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Développement d'une méthode de détermination du degré de quaternisation par RMN13C à l'état solide pour un adsorbant de TMC et l'étude de ses propriétés de séquestration pour l'arsenic
Get PDFRÉSUMÉ : La toxicité de l'arsenic affecte actuellement la santé de millions de personnes à travers le monde. De façon générale, ce sont les pays en voie de développement dont la situation financière est peu favorable qui en souffrent le plus, en ne pouvant pas se procurer de systèmes de traitement des eaux adéquats. L'objectif de ce mémoire est de contribuer à pallier ce problème d'intérêt international en développant un adsorbant biosourcé. L'adsorbant en question, le N,N,N-triméthylchitosane (TMC), est un dérivé de la chitine, qui elle, est principalement extraite de résidus de la pêche comme les carapaces de crustacés. La synthèse du TMC débute par la réticulation du chitosane, qui est effectuée par un traitement thermique, ce qui a pour conséquence de le rendre insoluble à tout pH. Le chitosane réticulé est ensuite diméthylé et triméthylé par la réaction Eschweiler-Clarke suivi d'une alkylation réductrice permettant la formation du TMC. Pour donner suite à l'introduction, le deuxième chapitre de ce mémoire se concentre sur la détermination du degré de quaternisation (DQ) en RMN 13C en phase solide. Le DQ influence les propriétés du TMC comme sa capacité d'adsorption. Une méthode de quantification en phase solide s'avère utile lorsque le produit est insoluble comme c'est le cas pour l'adsorbant de TMC. Pour y parvenir, quatre TMC ayant chacun un différent DQ, ont été synthétisés puis analysés en RMN 1H et en RMN 13C à l'état solide. Les spectres obtenus en RMN 13C à l'état solide ont été déconvolutionnés afin d'établir différents signaux de degré (SDX) en établissant divers ratios. La nouvelle méthode de quantification du DQ repose sur la mise en corrélation des SDX avec les degrés déterminés en RMN 1H (DX), qui eux, seront utilisés comme standard. Il a été possible d'obtenir des corrélations supérieures à 98% pour chacun des DX qui caractérise le TMC ce qui permet de les quantifier. Le troisième chapitre se concentre sur l'étude des propriétés du support de TMC pour la sorption de l'arséniate dans l'eau indépendamment du pH. Une grande majorité des adsorbants pouvant séquestrer de l'arsenic sont dépendants du pH ce qui peut nuire, dans certains cas, à leur capacité d'adsorption. Différents modèles cinétiques et isothermes d'adsorptions ont été appliqués à l'adsorbant de TMC. La cinétique très rapide du TMC lui permet d'atteindre l'équilibre en moins de 2 min et constitue l'un de ses principaux avantages avec sa capacité maximale d'adsorption en arsenic de 68,9 mg g-1 qui est indépendante au pH dû à sa charge cationique permanente. La variation de l'énergie libre de Gibbs étant de - 18,07 kJ mol-1 révèle que l'adsorption se produit de façon spontanée. Ces recherches pourraient éventuellement être mises à l'échelle afin d'atteindre l'objectif de rendre la précieuse ressource disponible et par le fait même d'améliorer la santé publique. -- Mot(s) clé(s) en français : Adsorption, chitosane, arsenic, échange ionique, traitement des eaux, quantification, degré de quaternisation, TMC, RMN à l'état solide, N,N,N-triméthylchitosane. --
ABSTRACT : Arsenic toxicity is currently affecting the health of millions of people around the world. Generally, it is the developing countries whose financial situation is unfavourable that suffer the most by not being able to obtain adequate water treatment systems. The objective of this thesis is to palliate this problem of international interest by developing a biosourced adsorbent. The adsorbent in question, N,N,N-trimethylchitosan (TMC), is a derivative of chitin, which is mainly extracted from fishing residues such as shellfish shells. The synthesis of TMC starts with the cross-linking of chitosan, which is carried out by a thermal treatment, which results in making it insoluble at any pH. The cross-linked chitosan is then dimethylated and trimethylated by the Eschweiler-Clarke reaction followed by reductive alkylation to form TMC. As a follow-up to the introduction, the second chapter of this thesis focuses on the determination of the degree of quaternization (DQ) in solid-state 13C NMR. The DQ influences the properties of the TMC such as its adsorption capacity. A solid-state quantification method is useful when the product is insoluble as is the case for the TMC adsorbent. To achieve this, four TMC, with different DQ, were synthesized and analyzed in 13C NMR and 13C NMR in the solid-state. The spectra obtained in 13C NMR in the solid-state were deconvolved in order to establish different degrees of signals (SDX) by establishing various ratios. The new method of quantification of the DQ is based on the correlation of the SDX with the degrees determined in 1H NMR (DX), which will be used as standard. It was possible to obtain correlations higher than 98% for each of the DX that characterize the TMC which allows to quantify them. The third chapter focuses on the study of the properties of the TMC support for the sorption of arsenate in water independent of pH. A large majority of the adsorbents that can sequester arsenic are pH-dependent, which can affect their adsorption capacity in some cases. Different kinetic and isotherm models of adsorptions were applied to the TMC adsorbent. The very fast kinetics of TMC allows it to reach equilibrium in less than 2 min and is one of its main advantages with its maximum arsenic adsorption capacity of 68.9 mg g-1 which is independent of pH due to its permanent cationic charge. The Gibbs free energy being -18.07 kJ mol-1 reveals that the adsorption occurs spontaneously. This research could eventually be scaled up to achieve the objective of making the valuable resource available and thus improving public health. -- Mot(s) clé(s) en anglais : Adsorption, chitosan, arsenic, ion exchange, water treatment, quantification, degree of quaternization, TMC, solid-state NMR, N,N,N-trimethylchitosan
La variabilité phénotypique du sérotinisme et son rôle sur la persistance du pin gris à la limite sud de son aire de répartition
