Structure morphologique et populations stellaires d’un échantillon de galaxies spirales

Afin de caractériser la structure morphologique et les populations stellaires d’un échantillon de treize galaxies spirales, j’ai analysé des images WISE et GALEX, et j’ai construit des diagrammes magnitude-magnitude et couleur-magnitude pixel à pixel. Les diagrammes présentent des groupes de pixels qui correspondent spatialement aux composantes structurales des galaxies. Les diagrammes ainsi que les profils radiaux de brillance de surface indiquent que les variations de la densité surfacique de masse de la vieille population stellaire jouent un rôle important dans la différenciation des structures. On estime l’âge des jeunes complexes stellaires et l’extinction dans ces galaxies en les comparant à des modèles de populations stellaires simples nées de sursauts de formation stellaire instantanée. L’étude de ces propriétés est possible grâce à la combinaison des données ultraviolettes et infrarouge et à la grande sensibilité de la couleur ultraviolette à la variation de l’âge. On observe un gradient d’extinction dont la pente est liée à la présence d’une barre ou d’une activité nucléaire : en effet, l’extinction décroît avec la distance galactocentrique et la pente est plus petite pour les galaxies ayant une barre ou une activité nucléaire. On observe également un gradient d’âge où les régions externes sont moins évoluées que celles du centre sauf pour les galaxies de type tardif.

Analyse multidimensionnelle de la persévérance aux études universitaires de premier cycle

L’abandon des études universitaires a attiré l’attention de plusieurs chercheurs. Toutefois, il est difficile de saisir la persévérance dans sa globalité à cause de sa complexité et le nombre important des facteurs associés. La persévérance aux études est liée aux facteurs individuels, aux facteurs contextuels et à la situation financière au cours des études. Ces facteurs ont été étudiés séparément et d’une manière isolée, et aucune étude n’a, à notre connaissance, tenté de mettre ces facteurs simultanément dans un même modèle. Dans cette thèse, nous identifions les principaux déterminants de la persévérance, tout en nous appuyant sur le modèle des attentes et des valeurs (Eccles et al., 1983), le modèle interactionnel de Tinto (1975) et les modèles d’impact financier (Paulsen & St. John, 1997; St. John, 1990; St. John et al., 1994). Cette thèse a pour objectif de valider un modèle de persévérance aux études universitaires de premier cycle. Celle-ci comporte deux études. Une étude rétrospective qui permet d’évaluer, à partir de l’expérience antérieure des étudiants (n = 731), les principaux facteurs qui ont joué un rôle sur le plan de la persévérance ou de l’abandon des études. Une étude prospective suivant sur une période de six mois (deux temps de mesure) des étudiants inscrits dans un programme de baccalauréat à l’Université Laval (n = 3 084). Pour les résultats de l’étude rétrospective, la situation financière, les performances scolaires antérieures et le fait d’avoir effectué des études préuniversitaires au Cégep prédisent la persévérance. Pour le premier temps de mesure de l’étude prospective, la perception de compétence, les attentes de succès et l’intérêt prédisent l’intention de persévérer. Deux facteurs interactionnels prédisent l’intention de persévérer à savoir : les interactions avec les pairs et l’engagement institutionnel et universitaire. En ce qui concerne le deuxième temps de mesure de l’étude prospective, l’intention de persévérer, la préoccupation de la Faculté par rapport à l’enseignement et au développement des étudiants, le développement intellectuel et académique ainsi que le fait d’avoir fait des études préuniversitaires au Cégep prédisent la persévérance. Les implications théoriques, méthodologiques et pratiques sont abordées et des pistes de recherches futures sont proposées.

La suggestion de pistes narratives - Comment évoquer une histoire, un souvenir, un instant en art vidéo

L’essentiel de ce texte se veut une réflexion sur la manière de raconter une histoire ou, plutôt, de l’évoquer : un questionnement qui fonde ma pratique de l’image photographique et vidéographique. Afin de mener à bien cette réflexion, plusieurs aspects de mon questionnement par rapport à l’image seront abordés : la notion de véracité historique, l’image photographique, l’image d’archives, la complexité, un « univers de possibles », ainsi que l’analyse de ma méthodologie de travail. Cet approfondissement théorique sera développé de connivence avec ma pratique visuelle qui, dans le cadre de ma maîtrise en arts visuels, s’est principalement déployée sous la forme de l’installation vidéographique. Mots-clés : histoire, archives, évocation, complexité, art vidéographique.

