Modélisation d'éléments finis pour les interactions fluide-structure

Cette thèse concerne la modélisation des interactions fluide-structure et les méthodes numériques qui s’y rattachent. De ce fait, la thèse est divisée en deux parties. La première partie concerne l’étude des interactions fluide-structure par la méthode des domaines fictifs. Dans cette contribution, le fluide est incompressible et laminaire et la structure est considérée rigide, qu’elle soit immobile ou en mouvement. Les outils que nous avons développés comportent la mise en oeuvre d’un algorithme fiable de résolution qui intégrera les deux domaines (fluide et solide) dans une formulation mixte. L’algorithme est basé sur des techniques de raffinement local adaptatif des maillages utilisés permettant de mieux séparer les éléments du milieu fluide de ceux du solide que ce soit en 2D ou en 3D. La seconde partie est l’étude des interactions mécaniques entre une structure flexible et un fluide incompressible. Dans cette contribution, nous proposons et analysons des méthodes numériques partitionnées pour la simulation de phénomènes d’interaction fluide-structure (IFS). Nous avons adopté à cet effet, la méthode dite «arbitrary Lagrangian-Eulerian» (ALE). La résolution fluide est effectuée itérativement à l’aide d’un schéma de type projection et la structure est modélisée par des modèles hyper élastiques en grandes déformations. Nous avons développé de nouvelles méthodes de mouvement de maillages pour aboutir à de grandes déformations de la structure. Enfin, une stratégie de complexification du problème d’IFS a été définie. La modélisation de la turbulence et des écoulements à surfaces libres ont été introduites et couplées à la résolution des équations de Navier-Stokes. Différentes simulations numériques sont présentées pour illustrer l’efficacité et la robustesse de l’algorithme. Les résultats numériques présentés attestent de la validité et l’efficacité des méthodes numériques développées.

Vitamines B, éléments clés de l'efficacité métabolique : Effets de la nature de la diète sur les apports

Les travaux sur la nutrition en vitamines B des ruminants montrent des résultats très variés sur les quantités de ces nutriments disponibles pour l’animal selon la nature de la ration. Ces divergences sont dues à des changements des populations microbiennes dans le rumen, causées par les facteurs physico-chimiques de la ration. Une amélioration de la compréhension des effets de la nature de la diète sur la synthèse et l’utilisation des vitamines B dans le rumen pourrait aider à identifier les conditions sous lesquelles une supplémentation en ces vitamines serait bénéfique pour la vache. Le but de ce travail de thèse est donc d’améliorer la compréhension des effets de l’espèce fourragère, de la maturité et de la longueur des particules de fourrage sur les apports en vitamines B chez la vache laitière. Pour évaluer chacune de ces variables, les concentrations de thiamine, riboflavine, niacine, vitamine B6, folates et vitamine B12 ont été mesurées dans les échantillons d’aliments et de digesta duodénal recueillis lors de trois projets réalisés à l’Université du Michigan par l’équipe du Dr. M. Allen. Dans la première étude, l’effet de l’espèce fourragère des ensilages a été évalué au cours de deux expériences similaires durant lesquelles les vaches recevaient une diète à base d’ensilage de luzerne ou de dactyle. Les diètes à base de luzerne ont été associées à une augmentation de la dégradation de la thiamine et de la vitamine B6 dans le rumen par rapport aux diètes à base d’ensilage de dactyle. La deuxième étude visait à évaluer les effets de la maturité des plantes lors de la mise en silo sur les quantités de vitamines B disponibles pour la vache; les deux expériences se différenciaient par l’espèce fourragère étudiée, soit la luzerne ou le dactyle. Une récolte à un stade de maturité plus élevé a augmenté les flux duodénaux de thiamine, de niacine et de folates lorsque les vaches recevaient des diètes à base d’ensilage de luzerne mais n’a diminué que le flux duodénal de riboflavine chez les animaux recevant des diètes à base d’ensilage de dactyle. La troisième étude a comparé les effets de la longueur de coupe (10 vs. 19 mm) d’ensilages de luzerne et de dactyle sur le devenir des vitamines B dans le système digestif de la vache laitière. Cette étude a permis de constater qu’une augmentation du temps de séchage au champ diminuait les concentrations de vitamines B dans les ensilages. Cependant, la taille des particules des ensilages de luzerne et de dactyle n’a pas affecté les quantités des vitamines B arrivant au duodénum des vaches. En général, les résultats de ces études montrent qu’il existe une corrélation négative entre la synthèse de riboflavine, de niacine et de vitamine B6 et leur ingestion, suggérant une possible régulation de la quantité de ces vitamines B par les microorganismes du rumen. De plus, l’ingestion d’amidon et d’azote a été corrélée positivement avec la synthèse de thiamine, de folates et de vitamine B12, et négativement avec la synthèse de niacine. Ces corrélations suggèrent que les microorganismes qui utilisent préférentiellement l’amidon jouent un rôle majeur pour la synthèse ou la dégradation de ces vitamines. De plus, la présence d’une quantité suffisante d’azote semble avoir un impact majeur sur ces processus. La suite de ces travaux devrait viser la modélisation de ces données afin de mieux appréhender la physiologie de la digestion de ces vitamines et permettre la création de modèles mathématiques capables de prédire les quantités de vitamines disponibles pour les vaches. Ces modèles permettront, lorsqu’intégrés aux logiciels de formulation de ration, d’élaborer une diète plus précise, ce qui améliorera la santé du troupeau et la performance laitière et augmentera les profits du producteur.

