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Gallium nitride and silicon based photoelectrodes for high efficency and
No full textArtificial photosynthesis on semiconductor photoelectrodes is a clean and eco-friendly method for the generation of solar fuels, including hydrogen and hydrocarbons directly from sunlight, water, and carbon dioxide, which can address the challenges associated with energy demands and storage. Simultaneously achieving high efficiency (solar-to-hydrogen efficiency > 15%) and stability (> 1000 h) for unassisted photoelectrochemical water splitting is the “holy grail” in the field of clean, renewable energy. III-nitride semiconductors are promising materials to realize high-efficiency photoelectrodes: their energy bandgap can be varied across nearly the entire solar spectrum by changing the alloy compositions, and the energy band edge positions straddle water oxidation and reduction potentials under deep visible and near-IR light irradiation. In this study, we report the development of high quality (In)GaN nanostructures on Si, using molecular beam epitaxy, for high efficiency and ultrahigh stable photoelectrochemical water splitting photoelectrodes. We have designed InGaN alloy photoanodes having indium content ~ 50%, corresponding to an energy bandgap of ~1.7 eV, for high-efficiency solar water oxidation. This study lays a solid foundation for the development of a tandem device with InGaN as top light absorber stacked on Si bottom absorber to achieve solar-to-hydrogen efficiency > 25%.Furthermore, we demonstrated the use of multifunctional N-terminated GaN nanowires protection layer on Si photocathode with Pt catalyst, which enhances light absorption and reduces interfacial charge transfer losses, to achieve high half-cell conversion efficiency ~ 12% and the longest stability of 3000 h, for any photoelectrode operating at a similar efficiency level, under AM 1.5G one-sun illumination for solar water splitting. We further showed the first demonstration of low-cost, earth-abundant and few monolayers thick MoSe2 as a protection layer on Si photoanode for hydrogen production under AM 1.5G one-sun illumination. In the end, we have also presented the growth of tunnel junction nanowires to monolithically integrate the p+-InGaN nanowires (top cell) on Si solar cell (bottom cell) to form a double-junction photocathode. This photocathode, with optimized surface modifications, can achieve a high solar-to-hydrogen efficiency of ~ 10.1% and high stability of 100 h for unassisted water splitting under AM 1.5G one-sun illumination. These results are significantly superior compared to other state-of-the-art photoelectrodes for unassisted solar water splitting. The III-nitride nanostructures presented in this work bring us one step closer in achieving high efficiency, long-term stability and low-cost photoelectrochemical water splitting systems required for large-scale applications.La photosynthèse artificielle utilisant des photoélectrodes semiconductrices est une méthode propre et environnementalement favorable pour la génération de combustibles solaires, notamment l'hydrogène et les hydrocarbures, et cela directement à partir de la lumière solaire, de l'eau et du dioxyde de carbone. Ceci permet de relever les défis liés à la demande croissante et au stockage d'énergie. Atteindre simultanément un rendement élevé (efficacité de la conversion solaire-hydrogène > 15%) et une stabilité (> 1000 h) pour un fractionnement photoélectrochimique sans assistance de l'eau est le but ultime dans le domaine des énergies propres et renouvelables. Les semiconducteurs à base des matériaux du groupe III-N sont prometteurs pour la réalisation de photoélectrodes à haute efficacité: leur bande interdite d’énergie peut être modifiée pour couvrir presque l’entièreté du spectre solaire en modifiant la composition de l’alliage de ces matériaux. De plus, les positions de la bande énergétique chevauchent les potentiels d’oxydation et de réduction par irradiation lumineuse avec des longueurs d’onde dans le spectre visible et infrarouge. Dans cette étude, nous avons dévelopé des nanostructures en (In)GaN de haute qualité sur substrats en Si, en utilisant l'épitaxie par jet moléculaire, pour former des photoélectrodes ultra-stables et à haute efficacité pour la séparation photoélectrochimique de l'eau. Nous avons conçu des photoanodes en InGaN ayant une composition d’indium d'environ 50%, correspondant à une bande interdite d'énergie d'environ 1,7 eV, permettant ainsi l’oxydation solaire de l'eau avec haute efficacité. Cette étude représente la base fondamentale pour le développement d'un dispositif tandem avec une couche en InGaN comme absorbeur de lumière au-dessus du Si pour atteindre un rendement de conversion solaire-hydrogène > 25%.De plus, nous avons démontré que l'utilisation d'une couche protectrice à base de nanofils en GaN à terminaison N sur une photocathode en Si avec catalyseur au Pt améliore l'absorption de la lumière et réduit les pertes liées au transfert de charge interfaciale. Ceci a permis d’atteindre un rendement de conversion