La consommation halal à l'épreuve de l'immigration : cas de la deuxième génération maghrébine en France

«Halal/ » : une prescription de la religion musulmane qui circonscrit ce qui est permis, mais surtout un marché en croissance exponentielle. Le marché du halal pèse près de 700 milliards de dollars de chiffre d’affaires annuel et intéresse 1,6 milliard de musulmans dans le monde (Bel Hadj, 2015). Entre 2014 et 2015, les dépenses alimentaires du monde musulman ont affiché une progression de 4,3% en atteignant 1158 milliards de dollars soit 16,7% des dépenses alimentaires de la planète . Ces dépenses dépasseront la barre symbolique des 2000 milliards de dollars d’ici 2025. En France, le marché est en constante croissance à deux chiffres (entre 17 à 20 % les cinq dernières années), il est estimé à 5,5 et 7 milliards d’euros par an .Face à l’évidence de l’ampleur et du potentiel du marché du halal dans le monde et en particulier en France, plusieurs tentatives d’élucidation du phénomène sont avancées. En observant de près les pratiques marketing, nous constatons un «déni» total des origines religieuses et une préférence pour la carte du purement ethnique. La recherche, quant à elle, reste fragmentée. Si dans certaines disciplines on préfère encore parler d’un phénomène purement religieux, d’autres tiennent encore à l’étiquette communautaire. Ce flou persiste avec la vision monochrome et surtout cloisonnée entre plusieurs domaines d’études. La recherche dans la discipline du comportement du consommateur, qu’elle s’intéresse à l’essence de la proscription religieuse ou qu’elle se focalise sur la dimension ethnique, n’investigue pas automatiquement toutes les raisons pour lesquelles un individu respecte les règles du halal. La sociologie semble être la discipline qui a su arpenter les chemins les plus sinueux pour tenter d’apporter plus de compréhension à ce phénomène qui ne cesse de prendre de l’envergure et d’attirer les controverses les plus acerbes. C’est aussi la discipline qui a su capturer l’évolution des générations d’immigrants et a su exprimer la complexité de l’expression alimentaire de la deuxième génération mais aussi le défi que relève la communauté maghrébine à cohabiter avec la stigmatisation. Cette deuxième génération d’«immigrants» maghrébins qui n’ont jamais immigré, décide de «manger pour croire » en «se nourrissant de nostalgie » pour une culture qu’ils vivent par procuration à défaut de pouvoir s’intégrer entièrement dans la société française. Il devenait pour nous fondamental de considérer cette pratique alimentaire dans une perspective plus large qui favorise l’élan de l’engagement et de la revendication identitaire affichée. Dans cette voie, et dans la ligne directrice des travaux en sociologie qui ont été notre principale inspiration tout au long de ce travail, notre projet s’inscrit dans une volonté de saisir cette consommation à travers un héritage à la fois culturel, migratoire, familial et une trajectoire propre à chaque individu. Pour arriver à cette fin, nous avons privilégié l’enquête par questionnaire (432 observations) auprès des immigrants de deuxième génération habitant la région parisienne. Pour l’analyse, nous avons opté pour les méthodes des équations structurelles, avec l’ambition de démêler la toile d’araignée à la fois culturelle, sociale et personnelle sans s’enliser dans les a priori, les polémiques et les partis pris. Pour ce faire, nous avons, tout au long de ce travail abordé le halal sous l’angle d’un fait religieux comportant de multiples facettes, à la fois collectives et individuelles, conservatrices et modernistes, désintéressées ou engagées. Nos résultats confirment cette relation de conviction étroite avec la consommation halal. Outre la religion, construit de prédilection des principales recherches en comportement du consommateur, le présent travail doctoral confirme les apports de certaines valeurs (sécurité, stimulation/hédonisme) de l’acculturation mais aussi de la socialisation alimentaire. Cette dernière a cristallisé l’impact de la composante comportementale de l’apprentissage sur la consommation, mais a surtout révélé l’impact de la composante affective sur cet apprentissage. Du côté de l’acculturation, seul l’attachement à la culture hôte a prouvé son influence négative sur la consommation alimentaire halal. Les polémiques récurrentes qui collent au halal nous ont également suggéré la voie de la confiance en la certification, qui a elle aussi confirmé qu’il s’agit désormais d’un phénomène de conscience, de revendication mais aussi d’un engagement responsable du consommateur pour harmoniser ce qu’il incorpore avec ce qu’il est.

