Potentiel évolutif de l'hirondelle bicolore (Tachycineta bicolor) : plasticité phénotypique et variation génétique dans un contexte d'hétérogénéité environnementale

Les changements environnementaux actuels entrainent des modifications importantes dans les pressions de sélection qui agissent sur les populations naturelles. Cependant, la capacité de réponse des populations à ces modifications et l’importance relative des différents mécanismes comme la plasticité phénotypique et les changements de la composition génétique des populations restent encore trop peu connus. L’objectif général de ma thèse était donc d’évaluer les rôles de la plasticité phénotypique et de la variation génétique sur le potentiel évolutif en population naturelle. Pour ce faire, j’ai utilisé comme modèle d’étude l’Hirondelle bicolore (Tachycineta bicolor), un passereau migrateur qui est suivi dans le Sud du Québec depuis 2004 dans un environnement hétérogène. Dans un premier temps (chapitre 2), j’ai évalué les déterminants environnementaux de la date de ponte et évalué leurs effets à des niveaux individuels et populationnels de plasticité phénotypique. Comme observé chez de nombreuses espèces aviaires, la température avait un effet important sur la synchronisation de la ponte, similaire au niveau individuel et populationnel, avec les dates de ponte plus hâtive lorsque les températures étaient plus chaudes. Par contre, ces relations semblaient contraintes par la densité locale d’hirondelles, considérée dans ce système d’étude comme un indice de la qualité de l’environnement. Plus précisément, les réponses plastiques à la température étaient moins prononcées à faible densité, c’est-à-dire dans les habitats plus contraignants. Ces résultats suggèrent donc que malgré la présence de plasticité phénotypique chez une espèce donnée, son efficacité pour pallier les changements climatiques peut être inégale entre les populations. Dans un deuxième temps (chapitre 3), je me suis intéressée à 4 gènes candidats liés à la phénologie (CLOCK, NPAS2, ADCYAP1 et CREB1) montrant de la variation de type courtes répétitions en tandem, et à leur relation avec deux traits phénologiques, la date de ponte et le temps d’incubation. Ces analyses ont montré plusieurs relations entre la variation observée à ces gènes et celle des traits phénologiques étudiés, dans la plupart des cas en interaction avec des variables environnementales (densité locale, latitude ou température printanière). Par exemple, les femelles avec en moyenne des allèles plus courts au gène CLOCK pondaient plus tôt que celles avec des allèles plus longs, une relation plus marquée à densité locale élevée. Les différents résultats suggèrent l’importance que peuvent prendre les interactions génotype-environnement, qui sont rarement prises en compte dans les études de gènes candidats, et qui pourraient expliquer une partie des résultats discordants entre les celles-ci. Dans un troisième temps (chapitre 4), j’ai vérifié la faisabilité d’une étude en génétique quantitative avec les données récoltées dans le système d’étude utilisée, caractérisé par un fort taux de reproduction hors couple et un faible recrutement des oisillons. Plus précisément, j’ai testé à l’aide de données empiriques et simulées la précision et l’exactitude des estimations d’héritabilité et de corrélations génétiques pour trois types de traits, morphologiques, reproducteurs et d’oisillons. Les résultats suggéraient un manque de précision important pour les traits morphologiques et reproducteurs, de même que des biais considérables lors de l’utilisation du pédigrée social plutôt que du pédigrée génétique. Ces analyses révèlent entre autres l’utilité des simulations pour tester adéquatement la faisabilité d’une étude en génétique quantitative sur une population donnée. Dans une dernière étude (chapitre 5), j’ai documenté les effets de l’hétérogénéité environnementale et de l’utilisation de différentes approches de génétique quantitative sur les prédictions de réponses évolutives en population naturelle. Plus particulièrement, cette étude s’est concentrée sur trois traits morphologiques (masse, longueur de l’aile et du tarse) mesurés à différents moments au cours du développement des oisillons. Les différentes analyses ont montré une sélection plus forte à faible densité locale pour la masse à 12 jours ainsi que des variations dans les composantes de variances phénotypiques selon la qualité de l’environnement (densité locale faible ou élevée) pour la plupart des combinaisons trait-âge étudiées. Il en résultait une tendance à des réponses évolutives prédites plus grandes à faible densité locale. Par contre, les prédictions obtenues avec l’équation du reproducteur et le second théorème de la sélection différaient fréquemment, et contrastaient grandement avec les tendances phénotypiques observées. En somme, les résultats de ma thèse suggèrent que les possibilités d’ajustement aux changements environnementaux par la plasticité phénotypique et d’adaptation par des changements génétiques entre les générations peuvent varier selon l’environnement expérimenté par une population. Mes recherches contribuent à une meilleure compréhension des facteurs et mécanismes influençant la persistance à long terme des populations naturelles face aux modifications dans les pressions de sélection.

