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Amélioration par traitement chimique de l'état de surface d'un acier maraging issu de la fabrication additive pour l'amélioration du comportement en fatigue : étude d'un canal de refroidissement
Get PDFRÉSUMÉ : La fabrication additive métallique permet l'obtention de nouvelles formes, comme les canaux de refroidissement conforme en fonderie, qui ne pouvaient pas être obtenues à l'aide des procédés conventionnels. Les nouvelles pièces présentent habituellement une amélioration des performances, un gain d'ergonomie ou une économie de matière. La performance des canaux est effectivement améliorée, mais leur durée de vie est diminuée par la formation de fissures en fatigue, grandement facilitées par le mauvais fini de surface en sortie d'impression. L'acier maraging 18Ni300 traité chimiquement a été choisi afin d'améliorer la durée de vie des canaux de refroidissement conforme. À l'issue d'une mise en solution solide et d'un durcissement structural, une dureté usinable de 50 HRC a été obtenue. Le traitement chimique doit permettre d'éliminer la calamine (phase de décapage) formée lors de la mise en solution solide puis d'améliorer l'état de surface (phase de polissage). Le décapage a été atteint quand le polissage s'est révélé inefficace. Par ailleurs, le traitement chimique peut engendrer une fragilisation par l'hydrogène. On a donc vérifié que le gain mécanique en fatigue dû à l'amélioration d'état de surface est supérieur à la perte due à la fragilisation par l'hydrogène, réputée moins importante sur les aciers maraging. Le traitement chimique, effectué dans une solution aqueuse d'acides chlorhydrique, nitrique et phosphorique, a permis l'amélioration de la résistance en endurance illimitée des éprouvettes de 26 % et de 4 % pour les deux modèles étudiés. Ces modèles représentaient les deux rayons de courbure d'un canal de refroidissement. Aucune fragilisation par l'hydrogène n'a été détectée lors de l'étude mécanique. Dans le bain acide, le contrôle de la concentration en fer dissous par l'ajout d'un inhibiteur de corrosion, le ferrocyanure de potassium, a permis de fortement diminuer l'apparition de piqûres de corrosion. Enfin, une étude électrochimique a montré que la voltampérométrie linéaire n'est pas utilisable pour l'amélioration du procédé de polissage. -- Mot(s) clé(s) en français : fabrication additive, fusion sélective par laser, acier maraging, acier 18Ni300, traitement thermique, traitement chimique, décapage chimique, fatigue, fragilisation par l'hydrogène. --
ABSTRACT : Metal additive manufacturing enables new shapes, such as conformal cooling channels in die casting, which could not be achieved using conventional processes. The new parts usually present improved performance, improved ergonomics or material savings. The performance of the channels is indeed greatly improved, but their life is reduced by the formation of fatigue cracks, greatly facilitated by the poor surface finish at the output of the printing. Chemically treated 18Ni300 maraging steel was chosen to improve the life of the compliant cooling channels. After solid solution and age hardening, a machinable hardness of 50 HRC was obtained. The chemical treatment should make it possible to remove the scale (pickling phase) formed during the solid solution and then improve the surface finish (polishing phase). Descaling has been achieved when polishing has been ineffective. In addition, chemical treatment can cause hydrogen embrittlement. Therefore, it has been verified that the mechanical gain in fatigue due to the improvement in surface finish is greater than the loss due to hydrogen embrittlement, which is deemed to be less important on maraging steels. The chemical treatment, carried out in an aqueous solution of hydrochloric, nitric and phosphoric acids, made it possible to improve the resistance in unlimited endurance of the specimens by 26% and by 4% for the two models studied. These models represented the two radii of curvature of a cooling channel. No hydrogen embrittlement has been detected during the mechanical study. In the acid bath, controlling the dissolved iron concentration by adding a corrosion inhibitor, potassium ferrocyanide, greatly reduced the appearance of corrosion pitting. Finally, an electrochemical study has shown that linear voltammetry cannot be used for improving the polishing process. -- Mot(s) clé(s) en anglais : additive manufacturing, selective laser melting (SLM), maraging steel, 18Ni300 steel, heat treatment, chemical treatment, chemical pickling, fatigue, hydrogen embrittlement
Facteurs de succès des projets d'optimisation en santé : une comparaison Belgique francophone-Québec
Get PDFRÉSUMÉ : Le secteur de la santé vit depuis de nombreuses années des moments difficiles. Il est contraint de s'adapter aux évolutions technologiques, aux restrictions budgétaires, à la pénurie de main-d'œuvre ou encore aux décisions ministérielles. Face à cette réalité se retrouvent un vieillissement de la population et une augmentation constante des attentes des patients et des besoins en soins. Les hôpitaux sont amenés à faire toujours plus avec moins. La gestion de projet est l'une des réponses choisies par le monde hospitalier pour pallier cela. Cette recherche a pour objectif d'explorer les facteurs de succès des projets d'optimisation en santé via une recherche qualitative descriptive. Dix-huit gestionnaires de projets provenant de la Belgique francophone et du Québec ont été interrogés dans le but de découvrir s'il existe des facteurs de succès spécifiques au monde de la santé et quels sont selon eux les facteurs déterminants pour tendre vers la réussite des projets. Les chercheurs partaient entre autres des idées que la formation du gestionnaire de projet et le fait qu'il soit issu du monde la santé étaient bénéfiques pour les projets. Les résultats ont mis en avant l'importance de suivre une méthodologie. Le contexte particulier des soins de santé comptant un nombre important d'acteurs a aussi mis en évidence le besoin de faire une analyse approfondie des parties prenantes et d'apporter une attention tout à fait particulière à la communication. -- Mot(s) clé(s) en français : gestion de projet, facteurs de succès, soins de santé, lean management gestionnaire de projet. --
