Cartographie des cassures bicaténaires du remodelage chromatinien du spermatide et développement des outils techniques associés.

Résumé : La phase haploïde de la spermatogenèse (spermiogenèse) est caractérisée par une modification importante de la structure de la chromatine et un changement de la topologie de l’ADN du spermatide. Les mécanismes par lesquels ce changement se produit ainsi que les protéines impliquées ne sont pas encore complètement élucidés. Mes travaux ont permis d’établir la présence de cassures bicaténaires transitoires pendant ce remodelage par l’essai des comètes et l’électrophorèse en champ pulsé. En procédant à des immunofluorescences sur coupes de tissus et en utilisant un extrait nucléaire hautement actif, la présence de topoisomérases ainsi que de marqueurs de systèmes de réparation a été confirmée. Les protéines de réparation identifiées font partie de systèmes sujets à l’erreur, donc cette refonte structurale de la chromatine pourrait être génétiquement instable et expliquer le biais paternel observé pour les mutations de novo dans de récentes études impliquant des criblages à haut débit. Une technique permettant l’immunocapture spécifique des cassures bicaténaires a été développée et appliquée sur des spermatides murins représentant différentes étapes de différenciation. Les résultats de séquençage à haut débit ont montré que les cassures bicaténaires (hotspots) de la spermiogenèse se produisent en majorité dans l’ADN intergénique, notamment dans les séquences LINE1, l’ADN satellite et les répétions simples. Les hotspots contiennent aussi des motifs de liaisons des protéines des familles FOX et PRDM, dont les fonctions sont entre autres de lier et remodeler localement la chromatine condensée. Aussi, le motif de liaison de la protéine BRCA1 se trouve enrichi dans les hotspots de cassures bicaténaires. Celle-ci agit entre autres dans la réparation de l’ADN par jonction terminale non-homologue (NHEJ) et dans la réparation des adduits ADN-topoisomérase. De façon remarquable, le motif de reconnaissance de la protéine SPO11, impliquée dans la formation des cassures méiotiques, a été enrichi dans les hotspots, ce qui suggère que la machinerie méiotique serait aussi utilisée pendant la spermiogenèse pour la formation des cassures. Enfin, bien que les hotspots se localisent plutôt dans les séquences intergéniques, les gènes ciblés sont impliqués dans le développement du cerveau et des neurones. Ces résultats sont en accord avec l’origine majoritairement paternelle observée des mutations de novo associées aux troubles du spectre de l’autisme et de la schizophrénie et leur augmentation avec l’âge du père. Puisque les processus du remodelage de la chromatine des spermatides sont conservés dans l’évolution, ces résultats suggèrent que le remodelage de la chromatine de la spermiogenèse représente un mécanisme additionnel contribuant à la formation de mutations de novo, expliquant le biais paternel observé pour certains types de mutations.

Effet de l’environnement alimentaire bâti autour des écoles sur les comportements d’achat alimentaire des jeunes du secondaire