Criblage génétique à la recherche de nouveaux gènes essentiels influençant l’homéostasie des télomères chez Saccharomyces cerevisiae : Un défi de tailles.

Résumé : Chez la levure Saccharomyces cerevisiae, la régulation de la longueur des télomères témoigne de la compensation entre mécanismes d'érosion (exonucléases, réplication semi-conservative et résection), facteurs d’élongation (la télomérase, transcriptase inverse à l'action retrouvée dans 90% des cancers humains) et actions de diverses protéines de régulation télomérique spécifiques, conférant aux télomères leur caractère de « capuchon » protégeant les extrémités des chromosomes eucaryotes. Afin de savoir si les gènes impossibles à déléter, car essentiels à la survie cellulaire, jouent aussi un rôle sur l’homéostasie télomérique, j'ai réalisé un criblage génétique utilisant des mutants tet-off de la levure pour lesquels la sous-expression considérable d'un gène essentiel a été induite de façon conditionnelle. Ceci permet d’étudier les effets qui en résultent sur l’homéostasie des télomères. Au total, mon travail a traité plus de 662 gènes essentiels pour lesquels j'ai analysé le phénotype de longueur des télomères de manière qualitative par comparaison des télomères de souches mutées par rapport à ceux de souches de type sauvage. Puis, grâce à l’amélioration technique que j'ai mise au point, la quantification de la taille des répétitions télomériques de 300 de ces souches a déjà pu être précisément analysée. Il est notable que tous les gènes essentiels étudiés ici ont des effets très différents qui résultent en des chromosomes possédant des télomères de longueur très inégale. Pour près de 40% des mutants analysés, les tailles de télomères sont apparues critiquement différentes de celles normalement présentées par la levure, beaucoup de ces gènes essentiels étant impliqués dans des mécanismes affectant le cycle cellulaire, la réparation, etc. La majorité des gènes criblés apporte un important complément d’information dans une littérature presque inexistante sur les effets de gènes essentiels de la levure au niveau de la biologie des télomères. C’est le cas des mutations de YHR122W (montrant des télomères long) et YOR262W (télomères courts), deux gènes qui sont apparus d'après mes résultats nécessaires au maintien de l'homéostasie télomérique (prenant place dans un grand ensemble de gènes que j’ai dénommé gènes ETL pour Essential for Telomere Length Maintenance).

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.