ABSTRACT : The health sector has been going through difficult times for many years. It is forced to adapt to technological developments, budget restrictions, labor shortages or ministerial decisions. Faced with this reality, we find an aging population and a constant increase in patient expectations and care needs. Hospitals have to do more with less. Project management is one of the responses chosen by the hospital world to overcome this. This research aims to explore the success factors of health optimization projects through descriptive qualitative research. Eighteen project managers from French-speaking Belgium and Quebec were interviewed with the aim of discovering whether there are specific success factors in the world of health and what, according to them, are the determining factors in tending towards the success of projects. Among other things, the researchers assumed that the training of the project manager and the fact that he came from the world of health were beneficial for the projects. The results highlighted the importance of following a methodology. The particular context of healthcare with a large number of actors has also highlighted the need to do an in-depth stakeholder analysis and to pay particular attention to communication. -- Mot(s) clé(s) en anglais : project management, success factors, healthcare, lean management project manager
Étude d'un système hybride pour l'alimentation d'un site isolé et optimisation de la charge : cas du camp Esker
Get PDFRÉSUMÉ : Dans les communautés isolées, en général l'électricité est produite par des génératrices diesel, car la connexion aux réseaux centraux de distribution est difficile et onéreuse. Les génératrices diesel dont le fonctionnement requiert l'utilisation de larges quantités de combustibles fossiles posent de sérieux problèmes environnementaux, sociaux et même économiques. Elles contribuent à l'émission des gaz à effet de serre et au réchauffement climatique. La solution proposée par la communauté scientifique est le recours aux énergies renouvelables, disponibles gratuitement, avec un très faible taux de pollution comparé aux génératrices diésel. L'installation d'un système d'énergie renouvelable (SER), tout particulièrement en sites isolés, rencontre des problèmes d'opération, entretien et diagnostic. En effet, il est très important de connaître le potentiel en énergie renouvelable pour savoir comment faire un compromis entre le coût du projet et son financement. Le but de ce mémoire est de faire l'étude d'une station hybride d'énergie renouvelable pour alimenter un camp en zone isolée, dans le nord du Québec; plus spécifiquement nous avons fait une étude de la faisabilité pour une alimentation en énergie électrique renouvelable d'une station de base en zone isolée avec une combinaison de modules Green Cube et proposé des solutions d'économies d'énergie afin de réduire la charge, de retarder l'utilisation des génératrices, mais avoir une grande pénétration des énergies renouvelables et contribuer à réduire l'émission des gaz à effet de serre. Le premier chapitre est une introduction générale ayant pour objectif de situer le projet dans son contexte. Le deuxième identifie les problématiques liées aux sites isolés. Le troisième expose la conception et modélisation du système à implanter, le quatrième qui est la caractérisation de la charge, et le dernier qui est une optimisation de la charge afin de proposer les solutions pour réduire considérablement la consommation de carburant diesel et conséquemment les émissions de GES (gaz à effet de serre). -- Mot(s) clé(s) en français : énergie renouvelable, Green Cube, optimisation, économie d'énergie, efficacité énergétique. --
ABSTRACT : In remote communities, electricity is usually generated by diesel generators, as connection to central distribution networks is difficult or expensive. Diesel generators, which require large quantities of fossil fuels to operate, pose serious environmental, social and even economic problems. They contribute to greenhouse gas emissions and global warming. The solution proposed by the scientific community is the use of renewable energies, freely available, with a very low pollution rate compared to diesel generators. The installation of a renewable energy system (RES), especially in isolated sites, encounters problems of operation, maintenance and diagnosis. Indeed, it is very important to know the renewable energy potential in order to know how to make a compromise between the project cost and its financing. The purpose of this thesis is to study a hybrid renewable energy station to supply a camp in an isolated area in northern Quebec; more specifically, we have studied the feasibility of supplying renewable electrical energy to a base station in an isolated area with a Green Cube and proposed energy-saving solutions to reduce the load, delay the use of generators, but have a high penetration of renewable energy and in passing reduce greenhouse gas emissions. The first chapter is a general introduction with the objective of placing the project in its context. The second chapter deals with the problems related to the isolated sites, the third one talks about the design and modeling of the system to be implemented, the fourth one is the characterization of the load and the last one is an optimization of the load in order to propose the solutions to reduce considerably the load. -- Mot(s) clé(s) en anglais : renewable energy, Green Cube, optimization, energy saving, energy efficiency