Bayesian nonparametric latent variable models

L’un des problèmes importants en apprentissage automatique est de déterminer la complexité du modèle à apprendre. Une trop grande complexité mène au surapprentissage, ce qui correspond à trouver des structures qui n’existent pas réellement dans les données, tandis qu’une trop faible complexité mène au sous-apprentissage, c’est-à-dire que l’expressivité du modèle est insuffisante pour capturer l’ensemble des structures présentes dans les données. Pour certains modèles probabilistes, la complexité du modèle se traduit par l’introduction d’une ou plusieurs variables cachées dont le rôle est d’expliquer le processus génératif des données. Il existe diverses approches permettant d’identifier le nombre approprié de variables cachées d’un modèle. Cette thèse s’intéresse aux méthodes Bayésiennes nonparamétriques permettant de déterminer le nombre de variables cachées à utiliser ainsi que leur dimensionnalité. La popularisation des statistiques Bayésiennes nonparamétriques au sein de la communauté de l’apprentissage automatique est assez récente. Leur principal attrait vient du fait qu’elles offrent des modèles hautement flexibles et dont la complexité s’ajuste proportionnellement à la quantité de données disponibles. Au cours des dernières années, la recherche sur les méthodes d’apprentissage Bayésiennes nonparamétriques a porté sur trois aspects principaux : la construction de nouveaux modèles, le développement d’algorithmes d’inférence et les applications. Cette thèse présente nos contributions à ces trois sujets de recherches dans le contexte d’apprentissage de modèles à variables cachées. Dans un premier temps, nous introduisons le Pitman-Yor process mixture of Gaussians, un modèle permettant l’apprentissage de mélanges infinis de Gaussiennes. Nous présentons aussi un algorithme d’inférence permettant de découvrir les composantes cachées du modèle que nous évaluons sur deux applications concrètes de robotique. Nos résultats démontrent que l’approche proposée surpasse en performance et en flexibilité les approches classiques d’apprentissage. Dans un deuxième temps, nous proposons l’extended cascading Indian buffet process, un modèle servant de distribution de probabilité a priori sur l’espace des graphes dirigés acycliques. Dans le contexte de réseaux Bayésien, ce prior permet d’identifier à la fois la présence de variables cachées et la structure du réseau parmi celles-ci. Un algorithme d’inférence Monte Carlo par chaîne de Markov est utilisé pour l’évaluation sur des problèmes d’identification de structures et d’estimation de densités. Dans un dernier temps, nous proposons le Indian chefs process, un modèle plus général que l’extended cascading Indian buffet process servant à l’apprentissage de graphes et d’ordres. L’avantage du nouveau modèle est qu’il admet les connections entres les variables observables et qu’il prend en compte l’ordre des variables. Nous présentons un algorithme d’inférence Monte Carlo par chaîne de Markov avec saut réversible permettant l’apprentissage conjoint de graphes et d’ordres. L’évaluation est faite sur des problèmes d’estimations de densité et de test d’indépendance. Ce modèle est le premier modèle Bayésien nonparamétrique permettant d’apprendre des réseaux Bayésiens disposant d’une structure complètement arbitraire.

Paire stéréoscopique Panomorphe pour la reconstruction 3D d’objets d’intérêt dans une scène

Il existe désormais une grande variété de lentilles panoramiques disponibles sur le marché dont certaines présentant des caractéristiques étonnantes. Faisant partie de cette dernière catégorie, les lentilles Panomorphes sont des lentilles panoramiques anamorphiques dont le profil de distorsion est fortement non-uniforme, ce qui cause la présence de zones de grandissement augmenté dans le champ de vue. Dans un contexte de robotique mobile, ces particularités peuvent être exploitées dans des systèmes stéréoscopiques pour la reconstruction 3D d’objets d’intérêt qui permettent à la fois une bonne connaissance de l’environnement, mais également l’accès à des détails plus fins en raison des zones de grandissement augmenté. Cependant, à cause de leur complexité, ces lentilles sont difficiles à calibrer et, à notre connaissance, aucune étude n’a réellement été menée à ce propos. L’objectif principal de cette thèse est la conception, l’élaboration et l’évaluation des performances de systèmes stéréoscopiques Panomorphes. Le calibrage a été effectué à l’aide d’une technique établie utilisant des cibles planes et d’une boîte à outils de calibrage dont l’usage est répandu. De plus, des techniques mathématiques nouvelles visant à rétablir la symétrie de révolution dans l’image (cercle) et à uniformiser la longueur focale (cercle uniforme) ont été développées pour voir s’il était possible d’ainsi faciliter le calibrage. Dans un premier temps, le champ de vue a été divisé en zones à l’intérieur desquelles la longueur focale instantanée varie peu et le calibrage a été effectué pour chacune d’entre elles. Puis, le calibrage général des systèmes a aussi été réalisé pour tout le champ de vue simultanément. Les résultats ont montré que la technique de calibrage par zone ne produit pas de gain significatif quant à la qualité des reconstructions 3D d’objet d’intérêt par rapport au calibrage général. Cependant, l’étude de cette nouvelle approche a permis de réaliser une évaluation des performances des systèmes stéréoscopiques Panomorphes sur tout le champ de vue et de montrer qu’il est possible d’effectuer des reconstructions 3D de qualité dans toutes les zones. De plus, la technique mathématique du cercle a produit des résultats de reconstructions 3D en général équivalents à l’utilisation des coordonnées originales. Puisqu’il existe des outils de calibrage qui, contrairement à celui utilisé dans ce travail, ne disposent que d’un seul degré de liberté sur la longueur focale, cette technique pourrait rendre possible le calibrage de lentilles Panomorphes à l’aide de ceux-ci. Finalement, certaines conclusions ont pu être dégagées quant aux facteurs déterminants influençant la qualité de la reconstruction 3D à l’aide de systèmes stéréoscopiques Panomorphes et aux caractéristiques à privilégier dans le choix des lentilles. La difficulté à calibrer les optiques Panomorphes en laboratoire a mené à l’élaboration d’une technique de calibrage virtuel utilisant un logiciel de conception optique et une boîte à outils de calibrage. Cette approche a permis d’effectuer des simulations en lien avec l’impact des conditions d’opération sur les paramètres de calibrage et avec l’effet des conditions de calibrage sur la qualité de la reconstruction. Des expérimentations de ce type sont pratiquement impossibles à réaliser en laboratoire mais représentent un intérêt certain pour les utilisateurs. Le calibrage virtuel d’une lentille traditionnelle a aussi montré que l’erreur de reprojection moyenne, couramment utilisée comme façon d’évaluer la qualité d’un calibrage, n’est pas nécessairement un indicateur fiable de la qualité de la reconstruction 3D. Il est alors nécessaire de disposer de données supplémentaires pour juger adéquatement de la qualité d’un calibrage.

