Seismic characterization of heterogeneous sedimentary and fractured rocks based on Biot's theory of poroelasticity

Understanding and quantifying seismic energy dissipation, which manifests itself in terms of velocity dispersion and attenuation, in fluid-saturated porous rocks is of considerable interest, since it offers the perspective of extracting information with regard to the elastic and hydraulic rock properties. There is increasing evidence to suggest that wave-induced fluid flow, or simply WIFF, is the dominant underlying physical mechanism governing these phenomena throughout the seismic, sonic, and ultrasonic frequency ranges. This mechanism, which can prevail at the microscopic, mesoscopic, and macroscopic scale ranges, operates through viscous energy dissipation in response to fluid pressure gradients and inertial effects induced by the passing wavefield. In the first part of this thesis, we present an analysis of broad-band multi-frequency sonic log data from a borehole penetrating water-saturated unconsolidated glacio-fluvial sediments. An inherent complication arising in the interpretation of the observed P-wave attenuation and velocity dispersion is, however, that the relative importance of WIFF at the various scales is unknown and difficult to unravel. An important generic result of our work is that the levels of attenuation and velocity dispersion due to the presence of mesoscopic heterogeneities in water-saturated unconsolidated clastic sediments are expected to be largely negligible. Conversely, WIFF at the macroscopic scale allows for explaining most of the considered data while refinements provided by including WIFF at the microscopic scale in the analysis are locally meaningful. Using a Monte-Carlo-type inversion approach, we compare the capability of the different models describing WIFF at the macroscopic and microscopic scales with regard to their ability to constrain the dry frame elastic moduli and the permeability as well as their local probability distribution. In the second part of this thesis, we explore the issue of determining the size of a representative elementary volume (REV) arising in the numerical upscaling procedures of effective seismic velocity dispersion and attenuation of heterogeneous media. To this end, we focus on a set of idealized synthetic rock samples characterized by the presence of layers, fractures or patchy saturation in the mesocopic scale range. These scenarios are highly pertinent because they tend to be associated with very high levels of velocity dispersion and attenuation caused by WIFF in the mesoscopic scale range. The problem of determining the REV size for generic heterogeneous rocks is extremely complex and entirely unexplored in the given context. In this pilot study, we have therefore focused on periodic media, which assures the inherent self- similarity of the considered samples regardless of their size and thus simplifies the problem to a systematic analysis of the dependence of the REV size on the applied boundary conditions in the numerical simulations. Our results demonstrate that boundary condition effects are absent for layered media and negligible in the presence of patchy saturation, thus resulting in minimum REV sizes. Conversely, strong boundary condition effects arise in the presence of a periodic distribution of finite-length fractures, thus leading to large REV sizes. In the third part of the thesis, we propose a novel effective poroelastic model for periodic media characterized by mesoscopic layering, which accounts for WIFF at both the macroscopic and mesoscopic scales as well as for the anisotropy associated with the layering. Correspondingly, this model correctly predicts the existence of the fast and slow P-waves as well as quasi and pure S-waves for any direction of wave propagation as long as the corresponding wavelengths are much larger than the layer thicknesses. The primary motivation for this work is that, for formations of intermediate to high permeability, such as, for example, unconsolidated sediments, clean sandstones, or fractured rocks, these two WIFF mechanisms may prevail at similar frequencies. This scenario, which can be expected rather common, cannot be accounted for by existing models for layered porous media. Comparisons of analytical solutions of the P- and S-wave phase velocities and inverse quality factors for wave propagation perpendicular to the layering with those obtained from numerical simulations based on a ID finite-element solution of the poroelastic equations of motion show very good agreement as long as the assumption of long wavelengths remains valid. A limitation of the proposed model is its inability to account for inertial effects in mesoscopic WIFF when both WIFF mechanisms prevail at similar frequencies. Our results do, however, also indicate that the associated error is likely to be relatively small, as, even at frequencies at which both inertial and scattering effects are expected to be at play, the proposed model provides a solution that is remarkably close to its numerical benchmark. -- Comprendre et pouvoir quantifier la dissipation d'énergie sismique qui se traduit par la dispersion et l'atténuation des vitesses dans les roches poreuses et saturées en fluide est un intérêt