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Supporting pre-service mathematics teachers to notice and understand the practice of positioning students competently
No full textPositioning students as competent learners has been shown to be a crucial approach in fostering student learning in mathematics, and has been especially effective in supporting students who express mathematically incorrect understandings (Gresalfi, Martin, Hand, & Greeno, 2009; Kazemi & Hintz, 2014; Lampert, 2003). Few studies have aimed to support pre-service teachers (PSTs) in learning to notice interactions that can deepen their understanding of positioning students competently (PSC). During this qualitative design-based research study, four pre-service teachers from an eastern Canadian university participated in three one-on-one video analysis sessions where they were asked to watch videos and use a framework to support them in attending to and interpreting moments that relate to positioning students competently. Three research questions guided this study: 1) How do pre-service mathematics teachers' conceptualizations of PSC change through their engagement in video viewing sessions? 2) How do pre-service mathematics teachers' noticing of moments of positioning change through their engagement in video viewing sessions? 3) How do the design supports help to contribute to the development of PSTs' understanding and noticing? To answer these questions, audio- and video-footage were collected from pre- and post-interviews, while audio-footage, video-footage, written artifacts, and researcher observations were collected from video analysis sessions. Results showed that: 1) three of the four participants emerged from the study with a deeper understanding of PSC; 2) two participants emerged from the study more consistently attending to the teacher and students, whereas the majority of participants showed improvements in interpreting PSC; 3) most supports were beneficial in supporting PSTs' noticing and understanding of PSC. In addition, a fine-grained analysis of two contrasting episodes from one session showed how the facilitator's role in providing alternative teaching examples and the PST's interactions with the framework (e.g., the definition of PSC) supported one participant in expanding her understanding of PSC. These results have implications for possible resources that can help PSTs cultivate deeper understandings and more focused noticing of interactions of PSC.Positionner des étudiants en tant qu'apprenants compétents a été démontré comme étant une approche essentielle favorisant l'apprentissage des étudiants en mathématique, et a été particulièrement efficace comme support pour des étudiants qui expriment une compréhension incorrecte des mathématiques (Gresalfi, Martin, Hand, & Greeno, 2009; Kazemi & Hintz, 2014; Lampert, 2003). Peu d'études ont eu pour but d'appuyer les enseignants en formation à apprendre comment remarquer des interactions qui peuvent approfondir leur compréhension sur comment positionner les étudiants en tant qu'apprenants compétents. Au long de cette étude qualitative, quatre enseignants en formation d'une université est-canadienne ont participé à trois sessions tête-à-tête d'analyse vidéo où on leur a demandé de regarder des vidéos et d'utiliser un cadre de référence comme appui pour se concentrer sur et pour interpréter les moments concernant le positionnement des étudiants en tant qu'apprenants compétents. Trois questions de recherche ont guidé cette étude : 1) Comment est-ce que la conceptualisation des enseignants en formation sur ce qui est du positionnement des étudiants en tant qu'apprenants compétents change par leur engagement dans les sessions d'analyse vidéo ? 2) Comment est-ce que l'habilité des étudiants en formation à se concentrer sur les moments relatifs au positionnement change par leur engagement dans les sessions d'analyse vidéo ? 3) Comment est-ce que les supports d'étude ont contribué au développement de la capacité des enseignants en formation à comprendre et à remarquer ? Pour répondre à ces questions, des enregistrements audio-visuels ont été recueillis lors des séances pré-entrevue et post-entrevue et des enregistrements audio-visuels ainsi que des écrits et observations du chercheur lors des sessions d'analyse vidéo. Les résultats ont démontré que : 1) trois des quatre participants sont ressortis de l'étude avec une meilleure compréhension du positionnement des étudiants en tant qu'apprenants compétents; 2) deux participants sont ressortis de l'étude avec une meilleure capacité de concentration sur l'enseignant et sur les étudiants, et la majorité des participants ont aussi démontré des améliorations quant à l'interprétation du positionnement; 3) la majorité des supports d'étude ont été bénéfiques au développement de la capacité des enseignants en formation à comprendre et remarquer. De plus, une analyse approfondie de deux épisodes contrastants pendant l'une des sessions a démontré comment le rôle du facilitateur en fournissant des exemples d'apprentissage alternatif, ainsi que les interactions du participant avec le cadre d'étude (p. ex. : définition du positionnement) l'ont aidé à cultiver une compréhension plus étendue du positionnement des étudiants en tant qu'apprenants compétents. Ces résultats ont des implications pour des possibles ressources qui peuvent aider les enseignants en formation à cultiver une compréhension approfondie et une meilleure capacité à remarquer des interactions de positionnement d'élèves en tant qu'apprenants compétents
Coupled finite-discrete element analysis of soil-pipe interaction
No full textBuried pipes are safe and economical method of transporting natural resources. Failure of these infrastructures poses significant damage to the environment and people safety. Permanent ground deformation is one of the major causes of buried pipe failure. It was reported that axial force on pipes buried in dense granular material obtained using the current guidelines can be significantly smaller than the measured values. Standard finite element methods are known to be efficient in studying soil-structure interaction problems, however, modeling soil-structure interaction involving granular material and large deformation is challenging, particularly at the particle scale level. On the other hand, the discrete element method has proven its capability in capturing the response of granular material at the microscopic scale. However, the method has some limitation in modeling flexible structural elements. Coupling the discrete and finite elements methods is a promising approach that takes advantage of the two methods. In this thesis, the response of buried pipes subject to axial and lateral ground movements are evaluated using three-dimensional discrete and coupled discrete-finite element methods. The research results have been published in refereed journals and presented in seven chapters that comprise this manuscript-based thesis. The behavior of rigid pipe buried in dense sand under axial ground movement is first evaluated using discrete element method. The input parameters of the model are obtained using a precise calibration procedure and numerical results are validated using experimental data. Results indicated that, for the rigid pipes buried in dense sand, current equations may not properly consider the dilative behavior of the soil and underestimate the soil axial resistance. The numerical approach has proven to be efficient in modeling pipelines subjected to relative soil movement. The created model is then used to conduct a comprehensive parametric study to develop a new expression that estimates the earth pressure coefficient and the soil axial resistance acting on the rigid pipe. A three-dimensional coupled finite-discrete element framework has been developed and used to investigate the response of a (medium density polyethylene) MDPE