Caractérisation du repliement en temps réel du riborégulateur adénine

Vers la fin des années 1990 et au début des années 2000, l’idée que l’ARN puisse interagir directement avec de petits métabolites pour contrôler l’expression de certains gènes devient de plus en plus acceptée. Des recherches menées à cette époque ont permis la découverte de plusieurs structures d’ARN hautement conservées nommées riborégulateurs. La structure de ces ARN leur permet de reconnaître spécifiquement un ligand. La reconnaissance du ligand entraîne ensuite un changement de conformation dans l’ARN responsable du contrôle de l’expression génétique. Le but de cette thèse est d’étudier la structure et les changements de conformation du riborégulateur associé au gène add liant l’adénine chez Vibrio vulnificus. Ce riborégulateur étant relativement simple, les informations recueillies lors de cette étude pourront servir à comprendre le fonctionnement de riborégulateurs plus complexes. Dans l’introduction, la découverte des riborégulateurs sera décrite en plus des caractéristiques particulières et de l’importance de ces ARN. Par la suite, quelques exemples démontrant l’importance des structures d’ARN seront abordés. Ensuite, les techniques de fluorescence utilisées pour étudier les structures d’ARN au cours de cette thèse seront présentées. Enfin, les recherches effectuées sur les riborégulateurs adénine seront détaillées afin d’aider le lecteur à bien comprendre le type de riborégulateur au centre de cette thèse. Le chapitre 1 traite du repliement de l’aptamère suite à la liaison avec l’adénine. Dans ce chapitre, il est démontré que l’aptamère peut adopter trois conformations. Une modification de la séquence de l’aptamère de type sauvage a permis d’isoler ces trois conformations. Il a ensuite été possible d’identifier les caractéristiques propres à chacun des états. Le chapitre 2 s’intéresse à une région précise du riborégulateur adénine. Dans ce chapitre, la conformation du cœur de l’aptamère est étudiée plus en profondeur. Il y est possible de constater que le repliement du cœur de l’aptamère influence l’interaction boucle-boucle en présence de magnésium et de ligand. De plus, la présence de ligand, en concentration suffisante, permet le repliement du cœur et favorise le rapprochement des tiges P2 et P3 dans un aptamère muté pour empêcher la formation de l’interaction boucle-boucle. Il semble donc que le repliement du cœur de l’aptamère influence la structure globale de l’aptamère. Finalement, les travaux présentés dans les chapitres 1 et 2 seront mis en contexte avec la littérature scientifique disponible. Cette discussion tentera de réconcilier certaines observations contradictoires. Il sera ensuite question de l’impact que les travaux présentés dans cette thèse peuvent avoir dans le domaine de l’ARN. Enfin, quelques études à réaliser en continuité avec ces travaux seront proposées.

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.

L'organisation sociale des femelles chamois (Rupicapra rupicapra) dans une aire protégée

L’organisation sociale est un élément important dans la biologie d’une espèce. Dans le monde animal, il existe différents types d’organisation sociale. Certaines espèces affichent un comportement solitaire, tandis que d’autres sont grégaires. Lorsque la socialité est favorisée, une organisation sociale de type communautaire peut prendre forme, où les liens d’associations sont majoritairement entre les individus des mêmes communautés. Ces liens peuvent être modulés par des associations préférentielles, par des stratégies comportementales ou par un apparentement génétique. Cependant, l’organisation sociale est soumise à des changements avec la mortalité, les naissances, l’immigration et l’émigration des individus. Ces variables démographiques peuvent altérer les relations sociales et par le fait même l’organisation sociale. L’analyse des réseaux sociaux est utilisée pour représenter et analyser la structure sociale d’une population. Cette technique permet de quantifier la structure de communauté d’un réseau. En utilisant une base de données d’observations obtenues sur plusieurs années, mon projet de maitrise explore l’organisation sociale chez les femelles chamois (Rupicapra rupicapra) au Parc des Alpes Maritimes, Italie. La base de tous les comportements sociaux est l’association. L’interaction dyadique entre deux individus est la principale voie pour le transfert de l'information. En utilisant ces associations, j’ai reconstruit, sur une base annuelle, la structure sociale des femelles chamois. Une fois la structure sociale établie, j’ai discerné les différentes communautés présentes dans la population. J’ai ensuite effectué une analyse de stabilité des communautés et déterminé si la composition des communautés répondait à un apparentement génétique. Les chamois femelles ont une organisation sociale impliquant des communautés avec de multiples liens d’associations à l’intérieur, mais quelque peu dirigés à l’extérieur de ces communautés. Les relations sociales d’une femelle chamois sont généralement conservées d’une année à l’autre. De plus, ces communautés attestent d’une grande stabilité inter annuelle. Peu d’individus changent de communauté d’une année à l’autre. Le changement de communauté est associé avec un faible nombre de liens d’associations et également avec des groupes de faible taille. Les communautés détectées ne semblent pas être basées sur un apparentement génétique. Grâce à l’analyse des réseaux sociaux, mes travaux de maîtrise sont les premiers à quantifier statistiquement l’organisation sociale des femelles chamois. Grâce à l’exploration de l’organisation sociale de ces femelles chamois, nos résultats apporteront de nouvelles informations sur les ongulés alpins et permettront une gestion adéquate des populations.