Valorisation de l'acide D-glucarique par une synthèse rapide, simple, verte et sans solvant de polyamides linéaires et non protégés à partir d'un dérivé estérifié
Get PDF« Bien que les plastiques soient essentiels (peu coûteux et durables), leur production est énorme et ne fait qu'augmenter, ce qui cause des impacts considérables sur la santé humaine et animale et sur l'environnement. Ces problèmes, provoqués par la formation (produits fossiles utilisés) des plastiques et la gestion inappropriée de leurs déchets, peuvent être atténués par le développement de polymères biosourcés, biodégradables et recyclables. L'abondance et le faible coût des sucres en font une classe de molécules de choix pour la synthèse de polymères biosourcés. La modification des groupes fonctionnels des sucres et de leur structure représente aussi un avantage. De plus, les sucres possèdent une diversité stéréochimique et dans leurs propriétés physiques et chimiques.Cette recherche a pour but de valoriser l'acide D-glucarique par la formation d'un polyamide. Cette synthèse permet aussi d'offrir une voie alternative à la pétrochimie. Éventuellement, ce procédé de polymérisation permettra de valoriser des résidus provenant de la biomasse.La recherche a permis la synthèse sans solvant de polyamides biosourcés, polyhydroxylés et linéaires (aucun polyester formé) à partir du D-glucarate de diéthyle. L'acide D-glucarique, un dérivé du glucose, permet une synthèse à haut rendement du diester. Le D-glucarate de diéthyle est un mélange de ses formes linéaires et cycliques (lactone à 5 membres). La polycondensation du 1,6-hexaméthylènediamine (HMDA) et du D-glucarate de diéthyle a conduit à la formation d'un polyamide avec des rendements entre 67-94 %. Le monomère a été synthétisé à partir d'un excès d'HMDA (10/1). Un poly(hexaméthylène D-glucaramide) de 4108 g/mol (14 unités répétitives) et ayant une température de transition vitreuse de 46 °C a été synthétisé. Les polyamides sont solubles principalement dans le diméthylsulfoxyde (DMSO), sont majoritairement cristallins et partiellement décomposés. La nouvelle méthode de polymérisation est simple, rapide et écologique en plus de ne pas nécessiter la protection des groupes alcools et de pouvoir donner des degrés de polymérisation plus élevés ou comparables à la littérature.L'utilisation d'un solvant permettrait d'augmenter les réactions intermoléculaires, ce qui favoriserait l'obtention d'une plus haute masse moléculaire pour le polyamide. Un solvant permettrait aussi de diminuer la température réactionnelle et de réduire la décomposition. -- Mot(s) clé(s) en français : biomasse, sucre, acide D-glucarique non protégé, valorisation, HMDA, polymérisation sans solvant, synthèse verte, polyamide biosourcé, polymère linéaire. »
« Although plastics are essential (inexpensive and durable), their production is huge and constantly increases, causing considerable impacts on human and animal health and on the environment. These problems, caused by the formation (fossil products used) of plastics and the inappropriate management of their waste, can be mitigated by the development of bio-based, biodegradable and recyclable polymers. The abundance and low cost of sugars make them a class of molecule of choice for the synthesis of bio-based polymers. The modification of the functional groups of sugars and their structure is also an advantage. In addition, sugars possess a diversity in stereochemistry and in their physical and chemical properties.The aim of this research is to valorize the D-glucaric acid by the formation of a polyamide. This synthesis also offers an alternative route to petrochemicals. Eventually, this polymerization process will allow the valorization of biomass residues.Research has allowed the neat synthesis of bio-based, polyhydroxylated and linear (no polyesters formed) polyamides from diethyl D-glucarate. D-glucaric acid, a derivative of glucose, enables high yield synthesis of the diester. Diethyl D-glucarate is a mixture of its linear and cyclic forms (5 membered ring lactone). The polycondensation of 1,6-hexamethylenediamine (HMDA) and diethyl D-glucarate led to the formation of a polyamide in yields between 67-94%. The monomer was synthesized from an excess of HMDA (10/1). Poly(hexamethylene D-glucaramide) of 4108 g/mol (14 repeating units) and having a glass transition temperature of 46°C was synthesized. The polyamides are soluble mainly in dimethyl sulfoxide (DMSO), are predominantly crystalline, and partially decomposed. The new polymerization method is simple, fast and environmentally friendly in addition to not requiring the protection of alcohol groups and can give higher or comparable degrees of polymerization to literature.The use of a solvent would increase the intermolecular reactions, which would promote a higher molecular weight for the polyamide. A solvent would also decrease the reaction temperature and reduce decomposition. -- Mot(s) clé(s) en anglais : biomass, sugar, unprotected D-glucaric acid, valorization, HMDA, neat polymerization, green synthesis, bio-based polyamide, linear polymer.
