Modèle et application pour la génération automatique de parcours d'apprentissage personnalisés à partir de sources de confiance

Résumé Lors d'une recherche d'information, l'apprenant est très souvent confronté à des problèmes de guidage et de personnalisation. Ceux-ci sont d'autant plus importants que la recherche se fait dans un environnement ouvert tel que le Web. En effet, dans ce cas, il n'y a actuellement pas de contrôle de pertinence sur les ressources proposées pas plus que sur l'adéquation réelle aux besoins spécifiques de l'apprenant. A travers l'étude de l'état de l'art, nous avons constaté l'absence d'un modèle de référence qui traite des problématiques liées (i) d'une part aux ressources d'apprentissage notamment à l'hétérogénéité de la structure et de la description et à la protection en terme de droits d'auteur et (ii) d'autre part à l'apprenant en tant qu'utilisateur notamment l'acquisition des éléments le caractérisant et la stratégie d'adaptation à lui offrir. Notre objectif est de proposer un système adaptatif à base de ressources d'apprentissage issues d'un environnement à ouverture contrôlée. Celui-ci permet de générer automatiquement sans l'intervention d'un expert pédagogue un parcours d'apprentissage personnalisé à partir de ressources rendues disponibles par le biais de sources de confiance. L'originalité de notre travail réside dans la proposition d'un modèle de référence dit de Lausanne qui est basé sur ce que nous considérons comme étant les meilleures pratiques des communautés : (i) du Web en terme de moyens d'ouverture, (ii) de l'hypermédia adaptatif en terme de stratégie d'adaptation et (iii) de l'apprentissage à distance en terme de manipulation des ressources d'apprentissage. Dans notre modèle, la génération des parcours personnalisés se fait sur la base (i) de ressources d'apprentissage indexées et dont le degré de granularité en favorise le partage et la réutilisation. Les sources de confiance utilisées en garantissent l'utilité et la qualité. (ii) de caractéristiques de l'utilisateur, compatibles avec les standards existants, permettant le passage de l'apprenant d'un environnement à un autre. (iii) d'une adaptation à la fois individuelle et sociale. Pour cela, le modèle de Lausanne propose : (i) d'utiliser ISO/MLR (Metadata for Learning Resources) comme formalisme de description. (ii) de décrire le modèle d'utilisateur avec XUN1 (eXtended User Model), notre proposition d'un modèle compatible avec les standards IEEE/PAPI et IMS/LIP. (iii) d'adapter l'algorithme des fourmis au contexte de l'apprentissage à distance afin de générer des parcours personnalisés. La dimension individuelle est aussi prise en compte par la mise en correspondance de MLR et de XUM. Pour valider notre modèle, nous avons développé une application et testé plusieurs scenarii mettant en action des utilisateurs différents à des moments différents. Nous avons ensuite procédé à des comparaisons entre ce que retourne le système et ce que suggère l'expert. Les résultats s'étant avérés satisfaisants dans la mesure où à chaque fois le système retourne un parcours semblable à celui qu'aurait proposé l'expert, nous sommes confortées dans notre approche.

The rationale of retinal endovascular fibrinolysis in the treatment of retinal vein occlusion : from experimental data to clinical application.

PURPOSE: : We describe a retinal endovascular fibrinolysis technique to directly reperfuse experimentally occluded retinal veins using a simple micropipette. METHODS: : Retinal vein occlusion was photochemically induced in 12 eyes of 12 minipigs: after intravenous injection of 10% fluorescein (1-mL bolus), the targeted retinal vein segment was exposed to thrombin (50 units) and to Argon laser (100-200 mW) through a pars plana approach. A beveled micropipette with a 30-μm-diameter sharp edge was used for micropuncture of the occluded vein and endovascular microinjection of tissue plasminogen activator (50 μg/mL) in 11 eyes. In one control eye, balanced salt solution was injected. The lesion site was examined histologically. RESULTS: : Retinal vein occlusion was achieved in all cases. Endovascular microinjection of tissue plasminogen activator or balanced salt solution led to reperfusion of the occluded retinal vein in all cases. Indicative of successful reperfusion were the following: continuous endovascular flow, unaffected collateral circulation, no optic disk ischemia, and no venous wall bleeding. However, balanced salt solution injection was accompanied by thrombus formation at the punctured site, whereas no thrombus was observed with tissue plasminogen activator injection. CONCLUSION: : Retinal endovascular fibrinolysis constitutes an efficient method of micropuncture and reperfusion of an experimentally occluded retinal vein. Thrombus formation at the punctured site can be prevented by injection of tissue plasminogen activator.