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.

La pertinence des indicateurs de biodiversité utilisés par les municipalités au Québec

La protection de la biodiversité locale consiste en un enjeu que certaines municipalités au Québec commencent à prendre en compte dans leur gestion. Le suivi et l’évaluation de la biodiversité par des indicateurs sont importants pour favoriser une gestion efficace de la diversité biologique. L’utilisation d’indicateurs adéquats est essentielle pour assurer que les mesures obtenues présentent des informations relatives à l’état, aux pressions et aux réponses en lien avec la biodiversité. Jusqu’à présent, la majorité des indicateurs de biodiversité développés concernent plutôt l’échelle nationale. L’objectif de l’essai est d’évaluer la pertinence des indicateurs de biodiversité utilisés par les municipalités au Québec afin d’améliorer la conservation de la biodiversité à l’échelle locale. Des critères d’une série d’indicateurs de biodiversité pour les municipalités sont identifiés en se basant sur les caractéristiques des indicateurs et sur les indicateurs de biodiversité proposés dans divers ouvrages. Les indicateurs proposés par le gouvernement et ceux utilisés par des municipalités québécoises sont aussi ciblés. L’analyse comparative des indicateurs ciblés selon les critères identifiés permet de formuler des recommandations au gouvernement et aux municipalités de la province. L’utilisation d’indicateurs de biodiversité adéquats pour les municipalités est essentielle pour effectuer un meilleur suivi de la biodiversité locale. Le gouvernement et les municipalités devraient favoriser la sélection d’un nombre approprié d’indicateurs portant sur la biodiversité et sur les objectifs de gestion, et qui sont également adéquats à une échelle locale, faciles à comprendre, validés sur des bases scientifiques et pouvant être calculés par des données accessibles. Une série pertinente devrait aussi contenir des indicateurs d’état, de pressions et de réponses qui mesurent la diversité génétique, spécifique et écosystémique, ainsi que les différents services écologiques. De plus, les indicateurs devraient idéalement permettre de prendre en compte la capacité de support des écosystèmes. Afin d’aider le gouvernement et les municipalités à améliorer leurs indicateurs, une série qui respectent ces recommandations est proposée à titre d’exemple. Toutefois, le suivi de la biodiversité locale nécessite que les municipalités s’impliquent au niveau de la conservation et de la protection de la biodiversité. Il est donc recommandé au gouvernement d’assujettir les municipalités de la province à la Loi sur le développement durable et de les inclure directement dans les démarches gouvernementales en matière de biodiversité.

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.

Dyslexia, problem solving and text processing : a conceptual framework describing reading difficulties in dyslexia as an information-processing problem

Résumé : Une définition opérationnelle de la dyslexie qui est adéquate et pertinente à l'éducation n'a pu être identifiée suite à une recension des écrits. Les études sur la dyslexie se retrouvent principalement dans trois champs: la neurologie, la neurolinguistique et la génétique. Les résultats de ces recherches cependant, se limitent au domaine médical et ont peu d'utilité pour une enseignante ou un enseignant. La classification de la dyslexie de surface et la dyslexie profonde est la plus appropriée lorsque la dyslexie est définie comme trouble de lecture dans le contexte de l'éducation. L'objectif de ce mémoire était de développer un cadre conceptuel théorique dans lequel les troubles de lecture chez les enfants dyslexiques sont dû à une difficulté en résolution de problèmes dans le traitement de l'information. La validation du cadre conceptuel a été exécutée à l'aide d'un expert en psychologie cognitive, un expert en dyslexie et une enseignante. La perspective de la résolution de problèmes provient du traitement de l'information en psychologie cognitive. Le cadre conceptuel s'adresse uniquement aux troubles de lectures qui sont manifestés par les enfants dyslexiques.||Abstract : An extensive literature review failed to uncover an adequate operational definition of dyslexia applicable to education. The predominant fields of research that have produced most of the studies on dyslexia are neurology, neurolinguistics and genetics. Their perspectives were shown to be more pertinent to medical experts than to teachers. The categorization of surface and deep dyslexia was shown to be the best description of dyslexia in an educational context. The purpose of the present thesis was to develop a theoretical conceptual framework which describes a link between dyslexia, a text-processing model and problem solving. This conceptual framework was validated by three experts specializing in a specific field (either cognitive psychology, dyslexia or teaching). The concept of problem solving was based on information-processing theories in cognitive psychology. This framework applies specifically to reading difficulties which are manifested by dyslexic children.