élevé des cellules d'environ 12% et une stabilité maximale de 3000 h, pour n’importe quelle photoélectrode, sous un éclairage avec correspondance spectrale d’un soleil avec une irradiance spectrale AM 1,5 G pour la séparation solaire de l’eau. Cette thèse présente également la première démonstration de l’usage du MoSe2 en tant que couche protectrice au-dessus de la photoanode en Si pour la production d’hydrogène sous un éclairage avec correspondance spectrale d’un soleil avec une irradiance spectrale AM 1,5 G. Enfin, nous présentons la croissance de nanofils à jonction tunnel pour intégrer monolithiquement les nanofils p+-InGaN (cellule supérieure) sur une cellule solaire en Si (cellule inférieure) pour former une photocathode à jonction double. Cette photocathode, avec certaines optimisations de sa surface, peut atteindre un rendement de conversion solaire-hydrogène d’environ 10,1% et une stabilité de longue durée de 100 h pour la séparation de l’eau non-assistée sous un éclairage avec correspondance spectrale d’un soleil et une irradiance spectrale AM 1,5 G. Ces résultats sont nettement supérieurs à d’autres photoélectrodes pour la séparation solaire non-assistée de l’eau. Les nanostructures à base des matériaux du groupe III-N présentées dans cette thèse nous rapprochent de la réalisation de systèmes de fractionnement photoélectrochimique de l'eau à haute efficacité, avec une stabilité à long terme, et à faible coût pour des applications à grande échelle
Efficacy, safety, and delivery of anti-HIV short-hairpin RNA molecules for use in HIV gene therapy
No full textAlthough combination antiretroviral therapy can prevent the progression of human immunodeficiency virus type 1 (HIV) infection to acquired immunodeficiency syndrome, it cannot cure the infection, due in part to the persistence of latent viral reservoirs. Alternatively, gene therapy could be used to develop an HIV cure: a patient’s hematopoietic stem cells (HSCs) could be modified ex vivo to express molecules that inhibit HIV replication and transferred back to the patient where they could serve as a source of HIV-resistant immune cells. Many molecules have been developed to inhibit HIV replication, and one major class are the short hairpin (sh)RNAs which can direct the host RNA interference machinery against HIV RNAs. Although many anti-HIV shRNAs have been developed and some have been used in gene therapy clinical trials, little is known on the comparative efficacy and toxicity of molecules designed by different groups. Also, while HIV-based lentiviral vectors (LVs) are the leading gene delivery tool in HIV gene therapy, clinical trials have been hampered by low HSC transduction, in part because anti-HIV molecules can inhibit their production.Our first hypothesis was that the delivery of anti-HIV shRNAs can be enhanced by optimizing LV production. Our second hypothesis was that we can identify optimal anti-HIV shRNA candidates for gene therapy by comparing the efficacy, toxicity, and target site conservation of both novel and previously-designed shRNAs.Our first aim was to enhance the LV-mediated delivery of anti-HIV shRNAs. We identified a combination of HIV-based LV production plasmids that generated higher titers of LVs compared to a combination recently used in a gene therapy clinical trial. The production of these LVs was inhibited by anti-HIV shRNAs targeting the gag or tat/rev genes, but this inhibition was overcome by increasing the concentration of the packaging plasmid during LV production, as this plasmid encodes the components targeted by our molecules. As an alternative strategy to overcome the inhibition of LV production by anti-HIV shRNAs, we developed a hybrid feline (F)IV:HIV LV delivery system and showed that production of these LVs was not inhibited by our anti-HIV shRNAs. However, these hybrid LVs had low transduction efficiencies in a T lymphocytic cell lines and further troubleshooting is necessary before they can be considered a viable option for gene therapy. Finally, we designed a system to evaluate the ability of gag-pol genes from different HIV strains to generate LVs, and we identified a gag-pol gene which enhances LV production compared to that of our leading packaging plasmid. Our second aim was to identify safe and potent anti-HIV shRNAs. We assessed the target site conservation of shRNAs identified by other groups, as well as that of an shRNA targeting the gag gene previously identified by our lab and an shRNA targeting the tat/rev sequence used in combination with other molecules in a gene therapy clinical trial (sh5983). We then assessed the potency of top candidates to inhibit HIV-1 production and selected the most potent molecules for further characterization in a human T lymphocytic cell line (SUP-T1). From this screen, we identified 5 highly potent shRNAs, 3 of which delayed HIV infection in SUP-T1 cells for a longer time than did sh5983. Two of these shRNAs had no noticeable cytotoxic effects and did not activate the interferon pathway in SUP-T1 cells. We have developed two methods to overcome the inhibition of LV production by anti-HIV