Semi-continuous system for benthic diatom cultivation and marennine production
Get PDFThe feasibility of culturing different blue Haslea species and strains in different types of photobioreactors (PBRs) was studied on the long-term (until 151 days). The different strains of blue Haslea were selected for their peculiarity to produce marennine-like blue pigments as a potential industrial high-value compound. The present study aims at assessing several factors in PBRs to obtain sustained blue pigment production in semi-continuous culture. Therefore, the effect of mixing, silicate concentration in the culture medium and type of light on marennine or marennine-like pigment production were investigated in parallel to the productivity of different Haslea strains and species. It was shown that the presence of mixing in semi-continuous PBR affected marennine production, cultures without any mixing achieving significantly higher marennine concentrations and productivities. Additionally, concentrations of silica from 45 to 75 μg L−1 in the culture medium produced higher marennine concentrations than that of 30 μg L−1. There were no significant differences in marennine production between the LEDs mixing different color and fluorescent tubes in semi-continuous PBR, thus LED could be a great option from the sustainability standpoint. Marennine production in the standard conditions used for this work was largely different between species. Haslea sp. produced the lowest pigment yields comparatively to the three H. ostrearia strains showing similar marennine productivity over 14 mg L−1. Preservation, until 155 days of marennine separated from culture supernatant and concentrated (“blue water”) was increased at low temperature (4 °C) and absence of light. This study validates the efficiency of semi-continuous systems to support long-term marennine production. However, additional work is still needed to pinpoint other factors that can further reduce the costs and result in maximum yields of marennine for industrial applications. -- Keywords : Haslea ostrearia ; Marennine ; Semi-continuous culture ; Photobioreactor
L'influence des paramètres météo-marins sur la dynamique du pied de glace sur une côte sableuse, Longue-Pointe-de-Mingan, Québec
Get PDFRÉSUMÉ : Dans le but de mieux comprendre les effets des conditions météo-marines qui influencent la dégradation du pied de glace, un suivi temporel à haute résolution d'une côte sableuse a été effectué. Le suivi s'est fait sur le littoral de Longue-Pointe-de-Mingan, sur la côte nord du golfe du Saint-Laurent durant l'hiver 2017-2018. Grâce aux nombreux relevés terrain et aux multiples instruments développés dans le cadre de ce projet, les changements morphologiques et thermiques du pied de glace ont pu être quantifiés, puis mis en relation avec les conditions météo-marines environnantes, pour en arriver à identifier les processus et les différents modes de dégradation du pied de glace. Les observations quotidiennes du pied de glace ont permis de déterminer que pour la saison glacielle 2017-2018, le début du démantèlement du pied de glace est surtout marqué par l'effet mécanique des variables météo-marines, principalement par les vagues. Toutefois, les agents hydrodynamiques (marée et vagues) ont aussi un effet sur les échanges thermiques dans le pied de glace. Les sondes thermiques ont permis de démontrer que la marée avait une influence sous le pied de glace, à la limite de la surface de la plage. Les variations des signaux thermiques enregistrés concordent avec les variations marégraphiques. Ces résultats confirment que le pied de glace est une entité dynamique qui évolue sur les côtes tout au long de l'hiver. L'acquisition de nouvelles données a permis de soulever de nouvelles hypothèses, notamment l'influence des variations de la nappe phréatique à l'arrivée de la marée haute sur la plage, créant une saturation en eau plus importante de la plage. Combinés à la hausse des températures, ces deux effets seraient des conditions préalables au désancrage du pied de glace, un processus nécessaire au démantèlement massif tel qu'il a été observé au début de la période de déglacement lors de la saison 2017-2018. Les futures études quantitatives et le développement de nouvelles méthodes d'acquisition de données permettront d'obtenir de nouveaux regards sur la dynamique du pied de glace. -- Mot(s) clé(s) en français : glaciel, pied de glace, démantèlement, morphodynamique, variations thermiques, côte sableuse. --
ABSTRACT : In order to understand the effects of hydrometeorological conditions that influence icefoot breakup, a high-resolution temporal monitoring of a sandy coast located in Longue-Pointe-de-Mingan, North Shore of Gulf of St. Lawrence, was conducted during the winter of 2017-2018. Through extensive field observations and instrumentation developed for this project, morphological and thermal changes in the ice foot were quantified and linked to seasonal hydrometeorological conditions in order to identify processes and icefoot dismantling patterns. Results indicate that for the winter of 2017-2018, the beginning of the breakup period is primarily mechanically driven by the effect of waves. However, tide and waves also play a role on thermal exchange in the icefoot. Thermal rods have demonstrated that tide has a thermal influence beneath the icefoot at the edge of the beach surface. The variations in the thermal signals recorded are consistent with tidal variations. The zone of influence, in this case, is limited by the maximum level reached by the tide and waves. These results confirm that the icefoot is a dynamic entity that evolves on the coast throughout the winter. The acquisition of new data allowed us to raise new hypotheses, particularly concerning the influence of variations in the water table at the arrival of high tide on the beach, which increases water saturation of the beach. This effect combined with rising temperatures would create conditions contributing to the de-anchoring of the icefoot, a process necessary for massive dismantling, as observed at the beginning of the breakup period for the 2017-2018 season. Future quantitative studies and the development of new data acquisition methods will allow pursuit of new insights into the dynamics of the icefoot. -- Mot(s) clé(s) en anglais : seasonal ice, icefoot, dismantling, morphodynamics, thermal variations, sandy coasts