primordial pour obtenir des informations à propos des propriétés élastique et hydraulique des roches en question. De plus en plus d'études montrent que le déplacement relatif du fluide par rapport au solide induit par le passage de l'onde (wave induced fluid flow en anglais, dont on gardera ici l'abréviation largement utilisée, WIFF), représente le principal mécanisme physique qui régit ces phénomènes, pour la gamme des fréquences sismiques, sonique et jusqu'à l'ultrasonique. Ce mécanisme, qui prédomine aux échelles microscopique, mésoscopique et macroscopique, est lié à la dissipation d'énergie visqueuse résultant des gradients de pression de fluide et des effets inertiels induits par le passage du champ d'onde. Dans la première partie de cette thèse, nous présentons une analyse de données de diagraphie acoustique à large bande et multifréquences, issues d'un forage réalisé dans des sédiments glaciaux-fluviaux, non-consolidés et saturés en eau. La difficulté inhérente à l'interprétation de l'atténuation et de la dispersion des vitesses des ondes P observées, est que l'importance des WIFF aux différentes échelles est inconnue et difficile à quantifier. Notre étude montre que l'on peut négliger le taux d'atténuation et de dispersion des vitesses dû à la présence d'hétérogénéités à l'échelle mésoscopique dans des sédiments clastiques, non- consolidés et saturés en eau. A l'inverse, les WIFF à l'échelle macroscopique expliquent la plupart des données, tandis que les précisions apportées par les WIFF à l'échelle microscopique sont localement significatives. En utilisant une méthode d'inversion du type Monte-Carlo, nous avons comparé, pour les deux modèles WIFF aux échelles macroscopique et microscopique, leur capacité à contraindre les modules élastiques de la matrice sèche et la perméabilité ainsi que leur distribution de probabilité locale. Dans une seconde partie de cette thèse, nous cherchons une solution pour déterminer la dimension d'un volume élémentaire représentatif (noté VER). Cette problématique se pose dans les procédures numériques de changement d'échelle pour déterminer l'atténuation effective et la dispersion effective de la vitesse sismique dans un milieu hétérogène. Pour ce faire, nous nous concentrons sur un ensemble d'échantillons de roches synthétiques idéalisés incluant des strates, des fissures, ou une saturation partielle à l'échelle mésoscopique. Ces scénarios sont hautement pertinents, car ils sont associés à un taux très élevé d'atténuation et de dispersion des vitesses causé par les WIFF à l'échelle mésoscopique. L'enjeu de déterminer la dimension d'un VER pour une roche hétérogène est très complexe et encore inexploré dans le contexte actuel. Dans cette étude-pilote, nous nous focalisons sur des milieux périodiques, qui assurent l'autosimilarité des échantillons considérés indépendamment de leur taille. Ainsi, nous simplifions le problème à une analyse systématique de la dépendance de la dimension des VER aux conditions aux limites appliquées. Nos résultats indiquent que les effets des conditions aux limites sont absents pour un milieu stratifié, et négligeables pour un milieu à saturation partielle : cela résultant à des dimensions petites des VER. Au contraire, de forts effets des conditions aux limites apparaissent dans les milieux présentant une distribution périodique de fissures de taille finie : cela conduisant à de grandes dimensions des VER. Dans la troisième partie de cette thèse, nous proposons un nouveau modèle poro- élastique effectif, pour les milieux périodiques caractérisés par une stratification mésoscopique, qui prendra en compte les WIFF à la fois aux échelles mésoscopique et macroscopique, ainsi que l'anisotropie associée à ces strates. Ce modèle prédit alors avec exactitude l'existence des ondes P rapides et lentes ainsi que les quasis et pures ondes S, pour toutes les directions de propagation de l'onde, tant que la longueur d'onde correspondante est bien plus grande que l'épaisseur de la strate. L'intérêt principal de ce travail est que, pour les formations à perméabilité moyenne à élevée, comme, par exemple, les sédiments non- consolidés, les grès ou encore les roches fissurées, ces deux mécanismes d'WIFF peuvent avoir lieu à des fréquences similaires. Or, ce scénario, qui est assez commun, n'est pas décrit par les modèles existants pour les milieux poreux stratifiés. Les comparaisons des solutions analytiques des vitesses des ondes P et S et de l'atténuation de la propagation des ondes perpendiculaires à la stratification, avec les solutions obtenues à partir de simulations numériques en éléments finis, fondées sur une solution obtenue en 1D des équations poro- élastiques, montrent un très bon accord, tant que l'hypothèse des grandes longueurs d'onde reste valable. Il y a cependant une limitation de ce modèle qui est liée à son incapacité à prendre en compte les effets inertiels dans les WIFF mésoscopiques quand les deux mécanismes d'WIFF prédominent à des fréquences similaires. Néanmoins, nos résultats montrent aussi que l'erreur associée est relativement faible, même à des fréquences à laquelle sont attendus les deux effets d'inertie et de diffusion, indiquant que le modèle proposé fournit une solution qui est remarquablement proche de sa référence numérique.

