Caractérisation et étude d'un élément régulateur du gène codant pour le récepteur à la vasopressine de type 2

Thèse réalisée en cotutelle avec l'Université Pierre et Marie Curie, Paris VI, France

Parcours d'entrée en vie féconde des femmes au Burkina Faso : une analyse séquentielle

Alors que dans les sociétés de l’Afrique de l’Ouest, le mariage représente traditionnellement le point de départ de la séquence des événements démographiques associés à la formation de la famille, aujourd’hui cette séquence s’est complexifiée. Suite à l’effritement des modes traditionnels du passage à l’âge adulte, les jeunes citadins reportent leur mariage, le contexte de l’initiation sexuelle est plus fréquemment prénuptial et le nombre de naissances hors mariage semble augmenter. Peu d’études se sont penchées sur l’analyse de la séquence de ces événements sous l’angle du parcours individuel. L’objectif central de ce mémoire est d’explorer, de décrire et d’expliquer les changements survenus dans les parcours d’entrée en vie féconde des femmes durant leur jeunesse en utilisant comme unité d’analyse l’entièreté des parcours. Utilisant les données EDS du Burkina Faso, nous synthétisons en parcours, sous forme des séquences d’épisodes, les calendriers du premier rapport sexuel, de la première union et de la première naissance. Avec l’analyse séquentielle, nous identifions quatre catégories de parcours : nuptial, sexualité prénuptiale, maternité prénuptiale et célibataires. La méthode permet également une catégorisation plus fine des parcours et une visualisation de modèles de transitions. Nous analysons ensuite l’association entre les caractéristiques individuelles et les parcours suivis grâce à des modèles multinomiaux. Nos résultats confirment l’augmentation des parcours non nuptiaux auprès des jeunes. De plus, ils montrent qu’un niveau de scolarité plus élevé augmente la probabilité de suivre un parcours non-traditionnel, notamment chez les femmes urbaines, le milieu de socialisation à l’enfance ayant aussi un effet sur le choix du parcours.

Modélisation de l'interprétation des pianistes & applications d'auto-encodeurs sur des modèles temporels

Ce mémoire traite d'abord du problème de la modélisation de l'interprétation des pianistes à l'aide de l'apprentissage machine. Il s'occupe ensuite de présenter de nouveaux modèles temporels qui utilisent des auto-encodeurs pour améliorer l'apprentissage de séquences. Dans un premier temps, nous présentons le travail préalablement fait dans le domaine de la modélisation de l'expressivité musicale, notamment les modèles statistiques du professeur Widmer. Nous parlons ensuite de notre ensemble de données, unique au monde, qu'il a été nécessaire de créer pour accomplir notre tâche. Cet ensemble est composé de 13 pianistes différents enregistrés sur le fameux piano Bösendorfer 290SE. Enfin, nous expliquons en détail les résultats de l'apprentissage de réseaux de neurones et de réseaux de neurones récurrents. Ceux-ci sont appliqués sur les données mentionnées pour apprendre les variations expressives propres à un style de musique. Dans un deuxième temps, ce mémoire aborde la découverte de modèles statistiques expérimentaux qui impliquent l'utilisation d'auto-encodeurs sur des réseaux de neurones récurrents. Pour pouvoir tester la limite de leur capacité d'apprentissage, nous utilisons deux ensembles de données artificielles développées à l'Université de Toronto.

L'utilisation de la musique comme support de nouveaux apprentissages dans le vieillissement normal et la maladie d'Alzheimer