Multi-modal Change Detection, Application to the Detection of Flooded Areas: Outcome of the 2009-2010 data fusion contest

The 2009-2010 Data Fusion Contest organized by the Data Fusion Technical Committee of the IEEE Geoscience and Remote Sensing Society was focused on the detection of flooded areas using multi-temporal and multi-modal images. Both high spatial resolution optical and synthetic aperture radar data were provided. The goal was not only to identify the best algorithms (in terms of accuracy), but also to investigate the further improvement derived from decision fusion. This paper presents the four awarded algorithms and the conclusions of the contest, investigating both supervised and unsupervised methods and the use of multi-modal data for flood detection. Interestingly, a simple unsupervised change detection method provided similar accuracy as supervised approaches, and a digital elevation model-based predictive method yielded a comparable projected change detection map without using post-event data.

Detection of millimetric deformation using a terrestrial laser scanner: experiment and application to a rockfall event

Abstract. Terrestrial laser scanning (TLS) is one of the most promising surveying techniques for rockslope characteriza- tion and monitoring. Landslide and rockfall movements can be detected by means of comparison of sequential scans. One of the most pressing challenges of natural hazards is com- bined temporal and spatial prediction of rockfall. An outdoor experiment was performed to ascertain whether the TLS in- strumental error is small enough to enable detection of pre- cursory displacements of millimetric magnitude. This con- sists of a known displacement of three objects relative to a stable surface. Results show that millimetric changes cannot be detected by the analysis of the unprocessed datasets. Dis- placement measurement are improved considerably by ap- plying Nearest Neighbour (NN) averaging, which reduces the error (1σ ) up to a factor of 6. This technique was ap- plied to displacements prior to the April 2007 rockfall event at Castellfollit de la Roca, Spain. The maximum precursory displacement measured was 45 mm, approximately 2.5 times the standard deviation of the model comparison, hampering the distinction between actual displacement and instrumen- tal error using conventional methodologies. Encouragingly, the precursory displacement was clearly detected by apply- ing the NN averaging method. These results show that mil- limetric displacements prior to failure can be detected using TLS.

Application of low temperature thermochronology to understanding cooling and exhumation in the Central Swiss Alps