Transforming scientific information with everyday thinking: A social representations perspective

Cette thèse examine la circulation et l'intégration des informations scientifiques dans la pensée quotidienne d'après la théorie des représentations sociales (TRS). En tant qu'alternative aux approches traditionnelles de la communication de la science, les transformations survenant entre le discours scientifique et le discours de sens commun sont considérées comme adaptatives. Deux études sur la circulation des informations dans les media (études 1 et 2) montrent des variations dans les thèmes de discours exposés aux profanes, et parmi les discours de ceux-ci, en fonction de différentes sources. Ensuite, le processus d'ancrage dans le positionnement préalable envers la science est étudié, pour l'explication qu'il fournit de la réception et de la transmission d'informations scientifiques dans le sens commun. Les effets d'ancrage dans les attitudes et croyances préexistants sont reportés dans différents contextes de circulation des informations scientifiques (études 3 à 7), incluant des études de type corrélationnel, experimental et de terrain. Globalement, cette thèse procure des arguments en faveur de la pertinence de la TRS pour la recherche sur la communication de la science, et suggère des développements théoriques et méthodologiques pour ces deux domaines de recherche. Drawing on the social representations theory (SRT), this thesis examines the circulation and integration of scientific information into everyday thinking. As an alternative to the traditional approaches of science communication, it considers transformations between scientific and common-sense discourses as adaptive. Two studies, focused on the spreading of information into the media (Studies 1 and 2), show variations in the themes of discourses introduced to laypersons and in the themes among laypersons' discourses, according to different sources. Anchoring in prior positioning toward science is then studied for the explanation it provides on the reception and transmission of scientific information into common sense. Anchoring effects in prior attitudes and beliefs are reported in different contexts of circulation of scientific information (Studies 3 to 7) by using results from correlational, field, and experimental studies. Overall, this thesis provides arguments for the relevance of SRT in science communication research and suggests theoretical and methodological developments for both domains of research.

Using information from telephone panel surveys to predict reasons for refusal

One of the key problems in conducting surveys is convincing people to participate.¦However, it is often difficult or impossible to determine why people refuse. Panel surveys¦provide information from previous waves that can offer valuable clues as to why people¦refuse to participate. If we are able to anticipate the reasons for refusal, then we¦may be able to take appropriate measures to encourage potential respondents to participate¦in the survey. For example, special training could be provided for interviewers¦on how to convince potential participants to participate.¦This study examines different influences, as determined from the previous wave,¦on refusal reasons that were given by the respondents in the subsequent wave of the¦telephone Swiss Household Panel. These influences include socio-demography, social¦inclusion, answer quality, and interviewer assessment of question understanding and¦of future participation. Generally, coefficients are similar across reasons, and¦between-respondents effects rather than within-respondents effects are significant.¦While 'No interest' reasons are easier to predict, the other reasons are more situational. Survey-specific issues are able to distinguish¦different reasons to some extent.