Get PDFRÉSUMÉ : Les populations à la marge chaude de l'aire de répartition d'une espèce sont souvent petites, isolées et à la limite de leur enveloppe bioclimatique/écologique. La variation phénotypique intraspécifique pourrait contribuer au maintien local des populations marginales, qui risquent l'extirpation lorsque leur capacité de migration est insuffisante pour suivre la vélocité des changements climatiques. Au Bas-Saint-Laurent, des populations marginales de pin gris persistent hors du biome boréal, malgré l'absence de feux naturels essentiels à l'ouverture des cônes sérotineux. Une variabilité du degré de sérotinisme pourrait expliquer cette persistance. Cette étude vise à évaluer les facteurs écologiques associés à la variabilité intraspécifique du sérotinisme à la limite sud de la répartition du pin gris et à déterminer l'effet de cette variabilité sur la trajectoire démographique des populations marginales. À cette fin, nous avons estimé le sérotinisme à l'échelle du peuplement, l'âge minimal et la structure de taille des arbres dans 26 peuplements de pin gris à la marge sud et au cœur de la répartition de l'espèce dans l'est du Canada. Nous avons ensuite déterminé le rôle potentiel de divers facteurs écophysiologiques sur la température d'ouverture de 1381 cônes et sur leur potentiel de régénération. Les populations marginales ont un degré de sérotinisme moindre et plus variable que celles au cœur de la répartition, permettant une régénération continue en plus d'un recrutement après-feu. Les cônes des peuplements marginaux s'ouvrent à des températures réduites qui augmentent avec leur âge, alors que les cônes des peuplements au cœur de la répartition s'ouvrent à une température plus élevée et constante. La viabilité des graines à la marge est constante peu importe l'âge des cônes (51% des graines viables), alors qu'elle diminue de 40% en 20 ans (passant de 70% à 30% de graines viables) en forêt boréale. Les populations marginales misent sur une double stratégie de reproduction (cônes ouverts et fermés) afin d'assurer une régénération adéquate avec ou sans feu, contrairement aux peuplements boréaux où tous les individus proviennent du dernier feu. Cette capacité à faire face à un régime de feux peu fréquents et imprévisibles devrait accroître la résilience des populations de pins gris alors que les changements globaux modifient la dynamique des feux de la forêt boréale. -- Mot(s) clé(s) en français : adaptation locale, biome boréal, dynamique éco-évolutive, trajectoire démographique, stratégie de minimisation des risques, marge sud, populations marginales, régime de feu, Pinus banksiana, sérotinisme. --
ABSTRACT : Marginal populations at the rear edge of their distribution are often small, isolated, and at the limit of their bioclimatic or ecological envelope. Intraspecific phenotypic variation could contribute to the persistence of peripheral populations, which risk extirpation where range shifts lag behind climate change velocity. In the Lower Saint-Lawrence region, marginal jack pine populations persist outside the boreal biome, despite the virtual absence of wildfires necessary to the opening of its serotinous cones. An intraspecific variability in the degree of cone serotiny could contribute to such long-term persistence. This study aims to evaluate ecological factors associated with the intraspecific variability of serotiny at the rear edge of jack pine distribution and to determine the effect of this variability on the demographic trajectory of marginal populations. To this end, we estimated stand-scale serotiny, minimum age and tree size structure in 26 jack pine stands at the rear edge and at the core of the species distribution in Eastern Canada. We then assessed the potential role of various ecophysiological factors on the opening temperature of 1381 cones and on their regeneration potential. In rear-edge populations, cone serotiny is lower and more variable compared to range-core populations, which allows for a continuous recruitment as well as a postfire regeneration. Cones from marginal populations dehisce at a lower opening temperature, which increases with cone age. Cones from range-core stands open at a more constant, yet higher temperature. At the rear edge, seed viability remains invariable with cone age (51%), whereas it decreases from 70% to 30% in 20 years at the range core. Unlike semelparous range-core populations displaying a single aging cohort lacking interfire recruitment, rear-edge populations exhibit a dual life-history strategy that ensures both steady recruitment during fire-free intervals (iteroparity) and successful postfire regeneration. This capacity to cope with infrequent and unpredictable fire regime should increase the resilience of jack pine populations as global changes alter fire dynamics of the boreal forest. -- Mot(s) clé(s) en anglais : local adaptation, boreal biome, eco-evolutionary dynamics, demographical trajectory, bet-hedging, rear edge, marginal populations, fire regime, Pinus banksiana, serotiny
L'artiste comme voie/voix de passage : une recherche heuristique : pour une maïeutique du coeur au masculin
Get PDFRÉSUMÉ : À l'origine de cette recherche universitaire, il y a eu un cours en pratiques rituelles que j'ai fait dans le cadre de mon baccalauréat en psychosociologie à l'UQAR. C'est dans le cadre d'un stage en nature que j'ai découvert à quel point j'étais éloigné de mon cœur d'homme et ainsi inscrit dans une incarnation souffrante. Psychosociologue de formation intervenant auprès des hommes en difficulté, père et musicien, j'ai réalisé que j'avais besoin de me rapprocher de mon cœur, une dimension essentielle dans toutes mes fonctions. Socialisé dans une culture patriarcale qui considère l'homme traditionnel comme un exemple de force et de virilité, j'avais appris à me méfier de la vulnérabilité et de l'intimité. Étant dans une incarnation qui me confronte à la vulnérabilité, j'ai traversé ma construction identitaire en tant qu'homme la honte au ventre, accompagné par un désir de m'élever à la hauteur de cette norme masculine tant idéalisée par mon milieu. Cette envie de devenir plus viril que nature a fini par m'exiler de moi-même. Un phénomène que je vois chez beaucoup d'autres