Les éléments individuels et environnementaux qui favorisent la réinsertion socioprofessionnelle chez les personnes présentant un trouble mental grave

La recherche a pour objet la réinsertion socioprofessionnelle des personnes présentant un trouble mental grave. Elle vise à apporter une compréhension de leur cheminement de réinsertion sur le marché de l’emploi régulier, et ce, à partir des perspectives des acteurs concernés et à travers une prise en compte des contextes sociaux dans lesquels ils évoluent. Notre étude est guidée par trois objectifs : (1) identifier certains éléments sur les plans individuel et environnemental pouvant faciliter la réinsertion professionnelle des personnes présentant un trouble mental; (2) identifier certains obstacles sur les plans individuel et environnemental susceptibles de nuire à leur réinsertion en emploi; (3) mieux comprendre l’impact de la réinsertion professionnelle sur les sphères individuelles et sociales de ces individus et leurs perceptions quant à la réinsertion professionnelle. Le cadre conceptuel adopté s’appuie sur la notion/paradigme du rétablissement en santé mentale, ce dernier étant compris comme un processus multidimensionnel et non-linéaire. Notre démarche est qualitative et fondée sur des collectes réalisées à ÉquiTravail, un organisme de la ville de Québec ayant pour mission de favoriser l’intégration, la réintégration et le maintien sur le marché du travail de personnes aux prises avec un trouble mental. Des entrevues semi-dirigées individuelles auprès de quatre usagers, ainsi qu’un groupe de discussion focalisé avec quatre intervenants, ont été réalisés. Le matériel a été soumis à une analyse thématique des contenus. Nos résultats illustrent le fait que tant les composantes individuelles que les éléments de l’environnement et ceux relevant de l’interaction entre l’environnement et l’individu sont cruciaux dans les processus de réinsertion socioprofessionnelle. La réussite du processus d’insertion socioprofessionnelle ne repose pas uniquement sur la responsabilité individuelle, mais aussi sur l’interaction entre les composantes individuelles et les aspects de l’environnement gravitant autour de l’individu. Les implications de ces conclusions pour la recherche et la pratique sont également discutées.