Le tableau numérique interactif: une intégration dans une communauté coopérative Freinet

Dans cette étude, nous nous sommes intéressé à l’utilisation des TIC, plus précisément du Tableau Numérique Interactif (TNI), en géométrie, par des groupes d’élèves de deux classes du primaire en pédagogie Freinet. S’inspirant d’une revue de littérature concernant la pédagogie dialogique, qui se rapproche de la pédagogie Freinet, trois unités d’observation, qui se rapportent aux trois types de discussion (cumulatif, disputationnel et exploratoire) au sein des groupes, ont été analysées. Le but de l’étude est de comprendre en quoi les discussions des groupes d’élèves autour du TNI, dans un contexte dit dialogique, peuvent être exploratoires (un type de discussion qui favoriserait les apprentissages). Pour cela, une activité d’apprentissage, appelée situation-problème, impliquant six groupes d’élèves autour du TNI, a été créée en collaboration avec les enseignants en géométrie. Nos résultats indiquent, entres autres, que les aspects pédagogiques de la technologie en question, ici le TNI, sont à différencier des aspects pédagogiques du logiciel utilisé, ici Tinkercad en mathématiques. Ce mémoire remet en relief toute la complexité de prendre en compte un unique facteur (l’analyse des discussions) pour discuter des apprentissages des élèves autour du TNI.

Composites and foams based on polylactic acid (PLA)

Cette étude est destinée à la production et à la caractérisation des composites d’acide polylactique (PLA) et des fibres naturelles (lin, poudre de bois). Le moussage du PLA et ses composites ont également été étudiés afin d’évaluer les effets des conditions de moulage par injection et du renfort sur les propriétés finales de ces matériaux. Dans la première partie, les composites constitués de PLA et des fibres de lin ont été produits par extrusion suivit par un moulage en injection. L’effet de la variation du taux de charge (15, 25 et 40% en poids) sur les caractéristiques morphologique, mécanique, thermique et rhéologique des composites a été évalué. Dans la deuxième étape, la poudre de bois (WF) a été choisie pour renforcer le PLA. La préparation des composites de PLA et WF a été effectuée comme dans la première partie et une série complète de caractérisations morphologique, mécanique, thermique et l’analyse mécanique dynamique ont été effectués afin d’obtenir une évaluation complète de l’effet du taux de charge (15, 25 et 40% en poids) sur les propriétés du PLA. Finalement, la troisième partie de cette étude porte sur les composites de PLA et de renfort naturel afin de produire des composites moussés. Ces mousses ont été réalisées à l’aide d’un agent moussant exothermique (azodicarbonamide) via le moulage par injection, suite à un mélange du PLA et de fibres naturelles. Dans ce cas, la charge d’injection (quantité de matière injectée dans le moule: 31, 33, 36, 38 et 43% de la capacité de la presse à injection) et la concentration en poudre de bois (15, 25 et 40% en poids) ont été variées. La caractérisation des propriétés mécanique et thermique a été effectuée et les résultats ont démontré que les renforts naturels étudiés (lin et poudre de bois) permettaient d’améliorer les propriétés mécaniques des composites, notamment le module de flexion et la résistance au choc du polymère (PLA). En outre, la formation de la mousse était également efficace pour le PLA vierge et ses composites car les masses volumiques ont été significativement réduites.

