Développement d'une méthode de prédiction de l'orientation et de l'insertion des protéines dans une membrane modèle

Les protéines membranaires intégrales jouent un rôle indispensable dans la survie des cellules et 20 à 30% des cadres de lectures ouverts codent pour cette classe de protéines. La majorité des protéines membranaires se trouvant sur la Protein Data Bank n’ont pas une orientation et une insertion connue. L’orientation, l’insertion et la conformation que les protéines membranaires ont lorsqu’elles interagissent avec une bicouche lipidique sont importantes pour la compréhension de leur fonction, mais ce sont des caractéristiques difficiles à obtenir par des méthodes expérimentales. Des méthodes computationnelles peuvent réduire le temps et le coût de l’identification des caractéristiques des protéines membranaires. Dans le cadre de ce projet de maîtrise, nous proposons une nouvelle méthode computationnelle qui prédit l’orientation et l’insertion d’une protéine dans une membrane. La méthode est basée sur les potentiels de force moyenne de l’insertion membranaire des chaînes latérales des acides aminés dans une membrane modèle composèe de dioléoylphosphatidylcholine.

Risque de prix et décisions de production et d'exportation : le cas de l'agriculture au Québec

Cette thèse porte sur l’effet du risque de prix sur la décision des agriculteurs et les transformateurs québécois. Elle se divise en trois chapitres. Le premier chapitre revient sur la littérature. Le deuxième chapitre examine l’effet du risque de prix sur la production de trois produits, à savoir le maïs grain, la viande de porc et la viande d’agneau dans la province Québec. Le dernier chapitre est centré sur l’analyse de changement des préférences du transformateur québécois de porc pour ce qui est du choix de marché. Le premier chapitre vise à montrer l’importance de l’effet du risque du prix sur la quantité produite par les agriculteurs, tel que mis en évidence par la littérature. En effet, la littérature révèle l’importance du risque de prix à l’exportation sur le commerce international. Le deuxième chapitre est consacré à l’étude des facteurs du risque (les anticipations des prix et la volatilité des prix) dans la fonction de l’offre. Un modèle d’hétéroscédasticité conditionnelle autorégressive généralisée (GARCH) est utilisé afin de modéliser ces facteurs du risque. Les paramètres du modèle sont estimés par la méthode de l’Information Complète Maximum Vraisemblance (FIML). Les résultats empiriques montrent l’effet négatif de la volatilité du prix sur la production alors que la prévisibilité des prix a un effet positif sur la quantité produite. Comme attendu, nous constatons que l’application du programme d’assurance-stabilisation des revenus agricoles (ASRA) au Québec induit une plus importante sensibilité de l’offre par rapport au prix effectif (le prix incluant la compensation de l’ASRA) que par rapport au prix du marché. Par ailleurs, l’offre est moins sensible au prix des intrants qu’au prix de l’output. La diminution de l’aversion au risque de producteur est une autre conséquence de l’application de ce programme. En outre, l’estimation de la prime marginale relative au risque révèle que le producteur du maïs est le producteur le moins averse au risque (comparativement à celui de porc ou d’agneau). Le troisième chapitre consiste en l’analyse du changement de préférence du transformateur québécois du porc pour ce qui est du choix de marché. Nous supposons que le transformateur a la possibilité de fournir les produits sur deux marchés : étranger et local. Le modèle théorique explique l’offre relative comme étant une fonction à la fois d’anticipation relative et de volatilité relative des prix. Ainsi, ce modèle révèle que la sensibilité de l’offre relative par rapport à la volatilité relative de prix dépend de deux facteurs : d’une part, la part de l’exportation dans la production totale et d’autre part, l’élasticité de substitution entre les deux marchés. Un modèle à correction d’erreurs est utilisé lors d’estimation des paramètres du modèle. Les résultats montrent l’effet positif et significatif de l’anticipation relative du prix sur l’offre relative à court terme. Ces résultats montrent donc qu’une hausse de la volatilité du prix sur le marché étranger par rapport à celle sur le marché local entraine une baisse de l’offre relative sur le marché étranger à long terme. De plus, selon les résultats, les marchés étranger et local sont plus substituables à long terme qu’à court terme.