Communication du risque et clarification des valeurs, deux éléments essentiels de la décision partagée : étude descriptive dans cinq unités de médecine familiale du Québec

Cette étude descriptive transversale visait à estimer la proportion de consultations en médecine familiale dans lesquelles sont observées une communication des risques et une clarification des valeurs et des préférences. Au sein de 238 dyades de cliniciens-patients (238 patients et 71 cliniciens), nous avons observé que 63 % (intervalle de confiance [IC] à 95 % : 54 % - 70 %) des consultations comportaient ces deux éléments. Aussi, nous avons observé que six facteurs étaient associés à la présence de ces deux éléments lors de la consultation : 1) les nouvelles options thérapeutiques (rapport de cotes [RC] = 3,54; IC à 95 % : 1,32 - 9,48); 2) les options de traitement (RC = 3,56, IC à 95 % : 1,52 - 8,36); 3) la présence de cinq décisions et plus (RC = 5,00; IC à 95 % : 1,5 - 16,9); 4) report de la décision (RC = 4,92; IC à 95 % : 1,35 - 17,87); 5) la durée de la consultation (RC = 1,03; IC à 95 % : 1,002 - 1,07) et 6) le style de prise de décision collaboratif du clinicien (RC = 8,78; IC à 95% : 1,62 - 47,71). Des interventions ciblant directement les facteurs modifiables sont à considérer en vue d’augmenter la présence de ces deux éléments durant la consultation en médecine familiale.

Optical and mechanical analysis on a biological cell in optical tweezers

La réponse mécanique d’une cellule à une force externe permet d’inférer sa structure et fonction. Les pinces optiques s’avèrent une approche particulièrement attrayante pour la manipulation et caractérisation biophysique sophistiquée des cellules de façon non invasive. Cette thèse explore l’utilisation de trois types de pinces optiques couramment utilisées : 1) statiques (static), 2) à exposition partagée (time-sharing) et 3) oscillantes (oscillating). L’utilisation d’un code basé sur la méthode des éléments finis en trois dimensions (3DFEM) nous permet de modéliser ces trois types de piégeage optique afin d’extraire les propriétés mécaniques cellulaires à partir des expériences. La combinaison des pinces optiques avec la mécanique des cellules requiert des compétences interdisciplinaires. Une revue des approches expérimentales sur le piégeage optique et les tests unicellulaires est présentée. Les bases théoriques liant l’interaction entre la force radiative optique et la réponse mécanique de la cellule aussi. Pour la première fois, une simulation adaptée (3DFEM) incluant la diffusion lumineuse et la distribution du stress radiatif permet de prédire la déformation d’une cellule biconcave –analogue aux globules rouges—dans un piège statique double (static dual-trap). À l’équilibre, on observe que la déformation finale est donnée par l’espacement entre les deux faisceaux lasers: la cellule peut être étirée ou même comprimée. L’exposition partagée (time-sharing) est la technique qui permet de maintenir plusieurs sites de piégeage simultanément à partir du même faisceau laser. Notre analyse quantitative montre que, même oscillantes, la force optique et la déformation sont omniprésentes dans la cellule : la déformation viscoélastique et la dissipation de l’énergie sont analysées. Une autre cellule-type, la tige cubique, est étudiée : cela nous permet d’élucider de nouvelles propriétés sur la symétrie de la réponse mécanique. Enfin, l’analyse de la déformation résolue en temps dans un piége statique ou à exposition partagée montre que la déformation dépend simultanément de la viscoélasticité, la force externe et sa forme tridimensionnelle. La technique à force oscillante (oscillating tweezers) montre toutefois un décalage temporel, entre la force et la déformation, indépendant de la forme 3D; cette approche donnerait directement accès au tenseur viscoélastique complexe de la cellule.