shRNAs, and we have identified an optimal gag-pol gene sequence which increases LV production. These findings could potentially be applied in a therapeutic context to enhance the transduction of patients’ HSCs. Additionally, we have identified highly potent shRNAs which are non-cytotoxic in vitro and target highly-conserved sites in the HIV genome. As such, these shRNAs are optimal candidates for use in combination gene therapy against HIV infections. Les traitements antirétroviraux contrôlent la réplication du virus de l’immunodéficience humaine type 1 (VIH) et la progression de l’infection mais ne peuvent pas guérir l’infection. La thérapie génique est une alternative prometteuse: des cellules souches hématopoïétiques (CSH) de patient.e.s pourraient être isolées, modifiées pour exprimer des molécules qui empêchent la réplication du VIH, et réintroduites dans les patient.e.s, où elle formeraient un réservoir de cellules immunitaires résistantes au VIH. Plusieurs molécules qui empêchent la réplication du VIH ont été développées. Entre autres, les petits ARN en épingle à cheveux (pARNec) constituent une catégorie importante et utilisent le mécanisme cellulaire d’interférence par l’ARN pour couper les ARN viraux. Plusieurs pARNec anti-VIH ont été développés et certains entrent dans des essais cliniques de thérapie génique. Cependant, la comparaison de l’efficacité et de la toxicité de ces molécules demeure peu étudiée. De plus, ces molécules sont exprimées à l’aide de vecteurs lentiviraux (VL), mais ces VL n’atteignent que de faibles taux de transduction dans les essais cliniques, en partie parce que les molécules anti-VIH inhibent leur production. Notre première hypothèse était que l’expression de pARNec anti-VIH pouvait être augmentée en optimisant la production de VL. Notre deuxième hypothèse était que nous pouvions identifier des pARNec anti-VIH optimaux pour utiliser dans le contexte de la thérapie génique en comparant l’efficacité, la toxicité, et la conservation de la séquence ciblée de nouvelles molécules et de molécules qui ont déjà été développées.Notre premier objectif était d’améliorer l’expression de pARNec en optimisant les systèmes de VL. Nous avons identifié une combinaison de plasmides qui produit plus de VL qu’une combinaison utilisée récemment dans un essai clinique de thérapie génique. La production de ces VL est inhibée par deux pARNec visant les gènes gag et tat/rev, mais nous avons surmonté cette inhibition en augmentant la concentration du plasmide qui code pour gag et tat/rev. Nous avons également démontré que la production de VL hybrides à base du virus de l’immunodéficience féline (VIF) et du VIH n’était pas inhibée par nos pARNec. Cependant, ces VL ne pouvaient pas transduire efficacement une lignée de lymphocytes T humaine et ce système doit être amélioré. Finalement, nous avons comparé la production de VL à base de gènes gag-pol provenant de différentes souches de VIH et nous avons identifié un gène gag-pol qui génère plus de VL que le gène utilisé dans notre meilleur plasmide d’emballage. Notre deuxième objectif était d’identifier des pARNec qui sont sécuritaires et efficaces. Nous avons comparé la conservation des séquences ciblées par des pARNec développés par différents groupes, ainsi que par un pARNec qui cible gag et un qui vise tat/rev (sh5983) inclus dans un essai clinique de thérapie génique. Nous avons également développé de nouveaux pARNec. Nous avons ensuite mesuré l’impact des meilleurs pARNec sur la production du VIH et nous avons comparé l’efficacité et la toxicité de nos meilleurs pARNec dans une lignée de lymphocytes T humaine. Nous avons identifié 5 pARNec qui inhibent fortement la réplication du VIH, dont 3 plus actifs que sh5983. De plus, nous n’avons détecté aucune activité cytotoxique ou activatrice des voies de l’interféron associées à l’expression de deux de ces molécules. Nous avons développé deux méthodes pour surmonter l’effet inhibiteur des pARNec anti-VIH sur la production de VL, et nous avons identifié un gène gag-pol qui augmente la production de VL. Ces résultats pourraient être appliqués dans un contexte clinique pour augmenter la transduction des CSH de patient.e.s. De plus, nous avons identifié des pARNec très actifs contre le VIH qui semblent non-cytotoxiques et qui visent des régions conservées dans le génome du virus. Ces molécules sont des candidats de choix pour la thérapie génique contre le VIH
On-sky calibration of millimetre polarimeters with the cosmic microwave background
