Sparse approaches for the exact distribution of patterns in long state sequences generated by a Markov source

We present two novel approaches for the computation of the exact distribution of a pattern in a long sequence. Both approaches take into account the sparse structure of the problem and are two-part algorithms. The first approach relies on a partial recursion after a fast computation of the second largest eigenvalue of the transition matrix of a Markov chain embedding. The second approach uses fast Taylor expansions of an exact bivariate rational reconstruction of the distribution. We illustrate the interest of both approaches on a simple toy-example and two biological applications: the transcription factors of the Human Chromosome 5 and the PROSITE signatures of functional motifs in proteins. On these example our methods demonstrate their complementarity and their hability to extend the domain of feasibility for exact computations in pattern problems to a new level

Analysis of exhaled air by nanocomposite sensor arrays : he electronic nose for diagnosis support. Application to chronic kidney disease

Les insuffisances rénales chroniques touchent près de trois millions de personnes en France, dont 70 000 à un stade terminal nécessitant une greffe ou plusieurs hémodialyses hebdomadaires. Pour ralentir la progression de cette pathologie irréversible, il est essentiel de se faire diagnostiquer le plus tôt possible. Bien que les prises de sang soient efficaces, c’est une méthode invasive. Cette thèse s’intéresse donc à une méthode de diagnostic prometteuse qui consiste à analyser et mesurer les marqueurs cibles dans l’air exhalé. En effet, certains d’entre eux, dont l’ammoniac, voient leurs concentrations augmenter dans l’air exhalé lorsque les reins fonctionnent moins bien. Pour cela, la solution technologique retenue a été le nez électronique. C’est l’outil qui permet d’avoir le meilleur compromis précision et compacité. Cependant, le nez électronique a également des défauts qui sont détaillés et dont des solutions sont proposées dans ce document. D’abord, le choix de la matrice de capteurs, qui est la base du nez électronique est justifié. La surface sensible repose sur la polyaniline. Ce polymère conducteur a été retenu car il est très sensible à l’ammoniac. Toutefois, il l’est également à l’humidité, très présente dans l’air exhalé. Le choix des paramètres des courbes de réponses ainsi que de l’algorithme de classification ont permis d’atteindre une précision de classification de 91 % pour la mesure de concentration d’ammoniac dans un mélange simulant l’air exhalé. Ensuite, les problématiques liées aux dérives des capteurs dans le temps sont détaillées et un algorithme pour les contrer a été développé, permettant de maintenir une précision à 80 % après quatre mois d’utilisation, alors qu’il aurait chuté à 50 % si rien n’avait été prévu pour gérer les dérives. Enfin, un prototype de nez électronique portable a été conçu, de la matrice de capteur, à l’interface de mesure et la partie classification, avec des composants bas coûts (l’ensemble coûte environ100 euros) consommant 2,1 W et permettant de le faire fonctionner pendant 14 heures avec une batterie de téléphone. Ce prototype a été testé sur des échantillons réels de patients atteints d’insuffisances rénales chroniques et démontre la faisabilité d’un dispositif d’aide au diagnostic.Chronic kidney disease affects nearly three million people in France, including 70,000 at anend stage requiring transplantation or several weekly hemodialyses. To prevent the progression of this irreversible disease, it is essential to be diagnosed as soon as possible. Although blood tests are effective, it is an invasive method. This thesis therefore focuses on a promising diagnostic method that consists of analyzing and measuring biomarkers in exhaled air. Indeed, some of them, including ammonia, increase their concentrations in exhaled air when the kidneys do not work as well as usual. For this purpose, the technological solution chosen was the electronic nose. It is the ideal solution to achieve the best compromise between accuracy and compactness. However, the e-nose also has a number of drawbacks that are detailed and for which solutions are proposed in this document. First, the choice of the sensor matrix, which is the basis of the e-nose, is justified. The sensitive surface is based on polyaniline. This conductive polymer was chosen because it is very sensitive to ammonia. However, it is also affected by humidity, which is very abundant in exhaled air. The choice of response curve features and the classification algorithm resulted in a classification accuracy of 91% for measuring ammonia concentration in a mixture simulating exhaled air. Then, the problems related to sensor drift over time are detailed and an algorithmhas been developed to counter them, allowing to maintain an accuracy at 80% after four months of use, whereas it would have dropped to 50% if nothing had been planned to manage drift. Finally, a prototype of a portable electronic nose has been designed, from the sensor matrix to the measurement interface and classification part, with low-cost components (the package costs around 100 euros) consuming 2.1 W and allowing it to operate for 14 hours with a telephone battery. This prototype has been tested on real samples of patients with chronic kidney disease and demonstrates the feasibility of a diagnostic aid device