La mise en registre automatique des surfaces acquises à partir d’objets déformables

La mise en registre 3D (opération parfois appelée alignement) est un processus de transformation d’ensembles de données 3D dans un même système de coordonnées afin d’en aligner les éléments communs. Deux ensembles de données alignés ensemble peuvent être les scans partiels des deux vues différentes d’un même objet. Ils peuvent aussi être deux modèles complets, générés à des moments différents, d’un même objet ou de deux objets distincts. En fonction des ensembles de données à traiter, les méthodes d’alignement sont classées en mise en registre rigide ou non-rigide. Dans le cas de la mise en registre rigide, les données sont généralement acquises à partir d’objets rigides. Le processus de mise en registre peut être accompli en trouvant une seule transformation rigide globale (rotation, translation) pour aligner l’ensemble de données source avec l’ensemble de données cible. Toutefois, dans le cas non-rigide, où les données sont acquises à partir d’objets déformables, le processus de mise en registre est plus difficile parce qu’il est important de trouver à la fois une transformation globale et des déformations locales. Dans cette thèse, trois méthodes sont proposées pour résoudre le problème de mise en registre non-rigide entre deux ensembles de données (représentées par des maillages triangulaires) acquises à partir d’objets déformables. La première méthode permet de mettre en registre deux surfaces se chevauchant partiellement. La méthode surmonte les limitations des méthodes antérieures pour trouver une grande déformation globale entre deux surfaces. Cependant, cette méthode est limitée aux petites déformations locales sur la surface afin de valider le descripteur utilisé. La seconde méthode est s’appuie sur le cadre de la première et est appliquée à des données pour lesquelles la déformation entre les deux surfaces est composée à la fois d’une grande déformation globale et de petites déformations locales. La troisième méthode, qui se base sur les deux autres méthodes, est proposée pour la mise en registre d’ensembles de données qui sont plus complexes. Bien que la qualité que elle fournit n’est pas aussi bonne que la seconde méthode, son temps de calcul est accéléré d’environ quatre fois parce que le nombre de paramètres optimisés est réduit de moitié. L’efficacité des trois méthodes repose sur des stratégies via lesquelles les correspondances sont déterminées correctement et le modèle de déformation est exploité judicieusement. Ces méthodes sont mises en oeuvre et comparées avec d’autres méthodes sur diverses données afin d’évaluer leur robustesse pour résoudre le problème de mise en registre non-rigide. Les méthodes proposées sont des solutions prometteuses qui peuvent être appliquées dans des applications telles que la mise en registre non-rigide de vues multiples, la reconstruction 3D dynamique, l’animation 3D ou la recherche de modèles 3D dans des banques de données.

La parole en action : dissensus sur les accommodements raisonnables lors des auditions en commission parlementaire au Québec (2010-2011)