pipe under axial and lateral relative ground movements. The pipe is modeled using finite elements while the surrounding soil is modeled using discrete elements. Interface elements are used to transfer forces between these two domains. The response of the soil at microscale level was analyzed and the deformations and strains developing in the MDPE pipe were investigated. Results showed that caution must be considered when using current methods in the analysis of MDPE pipes. Conclusions and recommendations have been made on the pipe-soil interactions under soil movement.Les tuyaux enterrés sont une méthode sûre et économique de transport des ressources naturelles. La défaillance de ces infrastructures entraîne des dommages importants pour l'environnement et la sécurité des personnes. La déformation permanente du sol est l'une des principales causes de rupture des conduites enterrées. Il a été rapporté que la force axiale sur les tuyaux enfouis dans un matériau granulaire dense obtenu en utilisant les lignes directrices actuelles peut être significativement plus petite que les valeurs mesurées. Les méthodes standard d'éléments finis sont connues pour être efficaces dans l'étude des problèmes d'interaction sol-structure, cependant, la modélisation de l'interaction sol-structure impliquant un matériau granulaire, une grande déformation est difficile, particulièrement au niveau de l'échelle des particules. D'autre part, la méthode des éléments discrets a prouvé sa capacité à capturer la réponse du matériau granulaire à l'échelle microscopique. Cependant, la méthode présente certaines limites dans la modélisation d'éléments structural flexibles. Le couplage des méthodes des éléments discrets et des éléments finis est une approche prometteuse qui tire parti des deux méthodes. Dans cette thèse, la réponse de tuyaux enterrés soumis à des mouvements de terrain axiaux et latéraux est évaluée à l'aide de méthodes d'éléments discrets discrets et couplés-éléments finis couplés.Les résultats de la recherche ont été publiés dans des revues à comité de lecture et présentés dans sept chapitres qui comprennent cette thèse basée sur un manuscrit. Le comportement des tuyaux rigides enfouis dans du sable dense soumis à un mouvement axial du sol est d'abord évalué à l'aide de la méthode des éléments discrets. Les paramètres d'entrée du modèle sont obtenus en utilisant une procédure d'étalonnage précise et les résultats numériques sont validés en utilisant des données expérimentales. Les résultats indiquent que, pour les tuyaux rigides enfouis dans du sable dense, les équations de courant peuvent ne pas tenir compte du comportement dilutif du sol et sous-estimer la résistance axiale du sol. L'approche numérique s'est révélée efficace dans la modélisation de pipelines soumis à des mouvements de sol relatifs. Le modèle créé est ensuite utilisé pour mener une étude paramétrique complète afin de développer une nouvelle expression qui estime le coefficient de pression de la terre et la résistance axiale du sol agissant sur le tuyau rigide. Un cadre d'éléments finis-discrets couplés tridimensionnels a été développé et utilisé pour étudier la réponse d'un tube MDPE sous des mouvements de masse axiaux et latéraux relatifs. Le tube est modélisé en utilisant des éléments finis tandis que le sol environnant est modélisé en utilisant des éléments discrets. Les éléments d'interface sont utilisés pour transférer des forces entre ces deux domaines. La réponse du sol à l'échelle microscopique a été analysée et les déformations et déformations se développant dans le tube MDPE ont été étudiées. Les résultats ont montré que des précautions doivent être prises lors de l'utilisation des méthodes actuelles dans l'analyse des tuyaux en MDPE. Des conclusions et des recommandations ont été faites sur les interactions tuyau-sol dans le mouvement du sol
A biomechanical evaluation of an iron and stainless steel 316L biodegradable coronary stent
No full textAccording to the World Health Organization, coronary artery disease is the leading cause of death in the developed world. Percutaneous coronary intervention with stent insertion is the most widely used therapy to treat coronary artery disease. The trend in stent design has seen a shift from permanent metallic stents to the implementation of biodegradable materials. The current generation of polymer biodegradable stents approved for clinical use, however, have faced significant challenges due to their poor mechanical properties and resulting thicker struts, leading to comparatively poor patient outcomes. Cold gas dynamic spraying was proposed as an alternate fabrication method to manufacture a novel material for biodegradable stent application. Cold spray is advantageous as it produces coatings with a refined microstructure, leading to increased strength and fatigue resistance. Iron and stainless steel 316L powders were mixed in a 4:1 ratio to produce an intermixed material, where the corrosion rate was controlled by the relative weight percentages of the powders and accelerated due to the galvanic couple between Fe and 316L particles. However, due to the deposition process of cold-sprayed materials, it is in a severely work hardened state, with limited ductility, which is a critical material property for stent application.Therefore, it was the primary objective of this thesis to develop a manufacturing procedure that would improve the mechanical properties of cold-sprayed Fe-316L for stent application. It was determined that annealing at 1300°C for two hours resulted in an tensile strength of approximately 300 MPa and a ductility of 23%, which was a significant increase in comparison to as-sprayed Fe-316L (0.05%). Microstructural observation revealed a phase transformation of 316L particles from austenite to ferrite after annealing, with substantial atomic diffusion. Corrosion tests indicated that the degradation rate had decreased after heat treatment in comparison to as-sprayed Fe-316L, due to an improvement of particle-particle bonds and due to the loss of the galvanic couple between Fe and 316L particles. The corrosion rate of the Fe-316L annealed at 1300°C for 2 hours was 0.22 mg/(cm2 day). A series of investigations were also conducted to assess the effect of corrosion on the mechanical properties of annealed Fe-316L, using macro- and micro-sized samples. A study utilizing bulk specimens indicated that static corrosion had a minimal effect on the mechanical properties of Fe-316L, with only a statistically significant difference in tensile strength after 7 days of static corrosion testing. In comparison, a more significant decrease in UTS was observed for micro-sized samples subjected to dynamic corrosion. It was observed that thicker samples had increased corrosion and reduction in strength than thinner micro specimens.It was demonstrated in this thesis that Fe-316L, fabricated through cold spray, had the material properties necessary for biodegradable stent application. Overall, the mechanical properties of annealed Fe-316L were superior to that of current generation polymer stents. While the galvanic couple between iron and 316L particles was lost due to phase transformation and significant atomic diffusion, there was an indication of microgalvanic corrosion with observed precipitates and the surrounding matrix, which requires further study to understand its effect. The preliminary micro-tensile tests suggested that there was not a significant size effect between the bulk and micro-sized samples, indicative that a reduced stent strut thickness is feasible. A manufacturing protocol was developed that allowed fabrication of stents with a strut thickness of 105 µm. In conclusion, it has been shown that an Fe-316L cold-sprayed stent has significant potential to be implemented in a clinical setting, and future investigations should focus on pre-clinical and clinical trials to bring