THESIS ABSTRACT : Low-temperature thermochronology relies on application of radioisotopic systems whose closure temperatures are below temperatures at which the dated phases are formed. In that sense, the results are interpreted as "cooling ages" in contrast to "formation ages". Owing to the low closure-temperatures, it is possible to reconstruct exhumation and cooling paths of rocks during their residence at shallow levels of the crust, i.e. within first ~10 km of depth. Processes occurring at these shallow depths such as final exhumation, faulting and relief formation are fundamental for evolution of the mountain belts. This thesis aims at reconstructing the tectono-thermal history of the Aar massif in the Central Swiss Alps by means of zircon (U-Th)/He, apatite (U-Th)/He and apatite fission track thermochronology. The strategy involved acquisition of a large number of samples from a wide range of elevations in the deeply incised Lötschen valley and a nearby NEAT tunnel. This unique location allowed to precisely constrain timing, amount and mechanisms of exhumation of the main orographic feature of the Central Alps, evaluate the role of topography on the thermochronological record and test the impact of hydrothermal activity. Samples were collected from altitudes ranging between 650 and 3930 m and were grouped into five vertical profiles on the surface and one horizontal in the tunnel. Where possible, all three radiometric systems were applied to each sample. Zircon (U-Th)/He ages range from 5.1 to 9.4 Ma and are generally positively correlated with altitude. Age-elevation plots reveal a distinct break in slope, which translates into exhumation rate increasing from ~0.4 to ~3 km/Ma at 6 Ma. This acceleration is independently confirmed by increased cooling rates on the order of 100°C/Ma constrained on the basis of age differences between the zircon (U-Th)/He and the remaining systems. Apatite fission track data also plot on a steep age-elevation curve indicating rapid exhumation until the end of the Miocene. The 6 Ma event is interpreted as reflecting tectonically driven uplift of the Aar massif. The late Miocene timing implies that the increase of precipitation in the Pliocene did not trigger rapid exhumation in the Aar massif. The Messinian salinity crisis in the Mediterranean could not directly intensify erosion of the Aar but associated erosional output from the entire Alps may have tapered the orogenic wedge and caused reactivation of thrusting in the Aar massif. The high exhumation rates in the Messinian were followed by a decrease to ~1.3 km/Ma as evidenced by ~8 km of exhumation during last 6 Ma. The slowing of exhumation is also apparent from apatite (U-Th)1He age-elevation data in the northern part of the Lötschen valley where they plot on a ~0.5km/Ma line and range from 2.4 to 6.4 Ma However, from the apatite (U-Th)/He and fission track data from the NEAT tunnel, there is an indication of a perturbation of the record. The apatite ages are youngest under the axis of the valley, in contrast to an expected pattern where they would be youngest in the deepest sections of the tunnel due to heat advection into ridges. The valley however, developed in relatively soft schists while the ridges are built of solid granitoids. In line with hydrological observations from the tunnel, we suggest that the relatively permeable rocks under the valley floor, served as conduits of geothermal fluids that caused reheating leading to partial Helium loss and fission track annealing in apatites. In consequence, apatite ages from the lowermost samples are too young and the calculated exhumation rates may underestimate true values. This study demonstrated that high-density sampling is indispensable to provide meaningful thermochronological data in the Alpine setting. The multi-system approach allows verifying plausibility of the data and highlighting sources of perturbation. RÉSUMÉ DE THÈSE : La thermochronologie de basse température dépend de l'utilisation de systèmes radiométriques dont la température de fermeture est nettement inférieure à la température de cristallisation du minéral. Les résultats obtenus sont par conséquent interprétés comme des âges de refroidissement qui diffèrent des âges de formation obtenus par le biais d'autres systèmes de datation. Grâce aux températures de refroidissement basses, il est aisé de reconstruire les chemins de refroidissement et d'exhumation des roches lors de leur résidence dans la croute superficielle (jusqu'à 10 km). Les processus qui entrent en jeu à ces faibles profondeurs tels que l'exhumation finale, la fracturation et le faillage ainsi que la formation du relief sont fondamentaux dans l'évolution des chaînes de montagne. Ces dernières années, il est devenu clair que l'enregistrement thermochronologique dans les orogènes peut être influencé par le relief et réinitialisé par l'advection de la chaleur liée à la circulation de fluides géothermaux après le refroidissement initial. L'objectif de cette thèse est de reconstruire l'histoire tectono-thermique du massif de l'Aar dans les Alpes suisses Centrales à l'aide de trois thermochronomètres; (U-Th)/He sur zircon, (U-Th)/He sur apatite et les traces de fission sur apatite. Afin d'atteindre cet objectif, nous avons récolté un grand nombre d'échantillons provenant de différentes altitudes dans la vallée fortement incisée de Lötschental ainsi que du tunnel de NEAT. Cette stratégie d'échantillonnage nous a permis de contraindre de manière précise la chronologie, les quantités et les mécanismes d'exhumation de cette zone des Alpes Centrales, d'évaluer le rôle de la topographie sur l'enregistrement thermochronologique et de tester l'impact de l'hydrothermalisme sur les géochronomètres. Les échantillons ont été prélevés à des altitudes comprises entre 650 et 3930m selon 5 profils verticaux en surface et un dans le tunnel. Quand cela à été possible, les trois systèmes radiométriques ont été appliqués aux échantillons. Les âges (U-Th)\He obtenus sur zircons sont compris entre 5.l et 9.4 Ma et sont corrélés de manière positive avec l'altitude. Les graphiques représentant l'âge et l'élévation montrent une nette rupture de la pente qui traduisent un accroissement de la vitesse d'exhumation de 0.4 à 3 km\Ma il y a 6 Ma. Cette accélération de l'exhumation est confirmée par les vitesses de refroidissement de l'ordre de 100°C\Ma obtenus à partir des différents âges sur zircons et à partir des autres systèmes géochronologiques. Les données obtenues par traces de fission sur apatite nous indiquent également une exhumation rapide