Stratégies d'approvisionnement dans un contexte d'enchères de bois

La planification de l’approvisionnement forestier est une tâche complexe nécessitant la prise en compte de plusieurs facteurs qui opèrent dans un contexte instable. Au cours des dernières années, des modèles mathématiques ont été développés pour supporter les entreprises forestières dans leur processus de planification de l’approvisionnement. Néanmoins, le nouveau régime de gestion de la ressource établi par le gouvernement implique maintenant un marché libre de bois, ce qui engendre une nouvelle source d’incertitude. Les modèles d’approvisionnement forestier développés deviennent ainsi incomplets. L’objectif de cette recherche est donc de guider les industriels forestiers dans la planification de leur approvisionnement tout en leur offrant une approche de mise optimale dans le cadre d’enchères scellées au premier prix. Pour ce faire, nous avons exploré différentes stratégies d’approvisionnement regroupant un modèle de base avec approvisionnement via le bois garanti et les enchères, un autre incluant l’achat sur terres privées et un dernier prenant en considération la collaboration entre des partenaires industriels pour la mise aux enchères. Les modèles de planification des opérations forestières élaborés cherchent à maximiser le profit d’une compagnie forestière, tout en sélectionnant la combinaison optimale de secteurs forestiers sur lesquels miser dans les ventes aux enchères. Les résultats pour le cas étudié montrent qu’une compagnie qui applique l’approche de mise optimale proposée obtient une moyenne de gain plus élevée que les autres soumissionnaires qui n’appliquent pas une telle approche. De plus, lorsque la compagnie forestière intègre dans sa planification l’approvisionnement via des forêts privées, elle peut obtenir un profit plus élevé (augmentation de 5% par rapport au modèle de base). La collaboration s’avère la stratégie d’approvisionnement qui offre le profit le plus élevé pour la compagnie tout en permettant une utilisation plus efficace de la ressource forestière.

Vaisseau sanguin reconstruit par génie tissulaire : Développement d'une nouvelle approche pour la reconstruction de la media et interaction avec les microparticules

La media vasculaire est au coeur des processus physiopathologiques qui entraînent le développement de l’athérosclérose. L’utilisation d’une media reconstruite par génie tissulaire permet d’étudier les cellules musculaires lisses (CML) humaines dans un environnement plus physiologique que les cellules en culture monocouche. Les travaux présentés dans cette thèse sont orientés autour de la media vasculaire reconstruite par génie tissulaire comme modèle d’étude pharmacologique et prothèse vasculaire autologue. La première partie des travaux porte sur l’étude des interactions de cette tunique avec les microparticules (MP) circulantes. D’abord, nous avons montré que la présence de l’adventice modifie la réponse de la media aux MP produites in vitro à partir des lymphocytes T. Ensuite, l’étude de l’effet des MP isolées du sérum de patients en choc septique sur la media humaine a démontré que ces MP sont en mesure d’augmenter la contraction de la media par un mécanisme impliquant une diminution du NO et une augmentation de l’expression de l’ARN messager de l’interleukine-10. L’incubation de la media reconstruite avec cette cytokine anti-inflammatoire bloque l’hyporéactivité induite par les lipopolysaccharides. Le même phénomène a été reproduit in vivo, chez le rongeur. Ces résultats suggèrent que les SMP auraient un effet protecteur sur la fonction vasculaire, en potentialisant la contraction de la media. Ensuite, nous avons optimisé l’approche de reconstruction de prothèses vasculaires par auto-assemblage proposée initialement pour l’adapter au contexte particulier des CML. L’objectif principal était de permettre l’étude physiopathologique de la media à partir de toutes les lignées de CML; indépendamment de leur capacité de synthèse de matrice extracellulaire. Pour ce faire, nous avons développé un échafaudage de matrice extracellulaire produit par auto-assemblage à partir de fibroblastes humains. L’utilisation de cet échafaudage génère une media plus résistante et plus contractile que la technique initiale. Enfin, une anisotropie a été créée dans cet échafaudage pour permettre une orientation physiologique des CML. La media reconstruite devient ainsi plus résistante et plus contractile. Ces améliorations permettent de reconstruire des media à partir des cellules de plus de patients et mèneront à des études pharmacologiques plus représentatives de la population. Cet échafaudage facilitera la translation clinique de ce modèle de media reconstruite par génie tissulaire.