Le nombre de jeunes avec un surplus de poids est en hausse au Canada (Roberts, Shields, de Groh, Aziz et Gilbert, 2012). Les conséquences négatives de cette condition sont multiples pour le jeune, actuellement et pour son avenir. La recherche visant à comprendre les raisons de cette augmentation cible, entre autres, les environnements alimentaires dont le paysage scolaire. Des restaurants rapides et des dépanneurs sont dénombrés dans l’environnement alimentaire bâti en milieu scolaire (Lalonde et Robitaille, 2014). La présence et la concentration de commerces alimentaires dans le voisinage des écoles favorisent l’achat d’aliments et de boissons par les jeunes (He, Tucker, Gilliland, Irwin, Larsen, et Hess, 2012a; Robitaille, Paquette, Cutumisu, Lalonde, Cazale, Traoré et Camirand, 2015; Seliske, Pickett, Rosu et Janssen, 2013; Virtanen, Kivimäki, Ervasti, Oksanen, Pentti, Kouvonen, Halonen, Kivimäki, Vahtera, 2015). Pourtant, le lien causal entre le paysage alimentaire scolaire et les achats des jeunes n’est pas soutenu par la littérature scientifique actuelle. À Sherbrooke, un changement dans l’environnement alimentaire bâti est survenu en 2012 suite à l’implantation de commerces alimentaires en périphérie d’une école secondaire. Ce projet était une occasion exceptionnelle de valider si la modification naturelle de la densité alimentaire autour d’une école avait un effet sur les comportements d’achat des jeunes dans cet environnement. L’objectif de ce travail de maîtrise était de mesurer le lien entre les comportements d’achat des jeunes du secondaire dans l’environnement alimentaire bâti en milieu scolaire et la densité de certains commerces alimentaires circonscrite autour de leur école. L’hypothèse émise était que les jeunes dont l’école était entourée d’une densité plus élevée de commerces alimentaires étaient plus nombreux à acheter des aliments et des boissons dans ces commerces que les autres adolescents. Pour ce faire, un questionnaire auto-administré a été rempli en classe par des élèves de trois écoles secondaires sherbrookoises. Les données obtenues ont permis de documenter les comportements d’achat de près de 3 000 jeunes en 2013. Ces comportements d’achat ont été comparés à ceux collectés dans le Portrait des jeunes sherbrookois de 4 à 17 ans en matière d’alimentation et d’activité physique et sportive réalisé en 2008 (n = 3 867) (Morin et al., 2009a). Parallèlement, une cartographie des environnements alimentaires autour de chaque école participante à chaque temps a permis de décrire les densités alimentaires scolaires. Au regard de l’environnement alimentaire bâti en milieu scolaire, peu de liens existent entre la prévalence d’acheteurs le midi et la densité de restaurants rapides autour des écoles, selon nos résultats. Seul l’effet défavorable d’une très forte concentration en restaurants rapides (soit plus d’une douzaine) a émergé de nos résultats. De plus, aucune tendance n’a été décelée entre l’évolution du paysage alimentaire autour des écoles entre les deux temps et les changements dans les prévalences d’acheteurs. Ainsi, les efforts fournis pour diminuer la densité alimentaire en périphérie des écoles doivent être remis en question considérant le faible effet mesuré sur les comportements d’achat des jeunes dans notre étude. En ce qui trait aux comportements d’achat des jeunes, nos résultats ont montré que seule une faible proportion de jeunes était des consommateurs dans les environnements alimentaires scolaires. En effet, moins d’un jeune sur dix a acheté un aliment ou une boisson sur l’heure du midi dans un restaurant rapide dans la semaine sondée. Cette pratique ne semblait donc pas caractériser le régime alimentaire global des jeunes et ainsi, son influence réelle sur la hausse des taux d’obésité est incertaine (Macdiarmid, Wills, Masson, Craig, Bromley et McNeill, 2015). De plus, selon nos résultats, la prévalence des acheteurs au restaurant rapide durant une semaine typique a diminué entre les deux temps. D’un autre côté, la qualité nutritive des achats dans ces commerces durant une semaine s’était améliorée entre les deux temps. Cependant, les choix moins nutritifs étaient toujours achetés par plus de jeunes que les aliments et les boissons nutritifs. Les quantités achetées à chaque visite dans un restaurant rapide étant inconnues dans notre étude, il était difficile de statuer sur l’effet réel des achats sur les prévalences d’obésité. En conclusion, il demeure essentiel d’améliorer les habitudes alimentaires des jeunes, entre autres, dans les restaurants rapides lors d’une journée scolaire (Macdiarmid et al., 2015). Par conséquent, l’offre alimentaire dans l’environnement alimentaire bâti en milieu scolaire doit être bonifiée, par exemple en collaborant avec les commerçants alimentaires déjà établis. Il faut également maintenir les efforts déployés pour améliorer l’environnement alimentaire dans l’école et élaborer des stratégies pour que les jeunes mangent à la cafétéria de l’école.

