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UNIVERSITÉ D’ANTANANARIVO DOMAINE SCIENCES ET TECHNOLOGIES MÉMOIRE DE FIN D’ETU

UNIVERSITÉ D’ANTANANARIVO DOMAINE SCIENCES ET TECHNOLOGIES MÉMOIRE DE FIN D’ETUDES pour l’obtention du diplôme MASTER EN PHYSIQUE ET APPLICATIONS du Parcours Ingénierie en Systèmes Electroniques et Informatiques sur : PROFIL ELECTROPHORETIQUE NORMAL DE REFERENCE. Présenté par RAKOTONJAKA HARIJAONA TSIVERY Devant la commission d’examen composée de Président : Mme RANDRIAMANANTANY Zely Arivelo Professeur Titulaire Rapporteur : Mme RAZANAMANAMPISOA Harimalala Maître de Conférences Examinateurs : M. RANAIVO-NOMENJANAHARY Flavien Professeur Titulaire M. RASAMIMANANA François de Salle Maître de Conférences Le 30 Août 2016 SAÏNA scientifics & biomedicals UNIVERSITÉ D’ANTANANARIVO DOMAINE SCIENCES ET TECHNOLOGIES MÉMOIRE DE FIN D’ETUDES pour l’obtention du diplôme MASTER EN PHYSIQUE ET APPLICATIONS du Parcours Ingénierie en Systèmes Electroniques et Informatiques sur : PROFIL ELECTROPHORETIQUE NORMAL DE REFERENCE. Présenté par RAKOTONJAKA HARIJAONA TSIVERY Devant la commission d’examen composée de Président : Mme RANDRIAMANANTANY Zely Arivelo Professeur Titulaire Rapporteur : Mme RAZANAMANAMPISOA Harimalala Maître de Conférences Examinateurs : M. RANAIVO-NOMENJANAHARY Flavien Professeur Titulaire M. RASAMIMANANA François de Salle Maître de Conférences Le 30 Août 2016 SAÏNA REMERCIEMENTS En premier lieu, je tiens à remercier Dieu Tout Puissant de m’avoir permis de mener à terme ce travail, sans sa grâce, je ne serai pas là. Du fond du cœur, merci mon Seigneur. A Monsieur RAHERIMANDIMBY Marson Professeur titulaire Responsable du Domaine Sciences et Technologies. A Monsieur RAKOTONDRAMIARANA Hery Tiana Professeur Responsable de la Mention Physique et Applications. A Madame RAZANAMANAMPISOA Harimalala, Maître de conférences Responsable du parcours Master d’Ingénierie en Systèmes Electroniques Informatiques, MISEI, mon encadreur d’avoir accepté la tenue de cette soutenance de mémoire. Veuillez trouver ici l’expression de ma grande admiration et ma vive reconnaissance. Je remercie très sincèrement, Monsieur ANDRIATSARAFARA Bruno de SAÏNA SARL, pour la patience, la disponibilité et les conseils pour avoir dirigé ce travail. Je tiens, par la suite, à remercier le Professeur titulaire, Madame RANDRIAMANANTANY Zely Arivelo, pour le grand honneur qu’elle me fait en acceptant de présider le Jury de ce mémoire. Veuillez trouver ici notre profonde reconnaissance et nos sincères remerciements. Je suis très reconnaissant et exprime également ma gratitude à : • Monsieur RANAIVO-NOMENJANAHARY Flavien, Professeur titulaire en Mention Physique et Applications pour toutes les directives intarissables et tous les enseignements dont j’ai bénéficiés. Je vous remercie du grand honneur de faire partie de notre jury. • Monsieur RASAMIMANANA François de Salle, Maître de conférences qui a bien voulu accepter avec bienveillance de juger mon travail malgré vos nombreuses occupations Veuillez agréer l’expression de ma profonde gratitude. • Madame RANDRIANALIMANGA née RAHARIVELO Nombana, Maître de conférences Anthropologue Biologiste pour son appuie à la rédaction scientifique. • Plus particulièrement à Madame ANDRIANALIHARIMINO Nambinina, Gérante de la société SAÏNA pour l’accueil chaleureux et qui a réservé une collaboration enrichissante lors de l’accomplissement de notre stage. • Enfin, merci à toute ma famille et tous ceux qui ont contribués à la réalisation de ce travail de près ou de loin. I TABLE DES MATIERES TABLE DES MATIERES…………………………………………………………...i LISTE DES ABREVIATIONS…………………………………………………….iii LISTE DES ACRONYMES………………………………………………………..iv LISTE DES FIGURES……………………………………………………………...vi LISTE DES TABLEAUX…………………………………………………………..vii INTRODUCTION ...................................................................................................... 1 CHPITRE 1 : GENERALITES ................................................................................ 3 1.1 HISTORIQUE DE LA DECOMPOSITION .................................................................... 3 1.2 GENIE BIOMEDICAL ............................................................................................. 3 1.2.1 Définition ..................................................................................................... 3 1.3 ELECTROPHORESE ............................................................................................... 4 1.3.1 Généralités ................................................................................................... 4 1.3.2 Réalisation pratique ..................................................................................... 4 1.3.3 Electrophorèse des protéines ....................................................................... 5 1.3.4 Interprétation des résultats d’électrophorèse sérique par SEBIA ............... 6 1.4 LA LOI DE BEER LAMBERT ................................................................................... 7 1.4.1 Définition ..................................................................................................... 7 1.4.2 Photométrie et photomètre.......................................................................... 7 CHAPITRE 2 : MATERIEL ET METHODE ........................................................ 