L'impact du glissement en fréquence lors de l'accélération directe d'électrons par le faisceau laser

L’accélération directe d’électrons par des impulsions ultrabrèves de polarisation radiale fortement focalisées démontre un grand potentiel, notamment, pour la production de paquets d’électrons ultrabrefs. Plusieurs aspects de ce schéma d’accélération restent toutefois à être explorés pour en permettre une maîtrise approfondie. Dans le cadre du présent mémoire, on s’intéresse à l’ajout d’une dérive de fréquence au champ de l’impulsion TM01 utilisée. Les expressions exactes des composantes du champ électromagnétique de l’impulsion TM01 sont établies à partir d’une généralisation du spectre de Poisson. Il s’agit, à notre connaissance, du premier modèle analytique exact pour la description d’une impulsion avec une dérive de fréquence. Ce modèle est utilisé pour étudier l’impact du glissement en fréquence sur le schéma d’accélération, grâce à des simulations “particule test” unidimensionnelles, considérant en premier lieu une énergie constante par impulsion, puis un champ maximum constant. Les résultats révèlent que le glissement en fréquence diminue le gain en énergie maximum atteignable dans le cadre du schéma d’accélération à l’étude ; une baisse d’efficacité de plusieurs dizaines de pourcents peut survenir. De plus, les simulations mettent en évidence certaines différences reliées à l’utilisation d’impulsions avec une dérive vers les basses fréquences ou avec une dérive vers les hautes fréquences : il se trouve que, pour un glissement en fréquence de même grandeur, l’impulsion avec une dérive vers les basses fréquences conduit à un gain en énergie cinétique maximum plus élevé pour l’électron que l’impulsion avec une dérive vers les hautes fréquences.

Facteurs psychologiques intervenant dans la réponse au stress chez les préposés aux bénéficiaires travaillant auprès d'une clientèle Alzheimer en centre d'hébergement qui présente des symptômes comportementaux

À l’heure actuelle, il est estimé que 60% des personnes hébergées dans les centres d’hébergement publics du Québec seraient atteintes de la maladie d’Alzheimer. De ce nombre, plusieurs manifesteraient des symptômes comportementaux associés à la démence. Les préposés aux bénéficiaires représentent le corps de métier le plus en contact avec les personnes hébergées dans les unités et, de par la nature de leurs tâches, ils seraient plus à risque d’être exposés à des troubles comportementaux. Étant donné que ces comportements peuvent constituer une source de stress pour les préposés aux bénéficiaires, la présente étude vise à estimer la contribution d’un ensemble de variables sur leur niveau de détresse psychologique. Ces variables comprennent la fréquence des symptômes comportementaux perçus, les évaluations cognitives primaires et secondaires, le sentiment d’efficacité personnelle et les stratégies de coping. Au total, quatre-vingt-douze préposés aux bénéficiaires détenant des postes de jour ont été recrutés dans les centres d’hébergement de la région de Québec dans les Centres de santé et des services sociaux de la Vieille-Capitale, Québec-Nord et Portneuf. Une analyse de régression multiple révèle que le modèle explique 42,3% de la variance de la variable dépendante, et que la fréquence des troubles comportementaux non agressifs, l’évaluation cognitive de type menace et la recherche de soutien émotionnel contribuent à la détresse psychologique ressentie par les préposés. Les résultats de ce mémoire mettent en lumière l’importance des symptômes comportementaux non agressifs qui semblent souvent sous-estimés comparativement aux troubles agressifs. Le mémoire propose également une réflexion sur la théorie transactionnelle de Lazarus et Folkman et sur ses différentes composantes.

Multivariate statistical modeling of an anode backing furnace - Modélisation statistique multivariée du four à cuisson des anodes utilisées dans la fabrication d'aluminium primaire