No full textMillimetre polarimeters now regularly achieve photon-limited performance and the sensitivity of modern ground-based cosmic microwave background (CMB) observatories is principally improved by increasing the number of independent detecting elements. This represents a major challenge for instrumental calibration. Traditional calibration approaches scale poorly with detector number, requiring dedicated observations that are not easily parallelized. This work presents an alternative calibration method, wherein the CMB is used as the calibration source and individual detectors are calibrated using the aggregate response of other detectors as a template. This approach has negligible opportunity-cost, is more flexible, and mitigates systematic uncertainty associated with traditional ground-based calibrators. An on-sky, CMB-derived calibration is demonstrated with the SPTpol receiver, measuring per-detector angles with degree-scale precision. Sub-degree precision is achieved by bundling detectors of equivalent nominal configuration, comparable to the precision of traditional ground-based calibrators. This is a viable method for the characterization of current and next-generation CMB anisotropy experiments, and will become an increasingly valuable tool as detector numbers continue to grow exponentially.Les polarimètres millimétriques peuvent désormais atteindre des performances limitées par le comptage de photons. Pour augmenter la sensibilité des observatoires modernes de rayonnement cosmologique fossile (RCF) au sol, le nombre de détecteurs indépendants doit augmenter. Ceci représente un défi majeur pour la calibration instrumentale. Les méthodes d’étalonnage traditionnelles ne sont pas adaptées au nombre de détecteurs. Ils nécessitent des observations dédiées qui ne peuvent pas être effectuées en parallèle. Cet oeuvre présente une méthode d’étalonnage alternative: le RCF est utilisé comme source d’étalonnage. Les détecteurs individuels sont calibrés en utilisant la réponse d’autres détecteurs en tant que modèle. Cette approche a un coût d’opportunité négligeable, est plus flexible et minimise les incertitudes systématiques. Avec le récepteur SPTpol, une calibration dérivée du RCF sur ciel est démontrée, mesurant les angles des détecteurs avec une précision de degré. Une plus grande précision est obtenue en regroupant les détecteurs avec la même configuration nominale. Il s’agit d’une méthode viable pour la caractérisation des expériences d’anisotropie du RCF actuelles et de prochaine génération. Il deviendra de plus en plus précieux à mesure que le nombre de détecteurs continuera de croı̂tre de manière exponentielle
Hannah Arendt and the art of the 2008 Canadian apology for Indian residential schools
No full textIn recent decades, political apologies have emerged as a primary method of reconciliation in circumstances of gross historical injustice. In settler-colonial contexts, political apologies have been increasingly given by settler states to Indigenous peoples. This thesis concerns the 2008 apology, given by then-Prime Minister Stephen Harper, to survivors of the Canadian Indian Residential Schools system. First, I challenge the extent to which political apologies can be understood via speech act theory. Second, I posit an alternative methodology of interpreting political speech, based on the philosophy of Hannah Arendt. I demonstrate the extent to which an Arendtian approach to the political apology, which stresses the creative act of public interpretation, avails a power to disclose and constitute a political world. In the Canadian context, this reveals the potential for the political apology to foster postcolonial reconciliation through an encounter with settler-colonialism as a structural injustice.Au cours des dernières décennies, les excuses politiques sont devenues la principale méthode de réconciliation dans des circonstances d’injustice historique flagrante. Dans les contextes de colonie de peuplement, les États colonisateurs ont de plus en plus présenté des excuses politiques aux peuples autochtones. Cette thèse concerne les excuses présentées en 2008 par le Premier ministre de l'époque, Stephen Harper, aux survivants du système des pensionnats indiens canadiens. Premièrement, je conteste la mesure dans laquelle les excuses politiques peuvent être comprises via la théorie des actes de langage. Deuxièmement, je propose une méthodologie alternative pour interpréter le discours politique, basée sur la philosophie de Hannah Arendt. Je montre à quel point une approche Arendtienne des excuses politiques, qui met l’accent sur l’acte créatif de l’interprétation publique, exploite un pouvoir de divulgation et constitue un monde politique. Dans le contexte canadien, cela révèle le potentiel des excuses politiques de favoriser la réconciliation postcoloniale par le biais d'une rencontre avec le colonialisme de peuplement en tant qu'injustice structurelle
Design and fabrication of mid-IR erbium-doped ZBLAN fiber laser