9 2.1 L’INTEGRATEUR FLUR-VIS AUTO SCANNER DE HELENA ..................................... 9 2.1.1 Description................................................................................................... 9 2.1.2 Structure..................................................................................................... 10 2.1.3 Le compartiment optique/mécanique ......................................................... 10 2.1.4 Le bac à cartes électroniques .................................................................... 12 2.2 METHODE NUMERIQUE ...................................................................................... 14 II 2.2.1 La fonction de Gauss ................................................................................. 14 2.2.2 La méthode des moindres carrées ............................................................. 15 2.2.3 Le gradient d’un scalaire ........................................................................... 15 2.2.4 Système linéaire ......................................................................................... 16 2.3 APPROCHE ALGORITHMIQUE .............................................................................. 16 2.3.1 L’algorithme itératif .................................................................................. 16 2.3.2 Etape de l’algorithme ................................................................................ 16 2.4 TRAITEMENT DU SIGNAL .................................................................................... 19 2.4.1 Déroulement du Traitement ...................................................................... 19 2.4.2 Les étapes du traitement ............................................................................ 19 CHAPITRE 3 : RESULTATS ET INTERPRETATIONS................................... 21 3.1 LE PROCESSUS ................................................................................................... 21 3.1.1 La décomposition ....................................................................................... 21 3.1.2 Mise en valeur du choix du σ ..................................................................... 21 3.1.3 Interprétations des résultats ...................................................................... 23 3.1.4 La recomposition ....................................................................................... 24 3.2 DIAGNOSTIC DE L’APPAREIL .............................................................................. 26 3.2.1 Les grandes lignes du projet ...................................................................... 26 3.2.2 La mécanique ............................................................................................. 27 3.2.3 L’optique .................................................................................................... 28 3.2.4 Le photomètre ............................................................................................ 30 3.2.5 Le montage électronique adopté ................................................................ 30 3.3 L’INTERFACE GRAPHIQUE .................................................................................. 33 CHAPITRE 4 : DISCUSSION ............................................................................... 34 4.1 : SUR LE PLAN MATERIEL ................................................................................... 34 4.2 : SUR LE PLAN LOGICIEL .................................................................................... 34 4.3 : COMPARAISONS A D’AUTRES RECHERCHES ...................................................... 34 CONCLUSION ......................................................................................................... 36 REFERENCES ANNEXES III LISTE DES ABREVIATIONS ADN : Acide Désoxyribonucléique LIPSS: Licence d’Ingénierie en Physique des Signaux et Systèmes MISEI : Master d’Ingénierie en Système Electroniques et Informatiques PC : Personal Computer SOF : Système Optique de Focalisation USB : Universal Serial Bus IV LISTE DES ACRONYMES C : Concentration...................................................................................................mol/l Décomp-G: Décomposition en série gaussienne DO : Densité Optique..................................................................................................lx E : Erreur sur l’optimisation du profil G’: Profil estimé I : Intensité lumineuse.................................................................................................cd Io : Intensité lumineuse incident.................................................................................cd Liss: lissage Min-Max: Minima-Maxima PDDo : Profil Densitométrique de la Densité optique SL : Source Lumineuse................................................................................................lm Somm-G : somme des gaussiens α1 : alpha1-globuline.................................................................................................g/l α2 : alpha2-globuline.................................................................................................g/l β : beta-globuline........................................................................................................g/l γ : gamma-globuline...................................................................................................g/l ε: Coefficient d’absorption moléculaire...........................................................L/mol. m λ: Longueur d’onde......................................................................................................m μc: Microcontrôleur V VI LISTE DES FIGURES Figure 1: Interprétation qualitative pour les électrophorèses SEBIA ......................... 