jusqu'à la fin du Miocène. Nous interprétons cet évènement à 6 Ma comme étant lié à l'uplift tectonique du massif de l'Aar. Le fait que cet évènement soit tardi-miocène implique qu'une augmentation des précipitations au Pliocène n'a pas engendré cette exhumation rapide du massif de l'Aar. La crise Messinienne de la mer méditerranée n'a pas pu avoir une incidence directe sur l'érosion du massif de l'Aar mais l'érosion associée à ce phénomène à pu réduire le coin orogénique alpin et causer la réactivation des chevauchements du massif de l'Aar. L'exhumation rapide Miocène a été suivie pas une diminution des taux d'exhumation lors des derniers 6 Ma (jusqu'à 1.3 km\Ma). Cependant, les âges (U-Th)\He sur apatite ainsi que les traces de fission sur apatite des échantillons du tunnel enregistrent une perturbation de l'enregistrement décrit ci-dessus. Les âges obtenus sur les apatites sont sensiblement plus jeunes sous l'axe de la vallée en comparaison du profil d'âges attendus. En effet, on attendrait des âges plus jeunes sous les parties les plus profondes du tunnel à cause de l'advection de la chaleur dans les flancs de la vallée. La vallée est creusée dans des schistes alors que les flancs de celle-ci sont constitués de granitoïdes plus durs. En accord avec les observations hydrologiques du tunnel, nous suggérons que la perméabilité élevée des roches sous l'axe de la vallée à permi l'infiltration de fluides géothermaux qui a généré un réchauffement des roches. Ce réchauffement aurait donc induit une perte d'Hélium et un recuit des traces de fission dans les apatites. Ceci résulterait en un rajeunissement des âges apatite et en une sous-estimation des vitesses d'exhumation sous l'axe de la vallée. Cette étude à servi à démontrer la nécessité d'un échantillonnage fin et précis afin d'apporter des données thermochronologiques de qualité dans le contexte alpin. Cette approche multi-système nous a permi de contrôler la pertinence des données acquises ainsi que d'identifier les sources possibles d'erreurs lors d'études thermochronologiques. RÉSUMÉ LARGE PUBLIC Lors d'une orogenèse, les roches subissent un cycle comprenant une subduction, de la déformation, du métamorphisme et, finalement, un retour à la surface (ou exhumation). L'exhumation résulte de la déformation au sein de la zone de collision, menant à un raccourcissement et un apaissessement de l'édifice rocheux, qui se traduit par une remontée des roches, création d'une topographie et érosion. Puisque l'érosion agit comme un racloir sur la partie supérieure de l'édifice, des tentatives de corrélation entre les épisodes d'exhumation rapide et les périodes d'érosion intensive, dues aux changements climatiques, ont été effectuées. La connaissance de la chronologie et du lieu précis est d'une importance capitale pour une quelconque reconstruction de l'évolution d'une chaîne de montagne. Ces critères sont donnés par un retraçage des changements de la température de la roche en fonction du temps, nous donnant le taux de refroidissement. L'instant auquel les roches ont refroidit, passant une certaine température, est contraint par l'application de techniques de datation par radiométrie. Ces méthodes reposent sur la désintégration des isotopes radiogéniques, tels que l'uranium et le potassium, tous deux abondants dans les roches de la croûte terrestre. Les produits de cette désintégration ne sont pas retenus dans les minéraux hôtes jusqu'au moment du refroidissement de la roche sous une température appelée 'de fermeture' , spécifique à chaque système de datation. Par exemple, la désintégration radioactive des atomes d'uranium et de thorium produit des atomes d'hélium qui s'échappent d'un cristal de zircon à des températures supérieures à 200°C. En mesurant la teneur en uranium-parent, l'hélium accumulé et en connaissant le taux de désintégration, il est possible de calculer à quel moment la roche échantillonnée est passée sous la température de 200°C. Si le gradient géothermal est connu, les températures de fermeture peuvent être converties en profondeurs actuelles (p. ex. 200°C ≈ 7km), et le taux de refroidissement en taux d'exhumation. De plus, en datant par système radiométrique des échantillons espacés verticalement, il est possible de contraindre directement le taux d'exhumation de la section échantillonnée en observant les différences d'âges entre des échantillons voisins. Dans les Alpes suisses, le massif de l'Aar forme une structure orographique majeure. Avec des altitudes supérieures à 4000m et un relief spectaculaire de plus de 2000m, le massif domine la partie centrale de la chaîne de montagne. Les roches aujourd'hui exposées à la surface ont été enfouies à plus de 10 km de profond il y a 20 Ma, mais la topographie actuelle du massif de l'Aar semble surtout s'être développée par un soulèvement actif depuis quelques millions d'années, c'est-à-dire depuis le Néogène supérieur. Cette période comprend un changement climatique soudain ayant touché l'Europe il y a environ 5 Ma et qui a occasionné de fortes précipitations, entraînant certainement une augmentation de l'érosion et accélérant l'exhumation des Alpes. Dans cette étude, nous avons employé le système de datation (U-TH)/He sur zircon, dont la température de fermeture de 200°C est suffisamment basse pour caractériser l'exhumation du Néogène sup. /Pliocène. Les échantillons proviennent du Lötschental et du tunnel ferroviaire le plus profond du monde (NEAT) situé dans la partie ouest du massif de l'Aar. Considérés dans l'ensemble, ces échantillons se répartissent sur un dénivelé de 3000m et des âges de 5.1 à 9.4 Ma. Les échantillons d'altitude supérieure (et donc plus vieux) documentent un taux d'exhumation de 0.4 km/Ma jusqu'à il y a 6 Ma, alors que les échantillons situés les plus bas ont des âges similaires allant de 6 à 5.4 Ma, donnant un taux jusqu'à 3km /Ma. Ces données montrent une accélération dramatique de l'exhumation du massif de l'Aar il y a 6 Ma. L'exhumation miocène sup. du massif prédate donc le changement climatique Pliocène. Cependant, lors de la crise de salinité d'il y a 6-5.3 Ma (Messinien), le niveau de la mer Méditerranée est descendu de 3km. Un tel abaissement de la surface d'érosion peut avoir accéléré l'exhumation des Alpes, mais le bassin sud alpin était trop loin du massif de l'Aar pour influencer son érosion. Nous arrivons à la conclusion que la datation (U-Th)/He permet de contraindre précisément la chronologie et l'exhumation du massif de l'Aar. Concernant la dualité tectonique-érosion, nous suggérons que, dans le cas du massif de l'Aar, la tectonique prédomine.