Régime alimentaire, croissance, et facteurs de recrutement des larves de sébaste (Sebastes mentella) dans le golfe du Saint-Laurent
Get PDFRÉSUMÉ : La surpêche et des décennies de faible recrutement ont provoqué l'effondrement du stock de sébaste du golfe du Saint-Laurent (GSL), Sebastes mentella, et sa biomasse est restée faible jusqu'au milieu des années 2010. Le recrutement sans précédent de la cohorte de 2011, ainsi que le fort recrutement de la cohorte de 2013, ont permis aux populations de sébaste de rebondir à une biomasse record estimée à 2,8 millions de tonnes en 2021, et des discussions sur la réouverture de la pêche sont actuellement en cours. On sait peu de choses sur le cycle biologique du sébaste dans la région. De plus, le sébaste est catégorisé comme une espèce à recrutement spasmodique, qui produit de fortes cohortes en moyenne une fois tous les 10 ans. Cette caractéristique de reproduction rend difficile la collecte d'un échantillon suffisant d'années de fort recrutement pour permettre d'identifier des relations empiriques entre les conditions environnementales et le recrutement. Chez les poissons marins, le succès du recrutement est souvent régulé par l'ampleur de la mortalité par différents agents qui affectent la survie des individus au stade larvaire. Une meilleure compréhension des facteurs qui régulent la survie des larves de sébaste et le recrutement subséquent des sébastes dans la région permettrait aux équipes d'évaluation des stocks de mieux prévoir la dynamique future du stock. L'objectif principal de ce projet était d'identifier les conditions environnementales susceptibles d'influencer la survie des larves de sébaste. Pour ce faire, j'ai d'abord dû identifier les sources d'énergie et de nutriments en détaillant la composition du régime alimentaire des larves de sébaste, ainsi que l'étendue et les moyens par lesquels le régime alimentaire influence la croissance larvaire. Ensuite, j'ai pu commencer à reconstituer mécaniquement les processus dans lesquels le recrutement des larves de sébaste pourrait potentiellement être influencé par l'océanographie physique et biologique. Dans le Chapitre 1, j'ai identifié, catégorisé et quantifié les proies dans le régime alimentaire des larves de sébaste afin de déterminer les préférences alimentaires. À l'aide de ces données, j'ai identifié d'importants taxons de proies et des stades de développement dont les larves de sébaste se nourrissent préférentiellement afin d'éviter la famine. Au Chapitre 2, j'ai déterminé l'âge et les patrons de croissance des larves de sébaste en mesurant les accroissements quotidiens formés sur l'otolithe. À l'aide des données sur la microstructure des otolithes et de l'analyse du régime alimentaire, j'ai décrit la relation entre le succès alimentaire récent, la composition du régime alimentaire, et la condition et la croissance des larves. Au Chapitre 3, j'ai utilisé une approche fondée sur le poids de la preuve pour identifier les variables océanographiques physiques et biologiques qui expliquent le mieux la variabilité du recrutement du sébaste. J'ai utilisé des ensembles de données environnementales à long terme compilés par Pêches et Océans Canada pour décrire les relations entre plusieurs variables environnementales et la force du recrutement annuel. J'ai constaté que les larves de sébaste se nourrissent de façon généraliste et que le régime alimentaire est dominé par les stades d'œufs et de nauplii du copépode calanoïde, Calanus finmarchicus, avec certaines années présentant l'évidence d'une préférence alimentaire pour les œufs de C. finmarchicus. Lorsque j'ai étudié le rôle de la composition du régime alimentaire sur la croissance des larves de sébaste, j'ai constaté qu'il existe une période critique autour de 8 jours après l'extrusion au cours de laquelle les patrons de croissance diffèrent de ceux immédiatement après l'extrusion. Cela correspond vraisemblablement au début de l'alimentation exogène. J'ai constaté que le type de proie, plutôt que la quantité totale de carbone consommée, est important pour favoriser une croissance rapide des larves de sébaste se nourrissant de manière exogène. Les larves qui consommaient du carbone de proies mobiles, en particulier les stades nauplii de C. finmarchicus, étaient en meilleure condition et avaient récemment grandi plus rapidement que les larves qui consommaient du carbone de proies immobiles, tel que les œufs de C. finmarchicus. Ces résultats suggèrent une grande importance de la variabilité interannuelle entre le moment de l'extrusion larvaire et le moment de la saison de reproduction de C. finmarchicus afin d'assurer un chevauchement spatio-temporel entre l'émergence des larves de sébaste et les nauplii de C. finmarchicus. Au final, j'ai identifié 4 caractéristiques environnementales pouvant