No full textThe objective of this thesis is to report on the design and fabrication of a cladding-pumped rare-earth-doped ZBLAN fiber laser in a free-space linear cavity. The double-clad structure with high numerical aperture allows for efficient pumping of the gain medium. The influence of pumping scheme, fiber length, and coupling efficiency on the laser output characteristics are discussed in detail. The key factors which influence mode competition in the lasing spectrum are analyzed. Moreover, the mode power distribution and mode competition are investigated. Their influence on the wavelength shifting of the laser spectrum is also analyzed. Future improvements suggested for this CW laser cavity include power scaling and operation in a pulsed mode.Ce mémoire porte sur la conception et la fabrication d’un laser à fibre ZBLAN dopée aux terres rares. La fibre possède une structure à double gaine avec grande ouverture numérique, ce qui permet de pomper efficacement la fibre de gainpar la gaine. Une étude détaillée de l’influence des paramètres du laser sur les caractéristiques du faisceau résultant est présentée, notamment la méthode de pompage, la longueur de fibre, et l’efficacité de couplage. Une analyse des facteurs déterminants dans la compétition entre les modes de la fibre est aussi présentée. De plus, l’effet du décalage en longueur d’onde sur la distribution modale de puissance est investigué. Cette cavité laser pompée en espace libre génère avec succès un faisceau laser continu. Ce mémoire inclus également des suggestions pour obtenir de plus grandes puissances de sortie et pour permettre l’émission en mode pulsé
Characterization of glycosomal RING finger proteins of «Leishmania donovani»
No full textA really interesting new gene (RING) finger protein complex is part of an integral membrane structure that is suggested to play an essential role in the import of proteins into peroxisomes/glycosomes. This RING finger complex is comprised of three subunits, LdPEX2, LdPEX10 and LdPEX12 that have not yet been characterized in Leishmania donovani. The aim of this study was to purify and characterize these proteins by incorporating them into liposomes. LdPEX2, LdPEX10 and LdPEX12 were cloned into the pET30b(+) and pRP-H-BSD plasmids for their individual expression in E. coli C41(DE3) and Leishmania donovani expression system. Inclusion bodies containing the PEX proteins were isolated from E. coli cells and purified using Ni2+-NTA affinity chromatography. In contrast, to E. coli, expression of LdPEX2 and LdPEX12 in Leishmania donovani appeared to be a lethal event in these parasites. Purified proteins were incorporated into proteoliposomes composed of a phospholipid mixture that mimics the composition of the glycosomal membrane. These proteoliposomes were generated using detergent dialysis, and isolated in the first fraction of floatation assay. LdPEX10 remained intact within the lipid even after the harsh treatment with urea and alkaline carbonate, suggesting it exists as an integral membrane protein. Our proteoliposome model was successful in incorporating RING finger proteins into lipid bilayers as demonstrated using the sucrose density floatation and alkaline carbonate experiment. This model can be exploited to further characterize other genes in Leishmania.Un nouveau complexe de protéines RING (Really Interesting New Gene) qui fait partie d'une structure membranaire intégrale est suggèré de jouer un rôle essentiel dans l'importation de protéines dans les peroxisomes / glycosomes. Ce complexe RING comprend trois sous-unités protéiques, LdPEX2, LdPEX10 et LdPEX12, qui n’ont pas encore été caractérisées dans Leishmania donovani. Le but de cette étude était de purifier et de caractériser ces protéines en les incorporant dans des liposomes. LdPEX2, LdPEX10 et LdPEX12 ont été clonés dans les plasmides pET30b (+) et pRP-H-BSD et les protéines recombinantes ont été exprimées en utilisant E. coli C41 (DE3) et le système d'expression Leishmania donovani. Les corps d'inclusion contenant les protéines PEX ont été isolés à partir de cellules de E. coli et purifiés par chromatographie d'affinité Ni2 + -NTA. Par contre, l'expression de LdPEX2 et LdPEX12 chez Leishmania donovani semblait être léthale pour le parasite. Des protéines purifiées ont été incorporées dans des protéoliposomes composés d’un mélange de phospholipides imitant la composition de la membrane glycosomale naturelle. Ces protéoliposomes ont été générés par dialyse au détergent et isolés dans la première fraction du test de flottation. LdPEX10 est resté intact dans le lipide même après le traitement rigoureux avec de l'urée et du carbonate alcalin, suggérant qu'il existe en tant que protéine membranaire intégrale. Notre modèle de protéoliposomes a réussi à incorporer les protéines RING dans les bicouches lipidiques, comme l'a démontré l'expérience de flottation de la densité de saccharose et de carbonate alcalin. Ce modèle peut être exploité pour mieux caractériser d'autres gènes de Leishmania
Impact of silver nanoparticles in wastewater on heavy metals transport in soil and their uptake by radish plants
