'est révélée être le plus efficace qualitativement. Puis, la démarche originale mettant en oeuvre le couplage des méthodes chimiométriques de l'optimisation avec MCR-ALS (Multivariate Curve Resolution - Alternating Least Squares) a été réalisée. La capacité de résolution de MCR-ALS se trouve considérablement renforcée par ce couplage. Ensuite, au niveau du pixel, les contraintes liées au rang local ont été spécifiées et appliquées. La pertinence du couplage réalisé et l'efficacité d'extraction par les contraintes du rang local ont été mises en évidence dans les nombreux cas étudiés. L'application de cette méthodologie d'analyse, mise en place, sur des données réelles issues de la micro- spectrométrie Raman a abouti d'une manière concluante. Les constituants d'un calcul urinaire sont identifiés par leurs spectres respectifs grâce à une bibliothèque de référence. Chaque image extraite indique la répartition du composé correspondant dans la partie analysée par l'intermédiaire d'une échelle de couleur adaptée. En effet, dans ce type de pathologie, une bonne identification de la chronologie de formation de différents constituants permet un meilleur diagnostic et un traitement médical adapté. Dans notre étude, la reproduction efficace des images microspectrométriques de grande qualité par les méthodes chimiométriques est prouvée même dans un cas réel complexe.

The classical spectroscopie imaging using the selection of specific spectral absorption band for each element in a mixture has reached its limitations while analysing nome complex natural or industrial samples. The chemometric methods are then a precious tool to overcome the limitations resulting both spectral overlappings and instrumentation. Nevertheless, an optimisation and an adaptation of methodologies of resolution to concrete cases under analysis are also needed. Our study has mainly targeted many different chemometrics procedures owing best extraction of mirospectrometric images of eonstituents in mixture. In first step, an optimisation was made on synthetic data for an ensemble of multivariate curve resolution methods. Among these, OPA(var) (Orthogonal Projection approach by variables selection) was demonstrated having the best effectiveness qualitatively. The original gait involving the coupling of chemometrics methods in the optimisation with MCR-ALS (Multivariate Curve Resolution -- Alternating Least Squares) was fulfilled. The resolution capacity of MCR-ALS was considerably increased by this coupling procedure. At pixel level, the local rank constraints were specified and applied. The relevance of the coupling and extraction effectiveness by the local rank constraints were highlighted in many studied cases.The application of this methodology carried out on a real spectral data from Raman microspectrometry leaded to a good conclusion. Calculi urinary constitueras were identified by their respective spectra thanks to library of reference. The extracted images from calculated concentrations show the each constituent distribution in area under analysis. In such pathology, a good identification of formation chronology of different components allows best diagnostic and adapted medical treatment. In our study, the effective reproduction of best quality microspectrometric images by the chemometric methods is demonstrated efficiently even if in a complex real case.; L'imagerie spectroscopique classique utilisant la sélection d'une bande spectrale d'absorption spécifique pour chaque composé d'un mélange a atteint ses limites lors d'analyse d'échantillons complexes naturels ou industriels. Les méthodes chimiométriques sont alors un précieux outil pour s'affranchir à la fois des limitations dues aux recouvrements spectraux et certaines limitations instrumentales. Cependant une optimisation et une adaptation des méthodologies de résolution aux cas concrets sous analyse sont nécessaires. Notre étude a ciblé les différents traitements chimiométriques permettant de mieux extraire les images microspectrométriques des constituants d'un mélange. Dans une première étape, une optimisation est effectuée sur des données synthétiques pour un ensemble des méthodes de résolution multivariées. Parmi celles-ci, OPA(var) (Orthogonal Projection Approach par sélection des variables) s'est révélée être le plus efficace qualitativement. Puis, la démarche originale mettant en oeuvre le couplage des méthodes chimiométriques de l'optimisation avec MCR-ALS (Multivariate Curve Resolution - Alternating Least Squares) a été réalisée. La capacité de résolution de MCR-ALS se trouve considérablement renforcée par ce couplage. Ensuite, au niveau du pixel, les contraintes liées au rang local ont été spécifiées et appliquées. La pertinence du couplage réalisé et l'efficacité d'extraction par les contraintes du rang local ont été mises en évidence dans les nombreux cas étudiés. L'application de cette méthodologie d'analyse, mise en place, sur des données réelles issues de la micro- spectrométrie Raman a abouti d'une manière concluante. Les constituants d'un calcul urinaire sont identifiés par leurs spectres respectifs grâce à une bibliothèque de référence. Chaque image extraite indique la répartition du composé correspondant dans la partie analysée par l'intermédiaire d'une échelle de couleur adaptée. En effet, dans ce type de pathologie, une bonne identification de la chronologie de formation de différents constituants permet un meilleur diagnostic et un traitement médical adapté. Dans notre étude, la reproduction efficace des images microspectrométriques de grande qualité par les méthodes chimiométriques est prouvée même dans un cas réel complexe.

A new combustion regime, able to reduce the nitric oxide formation is studied. A flame is stabilised between two preheated jets of diluted reactants, injected separately in a counter-flow burner. An experimental device was built, which enables the stretch rate, the turbulent intensity, the preheating temperature and the dilution with nitrogen of the reactants to be varied. The aerothermochemical characterisation is carried out using PIV, and spontaneous emission charting of OH* and CH* radicals. Specific algorithms were developed to process the digital pictures, and to extract the coordinates of the reactive zones. The influence of the parameters on the combustion regime has been measured. The domain of flammability grows with increasing temperature and turbulence intensity, and shrinks with the dilution. These observations have been linked to the thickness of the chemically active layers. Turbulence increases species transport, and, when the reactive species are preheated, strengthens the flame against extinction. Increase of temperature and turbulence leads to homogenisation of the spatial properties of both the flame and the flow., Un nouveau régime de combustion capable de réduire la formation des oxydes d'azote est étudié. Une flamme non prémélangée est stabilisée entre des réactifs dilués, préalablement chauffés et injectés séparément dans un brûleur à contre-courant. Un dispositif expérimental a été réalisé, avec pour paramètres de fonctionnement l'étirement aérodynamique, le taux de turbulence des jets opposés, la température de préchauffage et le taux de dilution dans l'azote des espèces réactives. La caractérisation aérothermochimique est effectuée au moyen de la PIV et de l'imagerie d'émission des radicaux OH* et CH*. Des algorithmes spécifiques de traitement des images et d'extraction des zones réactives ont été mis au point. L'influence des paramètres sur les propriétés de la flamme a été mesurée. Le domaine d'inflammabilité croît avec l'augmentation de la température et de la turbulence, mais se restreint avec celle de la dilution. Ces observations ont été reliées à l'épaisseur des zones chimiquement actives. La turbulence augmente le transport des espèces et rend la flamme, lorsque les réactifs sont préchauffés, plus robuste à l'extinction. L'augmentation de la température et de la turbulence conduit à une homogénéisation spatiale des propriétés de la flamme et de l'écoulement.