être responsables de la variabilité dans le recrutement du sébaste : la phénologie tardive de C. finmarchicus, l'abondance élevée de C. finmarchicus, le faible volume de la couche intermédiaire froide et la faible biomasse du stock reproducteur. Mes résultats suggèrent que des conditions environnementales appropriées pour chaque facteur doivent être réunies afin de favoriser un fort recrutement du sébaste, et chacune de ces conditions était présente lors des récents événements de fort recrutement en 2011 et 2013. Ces résultats fournissent aux gestionnaires des pêches une base de conditions environnementales qui peut être suivie annuellement afin de mieux prédire les fluctuations naturelles des populations de sébaste du GSL. -- Mot(s) clé(s) en français : recrutement, larves de poissons, processus ascendants, océanographie, copépodes, trophodynamique, croissance. --
ABSTRACT : Overfishing and decades of poor recruitment caused Gulf of St. Lawrence (GSL) redfish, Sebastes mentella, populations to crash in the early 1990s and stock biomass remained low until the mid-2010s. Unprecedentedly high recruitment of the 2011 cohort, along with strong recruitment of the 2013 cohort, have allowed redfish populations to rebound to a record high estimated biomass of 2.8 million tons in 2021, and talks of reopening the fishery are currently underway. Little is known about the life history of redfish in the region. In addition, redfish are categorized as a spasmodically-recruiting species, which produce strong recruitment cohorts on average once every 10 years. This reproductive characteristic makes it difficult to gather a large sample size of strong recruitment years in order to identify empirical relationships linking recruitment to environmental conditions. In marine fishes, recruitment success is often regulated by the magnitude of mortality by different agents that affect the survivorship of individuals during the larval stage. A better understanding of the factors that affect larval redfish survival, and ultimately drive redfish recruitment in the region, would allow stock assessment teams to better predict and monitor survival of early life stages of redfish in the future. The overarching objective for this project was to identify likely environmental conditions that drive recruitment success of larval redfish. In order to accomplish this, I had to first understand the sources of energy and nutrients in the larval redfish diet, and the extent to, and means by which diet influences larval redfish growth. Then, I was able to begin to mechanistically piece together the processes in which larval redfish recruitment could potentially be influenced by physical and biological oceanography. In Chapter 1, I identified, categorized, and quantified prey in the larval redfish diet in order to determine feeding preferences. Using these data, I identified important prey taxa and developmental stages that larval redfish preferentially prey upon in the environment in order to avoid starvation. In Chapter 2, I determined age and growth patterns of redfish larvae by measuring daily otolith increments. Using otolith microstructure data and diet analysis, I described the relationship between recent feeding success, diet composition, and larval condition and growth. In Chapter 3, I used a weight-of-evidence approach to identify physical and biological oceanographic variables that best explain redfish recruitment variability. I used long-term environmental data sets compiled by Fisheries and Oceans Canada to describe the relationships between multiple environmental variables and annual recruitment strength. I found that larval redfish are generalist feeders, and frequently multiple prey taxa commonly found within the GSL. The majority of carbon in the diet is contributed egg and naupliar stages of the calanoid copepod, Calanus finmarchicus, with larvae in some years demonstrating a feeding preference for C. finmarchicus eggs. When I investigated the role of diet composition on larval redfish growth, I found that there is a critical period around 8 days post-extrusion at which growth patterns differ from those immediately post-extrusion. This likely corresponds with the onset of exogenous feeding. I found that prey type, rather than the total amount of carbon consumed, is important to drive fast growth in exogenously feeding larval redfish. Larvae that consumed carbon from mobile prey, such as C. finmarchicus nauplii, were in better condition and had recently grown faster than larvae that consumed carbon from immobile prey, such as C. finmarchicus eggs. These results inferred the importance between the timing of larval extrusion and the timing of the C. finmarchicus reproduction season in order to ensure that larval redfish overlapped in space and time with C. finmarchicus nauplii. I identified 4 likely environmental drivers of redfish recruitment: late C. finmarchicus phenology, high C. finmarchicus abundance, ow volume of the cold intermediate layer, and low spawning stock biomass. These results suggest that suitable environmental conditions for each driver must be met in order to promote a strong redfish recruitment event, and each of these conditions were present during the recent strong recruitment events of 2011 and 2013. These findings provide fishery managers with a conceptual framework of environmental effects on recruitment, and a suite of conditions that can be monitored annually in order to better predict natural population fluctuations in GSL redfish. -- Mot(s) clé(s) en anglais : recruitment, larval fish, bottom-up processes, oceanography, copepods, trophodynamics, growth