Amélioration des données altimétriques dans la région du Grand Lac des Esclaves à partir d’images Radarsat-2

Résumé : En raison de sa grande étendue, le Nord canadien présente plusieurs défis logistiques pour une exploitation rentable de ses ressources minérales. La TéléCartographie Prédictive (TCP) vise à faciliter la localisation de gisements en produisant des cartes du potentiel géologique. Des données altimétriques sont nécessaires pour générer ces cartes. Or, celles actuellement disponibles au nord du 60e parallèle ne sont pas optimales principalement parce qu’elles sont dérivés de courbes à équidistance variable et avec une valeur au mètre. Parallèlement, il est essentiel de connaître l'exactitude verticale des données altimétriques pour être en mesure de les utiliser adéquatement, en considérant les contraintes liées à son exactitude. Le projet présenté vise à aborder ces deux problématiques afin d'améliorer la qualité des données altimétriques et contribuer à raffiner la cartographie prédictive réalisée par TCP dans le Nord canadien, pour une zone d’étude située au Territoire du Nord-Ouest. Le premier objectif était de produire des points de contrôles permettant une évaluation précise de l'exactitude verticale des données altimétriques. Le second objectif était de produire un modèle altimétrique amélioré pour la zone d'étude. Le mémoire présente d'abord une méthode de filtrage pour des données Global Land and Surface Altimetry Data (GLA14) de la mission ICESat (Ice, Cloud and land Elevation SATellite). Le filtrage est basé sur l'application d'une série d'indicateurs calculés à partir d’informations disponibles dans les données GLA14 et des conditions du terrain. Ces indicateurs permettent d'éliminer les points d'élévation potentiellement contaminés. Les points sont donc filtrés en fonction de la qualité de l’attitude calculée, de la saturation du signal, du bruit d'équipement, des conditions atmosphériques, de la pente et du nombre d'échos. Ensuite, le document décrit une méthode de production de Modèles Numériques de Surfaces (MNS) améliorés, par stéréoradargrammétrie (SRG) avec Radarsat-2 (RS-2). La première partie de la méthodologie adoptée consiste à faire la stéréorestitution des MNS à partir de paires d'images RS-2, sans point de contrôle. L'exactitude des MNS préliminaires ainsi produits est calculée à partir des points de contrôles issus du filtrage des données GLA14 et analysée en fonction des combinaisons d’angles d'incidences utilisées pour la stéréorestitution. Ensuite, des sélections de MNS préliminaires sont assemblées afin de produire 5 MNS couvrant chacun la zone d'étude en totalité. Ces MNS sont analysés afin d'identifier la sélection optimale pour la zone d'intérêt. Les indicateurs sélectionnés pour la méthode de filtrage ont pu être validés comme performant et complémentaires, à l’exception de l’indicateur basé sur le ratio signal/bruit puisqu’il était redondant avec l’indicateur basé sur le gain. Autrement, chaque indicateur a permis de filtrer des points de manière exclusive. La méthode de filtrage a permis de réduire de 19% l'erreur quadratique moyenne sur l'élévation, lorsque que comparée aux Données d'Élévation Numérique du Canada (DNEC). Malgré un taux de rejet de 69% suite au filtrage, la densité initiale des données GLA14 a permis de conserver une distribution spatiale homogène. À partir des 136 MNS préliminaires analysés, aucune combinaison d’angles d’incidences des images RS-2 acquises n’a pu être identifiée comme étant idéale pour la SRG, en raison de la grande variabilité des exactitudes verticales. Par contre, l'analyse a indiqué que les images devraient idéalement être acquises à des températures en dessous de 0°C, pour minimiser les disparités radiométriques entre les scènes. Les résultats ont aussi confirmé que la pente est le principal facteur d’influence sur l’exactitude de MNS produits par SRG. La meilleure exactitude verticale, soit 4 m, a été atteinte par l’assemblage de configurations de même direction de visées. Par contre, les configurations de visées opposées, en plus de produire une exactitude du même ordre (5 m), ont permis de réduire le nombre d’images utilisées de 30%, par rapport au nombre d'images acquises initialement. Par conséquent, l'utilisation d'images de visées opposées pourrait permettre d’augmenter l’efficacité de réalisation de projets de SRG en diminuant la période d’acquisition. Les données altimétriques produites pourraient à leur tour contribuer à améliorer les résultats de la TCP, et augmenter la performance de l’industrie minière canadienne et finalement, améliorer la qualité de vie des citoyens du Nord du Canada.