The role of metalinguistic awareness and of L2 proficiency in positive lexical transfer from English (L2) to German (L3) by French-speaking Quebeckers

Il a été avancé que des apprenants expérimentés développeraient des niveaux élevés de conscience métalinguistique (MLA), ce qui leur faciliterait l’apprentissage de langues subséquentes (p.ex., Singleton & Aronin, 2007). De plus, des chercheurs dans le domaine de l’acquisition des langues tierces insistent sur les influences positives qu’exercent les langues précédemment apprises sur l’apprentissage formel d’une langue étrangère (p.ex., Cenoz & Gorter, 2015), et proposent de délaisser le regard traditionnel qui mettait l’accent sur l’interférence à l’origine des erreurs des apprenants pour opter pour une vision plus large et positive de l’interaction entre les langues. Il a été démontré que la similarité typologique ainsi que la compétence dans la langue source influence tous les types de transfert (p.ex., Ringbom, 1987, 2007). Cependant, le défi méthodologique de déterminer, à la fois l’usage pertinent d’une langue cible en tant que résultat d’une influence translinguistique (p.ex., Falk & Bardel, 2010) et d’établir le rôle crucial de la MLA dans l’activation consciente de mots ou de constructions reliés à travers différentes langues, demeure. La présente étude avait pour but de relever ce double défi en faisant appel à des protocoles oraux (TAPs) pour examiner le transfert positif de l’anglais (L2) vers l’allemand (L3) chez des Québécois francophones après cinq semaines d’enseignement formel de la L3. Les participants ont été soumis à une tâche de traduction développée aux fins de la présente étude. Les 42 items ont été sélectionnés sur la base de jugements de similarité et d’imagibilité ainsi que de fréquence des mots provenant d’une étude de cognats allemands-anglais (Friel & Kennison, 2001). Les participants devaient réfléchir à voix haute pendant qu’ils traduisaient des mots inconnus de l’allemand (L3) vers le français (L1). Le transfert positif a été opérationnalisé par des traductions correctes qui étaient basées sur un cognat anglais. La MLA a été mesurée par le biais du THAM (Test d’habiletés métalinguistiques) (Pinto & El Euch, 2015) ainsi que par l’analyse des TAPs. Les niveaux de compétence en anglais ont été établis sur la base du Michigan Test (Corrigan et al., 1979), tandis que les niveaux d’exposition ainsi que l’intérêt envers la langue et la culture allemandes ont été mesurés à l’aide d’un questionnaire. Une analyse fine des TAPs a révélé de la variabilité inter- et intra-individuelle dans l’activation consciente du vocabulaire en L2, tout en permettant l’identification de niveaux distincts de prise de conscience. Deux modèles indépendants de régressions logistiques ont permis d’identifier les deux dimensions de MLA comme prédicteurs de transfert positif. Le premier modèle, dans lequel le THAM était la mesure exclusive de MLA, a déterminé cette dimension réflexive comme principal prédicteur, suivie de la compétence en anglais, tandis qu’aucune des autres variables indépendantes pouvait prédire le transfert positif de l’anglais. Dans le second modèle, incluant le THAM ainsi que les TAPs comme mesures complémentaires de MLA, la dimension appliquée de MLA, telle que mesurée par les TAPs, était de loin le prédicteur principal, suivie de la dimension réflexive, telle que mesurée par le THAM, tandis que la compétence en anglais ne figurait plus parmi les facteurs ayant une influence significative sur la variable réponse. Bien que la verbalisation puisse avoir influencé la performance dans une certaine mesure, nos observations mettent en évidence la contribution précieuse de données introspectives comme complément aux résultats basés sur des caractéristiques purement linguistiques du transfert. Nos analyses soulignent la complexité des processus métalinguistiques et des stratégies individuelles, ce qui reflète une perspective dynamique du multilinguisme (p.ex., Jessner, 2008).

Génomique des populations et association génotype-phénotype des écotypes de touladi du Lac Supérieur