the stent to the global market.Selon l'Organisation mondiale de la santé, la maladie coronarienne est la principale cause de mortalité dans le monde développé. L'intervention coronarienne percutanée, avec pose de stent, est l'intervention la plus effectuée pour le traitement de cette maladie. La tendance dans la conception de stents a subi un changement vers les matériaux biodégradables. Cependant, les stents polymériques biodégradables actuellement approuvés pour usage clinique présentent encore des défis importants à cause de leurs mauvaises propriétés mécaniques et l'utilisation des filaments plus épais, ce qui mène à des résultats médiocres. La pulvérisation gaz-dynamique à froid a été proposée comme méthode alternative pour la fabrication d'un nouveau matériau. Elle apporte des avantages parce qu'elle produit des revêtements avec une microstructure affinée, ce qui augmente la résistance mécanique et la résistance à la fatigue. Un matériau mélangé a été créé à partir de poudres de fer et d'acier inoxydable 316L (rapport de 4 sur 1). Pour ce dernier, le taux de corrosion était accéléré en raison de la réaction galvanique entre les particules de Fe et 316L, ainsi que contrôlable. Cependant, le matériau résultant est durci par écrouissage, ce qui résulte en une faible ductilité (une propriété critique pour les stents).L'objectif principal de la thèse visait à développer une procédure de fabrication qui améliore les propriétés mécaniques d'un mélange Fe-316L pulvérisé à froid, pour une application de stent. Le recuit des échantillons à 1300°C pour 2 heures entraînait une contrainte de traction à la rupture d'environ 300 MPa et un allongement à la rupture de 23%, (comparé à 0.05% de l'état non recuit). Une analyse microstructurale a révélé la transformation de l'acier inoxydable austénitique en ferrite (à cause du traitement thermique), et une diffusion atomique substantielle. Les tests de corrosion ont indiqué une diminution du taux de dégradation comparé à celui du fer pur à cause de l'élimination du couple galvanique et l'amélioration des liaisons entre les particules, avec un taux de 0.22 mg/(cm2 journée) (1300°C, 2 heures). Une série d'études avec des échantillons de micro et de macro taille ont été menées pour évaluer l'effet de la corrosion sur les propriétés mécaniques du Fe-316L recuit. Un effet minime sur les propriétés mécaniques a été démontré pendant l'étude de corrosion statique, qui utilisait des échantillons en vrac (une différence statistiquement significative pour la résistance ultime à la traction seulement après 7 jours). Une diminution plus importante pour la résistance ultime à la traction a été observée pour les échantillons de taille micro corrodés dynamiquement. Les résultats ont montré que les échantillons épais étaient plus corrodés et avaient une diminution de la résistance mécanique plus importante que les échantillons minces. Cette thèse a démontré que le matériau Fe-316L, fabriqué par pulvérisation gaz-dynamique à froid, et recuit présente les propriétés mécaniques requises pour les stents biodégradables (supérieures à celles des stents polymériques actuelles). Malgré l'élimination du couple galvanique, il y avait une indication de réaction microgalvanique entre des précipités et la matrice qui les entoure, un phénomène qui mérite des investigations supplémentaires. Les essais préliminaires de microtraction ont suggéré un effet insignifiant de taille entre les échantillons de micro et de macro taille, indiquant la faisabilité d'utiliser des filaments plus minces. Un protocole de fabrication a été développé qui permet des filaments d'une épaisseur de 105 µm. En conclusion, le potentiel significatif du matériau Fe-316L, fabriqué par pulvérisation gaz-dynamique à froid, d'être utilisé dans un contexte clinique pour les stents biodégradables a été montré. Les études subséquentes devraient mettre l'emphase sur et les essais précliniques et cliniques, afin de les amener sur le marché mondial
Evaluation of platinum-sensitivity in a cell line model of high grade serous ovarian cancer and the induction of re- sistance from a chemo-sensitive cell line through the re- population of cells following short-term cisplatin treatment
No full textIntroduction Resistance to platinum-based therapy develops in most patients treated for High Grade Serous Ovarian Cancer (HGSOC), a fact that largely accounts for this disease's elevated mortality. It was previously shown by Cooke and colleagues (Oncogene, 2010) that platinum (Pt) resistance results from the expansion of sub-clonal populations of resistant cells present prior to treatment. Current in vitro models of Pt-resistance may be confounded by a lack of fidelity to the genetic signature of HGSOC, or by the methods used to elicit the onset of resistance which may lack clinical relevance. This project aims to address whether Pt-resistance can be evolved from a population of Pt-sensitive cells exposed to cisplatin (CDDP) in a clinically relevant manner using patient-derived cell lines such as PEO1. The central aim was to uncover what heterogeneity might exist within this cell line and to determine if in vitro derived Pt-resistance can result from the selection of pre-existent subsets of cells as occurs in vivo. Methods The Pt-sensitivity of the cell lines used, was established by exposing cells in culture to CDDP for 1 hr. Live cell number and percent viability were assessed 72 hours after drug removal using Guava microcytometry. Long-term assessment of Pt toxicity was provided by use of the clonogenic survival assay. To achieve Pt-resistance in vitro, a culture of PEO1 was exposed to 10 µM CDDP for 1 hour and allowed to repopulate. These cells were passaged and used to establish a novel cell line (PEO1X) with 20-fold diminished Pt-sensitivity confirmed via the clonogenic survival assay. PEO1X cells were assayed for histopathological and cell-fate markers by immunohistochemistry and compared to PEO1. Migratory capacity was assessed via the Boyden chamber method, while cell cycle status 72 hours after CDDP exposure was interrogated using propidium iodide staining. Doubling time was also determined, and a partial genetic signature was established by sequencing a panel of 33 cancer-related genes. Results PEO1 exhibits morphological asymmetry, with a dichotomy between epithelial and mesenchymal phenotypes. This is further evidenced by the heterogeneous expression of markers such as E-Cadherin, Vimentin and CA125. Although similar to PEO1 in proliferation rate, PEO1X cells possess obvious differences in morphology, being smaller and more homogenously rounded in appearance with altered expression of markers such as E-Cadherin, Vimentin, CA125 and CD133. Unlike PEO1, the cell cycle status of PEO1X is barely altered 72 hrs following CDDP exposure even at 10 µM. PEO1X also possesses a more migratory phenotype than PEO1 with significantly more cells transiting through the pores of the Boyden chamber membrane in 30 hrs. Sequencing revealed heterogeneity in the status of P53 in PEO1 with PEO1X being slightly enriched in P53 WT expressing cells. Interestingly, the gene NF1, encoding the tumor-suppressor neurofibromin was found to contain an indel mutation in PEO1 and PEO1X while containing a different loss-of-function point mutation in PEO4 and being WT in PEO6 despite all being established from the same patient. Conclusion The cell line PEO1 contains a sub-population of Pt-resistant cells that can be selected for, in vitro, by clinically relevant CDDP treatment. These cells are distinct from those having emerged clinically in the original patient.Introduction La résistance au traitement à base de platine se développe chez la plupart des patients traités pour le cancer de l'ovaire séreux de haut grade (HGSOC), un fait qui explique en grande partie la mortalité élevée de cette maladie. Cooke et ses collègues (Oncogene, 2010) ont montré précédemment