Modelling of multiphase flows of viscoelastic fluids in porous media

Les écoulements multiphasiques viscoélastiques en milieux poreux sont au centre de nombreuses recherches fondamentales et appliquées. Initiés par l’industrie pétrolière, leur développement s’étend aujourd’hui sur un large éventail de domaines tels que le génie civil, les géosciences, les matériaux composites et plus récemment les sciences de la vie. La formulation mathématique de ces problèmes repose généralement sur des équations gouvernantes formulées directement à l’échelle macroscopique, ou dérivées par changement d’échelle à partir des relations microscopiques. Généralement, la seconde approche est privilégiée, car elle permet d’établir une connexion claire entre les différentes échelles de description du milieu poreux et d’identifier les hypothèses res-trictives nécessaires à la formulation du problème. Cependant, lorsque le changement d’échelle est effectué, de nombreux paramètres restent encore à caractériser, et des conditions de fermeture supplémentaires sont à consi-dérer afin d’obtenir un système mathématique fermé. Pour les écoulements d’intérêt, présentant à la fois un caractère multiphasique et viscoélastique, la prise en compte des relations macroscopiques empiriques usuelles peut être trop imprécise pour rendre compte correctement de la physique sous-jacente, et peu de données expé-rimentales permettent de renseigner les paramètres manquants à l’échelle du milieu poreux.Une solution à ce problème consiste à modéliser numériquement les écoulements directement à l’échelle micros-copique afin de retrouver les grandeurs manquantes par des expériences de microfluidique in silico. Dans ces travaux de thèse, une formulation mathématique d’écoulement multiphasique viscoélastique a ainsi été dérivée à l’échelle du pore pour deux applications d’intérêt : la modélisation de la récupération améliorée du pétrole et la croissance tumorale. La dérivation d’un modèle unique pour ces deux applications utilise les lois de conservation de grandeurs extensives à l’échelle microscopiques considérées lors des opérations de changement d’échelle. La formulation résultante permet une description multiphasique à travers une méthode d’interface diffuse et la prise en compte de la viscoélasticité des phases est modélisée par une loi constitutive d’Oldroyd-B. Le modèle mathématique, implémenté dans un code éléments finis, permet d’étudier comment la rhéologie viscoélastique des solutions de polymère peut être utilisée afin d’améliorer la mobilisation du pétrole à l’échelle du pore lors d’opérations de récupération tertiaire. L’influence de la viscoélasticité sur les résultats numériques obtenus, tout comme l’efficacité du procédé, est comparée aux résultats expérimentaux existant de la littérature. Dans un second temps, le modèle mathématique a été spécialisé pour simuler la croissance d’agrégats de cellules cancéreuses de quelques centaines de microns. L’analogie entre les tissus biologiques et les fluides viscoélastiques est courante pour des fins de modélisations mathématiques depuis les travaux de Steinberg sur la dynamique des tissus vivants. Dans cette thèse, cette similarité est utilisée afin d’étudier le comportement d’agrégats tumoraux dans différents environnements. La formulation biomécanique du problème permet de simuler le comportement de populations cellulaires soumises à des chargements mécaniques externes, qui montrent une modulation de leur vitesse de croissance selon l’état de contrainte du milieu. L’utilisation du modèle mathématique dans ce contexte permet d’isoler les effets mécaniques des effets biologiques sur le régime de croissance, et propose des explications originales sur l’évolution d’agrégats tumoraux en milieux confinés. Enfin, les capacités prédictives de la formulation sur plusieurs expériences in vitro permettent d’illustrer la pertinence de l’utilisation de modèles d’écoulements multiphasiques viscoélastiques pour les problèmes de croissances tumorales.Viscoelastic multiphase flows in porous media are at the crossroad of many engineering sciences. Initiated with petroleum industry, their range of application is now extended to many additional areas, such as civil engineer-ing, geotechnics, composite impregnation and more recently life sciences. Mathematical formulations of these problems often rely on governing equations formulated directly at the macroscale, or are derived from micro-scopic considerations using upscaling technics. Generally, the second approach is prefered as it permits to estab-lish a clear connection between the scales of the porous media and to identify the restraining hypothesis neces-sary to the formulation of the equation system. However, when upscaling is performed, many unknown parameters remain to obtain a close set of equations, and additional closure relationships must be considered in order to find a solvable formulation. For the flows of interest, exhibiting multiphasic and viscoelastic properties, the usual macroscale empirical relations may be too inaccurate to capture relevantly the influence of underlying physics at play, and few experimental data allow characterising the missing parameters.A solution to this problem consists in performing numerical simulations at the microscale to extract missing information about media properties through microfluidic experiments in silico. To achieve this multi-scale modelling strategy, a pore scale model has been derived in this thesis for two applications of interest: improved oil recovery and tumor growth. The derivation of a unique model for these applications makes use of conservation equations at the microscale considered during upscaling operations. The obtained formulation allows a multiphase flow description by means of a phase-field method and the viscoelasticity of phases is introduced through the Oldroyd-B constitutive equation. The resulting mathematical model, implemented in a finite element code, permits to study in what extents the introduction of the polymer solution viscoelastic rheology during enhanced recovery process improves the mobilization of oil at pore scale. The influence of viscoelasticity on numerical solutions, as well as sweep efficiency of the medium, is compared to literature experimental results. On other hand, the mathematical model has been specialised to simulate the growth of a few hundred microns wide tumor aggregates. Since the precursor works of Steinberg the viscoelastic fluids analogy for cells aggregate is increasingly used for mathematical modelling. In this thesis, this similarity allows to study numerically the evolution of tumor aggregates in various environments. The biomechanical formulation of the problem permits to simulate cells population behaviour under mechanical load, which affects the growth rate according to the constraints in the system. In this context, the mathematical model is used to separate mechanical from biological effects, and provide original explanations on tumor growth in confined environment. The predictive capacity of the model on in vitro experiments shows the relevance of the viscoelastic multiphase flow for the tumor growth description