L’apparition et le maintien d’écotypes adaptés à différentes niches écologiques, en situation de sympatrie, est régit par une multitude de facteurs. Ceux-ci sont essentiels pour la compréhension des processus évolutifs impliqués mais aussi pour la gestion et la conservation des populations en question. Le touladi (Salvelinus namaycush) est un salmonidé reconnu pour la présence d’écotypes liée à l’utilisation des ressources et de l’habitat à travers l’Amérique du Nord. Un total de quatre écotypes a été décrit vivant dans le lac Supérieur, se différenciant par l’habitat utilisé, l’alimentation, la morphologie ainsi que l’ostéologie. L’objectif principal de la présente étude était de quantifier l’étendue de la différentiation génétique entre les différents sites d’échantillonnage ainsi qu’entre les différents écotypes. Un second objectif était d’identifier des marqueurs potentiellement sous sélection entre les différents écotypes reflétant de possibles adaptations locales. Pour ce faire, un total de 486 individus, représentant les quatre écotypes pour chacun des quatre sites d’échantillonnages, a été génotypé à 6822 SNPs (polymorphisme de nucléotide simple). De plus, des analyses morphométriques ont été effectuées afin de caractériser l’ampleur de la divergence morphologique entre les écotypes à chacun des sites. Les résultats ont montré une différentiation génétique, bien que faible, plus prononcée entre les sites d’échantillonnage qu’entre les écotypes à chacun de ces sites. Des indices indiquant la présence de sélection divergente ont aussi été décelés entre les écotypes ou en association avec des variations morphologiques, dont certains marqueurs représentant des traits importants dans la divergence des différents écotypes. Les résultats de cette étude permettront une meilleure gestion et conservation des populations de touladi du lac Supérieur en plus d’éclairer le choix possible de populations sources pour l’ensemencement des autres Grands Lacs.

Effets directs et indirects de la prédation sur les lemmings dans l’Arctique canadien.

Les populations caractérisées par des fluctuations cycliques ont fasciné et continuent de générer un grand intérêt chez la communauté scientifique en raison de la complexité des facteurs de régulation qui en sont responsables. Plusieurs hypothèses ont été proposées pour expliquer ces fluctuations cycliques mais aucun consensus n’a encore été atteint malgré près de 100 ans de recherche. La disponibilité de la nourriture et les effets sociaux (e.g. interactions compétitives) ont été proposés comme facteurs responsables de cycles de certaines espèces. Toutefois, la prédation est probablement le facteur le plus susceptible de causer des fluctuations cycliques chez les populations fauniques en raison de son effet dépendant de la densité avec délai. Un tandem circulaire de raréfaction et densification des prédateurs et des proies par des effets directs (i.e. mortalités) seraient à l’origine des cycles d’abondance. De plus, de récentes études montrent que les effets indirects (comme le stress) de la prédation pourraient être aussi importants que les effets directs pour générer les fluctuations cycliques. Cette thèse vise à identifier les effets directs et indirects de la prédation qui affectent la population de lemmings bruns de l’Île Bylot, Nunavut, caractérisée par des cycles d’abondance de 3-4 ans. Pour ce faire, nous avons d’abord comparé la plausibilité de l’hypothèse de la limitation par nourriture vis-à-vis l’hypothèse de la prédation en déterminant la chronologie saisonnière des cycles des lemmings. Ensuite, nous avons construit en 2012-2013 une clôture de 9 ha coiffée d’un filet anti-prédateur aviaire dans lequel nous avons piégé les lemmings de 2013 à 2015. Une deuxième grille de trappage sans clôture a été utilisée à des fins de comparaisons. Ces deux grilles étaient actives dès 2008, ce qui nous a permis d’avoir un contrôle pré-expérimental pour les données démographiques (effets directs). En 2014 et 2015, nous avons récolté les fèces des lemmings dans les deux grilles de trappage afin de quantifier les métabolites d’hormones de stress. Une validation de la mesure des métabolites fécales des glucocorticoïdes (i.e. hormones de stress) a été menée afin de mesurer le stress des lemmings de façon non-invasive. Les résultats sont clairs : (1) le déclin des lemmings se produit à la fin de l’été alors que les prédateurs sont au plus fort de leur abondance et pas à la fin de l’hiver, supportant ainsi l’hypothèse de la limitation par la prédation. Nos résultats suggèrent aussi (2) que les lemmings à l’intérieur de la clôture avaient une survie plus élevée qu’à l’extérieur, favorisant ainsi une croissance plus forte de la population. Ensuite, (3) les lemmings ont montré des niveaux de stress plus faibles sans prédation sans toutefois que cela ait un impact sur leur reproduction. À la lumière des résultats de cette thèse et en les comparant avec deux autres études ayant aussi réduit expérimentalement l’abondance des prédateurs dans la toundra arctique, nous pouvons conclure que la prédation est la force trophique dominante de régulation de l’abondance des lemmings. Cette étude montre également que le stress induit par la prédation est insuffisant pour avoir un impact sur la dynamique des lemmings en été, soit pendant la saison où la prédation est maximale. Il est possible que cette absence d’effet soit une réponse adaptative des lemmings pour maintenir une reproduction élevée face à une prédation élevée, et ainsi maximiser leur aptitude phénotypique.