que la résistance au platine (Pt) résulte de l'expansion des populations sous-clonales de cellules résistantes présentes avant le traitement. Les modèles en-vitro actuels de résistance au Pt peuvent être confondus par un manque de fidélité à la signature génétique du HGSOC ou par les méthodes utilisées pour provoquer l'apparition d'une résistance pouvant être dépourvue de pertinence clinique. Ce projet vise à déterminer si la résistance aux Pt peut être développée à partir d'une population de cellules sensibles au Pt exposées au cisplatine (CDDP) d'une manière cliniquement pertinente en utilisant des lignes cellulaires dérivées de patients telles que PEO1. L'objectif central était de découvrir quelle hétérogénéité pourrait exister dans cette lignée cellulaire et de déterminer si la résistance à la Pt dérivée en-vitro pouvait résulter de la sélection d'une fraction de cellules préexistants, comme cela se produit en-vivo. Méthodes La sensibilité au platine des lignes cellulaires utilisées a été établie en exposant les cellules en culture au CDDP pendant 1 heure. Le nombre de cellules vivantes et le pourcentage de viabilité ont été évalués 72 heures après le retrait de la drogue en utilisant une microcytométre Guava Muse. L'évaluation à long terme de la toxicité du Pt a été réalisée avec l'aide du test de survie clonogénique. Pour atteindre la résistance au Pt en-vitro, une culture de PEO1 a été exposée à 10 µM de CDDP pendant 1 heure et laissée se repeupler. Ces cellules ont été passé en culture et utilisées pour établir une nouvelle ligne cellulaire (PEO1X) avec une sensibilité à la Pt diminuée de 20 fois, ce qui a été confirmée par le test de survie clonogénique. Les cellules PEO1X ont été testées pour les marqueurs histopathologiques et de l'état EMT par l'immunohistochimie et comparées à PEO1. La capacité de migration a été évaluée par la méthode de la chambre Boyden, tandis que le statut du cycle-cellulaire 72 heures après l'exposition au CDDP a été interrogé en utilisant une coloration à l'iodure de propidium. Le temps de doublage a également été déterminé et une signature génétique partielle a été établie en séquençant un panel de 33 gènes liés au cancer. Résultats PEO1 exige une asymétrie morphologique, avec une dichotomie entre les phénotypes épithéliaux et mésenchymateux. Ceci est encore démontré par l'expression hétérogène de marqueurs tels que E-Cadherin, Vimentin et CA125. Bien que similaires au taux de prolifération de PEO1, les cellules PEO1X présentent des différences de morphologie évidentes, étant plus petites et ayant un aspect plus homogène avec une expression modifiée de marqueurs tels que E-Cadhérine, Vimentine, CA125 et CD133. Contrairement à le PEO1, le cycle cellulaire de PEO1X est à peine modifié 72 heures après l'exposition au CDDP, même à 10 µM. PEO1X possède également un phénotype plus migrateur que le PEO1 avec beaucoup plus de cellules transitant la membrane de la chambre Boyden après 30 heures. Le séquençage a révélé une hétérogénéité dans l'état de P53 dans le PEO1, avec le PEO1X étant légèrement enrichi dans les cellules exprimant P53 WT. Il est intéressant de noter que le gène NF1, codant pour la protéine Neurofibromine (un suppresseur de tumeur), contient une mutation indel dans PEO1 et PEO1X tout en contenant une mutation de point différente de PEO4 et en étant WT dans PEO6. Conclusion La ligne cellulaire PEO1 contient une sous-population de cellules résistantes au Pt qui peuvent être sélectionnées en-vitro par un traitement avec CDDP aux paramètres pertinents cliniquement. Ces cellules sont distinctes de celles ayant émergé cliniquement chez le patient d'origine
Nationalist crossroads and crosshairs:on external and internal sources of Albanian and Serbian national mythology
No full textThe dissertation employs comparative historical methods to investigate the development of Albanian and Serbian national identity over the last two centuries. More narrowly, it traces the emergence and evolution of two foundational national myths: the story of the Illyrian origins of the Albanian nation and the narrative of the 1389 Kosovo battle. The study focuses on micro- and meso-level processes, the life course of mythmakers and specific historical situations. For this, it relies on archival data from Albania, Bosnia, Kosovo, Montenegro and Serbia and a wide body of published primary and secondary historical sources. The dissertation is composed of four separate articles. In the first article, I offer evidence that the Kosovo myth, which is often seen as a "crucial" supporting case for ethno-symbolist theory, is a modern ideological construct. The second article contributes to debates on the global spread of nationalism in the generalist, diaspora studies and long-distance nationalism literatures. The article observes that the idea of Illyrian origins was brought to Albania from outside by the early Albanian-speaking diaspora. This suggests that scholars need to pay more attention to the agency of diaspora members and migrants in the global spread of nationalism. The third article discovers that imperialist archaeologists significantly contributed to the construction of national identity and the establishment of the nationalist research tradition in Albania. These conclusions question the existing dichotomy between imperialism and nationalism in the generalist scholarship. Finally, the fourth article explores the emergence of an Albanian counter-myth in the 1980s and 1990s to the 1389 Kosovo battle narrative. It offers evidence that the counter-myth emerged as a moral reaction of self-perceived "saviors of the nation." Therefore, the literatures on nationalist mythology and national identity construction can benefit by focusing more on the moral dimension of nationalism, the relatively recent history of socialization institutions, and the interactive dynamics of identity politics. Overall, the dissertation highlights the historical and culturally parochial face of nationalism. Analyzing the life-course of nationalist mythmakers in specific historical situations, the dissertation finds that the social location of individuals and groups at the crossroads and crosshairs of alien and native influences breeds exclusionary nationalism. The mechanisms of this causal link can be diverse: ideational, emotional, institutional, and habitual. More broadly, the dissertation contributes to ongoing scholarly discussions on the role of ethnicity in nationalism, the worldwide spread of nationalism, the nature of the nation-state model, the relationship between imperialism and nationalism and the interactive, processual and dynamic character of nationhood.Cette thèse se base sur les données des archives de l'Albanie, de la Bosnie, du Kosovo, du Monténégro et de la Serbie et sur un grand éventail des sources historiques publiées, tant primaires que secondaires. On y emploie la méthode des cas étendus et plusieurs méthodes historico-comparatives afin d'étudier le développement de l'identité nationale albanaise et serbe au cours des deux siècles passés. Notamment, la thèse expose l'émergence et l'évolution des deux mythes nationaux fondamentaux: le conte de l'origine autochtone illyrienne des Albanais et la narration de la Bataille du Kosovo de 1389. L'étude se focalise sur les processus historiques des niveaux micro- et méso, le parcours de vie des créateurs des mythes et les situations historiques spécifiques. La thèse se compose de quatre articles. Dans le premier article, on découvre que le mythe du Kosovo qui est souvent traité comme le cas « crucial » supportant la théorie éthno-symboliste, est un construit idéologique moderne. Le deuxième article introduit la discussion sur la propagation globale du nationalisme qui se développe dans la littérature généraliste, celle consacrée aux études des diasporas et celle du nationalisme à longue distance. Cela suggère que les chercheurs