A follow-up study on the quality of alcohol dependence-related information on the web.

ABSTRACT: In order to evaluate the one-year evolution of web-based information on alcohol dependence, we re-assessed alcohol-related sites in July 2007 with the same evaluating tool that had been used to assess these sites in June 2006. Websites were assessed with a standardized form designed to rate sites on the basis of accountability, presentation, interactivity, readability, and content quality. The DISCERN scale was also used, which aimed to assist persons without content expertise in assessing the quality of written health publications. Scores were highly stable for all components of the form one year later (r = .77 to .95, p < .01). Analysis of variance for repeated measures showed no time effect, no interaction between time and scale, no interaction between time and group (affiliation categories), and no interaction between time, group, and scale. The study highlights lack of change of alcohol-dependence-related web pages across one year.

"MIATA"-minimal information about T cell assays.

Immunotherapy, especially therapeutic vaccination, has a great deal of potential in the treatment of cancer and certain infectious diseases such as HIV (Allison et al., 2006; Fauci et al., 2008; Feldmann and Steinman, 2005). Numerous vaccine candidates have been tested in patients with a variety of tumor types and chronic viral diseases. Often, the best way to assess the clinical potential of these vaccines is to monitor the induced T cell response, and yet there are currently no standards for reporting these results. This letter is an effort to address this problem.

Contribution à l'élaboration de mécanismes de détection, de contrôle et de lutte contre le blanchiment d'argent au regard de l'usage des technologies de l'information et de la communication "cas de l'Algérie"

Résumé : Désormais, la lutte contre le blanchiment d'argent constitue une priorité pour les Etats et les gouvernements dans le but, d'une part, de préserver l'économie et l'intégrité des places financières et, d'autre part, de priver les organisations criminelles des ressources financières. Dans ce contexte, la préoccupation majeure des autorités algériennes en charge de la lutte contre ce phénomène est de mettre en place un dispositif capable de détecter les mécanismes de blanchiment, d'en évaluer la menace et sur la base de cette connaissance, de définir et de déployer les moyens de riposte les plus efficaces et efficients. Mais nous constatons que mener des enquêtes de blanchiment en conséquence à un crime sous-jacent a montré ses limites en matière d'établissement de preuves, d'élucidation d'affaires et de recouvrement des avoirs. Par ailleurs, nous pensons qu'il serait plus judicieux de mettre en place en amont un contrôle «systématique» des flux financiers et des opérations inhabituelles et/ou suspectes et de là, identifier d'éventuelles opérations de blanchiment, sans forcément connaître le crime initial, en veillant au maintien de l'équilibre entre le «tout sécuritaire» orienté vers la surveillance accrue des flux et la préservation de la vie privée et des libertés individuelles. Notre thèse apporte un regard critique sur le dispositif actuel de lutte contre le blanchiment existant en Algérie que nous évaluons et sur lequel nous relevons plusieurs lacunes. Pour répondre aux problèmes identifiés nous proposons des solutions stratégiques, organisationnelles, méthodologiques et technologiques intégrées dans un cadre opérationnel cohérent au niveau national et international.