La stratégie actuelle de contrôle de la qualité de l’anode est inadéquate pour détecter les anodes défectueuses avant qu’elles ne soient installées dans les cuves d’électrolyse. Des travaux antérieurs ont porté sur la modélisation du procédé de fabrication des anodes afin de prédire leurs propriétés directement après la cuisson en utilisant des méthodes statistiques multivariées. La stratégie de carottage des anodes utilisée à l’usine partenaire fait en sorte que ce modèle ne peut être utilisé que pour prédire les propriétés des anodes cuites aux positions les plus chaudes et les plus froides du four à cuire. Le travail actuel propose une stratégie pour considérer l’histoire thermique des anodes cuites à n’importe quelle position et permettre de prédire leurs propriétés. Il est montré qu’en combinant des variables binaires pour définir l’alvéole et la position de cuisson avec les données routinières mesurées sur le four à cuire, les profils de température des anodes cuites à différentes positions peuvent être prédits. Également, ces données ont été incluses dans le modèle pour la prédiction des propriétés des anodes. Les résultats de prédiction ont été validés en effectuant du carottage supplémentaire et les performances du modèle sont concluantes pour la densité apparente et réelle, la force de compression, la réactivité à l’air et le Lc et ce peu importe la position de cuisson.

Modélisation de l'évolution hydroclimatique des flux et stocks d'eau verte et d'eau bleue du bassin versant de la Garonne

La gestion intégrée de la ressource en eau implique de distinguer les parcours de l’eau qui sont accessibles aux sociétés de ceux qui ne le sont pas. Les cheminements de l’eau sont nombreux et fortement variables d’un lieu à l’autre. Il est possible de simplifier cette question en s’attardant plutôt aux deux destinations de l’eau. L’eau bleue forme les réserves et les flux dans l’hydrosystème : cours d’eau, nappes et écoulements souterrains. L’eau verte est le flux invisible de vapeur d’eau qui rejoint l’atmosphère. Elle inclut l’eau consommée par les plantes et l’eau dans les sols. Or, un grand nombre d’études ne portent que sur un seul type d’eau bleue, en ne s’intéressant généralement qu’au devenir des débits ou, plus rarement, à la recharge des nappes. Le portrait global est alors manquant. Dans un même temps, les changements climatiques viennent impacter ce cheminement de l’eau en faisant varier de manière distincte les différents composants de cycle hydrologique. L’étude réalisée ici utilise l’outil de modélisation SWAT afin de réaliser le suivi de toutes les composantes du cycle hydrologique et de quantifier l’impact des changements climatiques sur l’hydrosystème du bassin versant de la Garonne. Une première partie du travail a permis d’affiner la mise en place du modèle pour répondre au mieux à la problématique posée. Un soin particulier a été apporté à l’utilisation de données météorologiques sur grille (SAFRAN) ainsi qu’à la prise en compte de la neige sur les reliefs. Le calage des paramètres du modèle a été testé dans un contexte differential split sampling, en calant puis validant sur des années contrastées en terme climatique afin d’appréhender la robustesse de la simulation dans un contexte de changements climatiques. Cette étape a permis une amélioration substantielle des performances sur la période de calage (2000-2010) ainsi que la mise en évidence de la stabilité du modèle face aux changements climatiques. Par suite, des simulations sur une période d’un siècle (1960-2050) ont été produites puis analysées en deux phases : i) La période passée (1960-2000), basée sur les observations climatiques, a servi de période de validation à long terme du modèle sur la simulation des débits, avec de très bonnes performances. L’analyse des différents composants hydrologiques met en évidence un impact fort sur les flux et stocks d’eau verte, avec une diminution de la teneur en eau des sols et une augmentation importante de l’évapotranspiration. Les composantes de l’eau bleue sont principalement perturbées au niveau du stock de neige et des débits qui présentent tous les deux une baisse substantielle. ii) Des projections hydrologiques ont été réalisées (2010-2050) en sélectionnant une gamme de scénarios et de modèles climatiques issus d’une mise à l’échelle dynamique. L’analyse de simulation vient en bonne part confirmer les conclusions tirées de la période passée : un impact important sur l’eau verte, avec toujours une baisse de la teneur en eau des sols et une augmentation de l’évapotranspiration potentielle. Les simulations montrent que la teneur en eau des sols pendant la période estivale est telle qu’elle en vient à réduire les flux d’évapotranspiration réelle, mettant en évidence le possible déficit futur des stocks d’eau verte. En outre, si l’analyse des composantes de l’eau bleue montre toujours une diminution significative du stock de neige, les débits semblent cette fois en hausse pendant l’automne et l’hiver. Ces résultats sont un signe de l’«accélération» des composantes d’eau bleue de surface, probablement en relation avec l’augmentation des évènements extrêmes de précipitation. Ce travail a permis de réaliser une analyse des variations de la plupart des composantes du cycle hydrologique à l’échelle d’un bassin versant, confirmant l’importance de prendre en compte toutes ces composantes pour évaluer l’impact des changements climatiques et plus largement des changements environnementaux sur la ressource en eau.