doivent prêter plus d'attention à l'agentevité des membres de diaspora et des migrants à l'extension globale du nationalisme. Le troisième article expose que les archéologues impérialistes ont contribué significativement à la construction de l'identité nationale et à l'établissement de la tradition de la recherche nationaliste en Albanie. Ces conclusions mettent en question la dichotomie entre l'archéologie impérialiste et nationaliste existante dans l'étude critique en archéologie et, plus largement, l'opposition continuelle entre l'impérialisme et le nationalisme dans les sciences humaines générales. Finalement, le quatrième article révèle que l'émergence du contre-mythe albanais sur la Bataille du Kosovo de 1389 à la fin des années 1980 – aux années 1990 est expliquée le mieux par la réaction morale des « saveurs de la nation » autodéclarés en Albanie et Kosovo face à la politisation de l'histoire médiévale dans les milieux intellectuels serbes. L'étude de la mythologie du nationalisme et de l'identité nationale peut gagner, si on analyse soigneusement la dimension morale du nationalisme, l'histoire relativement récente des institutions de socialisation et l'évolution interactive des politiques de l'identité. De façon générale, la thèse propose une explication originale de la face historique et culturellement paroissial du nationalisme. En analysant le parcours de vie des créateurs des mythes nationalistes dans de certaines situations historiques, la thèse découvre que la position sociale des individus et des groupes aux croisements et aux réticules des influences étrangères et nationales, fait naître un nationalisme exclusionnaire. Les mécanismes de ce lien de causalité peuvent être divers: idéationnels, émotionnels, institutionnels et habituels. Plus largement, cette thèse contribue au développement des discussions scientifiques sur le rôle de l'ethnicité au nationalisme, sur l'extension globale du nationalisme, sur la nature du modèle des états-nation, sur les rapports entre l'impérialisme et le nationalisme et sur la nature interactive, processuelle et dynamique du concept de l'identité nationale
Penalized regression methods for interaction and mixed-effects models with applications to genomic and brain imaging data
No full textIn high-dimensional (HD) data, where the number of covariates (??) greatly exceeds the number of observations (??), estimation can benefit from the bet-on-sparsity principle, i.e., only a small number of predictors are relevant in the response. This assumption can lead to more interpretable models, improved predictive accuracy, and algorithms that are computationally efficient. In genomic and brain imaging studies, where the sample sizes are particularly small due to high data collection costs, we must often assume a sparse model because there isn't enough information to estimate ?? parameters. For these reasons, penalized regression methods such as the lasso and group-lasso have generated substantial interest since they can set model coefficients exactly to zero. In the penalized regression framework, many approaches have been developed for main effects. However, there is a need for developing interaction and mixed-effects models. Indeed, accurate capture of interactions may hold the potential to better understand biological phenomena and improve prediction accuracy since they may reflect important modulation of a biological system by an external factor. Furthermore, penalized mixed-effects models that account for correlations due to groupings of observations can improve sensitivity and specificity. This thesis is composed primarily of three manuscripts. In the first manuscript, we propose a method called sail for detecting non-linear interactions that automatically enforces the strong heredity property using both the ℓ₁ and ℓ₂ penalty functions. We describe a blockwise coordinate descent procedure for solving the objective function and provide performance metrics on both simulated and real data. The second manuscript develops a general penalized mixed effects model framework to account for correlations in genetic data due to relatedness called ggmix. Our method can accommodate several sparsity-inducing penalties such as the lasso, elastic net and group lasso and also readily handles prior annotation information in the form of weights. Our algorithm has theoretical guarantees of convergence and we again assess its performance in both simulated and real data. The third manuscript describes a novel strategy called eclust for dimension reduction that leverages the effects of an exposure variable with broad impact on HD measures. With eclust, we found improved prediction and variable selection performance compared to methods that do not consider the exposure in the clustering step, or to methods that use the original data as features. We further illustrate this modeling framework through the analysis of three data sets from very different fields, each with HD data, a binary exposure, and a phenotype of interest. We provide efficient implementations of all our algorithms in freely available and open source software.Avec des données de grande dimension (GD), où le nombre de covariables (??) dépasse largement le nombre d'observations (??), l'estimation peut profiter du principe miser sur la sparsité, c'est à dire, seulement un petit nombre de prédicteurs de la variable réponse sont réellement pertinents. Cette hypothèse permet d'obtenir des modèles interprétables, améliore leur précision et facilite l'implémentation d'algorithmes efficaces sur le plan des calculs. Dans les études d'imagerie génomique et cérébrale, où la taille des échantillons est particulièrement faible en raison des coûts élevés associés à la collecte de données, nous devons souvent supposer un modèle sparse car l'information est insuffisante pour estimer les ?? paramètres. Pour ces raisons, les méthodes de régression pénalisées telles que lasso et group lasso ont suscité un intérêt considérable, car elles permettent d'obtenir des estimés des coefficients du modèle égaux à zéro. Dans le cadre de la régression pénalisée, de nombreuses approches ont été développées pour les effets principaux. Cependant, il y un besoin d'adapter ces approches pour les modèles d'intéraction et les modèles mixtes. En effet, une capture précise des interactions permettrait de mieux comprendre les phénomènes biologiques et d'améliorer la précision des prédictions, car elles reflètent souvent une modulation importante d'un système biologique par un facteur externe. De plus, les modèles mixtes pénalisés qui tiennent compte des corrélations dues aux regroupements d'observations peuvent améliorer la sensibilité et la spécificité. Cette thèse est composée principalement de trois manuscrits. Dans le premier manuscrit, nous proposons une méthode appelée sail pour détecter les interactions non linéaires qui applique automatiquement la propriété d'hérédité forte à l'aide des pénalités ℓ₁ et ℓ₂. Nous décrivons une procédure de descente de coordonnées par blocs pour optimiser la fonction objective, et nous démontrons la performance sur des données simulées et réelles. Le deuxième manuscrit développe un cadre général de modèles mixtes pénalisés pour tenir compte des corrélations dans les données génétiques issues de familles. Notre méthode, appelée ggmix, peut tirer profit de plusieurs pénalités, telles que lasso, elastic net et group lasso. Elle permet également d'intégrer des informations d'annotation antérieures sous forme de poids. Notre algorithme a des garanties théoriques de convergence et nous évaluons à nouveau ses performances à l'aide de données simulées et de données réelles. Le troisième manuscrit décrit une nouvelle stratégie appelée eclust pour la réduction de la dimension des variables qui exploite les effets d'une variable d'exposition ayant un impact important sur les mesures GD. Avec eclust, nous avons constaté une amélioration de la performance prédictive et de la sélection de variables par rapport aux méthodes qui ne tiennent pas compte de l'exposition lors de l'étape de clustering ou des méthodes utilisant les données d'origine comme des effets principaux. Nous illustrons ensuite ce cadre de modélisation en analysant trois ensembles de données provenant de domaines très différents, chacun avec des données GD, une exposition binaire et une variable réponse. Nous fournissons des implémentations efficaces de tous nos algorithmes dans les logiciels gratuits et à source ouverte