Fluorescent video-microscopy study of regulatory volume decrease in primary culture of rabbit proximal convoluted tubule.

International audienceThe ability of proximal convoluted tubules in primary culture to regulate volume after a hypotonic shock was investigated by a method based on the use of a fluorescent intracellular probe, (2,7-bis(carboxyethyl)-5,6-carboxyfluorescein: BCECF/AM). The fluorescent signal emitted by the trapped dye excited at 450 nm and analyzed by a video-microscopic set was used to measure the relative volume change. At this wavelength the pH indicator, BCECF, was pH-insensitive and the fluorescent signal related only to the intracellular dye concentration and reflected the variations of the cellular volume as calculated from calibration data. We first determined the fading characteristics of the probe. Second, we characterized the mechanism of regulatory volume decrease (RVD) in primary cultures. RVD occurred 1 min after hypotonic shock and was complete by 4 min. This process was blocked in the presence of barium and scorpion venom (Leiurus quinquestriatus Hebraeus). In the same way, lack of chloride in external medium inhibited RVD. The Cl- blocker 5-nitro-2-(3-phenylpropylamino)benzoic acid (NPPB) at 1.10(-5) M also blocked the regulation. We conclude that RVD in primary cultures of rabbit proximal convoluted tubules involves the stimulation of a potassium conductance via the Ca2(+)-activated maxi K+ channel and that the accompanying anion is chloride via a conductive pathway and (or) a KCl cotransport