La question du pluralisme religieux est au Québec, l’objet de désaccords et de variations dans son mode de régulation et ses instruments d’action publique. La consultation publique sur le projet loi n° 94, Loi établissant les balises encadrant les demandes d’accommodement dans l’Administration gouvernementale et dans certains établissements, est au cœur de ceux-ci. En se basant sur l’analyse des séances d’auditions publiques en commission parlementaire qui ont eu lieu au Québec entre mai 2010 et janvier 2011 sur le projet de loi n° 94, cette thèse vise à interroger les enjeux liés à la publicisation des prises de positions et de l’échange d’arguments entre différents acteurs. À partir d’une méthodologie par théorisation enracinée et d’un cadre conceptuel qui se rattache à la communication publique, cette thèse cherche à mettre en évidence quelques-unes des propriétés des interactions verbales et non verbales qui composent et incarnent cette activité délibérative. Elle approche ces interactions du point de vue de leur publicisation en s’appuyant sur deux principes : la participation publique en tant qu’un instant de la construction du problème public et l’audition publique en commission parlementaire comme maillon d’un réseau dialogique qui participe à la publicisation du désaccord sur les accommodements raisonnables. Mettant l’accent sur l’usage du langage (verbal, non verbal et para verbal), l’objectif de cette thèse est de mieux comprendre comment des groupes minoritaires et majoritaires, engagés dans une arène publique où les points de vue par rapport aux accommodements raisonnables sont confrontés et mis en visibilité, gèrent leur situation de parole publique. La démarche de recherche a combiné deux stratégies d’analyse : la première stratégie d’inspiration conversationnelle, qui observe chaque séquence comme objet indépendant, a permis de saisir le déroulement des séances d’audition en respectant le caractère séquentiel des tours de parole La deuxième stratégie reviens sur les principaux résultats de l’analyse des séances d’auditions pour valider les résultats et parvenir à la saturation théorique pour élaborer une modélisation. L’exploitation des données selon cette approche qualitative a abouti au repérage de trois dynamiques. La première fait état des contraintes discursives. La seconde met en évidence le rôle des dimensions motivationnelles et socioculturelles dans la construction des positionnements et dans l’adoption d’un registre polémique. La troisième souligne la portée de la parole publique en termes d’actualisation des rapports de pouvoir et de confirmation de son caractère polémique. La modélisation proposée par cette thèse représente le registre polémique comme un élément constitutif de l’engagement argumentatif des acteurs sociaux mais qui est considérablement enchâssé dans d’autres éléments contextuels et motivationnels qui vont orienter sa portée. En tant qu’elle est exprimée dans un site dialogique, la parole publique en situation d’audition publique en commission parlementaire est en mesure de créer de nouvelles intrigues et d’une possibilité de coexister dans le dissensus. Le principal apport de cette thèse est qu’elle propose une articulation, concrète et originale entre une approche de la parole publique en tant que révélatrice d’autre chose que d’elle-même (nécessaire à tout éclaircissement des points de vue dans cette controverse) et une approche de la parole publique en tant que performance conduisant à la transformation du monde social. D’où, le titre de la thèse : la parole en action. Mots clefs : parole publique, discours, arène publique, pluralisme religieux, accommodements raisonnables, controverses, dissensus, théorisation enracinée

L’expérience des intervenants dans l’accompagnement vers le rétablissement des personnes vivant dans les milieux de soins de longue durée en psychiatrie

Cette étude qualitative porte sur l’expérience des intervenants dans l’accompagnement au rétablissement dans les unités d’hébergement et de soins de longue durée en psychiatrie de l’Institut universitaire en santé mentale de Québec, avec un intérêt particulier pour les difficultés et les éléments facilitant cette expérience. Neufs intervenants de différentes professions (infirmiers, professionnels, éducateurs spécialisés) ont été rencontrés entre février et juin 2014. Chacun a participé à une entrevue semi-dirigée et complété le Recovery Attitude Questionnaire, version à 7 items (RAQ-7). Les entrevues ont fait l’objet d’une analyse de contenu thématique, complétée par une analyse des pointages provenant du RAQ-7. Résultats : Trois composantes de l’expérience d’accompagnement sont inter-reliées et s’inter-influencent : l’espoir (croire), l’implication et l’attachement envers la personne aidée. Une attitude positive envers le rétablissement, la compréhension de ce concept comme processus personnel et le fait de côtoyer des collègues qui croient en la possibilité d’un rétablissement influencent positivement l’expérience. En parallèle, le fait d’être confronté à des usagers-résidents présentant des symptômes importants, une culture d’intervention orientée vers la stabilisation des symptômes et un vécu d’intervention marqué par l’échec influencent négativement l’expérience. Conclusions et implications : L’expérience d’accompagnement au rétablissement est donc influencée par différents facteurs individuels et environnementaux (voir : environnement organisationnel). La connaissance de ces facteurs peut favoriser une implantation réussie de modes d’intervention favorables au rétablissement des usagers dans les milieux d’hébergement et de soins de longue durée en psychiatrie. Mots clés : rétablissement, maladie mentale sévère, Centre d’hébergement et de soins de longue durée, vécu des intervenants, intervenants, interventions, pratiques orientées vers le rétablissement.