No full textIn agriculture, wastewater is widely applied in irrigation due to its accessibility and nutrient content. Meanwhile, the threat of contaminants in wastewater must not be ignored. Depending on the origin and type of wastewater, concerns about its use for irrigation differ. Currently, with nanoparticles being introduced more and more into the environment, these could have various interactions with other existing pollutants. The interaction between nanoparticles and heavy metals is of particular interest because heavy metals are major pollutants in most types of wastewater. Studies about their interaction under a simple environmental matrix have been done, but there is a lack of information on the more complicated and realistic environmental situations.To this end, this research aimed to study the interaction between a type of commonly-used nanoparticle (silver nanoparticles) and heavy metals in wastewater; specifically, its impact on soil and on a root vegetable (radish) was analyzed. Radish was grown under controlled conditions and irrigated with different treatments (freshwater, wastewater, freshwater with nanoparticles and wastewater with nanoparticles), while synthesized wastewater was premixed with synthesized silver nanoparticles before applying. The concentration and distribution of several heavy metals (Cd, Cr, Cu, Fe, Pb, Zn) were determined both in the soil and in plant tissues after 57 days of growing. In the soil matrix, there was no significant effect of nanoparticles on the heavy metal concentrations. But the existence of silver nanoparticles significantly increased (p<0.05) the concentration of several heavy metals in plant tissues, namely Cr (126.6%), Cu (30%), Fe (63.7%), Pb (71.9%) and Zn (81.1%). Moreover, the plant leaf performance (greenness, NDVI and photosynthesis) improved with the interaction of silver nanoparticles, while the plant biomass (radish) decreased by almost half. This is possibly due to the increasing concentrations of heavy metals in plant tissues, which caused toxicity to the plant growth.These results proved that there was an interaction between silver nanoparticles and heavy metals and indicated that they could adversely affect crop growth by increasing the plant uptake of heavy metals. However, the mechanism of this interaction is still unclear and needs further research.Les eaux usées sont souvent utilisées dans l’agriculture grâce à leur accessibilité et aux substances nutritives. En même temps, on ne devrait pas ignorer la menace des contaminants dans les eaux usées. Les concernes différent et dépendent des régions et des pollutions divers. En tant que contaminant nouveau, les nanoparticules sont introduites à l’environnement de plus en plus actuellement. Elles pourraient interagir avec les autres polluants qui existent déjà dans les eaux usées. Particulièrement, l’interaction entre la nanoparticule et les éléments-traces métalliques est d’intérêt, car l’éléments-trace métallique porte la majorité de pollution dans n’importe quel genre des eaux usées. Il y a des études disponibles sur l’interaction dans les matrices simples, mais on manque encore la connaissance sur les situations plus compliquées.À cette fin, cette recherche avait visé l’interaction entre un type de nanoparticule (les nanoparticules d’argent) qui est utilisée assez souvent dans l’industrie et les éléments-traces métalliques dans les eaux usées. Notamment, leurs influences sur le sol et un légume-racine (le radis) ont été analysées. Les radis ont été cultivés sous les conditions contrôlées, avec les irrigations des eaux usées synthétisées et les nanoparticules d’argent avant d’application. La concentration et la répartition des certains éléments-traces métalliques (Cd, Cr, Cu, Fe, Pb, Zn) ont été analysées après 57 jours de cultivation, autant pour le sol que pour les radis. Dans le sol, il y n’avait pas d’effet des nanoparticules d’argent sur les concentrations des éléments-traces métalliques. Pourtant, l’existence des nanoparticules d’argent a augmenté (p<0.05) les concentrations des éléments-traces métalliques dans les radis. Les accroissements étaient presque 126.6%, 30%, 63.7%, 71.9% et 81.1% pour Cr, Cu, Fe, Pb et Zn. De plus, la biomasse des radis a diminué malgré l’amélioration du fonctionnement des feuilles. Cela est probablement à cause de l’accroissement des concentrations des éléments-traces métalliques dans les radis qui a provoqué une toxicité.D’une part, ces résultats ont démontré l’interaction entre les nanoparticules d’argent et les éléments-traces métalliques. D’autre part, ils pourraient menacer les croissances des plantes sous cette condition. Cependant, le mécanisme de cette interaction n’est pas encore clair. Plus de recherches sont nécessaires dans le futur
Structural and contextual factors of school violence in Guerrero, Mexico: policy analysis from critical and anti-colonial lenses
No full textSchool violence in Mexico is a topic that has received significant attention in recent years. Likewise, it has been linked to the overall context of social violence that the country lives and as thus, different state initiatives have been implemented to address the problematic. However, not much have been said regarding the adequacy of these initiatives to fully address the roots of the problem. With this research, I reveal that the policy-approaches to prevent violence are not fully consistent with the structural and contextual factors underlying school violence in one of the Mexican federations: Guerrero. Utilizing case study methodology, as well as policy and textual analysis of institutional documents, I found that current policies are based on three main perspectives: a liberal approach to differences and diversity, a focus on social and emotional learning, and a zero tolerance approach