Réalisation d'un système connecté pour le suivi en temps-réel du rythme cardiaque et de la saturation d'oxygène chez les patients atteints d'arythmie cardiaque
Get PDFRÉSUMÉ : D'après l'agence de la santé publique du Canada, les maladies chroniques sont responsables de 65% de l'ensemble des décès et demeurent la cause principale de tous les décès prématurés. Parmi celles-ci, les maladies du cœur occupent la deuxième place. Les personnes atteintes de maladies chroniques ont besoin d'un suivi régulier de leurs états de santé. Cette nécessité est souvent contrainte par certains facteurs comme les difficultés d'accès aux soins de santé dans les zones reculées, les longs temps d'attentes dans les urgences ou le manque de personnel médical. Ces contraintes d'accès aux soins sont accentuées avec la pandémie de la COVID-19. La mise en place d'un système de santé électronique basé sur l'internet des objets (IoT) constitue une révolution remarquable, qui permet l'acquisition et le suivi des données des patients à distance, en temps-réel, et d'améliorer les services des soins, les traitements et les interventions. Notre projet se concentre sur le développement d'un dispositif portable pour faciliter la surveillance en temps-réel du rythme cardiaque et de la saturation d'oxygène dans le sang (SpO2) avec une application mobile. Il permettra également d'envoyer des alertes par message texte en cas d'arythmie ou de niveau anormal de SpO2 (saturation d'oxygène dans le sang). Deux approches basées sur des systèmes sur puce (SoC) différents ont été adoptées pour la réalisation. La première concerne le calcul rythme cardiaque en se basant sur l'analyse du signal électrocardiogramme (ECG) ou du signal photopléthysmogramme (PPG) en utilisant l'algorithme de Pan et Tompkins. Un prototype est réalisé à la base de la carte Nexys-4 conçue autour du circuit FPGA Artix-7, des capteurs de signaux et d'un module de transmission Bluetooth qui permet d'envoyer le rythme cardiaque mesuré vers une application mobile. La seconde concerne la mesure de la fréquence cardiaque et de la saturation d'oxygène (SpO2) en utilisant un capteur MAX3010x et une carte Heltec WiFi kit 32 comme microcontrôleur. Ce dernier dispose d'un afficheur OLED intégré et des technologies WiFi et Bluetooth pour des communications sans fil. -- Mot(s) clé(s) en français : Télésurveillance, E-santé, Internet des Objets, ECG, PPG, Capteurs connectés, Rythme cardiaque, Saturation d'oxygène, Implantation FPGA. --
ABSTRACT : According to the Public Health Agency of Canada, chronic diseases account for 65% of all deaths and remain the leading cause of all premature deaths. Of these, heart disease is the second leading cause. People with chronic diseases need regular monitoring of their health. This need is often constrained by factors such as difficulties in accessing health care in remote areas, long waiting times in emergency rooms or lack of medical staff. These constraints to accessing care are accentuated with the COVID-19 pandemic. The implementation of an electronic health system based on the Internet of Things (IoT) is a remarkable revolution, allowing the acquisition and monitoring of patient data remotely, in real time, and improving care services, treatments and interventions. Our project focuses on the development of a wearable device to facilitate real-time monitoring of heart rate and blood oxygen saturation (SpO2) with a mobile application. It will also allow text message alerts to be sent in the event of arrhythmia or abnormal SpO2 (blood oxygen saturation) levels. Two different system-on-chip (SoC) approaches have been adopted for the implementation. The first one concerns the heart rate calculation based on the analysis of the electrocardiogram (ECG) signal or the photoplethysmogram (PPG) signal using the Pan and Tompkins algorithm. A prototype is being built based on the Nexys-4 board designed around the Artix-7 FPGA circuit, signal sensors and Bluetooth transmission module that allows the measured heart rate to be sent to a mobile application. The second is for measuring heart rate and oxygen saturation (SpO2) using a MAX3010x sensor and a Heltec WiFi kit 32 board as the microcontroller. The latter has a built-in OLED display and WiFi and Bluetooth technologies for wireless communications. -- Mot(s) clé(s) en anglais : Remote monitoring, E-health, Internet of things, ECG, PPG, Wearable sensors, Heart rate, Oxygen saturation. FPGA implementation
Échec de recrutement chez une espèce fondatrice de bivalve, l'huître creuse (Crassostrea gigas), lié à des changements trophiques causés par un épisode de vague de chaleur en milieu lagunaire
Get PDFRÉSUMÉ : Les bivalves sont d'importants régulateurs des lagunes côtières fournissant un large éventail de services écosystémiques. Cependant, les lagunes sont des écosystèmes sensibles aux changements climatiques. En raison de leur faible profondeur et de leurs échanges limités, mais néanmoins variables avec l'océan, les lagunes sont particulièrement sensibles aux changements d'état trophique, soit les processus d'eutrophisation ou d'oligotrophisation, et aux événements météorologiques extrêmes tels que les canicules. L'objectif de cette étude était d'identifier et de décrire les facteurs qui ont induit une série d'événements écologiques s'étant produits pendant une vague de chaleur estivale et qui ont entraîné l'échec du recrutement de l'huître creuse Crassostrea gigas dans la lagune de Thau en méditerranée française. Deux années contrastées (2017 et 2019) en termes de température de l'eau (moyenne respective de 