Étude des systèmes complexes - Des réseaux au connectome du cerveau

La connectomique est l’étude des cartes de connectivité du cerveau (animal ou humain), qu’on nomme connectomes. À l’aide des outils développés par la science des réseaux complexes, la connectomique tente de décrire la complexité fonctionnelle et structurelle du cerveau. L’organisation des connexions du connectome, particulièrement la hiérarchie sous-jacente, joue un rôle majeur. Jusqu’à présent, les modèles hiérarchiques utilisés en connectomique sont pauvres en propriétés émergentes et présentent des structures régulières. Or, la complexité et la richesse hiérarchique du connectome et de réseaux réels ne sont pas saisies par ces modèles. Nous introduisons un nouveau modèle de croissance de réseaux hiérarchiques basé sur l’attachement préférentiel (HPA - Hierarchical preferential attachment). La calibration du modèle sur les propriétés structurelles de réseaux hiérarchiques réels permet de reproduire plusieurs propriétés émergentes telles que la navigabilité, la fractalité et l’agrégation. Le modèle permet entre autres de contrôler la structure hiérarchique et apporte un support supplémentaire quant à l’influence de la structure sur les propriétés émergentes. Puisque le cerveau est continuellement en activité, nous nous intéressons également aux propriétés dynamiques sur des structures hiérarchiques produites par HPA. L’existence d’états dynamiques d’activité soutenue, analogues à l’état minimal de l’activité cérébrale, est étudiée en imposant une dynamique neuronale binaire. Bien que l’organisation hiérarchique favorise la présence d’un état d’activité minimal, l’activité persistante émerge du contrôle de la propagation par la structure du réseau.

Conception d’un mécanisme déployable à grand ratio d’expansion et de son système d’actionnement par roues d’inertie pour applications spatiales

Cette thèse propose de développer des mécanismes déployables pour applications spatiales ainsi que des modes d’actionnement permettant leur déploiement et le contrôle de l’orientation en orbite de l’engin spatial les supportant. L’objectif étant de permettre le déploiement de surfaces larges pour des panneaux solaires, coupoles de télécommunication ou sections de station spatiale, une géométrie plane simple en triangle est retenue afin de pouvoir être assemblée en différents types de surfaces. Les configurations à membrures rigides proposées dans la littérature pour le déploiement de solides symétriques sont optimisées et adaptées à l’expansion d’une géométrie ouverte, telle une coupole. L’optimisation permet d’atteindre un ratio d’expansion plan pour une seule unité de plus de 5, mais présente des instabilités lors de l’actionnement d’un prototype. Le principe de transmission du mouvement d’un étage à l’autre du mécanisme est revu afin de diminuer la sensibilité des performances du mécanisme à la géométrie de ses membrures internes. Le nouveau modèle, basé sur des courroies crantées, permet d’atteindre des ratios d’expansion plans supérieurs à 20 dans certaines configurations. L’effet des principaux facteurs géométriques de conception est étudié afin d’obtenir une relation simple d’optimisation du mécanisme plan pour adapter ce dernier à différents contextes d’applications. La géométrie identique des faces triangulaires de chaque surface déployée permet aussi l’empilement de ces faces pour augmenter la compacité du mécanisme. Une articulation spécialisée est conçue afin de permettre le dépliage des faces puis leur déploiement successivement. Le déploiement de grandes surfaces ne se fait pas sans influencer lourdement l’orientation et potentiellement la trajectoire de l’engin spatial, aussi, différentes stratégies de contrôle de l’orientation novatrices sont proposées. Afin de tirer profit d’une grande surface, l’actionnement par masses ponctuelles en périphérie du mécanisme est présentée, ses équations dynamiques sont dérivées et simulées pour en observer les performances. Celles-ci démontrent le potentiel de cette stratégie de réorientation, sans obstruction de l’espace central du satellite de base, mais les performances restent en deçà de l’effet d’une roue d’inertie de masse équivalente. Une stratégie d’actionnement redondant par roue d’inertie est alors présentée pour différents niveaux de complexité de mécanismes dont toutes les articulations sont passives, c’est-à-dire non actionnées. Un mécanisme à quatre barres plan est simulé en boucle fermée avec un contrôleur simple pour valider le contrôle d’un mécanisme ciseau commun. Ces résultats sont étendus à la dérivation des équations dynamiques d’un mécanisme sphérique à quatre barres, qui démontre le potentiel de l’actionnement par roue d’inertie pour le contrôle de la configuration et de l’orientation spatiale d’un tel mécanisme. Un prototype à deux corps ayant chacun une roue d’inertie et une seule articulation passive les reliant est réalisé et contrôlé grâce à un suivi par caméra des modules. Le banc d’essai est détaillé, ainsi que les défis que l’élimination des forces externes ont représenté dans sa conception. Les résultats montrent que le système est contrôlable en orientation et en configuration. La thèse se termine par une étude de cas pour l’application des principaux systèmes développés dans cette recherche. La collecte de débris orbitaux de petite et moyenne taille est présentée comme un problème n’ayant pas encore eu de solution adéquate et posant un réel danger aux missions spatiales à venir. L’unité déployable triangulaire entraînée par courroies est dupliquée de manière à former une coupole de plusieurs centaines de mètres de diamètre et est proposée comme solution pour capturer et ralentir ces catégories de débris. Les paramètres d’une mission à cette fin sont détaillés, ainsi que le potentiel de réorientation que les roues d’inertie permettent en plus du contrôle de son déploiement. Près de 2000 débris pourraient être retirés en moins d’un an en orbite basse à 819 km d’altitude.