Multi-sensor target tracking: Communication- and computation-efficient algorithms
No full textTarget tracking is a well-studied research topic with a vast array of applications. The basic idea is to track one or more targets of interest using data collected by one or more sensors. While a single sensor may provide enough data, it is more beneficial to establish a network of sensors that collaborate with each other. In this thesis, we study multi-sensor target tracking and present three manuscripts.In the first manuscript, we present a distributed bearings-only single-target particle filter. Unlike the existing literature, the proposed filter incorporates the Earth's curvature in the measurement model to provide more accurate bearing computation. Furthermore, we derive an approximate joint log-likelihood function to reduce the total communication overhead. In the second manuscript, we extend our work in the first manuscript and present two compression algorithms for distributed particle filters. The proposed algorithms construct a graph over the particles and exploit the resulting graph Laplacian matrix to encode the particle log-likelihoods. The proposed algorithms are not limited to any measurement models and can be incorporated in any generic particle filter. We also derive theoretical results showing that the proposed algorithms outperform existing methods at low communication overhead. In the third manuscript, we study data assignment in multi-target tracking. We propose two heuristic but computationally efficient algorithms for multi-sensor multi-target data assignment that can generate a number of likely target-measurement associations. We also implement these algorithms in a generalized labeled multi-Bernoulli filter to validate their performance.Le suivi des cibles est un sujet de recherche bien etudié avec beaucoup d'applications. Le but est de suivre une ou plusieurs cibles d'intérêt en utilisant des données recueillies par un ou plusieur capteurs. Alors qu'un seul capteur peut fournir une quantité suffisante de données, il est plus avantageux d'établir un réseau de capteurs qui collaborent les uns avec les autres. Dans cette thèse, nous étudions le problème de suivi des cible avec un réseau de capteurs et nous présentons trois manuscrits.Dans le premier manuscrit, nous présentons un filtre à particules pour le suivi d'une seul cible avec des mesures de gisement. Le fitre proposé diffère de la littérature existante et inclut la courbure de la Terre dans le calcul pour obtenir des mesures plus précises de gisements. De plus, nous dérivons une fonction logarithmique de vraisemblance approximative pour réduire la quantité de données transmises.Dans le deuxième manuscrit, nous étendons notre travail et présentons deux algorithmes de compression pour les filtres à particules distribuées. Les algorithmes proposés construisent un graphe des particules et utilisent la matrice laplacienne du graphe pour encoder les vraisemblances logarithmiques des particules. Les algorithmes proposés sont applicables pour tous les modèles de mesure et nous pouvons les intégrer dans un filtre à particules générique. Nous obtenons aussi des résultats théoriques démontrant que les algorithmes proposés surpassent les méthodes existantes.Dans le troisième manuscrit, nous étudions l'association des measures aux cibles dans le problème de suivi de multiple cibles. Nous proposons deux algorithmes heuristiques et efficaces pour l'association des mesures de multiple capteurs auxmultiple cibles. Les algorithimes proposés sont capables de générer un grand nombre d'associations. Nous implémentons ces algorithmes dans un filtre de type multi-Bernoulli pour valider leur performance
The history and politics of touchscreens for Music Production
No full textSoftware interfaces shape the way we create, consume, and experience cultural goods. They reflect the cultural, social, and political systems, in which they are embedded and they embody and transmit the sensibilities of their designers and the overarching context of economic interests. This dissertation project uncovers these embedded interests and sensibilities through a comparative historical study of the production and design of touchscreens for music production. By focusing on the history of touchscreens in music production, the central assumption is that changes in music technology presage changes in culture. It argues that many of the ideas and cultural discourses that presently encircle Apple's iOS platform and app format are derived from past iterations of touchscreens for music production. From Iannis Xenakis's Unité Polyagogique Informatique CEMAMu (UPIC) in 1977 to the contemporary commercialized format in apps for smartphones, music touchscreens express cultural and technological aspirations of universality. Based on interviews and archival research, the work provides empirical evidence for a sensory design analysis of user interfaces in order to understand how social and political processes circulate and infiltrate design practices among developers and the users of touchscreens for music production. Although touchscreens are widely advertised as ushering in a more inclusive and "natural" form of musical practice, this study reveals the biases embedded in the interface design and their cultural, social, and aesthetic consequences. Specifically, the dissertation questions the paradigms of efficient design found in music apps and the consequences of designing out the possibility for failure and reflection in user interfaces. In so doing, it addresses how the interfaces uphold traditional normative conceptualizations of human and technological perfectability. The main goal of this project is to identify how technology and cultural discourse can be informed by more politically progressive values.Les interfaces logicielles façonnent la manière dont nous créons, utilisons et expérimentons les biens culturels. Elles reflètent les systèmes culturels, sociaux et politiques dans lesquels elles sont ancrées et elles incarnent et transmettent les sensibilités de leurs concepteurs et le contexte général des intérêts économiques. Ce projet de thèse dévoile ces intérêts et sensibilités à travers une étude historique comparative de la production et de la conception des écrans tactiles pour la production musicale. En focalisant sur l'histoire des écrans tactiles en production musicale, l'hypothèse centrale est que les changements dans la technologie musicale présagent des changements dans la culture. Bon nombre des idées et discours culturels qui entourent présentement la plateforme Apple iOS et le format des applications sont dérivés d'itérations passées d'écrans tactiles pour la production musicale. De l'Unité Polyagogique Informatique CEMAmu (UPIC) de Iannis Xenakis en 1977 au format commercialisé contemporain des applications pour téléphones intelligents, les écrans tactiles expriment des aspirations technologiques et culturelles d'universalité. Reposant sur des interviews et des recherches archivistiques, ce travail offre une démonstration empirique pour une analyse sensorielle des interfaces utilisateur dans le but de comprendre comment les processus sociaux et politiques circulent et infiltrent les pratiques de conception parmi les développeurs et les utilisateurs d'écrans tactiles pour la production musicale. Bien que les écrans tactiles soient largement célébrés comme menant à une forme plus inclusive et « naturelle » de la pratique musicale, cette étude révèle les biais inhérents à la conception de l'interface et leurs conséquences culturelles, sociales et esthétiques. Plus précisément, la thèse interroge les paradigmes de la conception efficiente que l'on retrouve dans les applications musicales et les conséquences de concevoir la possibilité d'échec et de reflet dans les interfaces utilisateur. Ce faisant, elle adresse comment les interfaces maintiennent les conceptualisations normatives traditionnelles de la perfectibilité humaine et technologique. L'objectif principal de ce projet est d'identifier comment la technologie et le discours culturel peuvent être informés par des valeurs politiques plus progressistes