Modelling of multiphase flows of viscoelastic fluids in porous media

Les écoulements multiphasiques viscoélastiques en milieux poreux sont au centre de nombreuses recherches fondamentales et appliquées. Initiés par l’industrie pétrolière, leur développement s’étend aujourd’hui sur un large éventail de domaines tels que le génie civil, les géosciences, les matériaux composites et plus récemment les sciences de la vie. La formulation mathématique de ces problèmes repose généralement sur des équations gouvernantes formulées directement à l’échelle macroscopique, ou dérivées par changement d’échelle à partir des relations microscopiques. Généralement, la seconde approche est privilégiée, car elle permet d’établir une connexion claire entre les différentes échelles de description du milieu poreux et d’identifier les hypothèses res-trictives nécessaires à la formulation du problème. Cependant, lorsque le changement d’échelle est effectué, de nombreux paramètres restent encore à caractériser, et des conditions de fermeture supplémentaires sont à consi-dérer afin d’obtenir un système mathématique fermé. Pour les écoulements d’intérêt, présentant à la fois un caractère multiphasique et viscoélastique, la prise en compte des relations macroscopiques empiriques usuelles peut être trop imprécise pour rendre compte correctement de la physique sous-jacente, et peu de données expé-rimentales permettent de renseigner les paramètres manquants à l’échelle du milieu poreux.Une solution à ce problème consiste à modéliser numériquement les écoulements directement à l’échelle micros-copique afin de retrouver les grandeurs manquantes par des expériences de microfluidique in silico. Dans ces travaux de thèse, une formulation mathématique d’écoulement multiphasique viscoélastique a ainsi été dérivée à l’échelle du pore pour deux applications d’intérêt : la modélisation de la récupération améliorée du pétrole et la croissance tumorale. La dérivation d’un modèle unique pour ces deux applications utilise les lois de conservation de grandeurs extensives à l’échelle microscopiques considérées lors des opérations de changement d’échelle. La formulation résultante permet une description multiphasique à travers une méthode d’interface diffuse et la prise en compte de la viscoélasticité des phases est modélisée par une loi constitutive d’Oldroyd-B. Le modèle mathématique, implémenté dans un code éléments finis, permet d’étudier comment la rhéologie viscoélastique des solutions de polymère peut être utilisée afin d’améliorer la mobilisation du pétrole à l’échelle du pore lors d’opérations de récupération tertiaire. L’influence de la viscoélasticité sur les résultats numériques obtenus, tout comme l’efficacité du procédé, est comparée aux résultats expérimentaux existant de la littérature. Dans un second temps, le modèle mathématique a été spécialisé pour simuler la croissance d’agrégats de cellules cancéreuses de quelques centaines de microns. L’analogie entre les tissus biologiques et les fluides viscoélastiques est courante pour des fins de modélisations mathématiques depuis les travaux de Steinberg sur la dynamique des tissus vivants. Dans cette thèse, cette similarité est utilisée afin d’étudier le comportement d’agrégats tumoraux dans différents environnements. La formulation biomécanique du problème permet de simuler le comportement de populations cellulaires soumises à des chargements mécaniques externes, qui montrent une modulation de leur vitesse de croissance selon l’état de contrainte du milieu. L’utilisation du modèle mathématique dans ce contexte permet d’isoler les effets mécaniques des effets biologiques sur le régime de croissance, et propose des explications originales sur l’évolution d’agrégats tumoraux en milieux confinés. Enfin, les capacités prédictives de la formulation sur plusieurs expériences in vitro permettent d’illustrer la pertinence de l’utilisation de modèles d’écoulements multiphasiques viscoélastiques pour les problèmes de croissances tumorales.Viscoelastic multiphase flows in porous media are at the crossroad of many engineering sciences. Initiated with petroleum industry, their range of application is now extended to many additional areas, such as civil engineer-ing, geotechnics, composite impregnation and more recently life sciences. Mathematical formulations of these problems often rely on governing equations formulated directly at the macroscale, or are derived from micro-scopic considerations using upscaling technics. Generally, the second approach is prefered as it permits to estab-lish a clear connection between the scales of the porous media and to identify the restraining hypothesis neces-sary to the formulation of the equation system. However, when upscaling is performed, many unknown parameters remain to obtain a close set of equations, and additional closure relationships must be considered in order to find a solvable formulation. For the flows of interest, exhibiting multiphasic and viscoelastic properties, the usual macroscale empirical relations may be too inaccurate to capture relevantly the influence of underlying physics at play, and few experimental data allow characterising the missing parameters.A solution to this problem consists in performing numerical simulations at the microscale to extract missing information about media properties through microfluidic experiments in silico. To achieve this multi-scale modelling strategy, a pore scale model has been derived in this thesis for two applications of interest: improved oil recovery and tumor growth. The derivation of a unique model for these applications makes use of conservation equations at the microscale considered during upscaling operations. The obtained formulation allows a multiphase flow description by means of a phase-field method and the viscoelasticity of phases is introduced through the Oldroyd-B constitutive equation. The resulting mathematical model, implemented in a finite element code, permits to study in what extents the introduction of the polymer solution viscoelastic rheology during enhanced recovery process improves the mobilization of oil at pore scale. The influence of viscoelasticity on numerical solutions, as well as sweep efficiency of the medium, is compared to literature experimental results. On other hand, the mathematical model has been specialised to simulate the growth of a few hundred microns wide tumor aggregates. Since the precursor works of Steinberg the viscoelastic fluids analogy for cells aggregate is increasingly used for mathematical modelling. In this thesis, this similarity allows to study numerically the evolution of tumor aggregates in various environments. The biomechanical formulation of the problem permits to simulate cells population behaviour under mechanical load, which affects the growth rate according to the constraints in the system. In this context, the mathematical model is used to separate mechanical from biological effects, and provide original explanations on tumor growth in confined environment. The predictive capacity of the model on in vitro experiments shows the relevance of the viscoelastic multiphase flow for the tumor growth description