hommes dans ma pratique. Dès le début de ma recherche mon intention était de trouver des voies de passage pour permettre à mon cœur de s'actualiser au masculin et de s'incarner dans des relations plus égalitaires. Je rêvais de transformer ma manière d'être au monde et en relation, et de renouveler ma pratique d'intervenant auprès des hommes. Cette recherche s'inscrit dans un paradigme compréhensif et interprétatif et je l'ai menée selon une méthode heuristique (Craig, 1978) mettant en dialogue le chercheur et l'artiste. C'est dans une perspective de recherche-création que je me suis vu commencer à produire certaines données par l'art, et c'est dans l'engagement dans le processus heuristique que la figure de l'artiste s'est dévoilée. L'analyse des données qualitatives a été faite en mode écriture (Paillé et Mucchielli, 2008). Je réalise que la pratique artistique est une voie de formation à travers la création : l'artiste va à la rencontre de sa propre vérité par son œuvre (Gadamer ,1960). L'artiste est une condition de la formativité (Honoré, 1977), c'est-à-dire que la formation est la condition même de l'existence (Honoré, 1977). Cette démarche m'a permis par un exercice d'écriture et de réécriture, inspiré des cadres théoriques et pratiques de l'étude des pratiques psychosociales, une amorce de maïeutique de mon cœur au masculin. Ce travail de recherche a ainsi permis de reconnaitre mes limites d'homme et d'en dégager des voies d'actualisation pour réinventer une figure d'homme juste, libéré du carcan de la domination patriarcale. -- Mot(s) clé(s) en français : Masculinités - Recherche-création - Maïeutique - Honte - Vulnérabilité - Recherche heuristique - Actualisation. --
ABSTRACT : The origin of this academic research was a course in ritual practices that I took as part of my bachelor's degree in psychosociology at UQAR. It was during an internship in nature that I discovered how far I was from my human heart and thus inscribed in a suffering incarnation. As a psychosociologist who works with men in difficulty, as a father and as a musician, I realized that I needed to get closer to my heart, an essential dimension in all my functions. Socialized in a patriarchal culture that views the traditional man as an example of strength and virility, I had learned to distrust vulnerability and intimacy. Being in an embodiment that confronts me with vulnerability, I went through my identity construction as a man with shame in my belly, accompanied by a desire to rise to the level of this masculine norm so idealized by my environment. This desire to become more virile than nature ended up exiling me from myself. A phenomenon that I see in many other men in my practice. From the beginning of my research, my intention was to find ways to allow my heart to become more masculine and to embody itself in more egalitarian relationships. I dreamed of transforming my way of being in the world and in relationships, and of renewing my practice as an intervener with men. This research is part of a comprehensive and interpretive paradigm and was carried out according to a heuristic method (Craig, 1978) putting the researcher and the artist in dialogue. It is in a perspective of research-creation, that I saw myself beginning to make the production of certain data through art, it is in the engagement in the heuristic process that the figure of the artist was revealed. The analysis of qualitative data was done in a writing mode (Paillé & Mucchielli, 2008). I realize that the artistic practice is a way of formation through creation, the artist goes to the meeting of his own truth by his work (Gadamer, 1960). The artist is a condition of the formativity (Honoré, 1977), that is to say that the formation is the condition of the existence (Honoré, 1977). This approach allowed me, through an exercise of writing and rewriting, inspired by the theoretical and practical frameworks of the study of psychosocial practices, a beginning of maieutic of my heart in the male. This research work has thus allowed me to recognize my limits as men and to identify ways of actualization to reinvent a figure of just man freed from the shackles of patriarchal domination. -- Mot(s) clé(s) en anglais : Masculinities - Research-creation - Maieutics - Shame - Vulnerability - Heuristic research - Actualization
Effets des espèces facilitatrices sur les communautés benthiques côtières de l'estuaire du Saint-Laurent le long d'un gradient de stress environnemental
Get PDFRÉSUMÉ : Les habitats côtiers sont sous l'influence de plusieurs perturbateurs, qui modulent les communautés benthiques locales. Ces habitats abritent des espèces facilitatrices, qui, en formant des microhabitats, réduisent les effets des stresseurs environnementaux. Le rôle facilitateur d'espèces abondantes, comme les macroalgues, les moules ou les zostères, commence à être clarifié, pour autant nous n'avons que peu ou pas de comparaison proportionnelle de leurs effets entre elles. Notre objectif est d'identifier et de quantifier les effets des espèces facilitatrices sur les communautés macrobenthiques côtières associées en lien avec un gradient de stress environnemental. L'étude a été réalisée dans l'estuaire maritime du Saint-Laurent (Québec, Canada) dans six habitats : macrophytes sur roches (macroalgues) moules sur roches, roches nues, macrophytes sur sédiments (zostères), moules sur sédiments et sédiments nus. Ainsi, nous avons échantillonné de manière standardisée, dans plusieurs sites, chacun de ces habitats sous l'influence d'un gradient de stress environnemental (comme leur hauteur dans l'estran, exposition aux vagues, etc.) (trois sites par habitats et par niveau d'expositions aux vagues = 36 sites au total). Nos résultats montrent que la présence d'espèces facilitatrices influence positivement les valeurs biologiques des communautés associées comparativement aux habitats nus, par exemple, la biomasse augmente de plus de trois fois et la densité d'individus et les richesses taxonomique et fonctionnelle de plus de six fois. Ces effets sont les plus marqués chez les macroalgues avec plus de 37 fois pour la biomasse. Les résultats montrent aussi que plusieurs organismes sont dépendants de la présence des espèces facilitatrices. De plus, nos résultats indiquent que la structure des communautés varie davantage entre les habitats qu'entre les niveaux de stress environnementaux, qui pour les niveaux considérés, ont eu des effets marginaux. Les données récoltées permettent de préciser la façon dont pourraient réagir les communautés intertidales de l'estuaire maritime du Saint-Laurent dans l'éventualité d'une augmentation du niveau de stress ou de l'introduction d'un nouveau facteur de stress. Dans ce contexte, il est possible de penser que les communautés dans des habitats qui hébergent des espèces facilitatrices seraient impactées négativement dans une moindre mesure que les habitats qui n'en ont pas. -- Mot(s) clé(s) en français : écologie intertidal, macroinvertébrés, espèces facilitatrices, bioingénieurs, stress environnemental, communautés benthiques, facilitation. --