B cell:Glial cell interactions and contribution to CNS- compartmentalized inflammation in multiple sclerosis
No full textGrowing evidence suggests that B cells play important roles during disease relapses and possibly also during the progressive stages of multiple sclerosis (MS). A number of studies have implicated antibody-independent roles of B cells in the periphery of patients, including presence of abnormally higher proportions of pro-inflammatory B cells (Beff) compared to anti-inflammatory B cells (Breg), which is thought to induce pro-inflammatory T cell responses. In the inflamed central nervous system (CNS) of MS patients, B cells are abnormally fostered and found in different compartments, including the meningeal immune-cell collections closely linked with subpial cortical injury and progressive disease. However, there remain major gaps in our knowledge of B cell persistence and their potential contributions to CNS-compartmentalized inflammation. The aim of my doctoral thesis is to shed light on cellular mechanisms involving B cell:glial cell cross-talk and how these interactions may propagate local inflammation and injury as well as contribute to progressive disease in MS. In the first part of my thesis (Chapter 2), I demonstrate that human astrocytes support the survival of B cells through soluble factors. These soluble factors derived from pre-stimulated astrocytes not only supported B cell survival but also their activation (increased co-stimulatory molecule expression), which further induced T cell proliferation. I further demonstrate that astrocyte-secreted factors supported survival and activation of MS-relevant B cell subsets derived from relapsing remitting MS (RRMS) and secondary progressive MS (SPMS) patients. In chapter 3, I investigated the bi-directional interaction between B cells and myeloid cells (microglia and macrophages) to determine how these interactions may impact the propagation of CNS-compartmentalized inflammation. First, I show that soluble factors derived from M1-activated microglia supported B cell activation, whereas M2c microglia induced B apoptotic death of MS-relevant B cell subsets. I further demonstrate that soluble factors derived from pro-inflammatory (Beff) B cells (abnormally implicated in the periphery of MS) substantially increased the secretion of the pro-inflammatory cytokines (IL-12, IL-6 & TNF) and diminished IL-10 production by microglia and macrophage. Interestingly, this secretion of pro-inflammatory cytokines by macrophages was dependent on B cell-derived GM-CSF. Lastly, I demonstrate that supernatants derived from distinct B cell subsets (Beff & Breg) were capable of modulating microglia and macrophage phenotype (expression of CD80 & TREM-2), while reciprocally modulating myeloid phagocytosis of myelin.My overall doctoral investigations enhances our understanding of cellular mechanisms that may be associated with progressive disease. My findings indicate that B cells and glial cells have the capacity to interact and that they may contribute to cascades of pro-inflammatory events. In related work to which I have contributed, we demonstrated a selective cytotoxic effect to oligodendrocytes and neurons in response to soluble factors of B cells derived from MS patients but B cells from matching controls. If these interactions occur in vivo they may propagate CNS-compartmentalized inflammation and subpial injury. Taken together, these findings constitute a conceptual advance pointing to novel cellular mechanisms that may contribute to subpial cortical pathology and progressive MS. Future work will aim to elucidate the molecular mechanisms underlying these B cell:glial cell interactions. I am hopeful that my results will eventually help the development of more targeted therapies that can limit or modulate these interaction in a way that is beneficial for progressive MS – a major unmet clinical need.Les études réalisées dans le domaine de la sclérose en plaques (SEP) ont montré le rôle clé des cellules B au cours des poussées, et probablement lors de la phase progressive de la maladie. Plusieurs travaux montrent le rôle des cellules B, dans la pathophysiologie de la maladie indépendamment de la production d'anticorps. Les patients atteints de SEP présenteraient une proportion plus élevée de cellules B pro-inflammatoires (Beff), en comparaison aux cellules B anti-inflammatoires (Breg). De plus, les cellules Beff sont à même d'induire des réponses T pro-inflammatoires. Dans le système nerveux central (SNC) inflammé, les cellules B persistent anormalement au sein du compartiments des agrégats de cellules immunitaires associées aux méninges. Ces derniers sont étroitement liées aux lésions superficielles du cortex, et à la progression de la maladie. Toutefois, nos connaissances restent limitées quant à la persistance des cellules B et leur potentielle contribution à une inflammation compartimentalisée dans le SNC. Le but de ma thèse est d'apporter quelques éclairages sur les mécanismes cellulaires mis en jeu lors des interactions bidirectionnelles entre les cellules B et gliales, et comment ce type d'interactions propagerait l'inflammation locale, induirait la dégénérescence cérébrale et la progression.Dans la première partie de ma thèse (Chapitre 2), j'ai pu démontré que les astrocytes humains permettraient la survie des cellules B via des produits solubles. Les produits solubles dérivés d'astrocytes pré-stimulés ont amélioré la survie des B, et augmenté l'activation des cellules B (expression de molécules de co-stimulation). Ces derniers, ont permis d'induire une meilleure réponse proliférative des cellules T. Dans le même sens, j'ai pu démontrer que ces facteurs solubles augmentaient la survie et l'activation de sous-populations de cellules B caractéristiques de la SEP, de patients exprimant la forme récurrente rémittente et progressive secondaire. Dans le troisième volet de cette thèse, j'ai investigué l'interaction bidirectionnelle entre les cellules B et les microglies/macrophages, et comment ces interactions impacteraient la propagation de l'inflammation compartimentalisée. D'abord, j'ai démontré que les produits solubles des microglies-M1 augmentent l'activation des cellules B, alors que les microglies-M2c induisent la mort cellulaire des différentes sous-populations de B. Par ailleurs, j'ai démontré que les facteurs solubles dérivés des Beff (élevées dans la périphérie de la SEP) ont augmentée de manière considérable la sécrétion de cytokines pro-inflammatoires (IL-12, IL-6 &TNF) par les microglies et les macrophages, de manière dépendante du GM-CSF produit par les Beff. Ces mêmes facteurs solubles ont induit la diminution de la production d'IL-10 par les cellules myéloïdes. Finalement, j'ai démontré que les surnageants de cellules (Beff & Breg) ont le pouvoir de moduler le phénotype (CD80 & TREM-2) des cellules myéloïdes, et de moduler de manière réciproque la phagocytose de la myéline.Globalement, mes travaux ont permis l'élucidation de mécanismes cellulaires qui pourraient être associés à la SEP progressive. Mes résultats indiquent que les interactions entre cellules B et gliales pourraient contribuer à la cascade d'évènements pro-inflammatoires. J'ai ainsi démontré que les facteurs solubles de cellules B dérivées de SEP induisaient la cytotoxicité des oligodendrocytes et des neurones. Si ces interactions sont initiées in vivo, elles pourraient contribuer à la propagation d'inflammation compartimentalisée dans le SNC, et à la dégénérescence qui mènent aux lésions superficielles corticales. Mes résultats ont contribués a des avancées conceptuelles indiquant l'engagement d'un nouveau mécanisme cellulaire contribuant la progression de la maladie. D'autres travaux axés sur les mécanismes moléculaires apparaissent nécessaires pour générer des thérapies ciblées pour la prise en charge des formes progressive