On precise three-dimensional environment modeling via UAV-based photogrammetric systems

Abstract : Images acquired from unmanned aerial vehicles (UAVs) can provide data with unprecedented spatial and temporal resolution for three-dimensional (3D) modeling. Solutions developed for this purpose are mainly operating based on photogrammetry concepts, namely UAV-Photogrammetry Systems (UAV-PS). Such systems are used in applications where both geospatial and visual information of the environment is required. These applications include, but are not limited to, natural resource management such as precision agriculture, military and police-related services such as traffic-law enforcement, precision engineering such as infrastructure inspection, and health services such as epidemic emergency management. UAV-photogrammetry systems can be differentiated based on their spatial characteristics in terms of accuracy and resolution. That is some applications, such as precision engineering, require high-resolution and high-accuracy information of the environment (e.g. 3D modeling with less than one centimeter accuracy and resolution). In other applications, lower levels of accuracy might be sufficient, (e.g. wildlife management needing few decimeters of resolution). However, even in those applications, the specific characteristics of UAV-PSs should be well considered in the steps of both system development and application in order to yield satisfying results. In this regard, this thesis presents a comprehensive review of the applications of unmanned aerial imagery, where the objective was to determine the challenges that remote-sensing applications of UAV systems currently face. This review also allowed recognizing the specific characteristics and requirements of UAV-PSs, which are mostly ignored or not thoroughly assessed in recent studies. Accordingly, the focus of the first part of this thesis is on exploring the methodological and experimental aspects of implementing a UAV-PS. The developed system was extensively evaluated for precise modeling of an open-pit gravel mine and performing volumetric-change measurements. This application was selected for two main reasons. Firstly, this case study provided a challenging environment for 3D modeling, in terms of scale changes, terrain relief variations as well as structure and texture diversities. Secondly, open-pit-mine monitoring demands high levels of accuracy, which justifies our efforts to improve the developed UAV-PS to its maximum capacities. The hardware of the system consisted of an electric-powered helicopter, a high-resolution digital camera, and an inertial navigation system. The software of the system included the in-house programs specifically designed for camera calibration, platform calibration, system integration, onboard data acquisition, flight planning and ground control point (GCP) detection. The detailed features of the system are discussed in the thesis, and solutions are proposed in order to enhance the system and its photogrammetric outputs. The accuracy of the results was evaluated under various mapping conditions, including direct georeferencing and indirect georeferencing with different numbers, distributions and types of ground control points. Additionally, the effects of imaging configuration and network stability on modeling accuracy were assessed. The second part of this thesis concentrates on improving the techniques of sparse and dense reconstruction. The proposed solutions are alternatives to traditional aerial photogrammetry techniques, properly adapted to specific characteristics of unmanned, low-altitude imagery. Firstly, a method was developed for robust sparse matching and epipolar-geometry estimation. The main achievement of this method was its capacity to handle a very high percentage of outliers (errors among corresponding points) with remarkable computational efficiency (compared to the state-of-the-art techniques). Secondly, a block bundle adjustment (BBA) strategy was proposed based on the integration of intrinsic camera calibration parameters as pseudo-observations to Gauss-Helmert model. The principal advantage of this strategy was controlling the adverse effect of unstable imaging networks and noisy image observations on the accuracy of self-calibration. The sparse implementation of this strategy was also performed, which allowed its application to data sets containing a lot of tie points. Finally, the concepts of intrinsic curves were revisited for dense stereo matching. The proposed technique could achieve a high level of accuracy and efficiency by searching only through a small fraction of the whole disparity search space as well as internally handling occlusions and matching ambiguities. These photogrammetric solutions were extensively tested using synthetic data, close-range images and the images acquired from the gravel-pit mine. Achieving absolute 3D mapping accuracy of 11±7 mm illustrated the success of this system for high-precision modeling of the environment.

Création d'une norme provinciale pour la collecte des matières résiduelles et intégration à un SIG web

La prolifération des matières résiduelles est l'un des problèmes environnementaux que rencontre le Québec. Ainsi beaucoup d’initiatives et de politiques ont vu le jour pour faire face a la problématique de matières résiduelles. Cependant, toutes ces actions n’ont pas permis aux municipalités, ni aux populations d’être à l’abri de la prolifération des matières résiduelles dans la province du Québec. Ainsi, il est difficile d’atteindre les objectifs fixés à chaque période. Dans un esprit d’agir ensemble pour diminuer les déchets, le Gouvernement confie aux municipalités la responsabilité d’élaborer leur propre plan de gestion des matières résiduelles en tenant compte de leur contexte à savoir : mode de gestion et de traitement, le type de matières récupérés et leur outil de planification. Ce dernier permet aux populations d’avoir des informations sur la date, l’horaire et le type de matières collectées. Pour améliorer la diffusion des informations de collecte dans les municipalités, nous avons choisi de réaliser un prototype de système d’information géographique web (SIG web) pour mieux planifier la collecte des matières résiduelles. Notre étude consiste a concevoir un modèle conceptuel de données de norme québécoise portant sur la collecte des matières résiduelles, spécifiquement de créer une base de données spatialisée, et intégrer les données de collecte des matières résiduelles sur un SIG web.