Ratchetaxis and chemotaxis, or how to direct cell migration under confinement

La migration des cellules individuelles est un phénomène clé d’un point de vue physiologique ou pathologique. In vitro, la migration de cellules est par défaut étudiée sur surface plane. Dans cette thèse, nous avons étudié la migration cellulaire dans un espace confiné, appelé microcanal, dont les dimensions miment les capillaires sanguins. Deux types de migration dirigée ont été étudiés, la chimiotaxie, qui dirige la migration des cellules avec un gradient chimique et la ratchetaxie, qui dirige la migration des cellules grâce à la présence de motifs asymétriques et répétés dans leur environnement. Nous avons prouvé que la ratchetaxie est capable de diriger et rectifier la migration des cellules sous confinement. Nous avons aussi rapporté l’importance de la déformation du noyau pour diriger la migration cellulaire. Cette thèse met en évidence l’importance de l’étude de la motilité des cellules sous confinement ainsi que le rôle de l’environnement pour orienter sa migration.Single cell migration is a key phenomenon involved in physiological and pathological processes. In vivo, cells migrate under confinement. In vitro, for simplicity reasons, cell migration is studied on flat surfaces. In this PhD thesis, we studied cell migration in confined environment, called microchannel, whose dimensions are similar to blood capillaries. Two types of directed cell migration have been studied, chemotaxis, which is the way to direct cell migration with chemical gradients and ratchetaxis, recently discovered being able to direct cell migration due to the presence of asymmetric and repetitive motifs in the cell environment. We showed that ratchetaxis directs cell migration uunder confinement. We reported also the importance of nucleus deformation to direct cell migration. Altogether, this PhD thesis highlights the importance of studying cell migration under confinement and the key role of the environment to direct cell migration