24,3 ± 0,8 et 27,1 ± 1,3°C) au cours des périodes de recrutement larvaire (de juillet à août) ont été suivies sur quatre sites puis comparées. Les résultats obtenus semblent confirmer l'hypothèse que la vague de chaleur, induisant une température et une salinité très élevées dans la lagune, a un impact négatif sur le recrutement des huîtres en perturbant les apports trophiques des larves en raison du changement de diversité du plancton. Les résultats montrent que les températures et salinités élevées provoquent un déplacement de la structure de la communauté phytoplanctonique vers des taxons plus petits, avec une diminution en diatomées et nanophytoplancton qui sont connus comme étant des déclencheurs trophiques de fixation (Lagarde et al., 2017, 2018). Ces changements trophiques n'ont pas affecté la composition en acides gras des larves pédivéligères compétentes, mais ont affecté le succès de la post-métamorphose avec jusqu'à 24 % moins de jeunes postlarves métamorphosées à certains sites et aucun développement de juvéniles à tous les sites. Nous suggérons que l'échec de métamorphose est lié à une mauvaise condition trophique liée aux petites espèces picoplanctoniques mal retenues par les branchies nouvellement développées chez les postlarves. Le développement en 2019 d'un ver tubicole opportuniste (Ficopomatus enigmaticus) a aussi contribué à l'échec de recrutement en ayant agi comme espèce compétitrice trophique et spatiale plus adaptée à l'ingestion de petites particules. Cette série de changements induits par la vague de chaleur dans le milieu a provoqué une série de stress chez les larves d'huîtres. L'exposition prolongée à divers facteurs de stress pourrait aussi expliquer la diminution de croissance des larves et l'échec à la métamorphose. Ces connaissances suggèrent que dans le contexte des canicules marines, les limites écologiques des larves d'huîtres sont plus étroites que leurs limites physiologiques de tolérance à la température et la salinité. Les effets des changements climatiques, notamment le réchauffement des eaux des bassins semi-fermés, induiront certainement des risques dans la pratique de la récolte des larves d'huîtres dans un futur proche. Les nouvelles connaissances acquises avec cette étude devraient contribuer à la gestion de l'ostréiculture dans le futur sous l'influence des changements climatiques. -- Mot(s) clé(s) en français : Changement climatique, Phénologie, Vague de chaleur extrême, Bivalves, Huître creuse, Crassostrea gigas, Reproduction, Écologie larvaire, Cascade d'effets environnementaux, Changements trophiques. --
ABSTRACT : Bivalves are important regulators of coastal lagoons providing a wide range of ecosystem services, but these environments are very sensitive to climate change. Due to their shallow depth and their limited but nonetheless variable exchanges with the ocean, lagoons are particularly sensitive to changes in trophic states, i.e. eutrophication or oligotrophication processes, and to extreme weather events such as heatwaves. The aim of this study was to identify and describe the drivers of the cascade of ecological events that occurred during a summer heatwave and which resulted in recruitment failure of the Pacific oyster Crassostrea gigas in the Thau lagoon in the French Mediterranean. We compared two contrasting years (2017: no heatwave with an average of 24.3 ± 0.8 °C, and 2019: occurrence of a heatwave with an average of 27.1 ± 1.3°C) at four sites during larval recruitment periods (July to August). The results obtained seem to confirm the hypothesis; heatwaves, characterized by high temperatures and high salinity, have a negative impact on oyster recruitment due to poor larval feeding conditions caused by changes in plankton diversity. The results show that elevated temperatures and salinity caused a shift in planktonic food availability toward smaller taxa, with a decrease in diatoms and nanophytoplankton which are known to be trophic settlement triggers (Lagarde et al., 2017, 2018). These trophic changes did not affect food accumulation by oyster larvae or their fatty acid composition but did affect post-metamorphosis success, with up to 24% fewer young metamorphosed postlarvae at some sites and no development of juveniles at all sites. We suggest that metamorphosis failure is related to poor trophic condition related to small picoplankton species poorly retained by the newly developed gills of postlarvae. The development in 2019 of an opportunistic tubeworm (Ficopomatus enigmaticus), more adapted to the ingestion of small particles, also contributed to the recruitment failure as a territorial and trophic competitor of oyster larvae. This series of heatwave have induced environmental changes that acted as stressors for oyster larvae. Prolonged exposure to various stressors could also explain the reduced growth of larvae and the failure of metamorphosis. This knowledge suggests that, in the context of marine heatwaves, the ecological limits of oyster larvae are narrower than their physiological limits of tolerance to temperature and salinity. The effects of climate change, in particular the warming of the waters of semi-enclosed basins, will certainly induce risks in the practice of oyster larvae harvesting in the near futures. The new knowledge of this study should contribute to the management of the oyster aquaculture in the future under the influence of climate change. -- Mot(s) clé(s) en anglais : Climate change, Phenology, Extreme Heatwave, Bivalves, Pacific Oyster, Crassostrea gigas, Reproduction, Larval Ecology, Cascade of Environmental Effects, Trophic Changes