Stratégie d'élaboration d'un plan de conservation des milieux humides de la MRC des Pays-d'en-Haut

La municipalité régionale de comté des Pays-d'en-Haut, située dans les Laurentides possède, sur son territoire, de nombreux milieux humides. Ils subissent une forte pression anthropique due au développement domiciliaire et à la croissance démographique dans la région, ayant pour conséquence la perte continue de superficie de milieux humides. Les biens et services écologiques qu’ils procurent à la société, qu’ils soient d’ordre économique, écologique, culturel ou social, sont autant d’arguments ayant poussé la municipalité régionale de comté des Pays-d'en-Haut à mieux connaitre et protéger ces milieux sensibles. Dans l’optique de réaliser une meilleure gestion du territoire, en dotant toutes ses municipalités d’un outil d’information et d’aide à la décision fiable et à jour, répondant de manière adéquate aux besoins des gestionnaires du territoire impliqués dans l’aménagement, la protection et la mise en valeur des espaces naturels, la municipalité régionale de comté des Pays-d'en-Haut veut réaliser un plan de conservation des milieux humides sur l’ensemble de son territoire. Un tel plan permet non seulement de favoriser l’intégration des milieux humides d’intérêt à la planification territoriale, mais peut également faciliter la préparation des demandes d’autorisations exigées par le Ministère du Développement durable, de l’Environnement et de la Lutte contre les changements climatiques, en vertu de la Loi sur la qualité de l’environnement et de la Loi concernant des mesures de compensation pour la réalisation de projets affectant un milieu humide ou hydrique. Afin de rédiger ce plan de conservation, plusieurs étapes sont nécessaires. Premièrement, des campagnes d’inventaire et de caractérisation ont eu lieu lors des dernières années. Deuxièmement, une cartographie détaillée des milieux humides a été réalisée. L’étape suivante consistait à développer une manière d’évaluer la valeur des écosystèmes humides dans le but de les prioriser. La démarche méthodologique d’évaluation des milieux humides représente le cœur d’un plan de conservation. Il fallait qu’elle se base sur des critères fiables et quantifiables. Un des objectifs principaux de cet essai était de proposer une méthodologie en se basant sur des sources scientifiques reconnues et crédibles. Aussi, la méthodologie proposée repose sur l’évaluation des valeurs écologique, économique et socioculturelle par la prise en compte des biens et services écosystémiques. L’autre objectif de l’essai était de mieux comprendre et apprivoiser les aspects législatifs relatifs à la protection des milieux humides. Une revue des lois et règlements fédéraux, provinciaux et municipaux a été faite. Un examen de la doctrine juridique est venu compléter l’analyse. Finalement, des constats sur la démarche et sur les aspects juridiques ont été faits, et des recommandations ont été formulées afin que la municipalité régionale de comté des Pays-d'en-Haut et les municipalités poursuivent leur démarche visant la protection et la conservation des milieux humides.

Proposition d'une boîte à outils générique pour la facilitation du développement d'applications cartographiques multiplateformes

Alors que la cartographie en ligne fait désormais partie du quotidien d'un nombre grandissant de personnes, le développement des ACM (Applications Cartographiques Multiplateformes) reste à ce jour une tâche complexe pour les géomaticiens. L'abondance et la l'hétérogénéité des outils disponibles à cet effet alourdit considérablement le démarrage d'un nouveau projet et peut entraîner des choix hâtifs, parfois néfastes pour la qualité des ACM. Dans le but d'éliminer ce problème, cet essai met en place une évaluation de différents outils et propose, à la manière d'une boîte à outils générique, la meilleure combinaison répondant aux besoins des géomaticiens d'aujourd'hui.