ABSTRACT : Coastal habitats are influenced by several stressors that modulate local benthic communities. They harbour facilitator species that, by forming microhabitats, reduce the effects of environmental stressors. The facilitating role of abundant species, such as macroalgae, mussels or eelgrass, begin to be understood, yet we have little or no proportional comparison of their relative effects. Our objective was to identify and quantify the effects of habitat facilitator species on associated coastal macrobenthic communities in relation to an environmental stress gradient. The study was carried out in the St. Lawrence marine estuary (Québec, Canada) in six habitats: macrophytes on rocks (macroalgae), mussels on rocks, bare rocks, macrophytes on sediments (eelgrass), mussels on sediments and bare sediments. We sampled with a standardized method in several sites within each habitat that was under the influence of an environmental stress gradient (e. g.: height of the intertidal area and wave exposure). In total we sampled three sites per habitat and per level of stress = 36 sites in total. Our results show that the presence of habitat facilitator species positively influenced the biological value of associated communities compared to bare habitats. For example, the biomass increased by more than three times and the abundance of individuals and the taxa and functional richness by more than six times. These effects were most pronounced in macroalgae with more than 37 times higher biomass in the presence of facilitator species. The results also show that several organisms were dependent on the presence of facilitator species. Furthermore, our results indicate that community structure varied more among habitats than among levels of environmental stress, which for the levels considered, had marginal effects. The data collected allow to predict how intertidal communities in the St. Lawrence Estuary might react to increased stress levels or when facing a new stressor. In this context, it is possible to assume that communities in habitats that host facilitator species would be impacted to a lesser extent than habitats that do not have facilitator species. -- Mot(s) clé(s) en anglais : intertidal ecology, macroinvertebrates, habitats forming species, facilitating species, bioengineer, environmental stress, benthic communities, facilitation
Note de breffage, Soutenir la décision éclairée des patients qui doivent choisir leur traitement
Get PDFImportance écologique des fronts glaciaires dans le paysage arctique : étude de cas de la mouette tridactyle « Rissa tridactyla » nichant au Svalbard
Get PDFRÉSUMÉ : La température en Arctique augmente près de deux fois plus rapidement que la moyenne globale. Cette augmentation modifie les propriétés de la cryosphère en diminuant sa surface, son épaisseur et en modifiant sa phénologie. En affectant des processus clés comme la régulation de la production primaire et le transfert d'énergie aux niveaux trophiques supérieurs, le déclin de la cryosphère marine pourrait avoir des effets importants sur les réseaux trophiques arctiques. L'effet de ce déclin sur la distribution des ressources alimentaires pour la faune est toutefois hétérogène dans le paysage marin arctique. Par exemple, l'augmentation des températures a favorisé la décharge des glaciers dans la mer. Cette décharge favorise la formation d'un panache, qui entraîne les masses d'eaux de différentes profondeurs à la surface, rendant ainsi certaines proies plus accessibles aux prédateurs. Les fronts glaciaires sont donc potentiellement des sites d'alimentation pouvant limiter, du moins à court terme, les effets négatifs du réchauffement sur la faune arctique. Malgré l'accumulation d'évidences indiquant que les fronts glaciaires sont utilisés par plusieurs espèces de prédateurs arctiques, les bénéfices et les contraintes liés à leur utilisation restent très peu documentés. Ce projet de doctorat a pour objectif général de mieux comprendre la valeur écologique des fronts glaciaires comme haut lieu d'alimentation pour les oiseaux marins coloniaux en utilisant, entre autres, le cadre théorique de l'approvisionnement optimal. Le projet a comme sujet d'étude une population de mouette tridactyle Rissa tridactyla se reproduisant dans le fjord glaciaire de Kongsfjorden (79ºN, 12ºE) dans l'archipel du Svalbard. Plus spécifiquement, ce travail vise à : 1) Décrire la variation d'utilisation des fronts glaciaires par les individus en fonction du temps (variation temporelle) et de la position des fronts glaciaires dans l'espace (variation spatiale) ; 2) Identifier les conditions environnementales locales et régionales susceptibles de moduler l'utilisation et la profitabilité des fronts glaciaires comme site d'alimentation ; 3) Relier l'utilisation de l'espace et la condition corporelle des individus reproducteurs. Ce projet met en lumière l'importante variation interannuelle de l'utilisation des fronts glaciaires par la mouette tridactyle (Chapitre 2). À l'échelle annuelle, nos observations indiquent que la décharge sous-glaciaire et l'abondance en biomasse zooplanctonique dans le fjord peuvent influencer l'utilisation des fronts glaciaires par les oiseaux. Nos travaux indiquent toutefois que ces effets sont complexes et potentiellement non linéaires. Nous offrons donc un cadre de réflexion qui devrait faciliter la compréhension