Développement et expérimentation d'algorithmes de réorientation pour un robot sériel en chute libre

Ce mémoire présente 2 types de méthodes pour effectuer la réorientation d’un robot sériel en chute libre en utilisant les mouvements internes de celui-ci. Ces mouvements sont prescrits à partir d’algorithmes de planification de trajectoire basés sur le modèle dynamique du robot. La première méthode tente de réorienter le robot en appliquant une technique d’optimisation locale fonctionnant avec une fonction potentielle décrivant l’orientation du système, et la deuxième méthode applique des fonctions sinusoïdales aux articulations pour réorienter le robot. Pour tester les performances des méthodes en simulation, on tente de réorienter le robot pour une configuration initiale et finale identiques où toutes les membrures sont alignées mais avec le robot ayant complété une rotation de 180 degrés sur lui-même. Afin de comparer les résultats obtenus avec la réalité, un prototype de robot sériel plan flottant possédant trois membrures et deux liaisons rotoïdes est construit. Les expérimentations effectuées montrent que le prototype est capable d’atteindre les réorientations prescrites si peu de perturbations extérieures sont présentes et ce, même si le contrôle de l’orientation est effectué en boucle ouverte.

Analyse numérique du changement de phase solide-liquide autour d'un tube horizontal soumis à une sollicitation thermique périodique

Ce mémoire présente un modèle mathématique et numérique pour analyser le comportement d’une unité de stockage thermique à changement de phase solide-liquide représentée par un tube autour duquel se trouve le matériau à changement de phase. Le système est soumis à une charge oscillant entre le chauffage et le refroidissement. Une analyse d’ordre de grandeur permet de prédire le comportement du système en fonction des principaux nombres adimensionnels. Un paramètre adimensionnel est proposé pour délimiter les concepts dans lesquels la conduction domine par rapport à ceux où la convection naturelle domine. L’étude dévoile l’impact des paramètres de conception de l’unité de stockage thermique sur son fonctionnement et approfondit les connaissances dans le domaine du changement de phase avec convection naturelle. Différents indicateurs ont été développés pour analyser la performance du système, tels que les dimensions de la zone affectée thermiquement, le volume fondu ou solidifié et une analyse fréquentielle. Des corrélations sont proposées pour déterminer facilement le comportement du système.

Effets de la vitamine D et du sexe sur l’association entre l’arthrite et les maladies cardiovasculaires

Se basant sur les données d’un large registre américain, le National Health and Nutrition Examination Survey (NHANES) des années 2005-2006, nous avons réalisé une étude transversale où 3406 hommes et femmes âgés entre 20 et 69 ans ont été retenus. L’objectif était d’évaluer l’association entre l’arthrite et les maladies cardiovasculaires (MCV) ainsi que les effets du sexe et de la vitamine D sur cette association. L’arthrite et les maladies cardiovasculaires étaient rapportées dans un questionnaire médical, et l’exposition à la vitamine D était mesurée à partir des concentrations sériques de la 25-hydroxyvitamine D (25(OH)D). Des ajustements pour diverses variables confondantes ont été considérés dans les modèles multivariés. Les analyses statistiques ont été stratifiées par niveau sérique de vitamine D (déficient et suffisant) et appliquées séparément chez les hommes et les femmes. La régression logistique multiple a été utilisée pour évaluer l’association entre l’arthrite et les MCV ; des rapports de cotes (RC) avec leurs intervalles de confiance à 95% ont été calculés. Le modèle complet comprenait un terme d’interaction triple entre l’arthrite, le sexe et la vitamine D, et ce, dans le but d’étudier les possibles effets modifiants du sexe et des concentrations sériques de vitamine D sur l’association entre l’arthrite et les MCV. Pour mesurer ces effets, nous avons calculé des rapports des RC (RRC) avec leurs intervalles de confiance à 95% ; un RRC de 1 signifiant une absence d’effet modifiant. Nous avons observé une double association statistiquement significative entre le diagnostic auto-déclaré de l’arthrite et celui des MCV, mais cette association n’a pas été différente en fonction des concentrations sériques de vitamine D, ni en fonction du sexe.