Traitement de l'information sensorielle chez la souris HeCo

L'hétérotopie sous-corticale en bandes ou double-cortex est une malformation cérébrale causée par une interruption de la migration des neurones du néocortex pendant sa formation. La souris HeCo est un modèle murin de cette affection, caractérisée par un amas de neurones corticaux dans la substance blanche sous-corticale. Les signes cliniques de cette maladie sont le plus souvent une épilepsie réfractaire, un retard développemental et mental. Chez l'homme, l'hétérotopie se trouve en partie en profondeur du cortex somatotopique moteur et sensitif et semble participer à leurs fonctions. L'IRM fonctionnelle a montré lors d'une tâche motrice (taper des doigts), l'activation en plus du cortex moteur controlatéral du cortex hétérotopique sous-jacent. La pathogenèse des malformations corticales est toujours mal comprise, c'est pourquoi il est important d'avoir plusieurs modèles animaux. Jusqu'il a peu, il n'existait que le rat TISH, découvert en 1997, dont la génétique n'est pas connue à ce jour. La souris HeCo est un nouveau modèle animal de malformation corticale dont le gène muté impliquant une protéine associée aux microtubules a été découvert récemment. Elle partage avec les cas humains un seuil épileptique abaissé et un certain retard développemental. Objectif : Déterminer si le cortex hétérotopique de la souris HeCo est activé lors d'une tâche sensitive (exploration de l'environnement à l'aide des vibrisses du museau). Méthode : Chez la souris, les vibrisses sont des organes sensitifs essentiels dans l'exploration de l'environnement. Pour déterminer si le cortex hétérotopique est actif lors d'une tâche sensitive, on utilisera donc un exercice de découverte d'une cage enrichie en stimulus. Afin de visualiser les régions du cerveau actives, on utilisera plusieurs méthodes: l'autoradiographie ([14C]2- deoxyglucose, 2-DG) et l'immunohistochimie c-Fos. Le 2-DG est un analogue du glucose qui se fixe dans les régions cérébrales métaboliquement actives, ici impliquées dans la sensibilité. Il est injecté dans le péritoine de la souris à jeun avant l'exploration. Le contrôle négatif se fera en coupant les vibrisses d'un côté avant la tâche sensitive. A la fin de la tâche, on prélève des coupes du cerveau pour mesurer l'autoradioactivité. L'immunohistochimie c-Fos est réalisée sur les cerveaux de souris ayant effectué la même tâche sensitive et détecte une protéine d'activation neuronale. Afin de détecter une activation de l'hétérotopie à plus long terme, on utilisera la cytochrome oxydase, une enzyme qui met en évidence les régions contenant beaucoup de mitochondries, donc métaboliquement très actives. Résultats : La cytochrome oxydase a marqué de façon égale le cortex homotopique de la souris HeCo et le cortex des souris contrôle. Par ailleurs, chez le mutant, elle a montré un faible marquage dans la partie médiale de l'hétérotopie et des zones de marquage plus intenses dans sa partie latérale. L'autoradiographie 2-DG a montré un pattern classique d'activation du cortex homotopique du côté stimulé, avec une intensité plus marquée dans la couche IV. Du même côté, l'hétérotopie latérale montre une intensité similaire à celui de la couche IV. Du côté non stimulé, on note une intensité faible, tant dans le cortex homotopique que dans le cortex hétérotopique. L'immunohistochimie c-Fos a montré une nette différence entre l'hémisphère stimulé et l'hémisphère non stimulé dans la couche IV comme dans l'hétérotopie. Il existe, tant du côté stimulé que du côté non stimulé, un gradient dans l'hétérotopie, le marquage latéral étant du même ordre que dans la couche IV alors qu'il est moins intense médialement. Conclusion : l'hétérotopie corticale latérale, située en particulier sous le cortex somatosensoriel, semble traiter l'information périphérique controlatérale dans le même ordre que le cortex homotopique.