The application of Fick's law to evaluate the period of stay of mega-olivines in alkaline lavas

The integration of the differential equation of the second law of Fick applied to the diffusion of chemical elements in a semi-infinite solid made it easier to estimate the time of stay of olivine mega-cristals in contact with the host lava The results of this research show the existence of two groups of olivine. The first remained in contact with the magmatic liquid during 19 to 22 days, while the second remained so during only 5 to 9 days. This distinction is correlative to that based on the qualitative observation.

A 2D/3D image analysis system to track fluorescently labeled structures in rod-shaped cells: application to measure spindle pole asymmetry during mitosis.

BACKGROUND: The yeast Schizosaccharomyces pombe is frequently used as a model for studying the cell cycle. The cells are rod-shaped and divide by medial fission. The process of cell division, or cytokinesis, is controlled by a network of signaling proteins called the Septation Initiation Network (SIN); SIN proteins associate with the SPBs during nuclear division (mitosis). Some SIN proteins associate with both SPBs early in mitosis, and then display strongly asymmetric signal intensity at the SPBs in late mitosis, just before cytokinesis. This asymmetry is thought to be important for correct regulation of SIN signaling, and coordination of cytokinesis and mitosis. In order to study the dynamics of organelles or large protein complexes such as the spindle pole body (SPB), which have been labeled with a fluorescent protein tag in living cells, a number of the image analysis problems must be solved; the cell outline must be detected automatically, and the position and signal intensity associated with the structures of interest within the cell must be determined. RESULTS: We present a new 2D and 3D image analysis system that permits versatile and robust analysis of motile, fluorescently labeled structures in rod-shaped cells. We have designed an image analysis system that we have implemented as a user-friendly software package allowing the fast and robust image-analysis of large numbers of rod-shaped cells. We have developed new robust algorithms, which we combined with existing methodologies to facilitate fast and accurate analysis. Our software permits the detection and segmentation of rod-shaped cells in either static or dynamic (i.e. time lapse) multi-channel images. It enables tracking of two structures (for example SPBs) in two different image channels. For 2D or 3D static images, the locations of the structures are identified, and then intensity values are extracted together with several quantitative parameters, such as length, width, cell orientation, background fluorescence and the distance between the structures of interest. Furthermore, two kinds of kymographs of the tracked structures can be established, one representing the migration with respect to their relative position, the other representing their individual trajectories inside the cell. This software package, called "RodCellJ", allowed us to analyze a large number of S. pombe cells to understand the rules that govern SIN protein asymmetry. CONCLUSIONS: "RodCell" is freely available to the community as a package of several ImageJ plugins to simultaneously analyze the behavior of a large number of rod-shaped cells in an extensive manner. The integration of different image-processing techniques in a single package, as well as the development of novel algorithms does not only allow to speed up the analysis with respect to the usage of existing tools, but also accounts for higher accuracy. Its utility was demonstrated on both 2D and 3D static and dynamic images to study the septation initiation network of the yeast Schizosaccharomyces pombe. More generally, it can be used in any kind of biological context where fluorescent-protein labeled structures need to be analyzed in rod-shaped cells. AVAILABILITY: RodCellJ is freely available under http://bigwww.epfl.ch/algorithms.html, (after acceptance of the publication).