Ultrafast mid-infrared pulse generation and characterization in chalcogenide microwires
No full textMid-infrared (IR) wavelength range (2–12 μm), encompassing numerous molecular fingerprintswith strong fundamental vibrational transitions, is tremendously important for variousspectroscopy applications. Currently, commercially available mid-IR sources are mostly basedon semiconductor or gas gain media, nonlinear wavelength conversion in bulk nonlinear crystals,and rare-earth doped fluoride fibers. Generally, fiber lasers have the advantages of highefficiency, compactness, superior reliability, and excellent beam quality. Commercially availablemid-IR fiber lasers are mostly based on silica or fluoride fibers. However, transmissionwindows of silica and fluoride glasses are limited to 2.5 μm and 5.5 μm, respectively, and emissionfrom rare-earth dopants can only cover a small portion of the mid-IR spectral region. Incomparison, chalcogenide glasses have much wider transmission windows (up to 15 μm), andhigh intrinsic nonlinearity enables emission virtually at any wavelength based on nonlineargain. In this thesis, I have investigated nonlinear fiber oscillators based on chalcogenide microwiresin the wavelength band of 2 μm, which is useful for the identification of atmosphericgasses such as CO2, NH3, C2H2, water vapor, and other chemical species. Unfortunately,commercially available pulse characterization techniques, such as intensity autocorrelatorand frequency-resolved optical gating (FROG), are not sensitive enough to characterize theoutput pulses. Thereafter, I have developed highly sensitive FROG pulse characterizationtechniques based on extremely high nonlinearity in chalcogenide microwires. This thesis is composed of two main parts. In the first part, two approaches to mid-IRpulse generation are demonstrated. First approach is a 2 μm Raman fiber laser using a multimaterialchalcogenide microwire. The second approach is a 2 μm fiber optical parametric oscillator usinga chalcogenide microwire cladded with Cyclo Olefin polymer (COP). The microwire is highlynonlinear and optimized for parametric gain in the anomalous dispersion regime. In the second part of this thesis, two approaches to mid-IR FROG pulse characterizationare demonstrated in the 2 μm wavelength band. First approach is a modified FROGpulse characterization technique based on highly efficient four-wave mixing in a COP-claddedchalcogenide microwire fabricated with anomalous chromatic dispersion. The amplitude and phase of chirped and unchirped picosecond pulses are accuratelycharacterized with a high sensitivity of 0.16 mW2, which is several orders of magnitude betterthan the sensitivity of conventional FROGs. Second approach is another modified FROGpulse characterization technique, but this time based on cross-phase modulation in a COP-claddedchalcogenide microwire fabricated with zero chromatic dispersion. Without thedirection-of-time ambiguity and the need for a continuous wave probe laser, the amplitudeand phase of pulses as short as 390 fs with femtojoule energy are accurately characterizedwith a high sensitivity of 18 mW2. These all-fiber FROG architectures enable alignment-freeand highly sensitive pulse characterization for the mid-IR.Les longueurs d'ondes de l'infrarouge moyen (2–12 μm), englobant de nombreuses empreintesmoléculaires avec des transitions vibratoires fondamentales fortes, sont d'une extrême importancepour diverses applications de spectroscopie. Présentement, les sourcesd'infrarouge moyen disponibles sur le marché sont pour la plupart basées sur des médiumsde gain tel que l'on retrouve dans les semi-conducteurs ou les gaz, ainsi que sur la conversionnon linéaire de longueur d'ondes dans de gros cristaux non linéaires, ou bien des fibres defluorure dopées aux matériaux de terres rares. De manière générale, les lasers à fibres ontl'avantage d'être hautement efficaces, d'être compactes, de posséder une fiabilité supérieureainsi qu'une excellente qualité de faisceau. Les lasers à fibre commercialement disponiblessont pour la plupart basés sur des fibres de silice ou de fluorure. Cependant, les régions detransparence de la fibre de silice et de fluorure sont limitées à 2.5 μm et 5.5 μm respectivement,et les émissions des dopants de terres rares ne couvrent qu'une infime partie du spectrede l'infrarouge moyen. En comparaison, les verres de chalcogénure, étant de nature hautementnon linéaire, possèdent une fenêtre de transparence beaucoup plus grande (jusqu'à15 μm), permettant une émission dans virtuellement n'importe quelle longueur d'onde baséesur un gain non linéaire. Dans cette thèse, j'ai investigué les oscillateurs à fibres non linéairesbasés sur les microfils de chalcogénure dans une bande de longueur d'ondes de 2 μm, qui sonttrès utiles pour l'identification des gaz atmosphériques tels que le CO2, NH3, C2H2, lesvapeurs d'eau et autres éléments chimiques. Malheureusement, les techniques de caractérisationd'impulsions étant disponibles sur le marché, tel qu'un auto corrélateur d'intensitéet un frequency-resolved optical gating (FROG), ne sont pas suffisamment sensibles afin decaractériser les impulsions de sortie. Par la suite, j'ai développé une technique de caractérisationd'impulsion FROG hautement sensible basé sur la non linéarité extrêmement élevéedes microfils de chalcogénure. Cette thèse est divisée en deux parties principales. Dans la première partie, deux approchesde génération d'impulsions dans l'infrarouge moyen sont démontrées. La premièreapproche est un laser à fibre Raman de 2 μm utilisant une microfil de chalcogénure multimatériel. La deuxièmeapproche est un oscillateur optique paramétrique à fibre de 2 μm utilisant un microfilde chalcogénure avec une gaine de polymère Cyclo Oléfine (COP). Le microfil est hautementnon linéaire et optimisé pour un gain paramétrique dans un régime de dispersion anomale. Dans la deuxième partie de cette thèse, deux approches de caractérisation d'impulsionFROG dans l'infrarouge moyen sont démontrées dans une bande de longueur d'onde de 2 μm.La première approche est une technique modifiée de caractérisation d'impulsion FROG baséesur le très efficace mélange à quatre ondes dans un microfil de chalcogénure à gaine de COP.L'amplitude et la phase des impulsions picosecondesà fréquence modulée et non modulée sont caractérisées de manière précise avecune haute sensibilité de 0.16 mW2, étant plusi eurs ordres de magnitudes supérieurs à la sensitivitédes FROG conventionnels. La deuxième approche est une autre technique modifiéede caractérisation d'impulsion FROG, toutefois cette fois-ci basée sur une modulation dephase croisée dans un microfil de chalcogénure à gaine de COP avec une dispersion chromatiquede zéro. Sans l'ambiguïté de la direction du temps et la nécessité d'un laser sonde enémission continue, l'amplitude et la phase des impulsions sont aussi courtes que 390 fs avecune énergie femtojoule, précisément caractérisées avec une haute sensibilité de 18 mW2. Cesarchitectures FROG tout-fibres permettent une caractérisation d'impulsion très sensible etsans alignement pour l'infrarouge moyen