to school discipline. Drawing on anti-colonial discourse framework, I argue that these perspectives are not addressing the different forms of oppression to which students from Guerrero have been historically subjected and that create the necessary conditions for violence to emerge. I show that Guerrero is a region in Mexico characterized by social inequalities, state-sanctioned violence predicated on processes of racialization and othering of Indigenous populations, as well as various manifestations of resistance. Within the current approaches to prevent violence in Guerrero, these social forces are not acknowledged and thus the initiatives created are directed toward the symptoms rather than the roots of the problem. The study seeks to provide different lenses through which to analyze school violence and invites to create more supportive and inspiring school environments.La violence à l'école au Mexique est un sujet qui a reçu une grande importance au cours des dernières années. De même, elle a aussi été liée au contexte général de violence sociale dans lequel vit le pays et, par conséquent, à son environnement, diverses initiatives étatiques ont été mises en œuvre pour faire face à ce problème. Toutefois, on n'a pas beaucoup parlé de la pertinence de ces initiatives pour s'attaquer pleinement aux racines du problème.Grâce à cette recherche, je constate que les approches politiques de prévention de la violence ne sont pas pleinement cohérentes avec les facteurs structurels et contextuels sur la violence à l'école dans l'une des fédérations mexicaines : Guerrero. En utilisant la méthodologie des études de cas, ainsi que l'analyse politique et textuelle des documents institutionnels, j'ai constaté que les politiques actuelles sont fondées sur trois grandes perspectives: une approche libérale des différences et de la diversité, l'accent sur l'apprentissage social et émotionnel, et une approche de tolérance zéro à l'égard de la discipline scolaire. S'inspirant du cadre du débat anticolonial, Je soutiens que ces perspectives n'abordent pas les différentes formes d'oppression auxquelles les étudiants du Guerrero ont été historiquement soumis et qui créent les conditions nécessaires à l'émergence de la violence. Je montre que le Guerrero est une région du Mexique qui se caractérise par des disparités sociales, la violence sanctionnée par l'État et fondée sur des processus de racialisation et d'autres formes de discrimination à l'égard des populations autochtones, ainsi que diverses manifestations de résistance. Dans le contexte des approches actuelles de prévention de la violence au Guerrero, ces forces sociales ne sont pas reconnues et, par conséquent, les initiatives créées sont axées sur les symptômes plutôt que sur les racines du problème. L'étude vise à fournir différents angles d'analyse de la violence à l'école et incite à créer des environnements scolaires plus encourageants et inspirants
Supports and obstacles to school reform in the 21st century: strategies for educational change
No full textThis manuscript-style thesis compiles four papers centred around observing and analyzing reform initiatives in eastern Canada. Three of these papers focus on NEXTschool, an attempt to facilitate systemic change in English-language secondary schools in Québec. NEXTschool aims to increase student engagement and adapt educational structures to align with 21st century learning aims. The fourth paper looks at a similar attempt at reform that proved unsuccessful, considering why change was not achieved in this case. All four papers look at reforms that are being facilitated with design thinking, an approach that aims to disperse control for the change amongst teachers, administrators, and other educational partners in their local contexts. This approach intends to build momentum, support, and ensure that reform attempts are suitably adapted for different school contexts. These four papers explore the nuances of educational change and the supports or barriers that are important to consider when facilitating school reforms. This thesis is particularly focused around reforms that—like NEXTschool—aim towards interdisciplinarity, reimagining the disciplinary divisions of classes. There is also a focus on the way digital technologies are discussed and used in schools and how this may be changing as schools adapt to 21st century demands.The four papers that compose this manuscript (i) define and clarify the concepts of educational reform and interdisciplinarity, (ii) unpack and analyze the authors’ experiences participating in the design year of NEXTschool (2017-2018), (iii) consider how digital technologies were discussed by educators participating in the NEXTschool Summer Institute (Summer 2018), and (iv) look at the barriers faced at a school exploring a similar design process as part of a different reform initiative. Major themes or concepts that come up across all four papers include educational change or reform, autonomy, power dynamics, design thinking, and 21st century learning goals.Cette thèse de style manuscrit rassemble quatre articles centrés