Body fluid and tissue analysis using filter paper sampling support prior to LC-MS/MS: application to fatal overdose with colchicine

Because of the various matrices available for forensic investigations, the development of versatile analytical approaches allowing the simultaneous determination of drugs is challenging. The aim of this work was to assess a liquid chromatography-tandem mass spectrometry (LC-MS/MS) platform allowing the rapid quantification of colchicine in body fluids and tissues collected in the context of a fatal overdose. For this purpose, filter paper was used as a sampling support and was associated with an automated 96-well plate extraction performed by the LC autosampler itself. The developed method features a 7-min total run time including automated filter paper extraction (2 min) and chromatographic separation (5 min). The sample preparation was reduced to a minimum regardless of the matrix analyzed. This platform was fully validated for dried blood spots (DBS) in the toxic concentration range of colchicine. The DBS calibration curve was applied successfully to quantification in all other matrices (body fluids and tissues) except for bile, where an excessive matrix effect was found. The distribution of colchicine for a fatal overdose case was reported as follows: peripheral blood, 29 ng/ml; urine, 94 ng/ml; vitreous humour and cerebrospinal fluid, < 5 ng/ml; pericardial fluid, 14 ng/ml; brain, < 5 pg/mg; heart, 121 pg/mg; kidney, 245 pg/mg; and liver, 143 pg/mg. Although filter paper is usually employed for DBS, we report here the extension of this alternative sampling support to the analysis of other body fluids and tissues. The developed platform represents a rapid and versatile approach for drug determination in multiple forensic media.

Development of a new chlamydiales-specific real-time PCR and its application to respiratory clinical samples.

Originally composed of the single family Chlamydiaceae, the Chlamydiales order has extended considerably over the last several decades. Chlamydia-related bacteria were added and classified into six different families and family-level lineages: the Criblamydiaceae, Parachlamydiaceae, Piscichlamydiaceae, Rhabdochlamydiaceae, Simkaniaceae, and Waddliaceae. While several members of the Chlamydiaceae family are known pathogens, recent studies showed diverse associations of Chlamydia-related bacteria with human and animal infections. Some of these latter bacteria might be of medical importance since, given their ability to replicate in free-living amoebae, they may also replicate efficiently in other phagocytic cells, including cells of the innate immune system. Thus, a new Chlamydiales-specific real-time PCR targeting the conserved 16S rRNA gene was developed. This new molecular tool can detect at least five DNA copies and show very high specificity without cross-amplification from other bacterial clade DNA. The new PCR was validated with 128 clinical samples positive or negative for Chlamydia trachomatis or C. pneumoniae. Of 65 positive samples, 61 (93.8%) were found to be positive with the new PCR. The four discordant samples, retested with the original test, were determined to be negative or below detection limits. Then, the new PCR was applied to 422 nasopharyngeal swabs taken from children with or without pneumonia; a total of 48 (11.4%) samples were determined to be positive, and 45 of these were successfully sequenced. The majority of the sequences corresponded to Chlamydia-related bacteria and especially to members of the Parachlamydiaceae family.