L'influence de certaines composantes de la motivation sur les probabilités de réussite scolaire en mathématiques chez des enfants immigrants chinois provenant de diverses régions

De nombreuses recherches (Pyle, 1918; Graham, 1926; Sandiford et Kerr, 1926; Lesser, Fifer et Clark, 1965; Vernon, 1982; voir Chan et Vemon, 1988) ont montré que les immigrants chinois ont de meilleures performances en mathématiques qu'en lettres (langues et sciences humaines dans le système nord-américain), et que leurs performances en mathématiques sont également meilleures que celles des nord Américains non-chinois. La plupart de ces recherches ont essayé d'expliquer cette performance par l'existence d'une différence du rapport à l'environnement spatial chez des Chinois (Gwiazda, Birch et Held, 1981; in Pêcheux, 1990), par l'impact de l'apprentissage précoce des particularités propres à l'écriture et aux structures des langues asiatiques (Hatta, 1978 et 1981; Nomura, 1981; Akiyama, Takei et Saito, 1982; Chan et Vernon, 1988; Iwawaki et Vernon, 1988), ou bien par la génétique (Gesell,1934; voir Eggen et Kauchak, 1992). Pour notre part, nous croyons que la motivation par rapport à l'apprentissage privilégiée de certaines matières forme une cause importante de ces différences. Ainsi, la présente recherche a pour but d'examiner l'influence de certaines composantes de la motivation sur la performance et la réussite scolaire en mathématiques chez des enfants immigrants chinois. [...]

L'eugénisme

L'eugénisme est un écheveau d'idées qu'il n'est pas toujours facile de démêler tant le terme se rattache de près ou de loin à de nombreux domaines concernant l'évolution de l'être humain et de la société. Un bref retour en arrière nous montre que les thèses siècle par le psychologue anglais Francis Galton ont pu tout aussi bien servir les intérêts de la politique raciale de l'Allemagne nazie, qu'être l'arrière-fond d'une biologie dite sociale qui s'appuie sur le déterminisme pour expliquer les inégalités de classes, d'intelligence ou de pouvoir. Dès le début, les eugénistes proposèrent une réforme sociale dont les fondements, supposaient-ils, étaient scientifiques. Sans entrer dans le débat de l'objectivité de l'entreprise scientifique, et, à l'abri de toute influence culturelle, il n'en reste pas moins que l'histoire de l'eugénisme est un exemple significatif de rapports entre les revendications et les idéaux de certains groupes sociaux, et les recherches, les théories et les découvertes scientifiques en biologie et en génétique. Peu de gens sont familiers avec l'eugénisme. Bien qu'il ait été un mouvement très en vogue dans le premier tiers du XXe siècle, il a reçu fort mauvaise presse depuis la deuxième guerre mondiale, et plus précisément à partir du procès de Nuremberg où il a été associé au régime nazi. En tant que mouvement, il est tombé dans l'oubli. Pourtant, le mot «eugénisme» se retrouve de plus en plus fréquemment - bien qu'avec une connotation négative dans les publications ou les livres abordant les aspects éthiques de certaines recherches scientifiques. Le fait est que bon nombre de spécialistes mettent leurs lecteurs en garde contre les tentations de l'eugénisme particulièrement en ce qui a trait à la génétique des populations, au dépistage génétique, au «genetic counseling» (cliniques de consultation génétique) ou aux tests d'évaluation et de mesure de l'intelligence. […]