An experiment on the parameter uncertainty of hydrological models with different levels of complexity in a climate change context

La possibilité d’estimer l’impact du changement climatique en cours sur le comportement hydrologique des hydro-systèmes est une nécessité pour anticiper les adaptations inévitables et nécessaires que doivent envisager nos sociétés. Dans ce contexte, ce projet doctoral présente une étude sur l’évaluation de la sensibilité des projections hydrologiques futures à : (i) La non-robustesse de l’identification des paramètres des modèles hydrologiques, (ii) l’utilisation de plusieurs jeux de paramètres équifinaux et (iii) l’utilisation de différentes structures de modèles hydrologiques. Pour quantifier l’impact de la première source d’incertitude sur les sorties des modèles, quatre sous-périodes climatiquement contrastées sont tout d’abord identifiées au sein des chroniques observées. Les modèles sont calés sur chacune de ces quatre périodes et les sorties engendrées sont analysées en calage et en validation en suivant les quatre configurations du Different Splitsample Tests (Klemeš, 1986;Wilby, 2005; Seiller et al. (2012);Refsgaard et al. (2014)). Afin d’étudier la seconde source d’incertitude liée à la structure du modèle, l’équifinalité des jeux de paramètres est ensuite prise en compte en considérant pour chaque type de calage les sorties associées à des jeux de paramètres équifinaux. Enfin, pour évaluer la troisième source d’incertitude, cinq modèles hydrologiques de différents niveaux de complexité sont appliqués (GR4J, MORDOR, HSAMI, SWAT et HYDROTEL) sur le bassin versant québécois de la rivière Au Saumon. Les trois sources d’incertitude sont évaluées à la fois dans conditions climatiques observées passées et dans les conditions climatiques futures. Les résultats montrent que, en tenant compte de la méthode d’évaluation suivie dans ce doctorat, l’utilisation de différents niveaux de complexité des modèles hydrologiques est la principale source de variabilité dans les projections de débits dans des conditions climatiques futures. Ceci est suivi par le manque de robustesse de l’identification des paramètres. Les projections hydrologiques générées par un ensemble de jeux de paramètres équifinaux sont proches de celles associées au jeu de paramètres optimal. Par conséquent, plus d’efforts devraient être investis dans l’amélioration de la robustesse des modèles pour les études d’impact sur le changement climatique, notamment en développant les structures des modèles plus appropriés et en proposant des procédures de calage qui augmentent leur robustesse. Ces travaux permettent d’apporter une réponse détaillée sur notre capacité à réaliser un diagnostic des impacts des changements climatiques sur les ressources hydriques du bassin Au Saumon et de proposer une démarche méthodologique originale d’analyse pouvant être directement appliquée ou adaptée à d’autres contextes hydro-climatiques.

Étude de la plasticité génomique des algues vertes de l’ordre Chlamydomonadales

Les récents progrès en génomique ont conforté la complexité de l’origine des algues; d’un point de vue de la phylogénie des hôtes de l’endosymbiose, les algues forment un groupe évolutif polyphylétique. Les algues vertes forment deux embranchements majeurs : les Streptophyta et les Chlorophyta. Les chlorophytes comprennent la majorité des algues vertes connues et se regroupent en quatre classes. La première, les Prasinophyceae, occupe la position la plus basale, tandis que l’ordre d’embranchement des trois autres classes (Ulvophyceae, Trebouxiophyceae et Chlorophyceae) demeure encore incertain. Pour clarifier les relations évolutives chez les Clorophyceae, huit génomes chloroplastiques appartenant à la lignée des Chlamydomonadales, lignée majeure des Chlorophyceae, ont été séquencés et analysés. Des études phylogénétiques ont confirmé les classifications préétablies et de nouveaux clades se sont vus formés. Les génomes de ces algues chlorophycéennes ont révélé une architecture conservée avec un certain nombre de caractères spécifiques à la classe des Chlamydomonadales. L’analyse de leurs caractères moléculaires a révélé des génomes marqués par la réduction ou le réarrangement de leur répertoire génomique comparativement aux génomes chloroplastiques des algues vertes plus ancestrales.