de l'effet des conditions environnementales sur la profitabilité relative des fronts en comparaison aux parcelles alternatives disponibles dans le paysage marin. Nos résultats suggèrent également une forte variation spatiale dans l'utilisation des fronts, modulée en partie par la distance entre ces derniers et les colonies de mouettes (Chapitre 3). Il est intéressant de noter que l'utilisation différentielle des fronts par les individus mène à une ségrégation spatiale des colonies, bien que ces dernières ne soient séparées en moyenne que de 7 km. Corroborant les résultats du Chapitre 2, les résultats du Chapitre 4 indiquent que l'intensité d'utilisation par les individus de parcelles situées près des colonies (incluant les fronts glaciaires) varie annuellement. L'utilisation de parcelles situées loin des colonies semble plus avantageuse pour les adultes reproducteurs afin de maintenir ou d'améliorer leur condition corporelle, mais ce phénomène est possiblement relié à la faible disponibilité de ressources à proximité des colonies certaines années. Les fronts glaciaires de Kongsfjorden favorisent l'agrégation des mouettes nicheuses et structurent leurs mouvements, ce qui souligne l'importance écologique des fronts pour ce prédateur arctique de surface. Cependant, la profitabilité relative des fronts ne semble as constante dans le temps et leur degré d'utilisation peut varier en fonction des conditions environnementales et des besoins énergétiques des consommateurs pendant la saison de reproduction. -- Mot(s) clé(s) en français : Front glaciaire, profitabilité, mouvement, prévisibilité, mouette tridactyle. --
ABSTRACT : The temperature in the Arctic is increasing almost twice as fast as the global average. This increase is changing the properties of the cryosphere, decreasing its surface, thickness, and phenology. By affecting key processes such as the regulation of primary productivity and energy transfers to higher trophic levels, the decline of the marine cryosphere could have profound effects on Arctic food webs. The effect of this decline on resource distribution is however highly heterogeneous across the seascape. For example, temperature increase in the Arctic has increased the melting of tidewater glaciers, favouring their discharge into the sea. This discharge favours the formation of a plume, which drags water masses from different depths to the surface, making prey more readily available to predators. Glacier fronts there-fore constitute potential foraging habitat that may alleviate, at least in the short term, the negative effects of warming on arctic predators. Despite accumulating evidence suggesting that glacier fronts are used by several species, the benefits and constraints of their use by arctic predators remain poorly documented. The overall goal of this Ph.D. project is to bet-ter understand the ecological value of glacier fronts as foraging hotspots for colonial sea-birds using, among others, the theoretical framework of optimal foraging. The project fo-cuses specifically on a breeding population of black-legged kittiwake Rissa tridactyla in Kongsfjorden (79ºN, 12ºE), a glacial fjord of the Svalbard Archipelago. More specifically, this work aims to : 1) Describe the variation in the use of glacial fronts by individuals as a function of time (temporal variation) and the position of glacier fronts in space (spatial variation); 2) Identify local and regional environmental conditions that may modulate the use and profitability of glacier fronts as foraging habitats; 3) Link space use with individual body condition. Our project highlights strong interannual variation in kittiwake use of glacier fronts, which may be partly modulated by complex and potentially non-linear effects of subglacial dis-charge level and zooplankton biomass abundance in the fjord (Chapter 2). Although we could not disentangle such effects using our observations, we nonetheless propose a frame-work that should help understand the effect of environmental conditions on the relative profitability of glacier fronts compared to alternative foraging patches available in the sea-scape. Our results also suggest strong spatial variation in the use of the fronts, modulated partly by the distance separating these foraging sites from kittiwake colonies (Chapter 3). Interestingly, we found that differential use of the fronts by individuals leads to spatial segregation among colonies, despite being only 7 km apart on average. Corroborating the results of Chapter 2, results in Chapter 4 indicate that the use of foraging patches near colonies, including glacier fronts, varies annually. The use of distant resource patches ap-pears to be more conducive to maintaining or improving the body condition of breeding adults and may also possibly be prompted by low resource availability near colonies in some years. Glacial fronts in Kongsfjorden promote the aggregation of breeding kittiwakes and structure their movements, highlighting the ecological importance of these fronts for this arctic surface predator. However, depending on the environmental conditions, glacier fronts may not always represent optimal foraging sites to cover the energetic needs of consumers during the breeding season. -- Mot(s) clé(s) en anglais : Tidewater glacier front, profitability, movement, predictability, black-legged kittiwake
Classification des sons respiratoires par réseaux de neurones à apprentissage profond