Analyse de l'air exhalé par des matrices de capteurs nanocomposites : le nez électronique pour l'aide au diagnostic. Application aux insuffisances rénales

Chronic kidney disease affects nearly three million people in France, including 70,000 at anend stage requiring transplantation or several weekly hemodialyses. To prevent the progression of this irreversible disease, it is essential to be diagnosed as soon as possible. Although blood tests are effective, it is an invasive method. This thesis therefore focuses on a promising diagnostic method that consists of analyzing and measuring biomarkers in exhaled air. Indeed, some of them, including ammonia, increase their concentrations in exhaled air when the kidneys do not work as well as usual. For this purpose, the technological solution chosen was the electronic nose. It is the ideal solution to achieve the best compromise between accuracy and compactness. However, the e-nose also has a number of drawbacks that are detailed and for which solutions are proposed in this document. First, the choice of the sensor matrix, which is the basis of the e-nose, is justified. The sensitive surface is based on polyaniline. This conductive polymer was chosen because it is very sensitive to ammonia. However, it is also affected by humidity, which is very abundant in exhaled air. The choice of response curve features and the classification algorithm resulted in a classification accuracy of 91% for measuring ammonia concentration in a mixture simulating exhaled air. Then, the problems related to sensor drift over time are detailed and an algorithmhas been developed to counter them, allowing to maintain an accuracy at 80% after four months of use, whereas it would have dropped to 50% if nothing had been planned to manage drift. Finally, a prototype of a portable electronic nose has been designed, from the sensor matrix to the measurement interface and classification part, with low-cost components (the package costs around 100 euros) consuming 2.1 W and allowing it to operate for 14 hours with a telephone battery. This prototype has been tested on real samples of patients with chronic kidney disease and demonstrates the feasibility of a diagnostic aid device.Les insuffisances rénales chroniques touchent près de trois millions de personnes en France, dont 70 000 à un stade terminal nécessitant une greffe ou plusieurs hémodialyses hebdomadaires. Pour ralentir la progression de cette pathologie irréversible, il est essentiel de se faire diagnostiquer le plus tôt possible. Bien que les prises de sang soient efficaces, c’est une méthode invasive. Cette thèse s’intéresse donc à une méthode de diagnostic prometteuse qui consiste à analyser et mesurer les marqueurs cibles dans l’air exhalé. En effet, certains d’entre eux, dont l’ammoniac, voient leurs concentrations augmenter dans l’air exhalé lorsque les reins fonctionnent moins bien. Pour cela, la solution technologique retenue a été le nez électronique. C’est l’outil qui permet d’avoir le meilleur compromis précision et compacité. Cependant, le nez électronique a également des défauts qui sont détaillés et dont des solutions sont proposées dans ce document. D’abord, le choix de la matrice de capteurs, qui est la base du nez électronique est justifié. La surface sensible repose sur la polyaniline. Ce polymère conducteur a été retenu car il est très sensible à l’ammoniac. Toutefois, il l’est également à l’humidité, très présente dans l’air exhalé. Le choix des paramètres des courbes de réponses ainsi que de l’algorithme de classification ont permis d’atteindre une précision de classification de 91 % pour la mesure de concentration d’ammoniac dans un mélange simulant l’air exhalé. Ensuite, les problématiques liées aux dérives des capteurs dans le temps sont détaillées et un algorithme pour les contrer a été développé, permettant de maintenir une précision à 80 % après quatre mois d’utilisation, alors qu’il aurait chuté à 50 % si rien n’avait été prévu pour gérer les dérives. Enfin, un prototype de nez électronique portable a été conçu, de la matrice de capteur, à l’interface de mesure et la partie classification, avec des composants bas coûts (l’ensemble coûte environ100 euros) consommant 2,1 W et permettant de le faire fonctionner pendant 14 heures avec une batterie de téléphone. Ce prototype a été testé sur des échantillons réels de patients atteints d’insuffisances rénales chroniques et démontre la faisabilité d’un dispositif d’aide au diagnostic