Caractérisation structurale de l'aptamère du riborégulateur SAM-I

La détermination de la structure d’une molécule dans une cellule est souvent la première étape à la compréhension de son mode d’action. Un exemple flagrant est le riborégulateur, qui est un ARN hautement structuré capable de lier un ligand et de modifier la régulation génique chez les bactéries. Cette étude se penche sur la structure de l’aptamère d’un riborégulateur pouvant se lier au métabolite S-adénosylméthionine (SAM), qui est impliqué dans des réactions de méthylations essentielles dans une cellule. Plus précisément, le modèle sélectionné pour ces travaux provient de la famille SAM-I et est composé de quatre tiges (P1 à P4). En utilisant des techniques biophysiques telles le FRET et le single-molecule FRET (sm-FRET), nous pouvons comprendre plus en détails le dynamisme structural du repliement de l’aptamère qui se passe en deux étapes. La première étape de repliement de l’aptamère est constituée par la formation de l’état intermédiaire induite par la liaison du magnésium. Cet état a été caractérisé grâce à des mutations nucléotidiques bloquant des changements conformationnels spécifiques. Aussi, cette étude a permis d’ajouter des détails biophysiques sur la dernière étape de repliement de l’aptamère induite par la liaison de SAM. La réorganisation finale du site de liaison implique une rotation de la tige P1. D’ailleurs, la formation de la tige P1 permet le contrôle direct de l’expression génétique. Ces deux étapes permettent à l’aptamère du riborégulateur SAM d’adopter sa structure native essentielle à l’arrêt de transcription. En bref, nous décrivons en détail les mécanismes structuraux expliquant le fonctionnement du riborégulateur SAM. Certains de ces mécanismes pourraient être communs à plusieurs classes de riborégulateurs, d’où l’intérêt de prospecter d’autres cibles.

Exploration d’un modèle d’étude simplifié de la spermiogenèse par l’utilisation de la levure à fission

Résumé: Les cellules germinales mâles remodèlent leur chromatine pour compacter leur noyau afin de protéger leur matériel génétique et assurer un transit optimal vers le gamète femelle. Il a été démontré que tous les spermatides de plusieurs mammifères, incluant l’homme et la souris, présentaient ce mécanisme de remodelage de la chromatine. Celui-ci est caractérisé par une augmentation transitoire de cassures d’ADN dont une quantité importante sont bicaténaires. Ce remodelage chromatinien a été étudié et semble être conservé chez plusieurs espèces, allant de l’algue à l’humain. Dans le contexte de la recherche fondamentale sur le phénomène de la spermiogenèse, il devient parfois très difficile d’investiguer certains aspects importants en vertu de l’impossibilité de réaliser des manipulations génétiques simples. Il est donc impératif de développer un nouveau modèle d’étude plus permissif afin de palier à ces difficultés encourues. Comme le processus de maturation des spores chez la levure à fission présente de grandes similitudes avec la spermiogenèse des mammifères, l’utilisation d’un modèle d’étude basé sur la sporulation de la levure à fission Schizosaccharomyces pombe a été proposée comme modèle comparatif de la spermatogenèse murine. À la suite de la synchronisation de la méiose de la souche S. pombe pat1-114, des analyses d’électrophorèse en champ pulsé (PFGE) et de qTUNEL ont permis de déterminer la présence de cassures bicaténaires transitoires de l’ADN lors de la maturation post-méiotique des ascospores nouvellement formés (t>7h). Des analyses par immunobuvardages dirigés contre le variant d’histones H2AS129p suggère la présence d’un remodelage chromatinien postméiotique dix heures suivant l’induction de la méiose, corroborant le modèle murin. Enfin, des analyses protéomiques couplées à l’analyse par spectrométrie de masse ont permis de proposer l’endonucléase Pnu1 comme candidat potentiellement responsable des cassures bicaténaires transitoires dans l’ADN des ascospores en maturation. En somme, bien que le processus de maturation des spores soit encore bien méconnu, quelques parallèles peuvent être tracés entre la maturation des ascospores de la levure à fission et la spermiogenèse des eucaryotes supérieurs. En identifiant un modèle simple du remodelage chromatinien au niveau de la spermiogenèse animale, on s’assurerait ainsi d’un outil beaucoup plus malléable et versatile pour l’étude fondamentale des événements survenant lors de la spermiogenèse humaine.

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.