Get PDFRÉSUMÉ : L'auscultation des sons respiratoires à l'aide d'un stéthoscope reste essentielle pour l'examen clinique pulmonaire en raison de sa nature non invasive. Bien que son efficacité et sa simplicité fournissent des informations essentielles aux médecins, cette technique demeure limitée par certains inconvénients, notamment par sa subjectivité qui dépendra toujours de la perception auditive des médecins, de leur expérience et de leur capacité à différencier les caractéristiques des différents sons. Selon l'organisation mondiale de la santé (OMS), les maladies respiratoires représentent la troisième cause de décès dans le monde. La détection de sons adventices tels que des crépitants ou des sibilants pendant l'auscultation est un aspect essentiel de l'examen médical pour diagnostiquer les maladies respiratoires. Dans ce projet de recherche, nous avons développé un système basé sur l'apprentissage profond pour la classification des sons pulmonaires adventices qui peut être intégré dans un outil de diagnostic médical intelligent. Une méthodologie en trois phases est adoptée pour atteindre l'objectif de cette étude. La première consiste à réaliser une étude comparative pour évaluer l'impact de plusieurs types de représentations temps-fréquence sur les performances de classification de sons respiratoires. Cette étude se base sur l'hypothèse selon laquelle les représentations temps-fréquence sont riches en caractéristiques temporelles et fréquentielles servant à différencier chaque classe de sons respiratoires. La deuxième phase consiste à trouver une architecture optimale d'un réseau de neurones convolutif (CNN) qui tienne compte du compromis entre les contraintes de mémoire et les performances de classification de sons respiratoires. Pour ces raisons, nous avons développé notre propre modèle. À partir des résultats obtenus, nous avons pu constater deux points essentiels. Premièrement, un modèle avec plus de couches sera capable d'apprendre plus de caractéristiques abstraites. Cependant, ce modèle sera également plus vulnérable au surapprentissage, car la nature de nos images n'est pas complexe en termes de caractéristiques, mais très sensible en raison de la présence de bruit de fond. Deuxièmement, étant donné le nombre limité d'échantillons de l'apprentissage dans certaines classes de données, le processus de classification devient plus compliqué. Enfin, la troisième étape explore l'influence de l'ajustement des hyperparamètres de réseau CNN, de l'augmentation des données et des techniques de régularisation des données sur la diminution des erreurs de généralisation afin d'éviter le surapprentissage. Pour comparer les résultats des différentes expériences, nous avons adopté l'usage de la matrice de confusion comme critère spécifique requis par le défi ICBHI 2017 pour évaluer les performances de la classification. Les résultats expérimentaux montrent que notre approche surpasse les méthodes concurrentes dans la tâche de classification de sons respiratoires en quatre classes. -- Mot(s) clé(s) en français : Apprentissage profond, Réseau CNN, Sons respiratoires, Classification des sons respiratoires, Sibilants, Crépitants, Représentations temps-fréquence, Décomposition en modes empiriques. --
ABSTRACT : Auscultation of lung sounds using a stethoscope remains vital for clinical assessment due to its non-invasive nature. Nevertheless, its efficiency and simplicity provide essential information for physicians, yet it still has some drawbacks since this subjective method will always depend on the auditory perception among physicians, experience, and ability to differentiate sound patterns. According to the world health organization (WHO), respiratory diseases represent the third globally leading cause of death. The detection of abnormal sounds such as crackles or wheezes during auscultation is an essential aspect of the medical examination to diagnose respiratory diseases. In this research project, we have developed a deep learning-based system for abnormal lung sounds classification that may contribute to designing an advanced medical-assistance system to diagnose lung sounds. A three-phase methodology is adopted to achieve this objective. The first phase consists of a comparative study to evaluate the impact of several types of time-frequency representations on the classification performances of respiratory sounds. This study is based on the hypothesis that the time-frequency representations are rich in both frequency and temporal features serving to differentiate each class of breath sounds. The second phase involves finding a suitable convolutional neural network (CNN) architecture that considers the trade-off between memory constraints and classification performance. For those reasons, we have developed our proper model. From the obtained results, we were able to identify two key points. Firstly, a model with more layers will be able to learn more abstract features. However, such a model is likely to become vulnerable to overfitting since the nature of our data is not complex in terms of features, but very sensitive due to the presence of background noise. Secondly, given the limited number of training samples in some data classes, the classification process becomes more complicated. Finally, the third step explores the influence of CNN network's hyper-parameters, data augmentation, and data regularization techniques on decreasing generalization errors to prevent overfitting. To compare the results of the different experiments, we have adopted the use of the confusion matrix as specific criteria required by the ICBHI 2017 challenge to evaluate the classification performances. The experimental results show that our approach outperforms competing methods in the task of classifying breath sounds into four classes. -- Mot(s) clé(s) en anglais : Deep Learning, CNN network, Respiratory sounds, Classification of respiratory sounds, Wheezes, Crackles, Time Frequency Representations, Empirical Mode Decomposition
Étude de sensibilité de distribution du courant de Foucault et du profil de température des disques et d'engrenages droits en acier AISI-4340 traités par induction en utilisant des concentrateurs de flux