sur l'observation et l'analyse des initiatives de réforme dans l'est du Canada. Trois de ces articles traitent de NEXTschool, une tentative visant à faciliter un changement systémique dans les écoles secondaires anglophones du Québec. NEXTschool vise à accroître l'engagement des élèves et à adapter les structures éducatives aux objectifs d'apprentissage du 21e siècle. Le quatrième document examine une tentative de réforme similaire qui s'est avérée infructueuse, en considérant pourquoi le changement n'a pas été réalisé dans ce cas. Les quatre documents traitent des réformes facilitées par la conception, une approche visant à disperser le contrôle du changement parmi les enseignants, les administrateurs et les autres partenaires de l'éducation dans leurs contextes locaux. Cette approche vise à créer une dynamique, à soutenir et à garantir que les tentatives de réforme soient adaptées aux différents contextes scolaires. Ces quatre articles explorent les nuances du changement éducatif et les appuis ou obstacles qu'il est important de prendre en compte lors de la facilitation des réformes scolaires. Cette thèse est particulièrement axée sur les réformes qui - comme NEXTschool - visent l'interdisciplinarité, réinventant les divisions disciplinaires des classes. L'accent est également mis sur la manière dont les technologies numériques sont discutées et utilisées dans les écoles et sur leur évolution possible à mesure que les écoles s'adaptent aux demandes du 21e siècle.Les quatre articles qui composent ce manuscrit (i) définissent et clarifient les concepts de réforme de l’éducation et d’interdisciplinarité, (ii) décrivent et analysent les expériences des auteurs participant à l’année de conception de NEXTschool (2017-2018), (iii) examinent comment les éducateurs participant au NEXTschool Summer Institute (été 2018) ont examiné les technologies et (iv) ont examiné les obstacles rencontrés dans une école explorant un processus de conception similaire dans le cadre d'une initiative de réforme différente. Les principaux thèmes et concepts abordés dans les quatre journaux incluent le changement ou la réforme de l'éducation, l'autonomie, la dynamique du pouvoir, design thinking, et les objectifs d'apprentissage du 21e siècle
Graph-based machine learning algorithms for predicting disease outcomes
No full textImproving disease outcome prediction can greatly aid in the strategic deployment of secondary prevention approaches. We develop two methods to predict the evolution of diseases by taking into account personal attributes of the subjects and their relationships with medical examination results. Our approaches build upon a recent formulation of this problem as a graph-based geometric matrix completion task. The primary innovation is the introduction of multiple graphs, each relying on a different combination of subject attributes. Via statistical significance tests, we determine the relevant graph(s) for each medically-derived feature. In the first approach, we then employ a multiple-graph recurrent graph convolutional neural network architecture to predict the disease outcomes. In the second approach, we use a multiple-graph graph auto-encoder architecture to predict the disease outcomes. We demonstrate the efficacy of the two techniques by addressing the task of predicting the development of Alzheimer's disease for patients exhibiting mild cognitive impairment, showing that the incorporation of multiple graphs improves predictive capability. Moreover, in the second approach, the use of a graph auto-encoder also helps in increasing predictive capability.Améliorer la prédiction de maladies est certainement très bénéfique pour le développement d’approches de prévention secondaire. Nous proposons dans cette thèse deux méthodes pour prédire l'évolution de maladies en prenant en compte certaines caractéristiques personnelles des sujets et leur relation avec les résultats des examen médicaux. Nos approches sont fondées sur la récente formulation de ce problème comme étant une méthode géométrique de complétion de matrices basée sur un graphe. La principale innovation proposée est l’introduction de plusieurs graphes, chacun étant basé sur une combinaison différente de caractéristiques des patients. Par le biais de tests statistiques, nous trouvons pour chaque élément des examen médicaux le(s) graphe(s) au(x)quel(s) il est associé. Dans une première approche, nous employons une architecture basée sur des réseaux de neurones convolutifs sur plusieurs graphes pour prédire des maladies. Dans une seconde approche, nous utilisons un auto-encodeur construit sur plusieurs graphes pour la même tâche de prédiction de maladies. Nous testons ces deux méthodes pour la tâche de prédiction du développement de la maladie d’Alzheimer pour des patients atteints d’une déficience cognitive légère et nous montrons que l’incorporation de plusieurs graphes aide à augmenter la capacité de prédiction des deux algorithmes. De plus, dans la deuxième approche, l’utilisation d'un auto-encodeur construit sur plusieurs graphes aide aussi à augmenter la capacité de prédiction de maladies