Ratchetaxie et chimiotaxie, ou comment diriger la migration des cellules sous confinement

Single cell migration is a key phenomenon involved in physiological and pathological processes. In vivo, cells migrate under confinement. In vitro, for simplicity reasons, cell migration is studied on flat surfaces. In this PhD thesis, we studied cell migration in confined environment, called microchannel, whose dimensions are similar to blood capillaries. Two types of directed cell migration have been studied, chemotaxis, which is the way to direct cell migration with chemical gradients and ratchetaxis, recently discovered being able to direct cell migration due to the presence of asymmetric and repetitive motifs in the cell environment. We showed that ratchetaxis directs cell migration uunder confinement. We reported also the importance of nucleus deformation to direct cell migration. Altogether, this PhD thesis highlights the importance of studying cell migration under confinement and the key role of the environment to direct cell migration.La migration des cellules individuelles est un phénomène clé d’un point de vue physiologique ou pathologique. In vitro, la migration de cellules est par défaut étudiée sur surface plane. Dans cette thèse, nous avons étudié la migration cellulaire dans un espace confiné, appelé microcanal, dont les dimensions miment les capillaires sanguins. Deux types de migration dirigée ont été étudiés, la chimiotaxie, qui dirige la migration des cellules avec un gradient chimique et la ratchetaxie, qui dirige la migration des cellules grâce à la présence de motifs asymétriques et répétés dans leur environnement. Nous avons prouvé que la ratchetaxie est capable de diriger et rectifier la migration des cellules sous confinement. Nous avons aussi rapporté l’importance de la déformation du noyau pour diriger la migration cellulaire. Cette thèse met en évidence l’importance de l’étude de la motilité des cellules sous confinement ainsi que le rôle de l’environnement pour orienter sa migration

Ratchetaxis and chemotaxis, or how to direct cell migration under confinement

La migration des cellules individuelles est un phénomène clé d’un point de vue physiologique ou pathologique. In vitro, la migration de cellules est par défaut étudiée sur surface plane. Dans cette thèse, nous avons étudié la migration cellulaire dans un espace confiné, appelé microcanal, dont les dimensions miment les capillaires sanguins. Deux types de migration dirigée ont été étudiés, la chimiotaxie, qui dirige la migration des cellules avec un gradient chimique et la ratchetaxie, qui dirige la migration des cellules grâce à la présence de motifs asymétriques et répétés dans leur environnement. Nous avons prouvé que la ratchetaxie est capable de diriger et rectifier la migration des cellules sous confinement. Nous avons aussi rapporté l’importance de la déformation du noyau pour diriger la migration cellulaire. Cette thèse met en évidence l’importance de l’étude de la motilité des cellules sous confinement ainsi que le rôle de l’environnement pour orienter sa migration.Single cell migration is a key phenomenon involved in physiological and pathological processes. In vivo, cells migrate under confinement. In vitro, for simplicity reasons, cell migration is studied on flat surfaces. In this PhD thesis, we studied cell migration in confined environment, called microchannel, whose dimensions are similar to blood capillaries. Two types of directed cell migration have been studied, chemotaxis, which is the way to direct cell migration with chemical gradients and ratchetaxis, recently discovered being able to direct cell migration due to the presence of asymmetric and repetitive motifs in the cell environment. We showed that ratchetaxis directs cell migration uunder confinement. We reported also the importance of nucleus deformation to direct cell migration. Altogether, this PhD thesis highlights the importance of studying cell migration under confinement and the key role of the environment to direct cell migration