6 Figure 2: Schéma de principe d'un photomètre ........................................................... 8 Figure 3: L'intégrateur Auto Scanner FLUR-VIS ........................................................ 9 Figure 4: La partie mécanique/optique de l'intégrateur d’électrophorèse ............... 12 Figure 5: Logigramme pour l'estimation des paramètres a, b et c ............................ 18 Figure 6: Résultats d’une électrophorèse .................................................................. 19 Figure 7: Les modules intégrés dans le processus de décomposition ....................... 20 Figure 8: Estimation de ech1 et ech20 à 10% de sigma ............................................ 21 Figure 9: Estimation de ech1 et ech20 à 30% de sigma ............................................ 22 Figure 10: Estimation de ech1 et ech20 à 50% de sigma .......................................... 23 Figure 11: Estimation de ech1 et ech20 à 100% de sigma ........................................ 23 Figure 12: Profil électrophorétique normal .............................................................. 24 Figure 13: Hypogammaglobulinémie ........................................................................ 24 Figure 14: Hypergammaglobulinémie ....................................................................... 25 Figure 15: Bloc beta-gamma ..................................................................................... 25 Figure 16: Bande monoclonal ................................................................................... 26 Figure 17: Syndrome néphrotique ............................................................................. 26 Figure 18: Alimentation de la lampe ......................................................................... 29 Figure 19: Schéma de la carte J1(ANALOG) ............................................................ 30 Figure 20: Schéma de branchement sur la carte Arduino ......................................... 31 Figure 21: Logigramme du programme à implémenter dans la carte Arduino Uno. 32 Figure 22: Interface utilisateur .................................................................................. 33 Figure 23: Essai d’un profil électrophorétique normal (RAKOTONJAKA H. T.) .... 35 Figure 24: Profil normal dans la publication de William E.Neeley .......................... 35 VII LISTE DES TABLEAUX Tableau 1: Pourcentage relatifs et concentration des protéines normal dans le sang humain .......................................................................................................................... 5 1 INTRODUCTION La société SAÏNA est une société dont la principale activité est la maintenance biomédicale. Très brièvement, la maintenance biomédicale désigne la maintenance de tout appareil ou instrument en rapport avec la Médecine. Ces appareils concernent plusieurs domaines très variés comme les interventions chirurgicales, les soins intensifs, les examens fonctionnels ou le diagnostic in vitro de laboratoire. Actuellement, l’expansion de la société de consommation augmente les menaces dues à la concurrence. Les progrès générés par la technologie galopante font que la durée de vie des appareils produits par les pays développés devienne de plus en plus courte. Une fabrication s’arrête très tôt et les pièces détachées deviennent de plus en plus rares et chères. L’électronique est l’une des branches de la physique qui est la plus touchée par de fulgurants progrès. Ainsi, certains composants sont vraiment devenus périmés ou obsolètes, car soient ils sont concentrés en une seule carte très dense et à double face ou soient ils sont répartis sur plusieurs couches. L’ensemble des opérations destinées à assurer le bon fonctionnement d’un tel appareil, à empêcher sa dégradation s’avère impossible. L’impossibilité d’intervention ou le prix de la carte devenu trop cher font que l’appareil doive être décrété irréparable. La société SAÏNA a su entrevoir et saisir dans ce phénomène une opportunité à prendre : dépasser le stade de la maintenance et repenser l’électronique et l’informatique de ces appareils. En général, les parties mécaniques restent intactes ou peuvent se réparer facilement chez beaucoup d’ateliers mécaniques locaux. Par ailleurs, les capteurs se fabriquent pendant une durée plus longue ou peuvent être remplacés par des équivalents. Actuellement, concevoir un système électronique s’est relativement simplifié grâce aux microcontrôleurs, la complexité matérielle s’étant transférée sur le plan logiciel et dans ce domaine les malgaches n’ont rien à envier aux gens des pays développés. La société SAÏNA effectue, de ce fait, une intrusion dans le Génie Biomédical qui est le développement de l’instrumentation électronique dans les différents champs d’applications médicales. 2 Pendant notre mission nous proposons deux solutions : • En premier lieu, une solution matérielle avec l’utilisation de la carte uploads/Science et Technologie/ profil-electrophoretique-normal-de-reference.pdf