Get PDFRÉSUMÉ : Le traitement thermique superficiel par induction est un procédé de fabrication qui permet de produire la microstructure martensitique à haute compression à la surface de la pièce traitée afin d'augmenter la dureté superficielle, d'améliorer la résistance de tenue à l'usure et de fatigue et de maintenir le noyau ductile. Ce procédé est purement écologique, sans émission de gaz ou de fumées toxiques dans l'environnement. Néanmoins, le traitement d'une pièce mécanique par induction fait intervenir plusieurs facteurs et paramètres de contrôle du processus, notamment les propriétés du matériau, les paramètres et géométries de la machine et les conditions de chauffage. Afin d'exploiter correctement les ressources de ce procédé, il est nécessaire de développer des stratégies pour contrôler et ajuster les paramètres afin de produire avec précision les caractéristiques souhaitées de la surface durcie sans avoir recours au traditionnel processus d'essais et d'erreurs, long et coûteux. L'objectif du projet consiste à analyser les paramètres machines et géométries sur la distribution finale de températures afin de développer des modèles simples capables de prédire les températures et le profil de dureté avec une bonne précision pour des pièces mécaniques en acier AISI 4340 chauffées par induction en présence de concentrateurs de flux. Pour ce faire, une approche en trois phases a été adoptée. La première phase a consisté à la modélisation et la simulation par la méthode des éléments finis d'un modèle 2D axisymétrique avec le logiciel COMSOL afin d'analyser les effets de paramètres machines et géométries sur la profondeur de pénétration de courant induit pour un disque. Les paramètres impliqués comprennent la puissance machine, le temps de chauffe, l'écart entre la pièce et l'induction et l'écart entre les concentrateurs de flux et la pièce. Les résultats obtenus de cette étude ont permis d'établir les modèles de prédiction de profondeur de pénétration avec une précision de plus de 96%. La seconde phase a permis de mener une étude de sensibilité sur les profondeurs durcies pour développer les modèles fiables capables de prédire les profils de dureté en fonction de paramètres impliqués d'un disque en utilisant la même approche de la première phase. Les modèles proposés sont validés par des essais expérimentaux. Les résultats de simulation obtenus ont démontré un bon accord avec ceux obtenus par expérimentation. Enfin, la troisième phase a consisté à étudier les effets de variation de paramètres machines sur la distribution finale de température dans un engrenage droit chauffé par induction à doubles fréquences avec concentrateurs de flux. Un modèle 3D a été mis en œuvre par la méthode des éléments finis. Les paramètres machines impliqués sont, la densité de courant imposée dans l'inducteur et le temps de chauffage de deux fréquences (MF et HF). Les résultats obtenus ont conduit à des modèles capables de prédire les températures avec une haute précision dans un engrenage droit. -- Mot(s) clé(s) en français : Traitement thermique par induction, concentrateurs de flux, profil de dureté, acier AISI 4340, ANOVA, modèles de prédiction, méthode des éléments finis (FEM). --
ABSTRACT : Surface induction heat treatment is a manufacturing process that produces the high compression martensitic microstructure on the surface of the treated part to increase the surface hardness, improve the wear and fatigue resistance and maintain the ductile core. This process is purely environmentally friendly, with no emission of toxic gases or fumes into the environment. Nevertheless, the treatment of a mechanical part by induction involves several factors and process control parameters, including material properties, machine parameters and geometries and heating conditions. In order to properly exploit the resources of this process, it is necessary to develop strategies to control and adjust the parameters to accurately produce the desired characteristics of the cured surface without resorting to the traditional time-consuming and costly trial and error process. The objective of the project is to analyze the machine and geometry parameters on the final temperature distribution in order to develop simple models capable of predicting the temperatures and hardness profile with good accuracy for mechanical parts made of AISI 4340 steel heated by induction in the presence of flux concentrators. For this purpose, a three-phase approach was adopted. The first phase consisted in the modeling and simulation by the finite element method of a 2D axisymmetric model with COMSOL software in order to analyze the effects of machine parameters and geometries on the induced current penetration depth for a disk. The parameters involved include, machine power, heating time, part to induction gap and flux concentrator to part gap. The results obtained from this study allowed the establishment of penetration depth prediction models with an accuracy of more than 96%. The second phase conducted a sensitivity study on hardened depths to develop reliable models capable of predicting hardness profiles as a function of involved parameters of a disc using the same approach of the first phase. The proposed models are validated by experimental tests. The simulation results obtained showed a good agreement with those obtained by experimentation. Finally, the third phase consisted in studying the effects of machine parameters variation on the final temperature distribution in a spur gear heated by dual frequency induction with flux concentrators. A 3D model was implemented using the finite element method. The machine parameters involved are, the current density imposed in the inductor and the heating time of two frequencies (MF and HF). The results obtained have led to models capable of predicting temperatures with high accuracy in a spur gear. -- Mot(s) clé(s) en anglais : Induction heat treatment, Flux concentrators, Hardness profile, AISI 4340 steel, ANOVA, Prediction models, Finite element method (FEM)
Structure génétique et physiologie évolutive chez le mysidacé Boreomysis nobilis
Get PDFRÉSUMÉ : Le changement du niveau marin et les changements climatiques associés à la fin du Pléistocène ont participé à limiter la dispersion de certaines populations d'espèces marines, ce qui a pu entraîner leur isolement. Les populations isolées ont pu diverger au niveau de leur structure génétique et de leur phénotype métabolique d'origine et devenir des reliques glaciaires. Nous avons relevé des indices suggérant que la population du mysidacé arctique Boreomysis nobilis G. O. Sars, 1879 retrouvée dans le fjord du Saguenay (Québec, Canada) serait une relique glaciaire. La diversité et la structure génétique ainsi que le phénotype métabolique de la population du Saguenay ont été comparés avec des individus issus de différentes régions arctiques du point de vue de la diversité et de la structure de deux gènes mitochondriaux, soit la sous-unité I du cytochrome c oxydase et la sous-unité 5 de la nicotinamide déshydrogénase. La