Quality of web-based information on bipolar disorder

Rapport de synthèse : Introduction : Internet est une source importante d'information sur la santé mentale. Le trouble bipolaire est communément associé à un handicap, des comorbidités, un faible taux d'introspection et une mauvaise compliance au traitement. Le fardeau de la maladie, de par les épisodes dépressifs et maniaques, peut conduire les personnes (dont le diagnostic de trouble bipolaire a été déjà posé ou non), ainsi que leur famille à rechercher des informations sur Internet. De ce fait, il est important que les sites Web traitant du sujet contiennent de l'information de haute qualité, basée sur les évidences scientifiques. Objectif.: évaluer la qualité des informations consultables sur Internat au sujet du trouble bipolaire et identifier des indicateurs de qualité. Méthode: deux mots-clés : « bipolar disorder » et « manic depressive illness » ont été introduits dans les moteurs de recherche les plus souvent utilisés sur Internet. Les sites Internet ont été évalués avec un formulaire standard conçu pour noter les sites sur la base de l'auteur (privé, université, entreprise,...), la présentation, l'interactivité, la lisibilité et la qualité du contenu. Le label de qualité « Health On the Net» (HON), et l'outil DISCERN ont été utilisés pour vérifier leur efficacité comme indicateurs de la qualité. Résultats: sur les 80 sites identifiés, 34 ont été inclus. Sur la base de la mesure des résultats, la qualité du contenu des sites s'est avérée être bonne. La qualité du contenu des sites Web qui traitent du trouble bipolaire est expliquée de manière significative par la lisibilité, la responsabilité et l'interactivité aussi bien que par un score global. Conclusions: dans l'ensemble, la qualité du contenu de l'étude des sites Web traitant du trouble bipolaire est de bonne qualité.

Effects of anxiety on visuospatial pattern discrimination and decision-making processes: what can we learn from brain dynamics ?

Detection and discrimination of visuospatial input involve at least extracting, selecting and encoding relevant information and decision-making processes allowing selecting a response. These two operations are altered, respectively, by attentional mechanisms that change discrimination capacities, and by beliefs concerning the likelihood of uncertain events. Information processing is tuned by the attentional level that acts like a filter on perception, while decision-making processes are weighed by subjective probability of risk. In addition, it has been shown that anxiety could affect the detection of unexpected events through the modification of the level of arousal. Consequently, purpose of this study concerns whether and how decision-making and brain dynamics are affected by anxiety. To investigate these questions, the performance of women with either a high (12) or a low (12) STAI-T (State-Trait Anxiety Inventory, Spielberger, 1983) was examined in a decision-making visuospatial task where subjects have to recognize a target visual pattern from non-target patterns. The target pattern was a schematic image of furniture arranged in such a way as to give the impression of a living room. Non-target patterns were created by either the compression or the dilatation of the distances between objects. Target and non-target patterns were always presented in the same configuration. Preliminary behavioral results show no group difference in reaction time. In addition, visuo-spatial abilities were analyzed trough the signal detection theory for quantifying perceptual decisions in the presence of uncertainty (Green and Swets, 1966). This theory treats detection of a stimulus as a decision-making process determined by the nature of the stimulus and cognitive factors. Astonishingly, no difference in d' (corresponding to the distance between means of the distributions) and c (corresponds to the likelihood ratio) indexes was observed. Comparison of Event-related potentials (ERP) reveals that brain dynamics differ according to anxiety. It shows differences in component latencies, particularly a delay in anxious subjects over posterior electrode sites. However, these differences are compensated during later components by shorter latencies in anxious subjects compared to non-anxious one. These inverted effects seem indicate that the absence of difference in reaction time rely on a compensation of attentional level that tunes cortical activation in anxious subjects, but they have to hammer away to maintain performance.

Impaired early visual response modulations to spatial information in chronic schizophrenia.

Early visual processing stages have been demonstrated to be impaired in schizophrenia patients and their first-degree relatives. The amplitude and topography of the P1 component of the visual evoked potential (VEP) are both affected; the latter of which indicates alterations in active brain networks between populations. At least two issues remain unresolved. First, the specificity of this deficit (and suitability as an endophenotype) has yet to be established, with evidence for impaired P1 responses in other clinical populations. Second, it remains unknown whether schizophrenia patients exhibit intact functional modulation of the P1 VEP component; an aspect that may assist in distinguishing effects specific to schizophrenia. We applied electrical neuroimaging analyses to VEPs from chronic schizophrenia patients and healthy controls in response to variation in the parafoveal spatial extent of stimuli. Healthy controls demonstrated robust modulation of the VEP strength and topography as a function of the spatial extent of stimuli during the P1 component. By contrast, no such modulations were evident at early latencies in the responses from patients with schizophrenia. Source estimations localized these deficits to the left precuneus and medial inferior parietal cortex. These findings provide insights on potential underlying low-level impairments in schizophrenia.