réponse métabolique à la température a également été évaluée par la mesure de l'activité d'enzymes clés, soit la citrate synthase (CS) et la lactate déshydrogénase (LDH), à la suite de l'exposition de tissus préservés à une gamme de températures. Une signature génétique différente que celle retrouvée dans les régions arctiques a d'ailleurs été décelée dans la population du Saguenay, ce qui soutient l'hypothèse selon laquelle la population du Saguenay serait une relique glaciaire. Les données génétiques ont révélé que les individus retrouvés dans les régions analysées ont probablement traversé le dernier maximum glaciaire au sein de refuges distincts. La distance génétique et la diversité étaient plus élevées et les fréquences haplotypiques étaient différentes au sein de la population du Saguenay comparativement aux régions arctiques, mais aucun indice d'expansion récente des populations n'a été observé. Les individus du Saguenay avaient également un taux moyen d'activité enzymatique généralement plus élevé, ainsi qu'un rapport CS : LDH ayant une tendance négative significativement plus élevée. Aucune différence n'a toutefois été observée au niveau des points de rupture (breakpoints) pour les deux enzymes analysées. Nous présentons ici les premières données empiriques, à notre connaissance, qui soutiennent que la population de B. nobilis du Saguenay serait une relique glaciaire. -- Mot(s) clé(s) en français : Relique glaciaire, structure génétique, métabolisme énergétique, arctique canadien, Saguenay, mysidacea, Boreomysis nobilis. --
ABSTRACT : Global sea level and climatic changes associated with the end of the Pleistocene have represented ecological barriers to population dispersal and thus resulted in their isolation. Populations isolated by sea level changes and the resulting geophysical impacts on the marine environment can diverge from their original genetic and phenotypical state and become glacial relicts. Here we investigated insights of local acclimatization to temperature in a putative relict population of the Saguenay Fjord (Quebec, Canada) of the Arctic opossum shrimp Boreomysis nobilis G. O. Sars, 1879. We determined the level of differentiation among the genotypes and the metabolic phenotypes of B. nobilis from the Saguenay Fjord and the Canadian Arctic. This was assessed by mtDNA diversity and structure analyses, along with metabolic response to temperature, as inferred by the activity of key enzymes following the exposure of preserved tissues to a range of temperature. Genetic data revealed that the specimens originating from analyzed regions probably survived the last glacial maximum within distinct refugia. Integrating genetic and metabolic proxies, we showed that the Saguenay Fjord population displayed slight but significant differences when compared to analyzed Arctic B. nobilis. Furthermore, a unique genetic signature was found in the putative relict population. This evidence is consistent with the hypothesis that the Saguenay Fjord population is indeed a glacial relict. Genetic distance, diversity and haplotype frequencies were greater within the Saguenay Fjord population when compared to Arctic regions, but no indication of population expansion was observed. The distinctiveness of the Saguenay Fjord population was also underlined at the metabolic level, as individuals of this region had a generally higher mean enzyme activity rate, which represent an indication of local metabolic acclimatization to warmer temperature, along with a CS:LDH ratio showing a steeper negative slope. No difference was observed in thermal response of metabolic activity by breakpoint analysis for any analyzed enzyme. However, mean enzyme activity ratios displayed the significantly steepest negative slope in individuals from the Saguenay Fjord when compared to the slopes obtained from Arctic B. nobilis. Here we present the first empiric evidence that the Saguenay Fjord population of B. nobilis is a glacial relict. -- Mot(s) clé(s) en anglais : Glacial relict, genetic structure, metabolism, phenotype, Canadian Arctic, Saguenay, mysidacea, Boreomysis nobilis
Habiter les espaces autres de la fiction contemporaine : Utopies, dystopies, hétérotopies.
Get PDFCodirigé par Maude Deschênes-Pradet et Christophe Duret, Habiter les espaces autres de la fiction contemporaine examine les rapports à l’espace et les pratiques habitantes révélés par les fictions non réalistes. Les espaces hétérotopiques, utopiques et dystopiques sont l’objet d’étude privilégié des contributions rassemblées autour de la notion d’habiter. Ces espaces de la condensation du sens, hautement symboliques, souvent analogiques et doublement fictifs, s’avèrent en révéler beaucoup sur notre rapport au monde.
Transdisciplinaire et transmédiatique, cet ouvrage laisse place à des approches variées et à une riche diversité de points de vue. Les contributrices et les contributeurs s’intéressent au cinéma (Alexandre Zaezjev), aux jeux vidéo (Rosane Lebreton, Christophe Duret), aux écofictions (Miruna Craciunescu), à la littérature pour la jeunesse (Florie Maurin) ou d’anticipation (Maude Deschênes-Pradet), quand les corpus examinés ne relèvent pas d’une perspective transmédiatique (Marc Atallah, Alain Musset). L’ouvrage se clôt sur un entretien avec l’autrice de fiction Sabrina Calvo.
La question de l’habiter est on ne peut plus d’actualité, alors que la récente pandémie de COVID-19 bouleverse nos rapports à l’espace — et aux autres — depuis le début de l’année 2020. Alors, également, que l’urgence climatique se manifeste à coups de désastres environnementaux, menaçant nos lieux de vie. Alors que les ultra-riches, un billet en poche pour un vol sur Blue Origin ou SpaceX, visent désormais les étoiles plutôt qu’ils n’aspirent à un être-ensemble-sur-la-Terre. Alors que nous nous informons de plus en plus en vase clos sur les réseaux sociaux, nos opinions politiques nourries par des algorithmes de recommandation favorisant le dogmatisme et l’intolérance. Ainsi, l’actualité nous donne l’impression d’être tombés dans un roman de science-fiction dystopique et rend plus que jamais pertinentes les questions auxquelles renvoient les mondes inventés des œuvres de fiction dites « de l’imaginaire »