L’objectif de ce travail de thèse est d’évaluer le potentiel de la musique comme support mnémotechnique pour l’acquisition de nouvelles informations chez des personnes âgées saines et atteintes de la maladie d’Alzheimer (MA). Les bénéfices de la musique sur la cognition ont souvent été mis en évidence, y compris chez des populations âgées ou atteintes de démence. Parallèlement, chez des sujets jeunes, l’idée que la musique peut servir de support pour la mémoire a été largement débattue. Pourtant, très peu d’études ont posé cette question auprès de populations âgées ou dans la démence, malgré le besoin persistant de stratégies d’intervention dans ce domaine. Dans le présent travail, deux études sont menées dans une cohorte de 8 participants atteints d’un stade léger de la maladie d’Alzheimer, et 7 participants âgés sains appariés en âge et niveau de scolarité. La première étude porte sur la mémoire verbale, et compare l’apprentissage et la rétention de paroles (textes inconnus) présentées de manière récitée ou chantée. Lorsque les paroles sont chantées, différents degrés de familiarité de la mélodie sont contrastés. Aussi, l’action motrice étant intimement liée à l’écoute musicale, nous contrastons deux procédures d’apprentissage impliquant (ou non) la production synchronisée des paroles à mémoriser pendant l’encodage : le participant est invité à chanter à l’unisson avec un modèle (ou à écouter simplement sans chanter). Les résultats de cette étude sont présentés et discutés dans les deux premiers articles de la partie expérimentale. Ils suggèrent globalement que la musique n’aide pas l’apprentissage en rappel immédiat ; un effet délétère est même observé lorsque la mélodie utilisée est non familière. Par contre, la musique favorise la rétention à long terme des paroles, principalement pour les participants MA. Elle ne semble cependant pas interagir avec la procédure d’apprentissage impliquant le chant à l’unisson. La seconde étude porte sur l’apprentissage de séquences de gestes. Suivant la même logique que dans la première étude, nous explorons l’influence d’un accompagnement musical (versus apprentissage en silence) et d’une procédure d’apprentissage avec production synchronisée (versus observation) des gestes durant l’encodage. Les résultats (article 3) ne montrent pas non plus d’interaction entre l’accompagnement et la procédure d’apprentissage, mais différents effets de chaque composante sur les deux groupes de participants. Effectuer les gestes en synchronie avec un modèle lors de l’encodage est bénéfique pour les sujets Contrôles, mais plutôt délétère pour les participants MA. Par contre, l’accompagnement musical favorise davantage l’apprentissage chez les sujet MA que chez les Contrôles. En discussion générale, nous discutons les implications de ces résultats pour la neuropsychologie fondamentale et clinique, et proposons notamment différentes recommandations visant à maximiser ces effets et à les rendre pertinents pour l’usage thérapeutique en stimulation cognitive.

Logique d'action et quête de sens : le risque en protection de l'enfance

La présente recherche a comme sujet la gestion des risques au cœur de la prise de décision en protection de l’enfance. Elle a comme objectif une meilleure compréhension de la pratique à partir de la construction des logiques d’action déployées par les professionnels ainsi que la réflexion sur le sens qu’ils accordent à leurs actions. Le projet est porté par une posture constructiviste : les professionnels « construisent » la situation problématique de l’enfant à protéger tout comme ils construisent la solution envisagée. C’est à partir de la combinaison entre la réflexivité (Schön; Racine; Giddens) et la délibération éthique (Bossé, Morin et Dallaire) que des groupes de discussion impliquant des professionnels de professions et de statuts différents ont été réalisés au Centre jeunesse de l’Estrie. Ces groupes s’inscrivent dans une méthodologie qualitative laissant place aux discours des acteurs et sont accompagnés d’entretiens individuels comme stratégie complémentaire de cueillette de données. Les données ont été explorées à partir d’une analyse de contenu sous trois axes (Van der Maren) : une analyse horizontale (dégager les éléments pertinents à partir d’un cadre de délibération éthique), une analyse verticale (dégager les interactions et les inter-influences dans les groupes de discussion) et une analyse transversale (dégager des noyaux de sens et des logiques d’action à travers les discours). Les résultats permettent d’établir des séquences dans la prise de décision des professionnels à partir desquelles se construisent les logiques d’action. Trois logiques sont dégagées de l’analyse de contenu ⎯ collaborative, délibérative, légaliste ⎯ qui sont appuyées sur plusieurs dimensions regroupées à l’intérieur de trois axes d’intérêt : le rapport au mandat de protection, le rapport à la situation et le rapport au risque. Au-delà des logiques elles-mêmes, les résultats portent également à réfléchir des éléments de processus qui influencent la prise de décision. Ces éléments amènent à explorer et à questionner la posture professionnelle et la conviction, le dialogue et la présence d’espace de traduction ainsi que l’apport de la délibération collective. Au final, la recherche permet de réaffirmer la complexité de la pratique de protection de l’enfance mais elle conduit également à plaider en faveur d’une conscientisation de la pratique. Dégager des logiques d’action procure des clés de réflexivité pour les professionnels les menant à conscientiser leur prise de décision et ainsi accéder

Modeling High-Dimensional Audio Sequences with Recurrent Neural Networks

Cette thèse étudie des modèles de séquences de haute dimension basés sur des réseaux de neurones récurrents (RNN) et leur application à la musique et à la parole. Bien qu'en principe les RNN puissent représenter les dépendances à long terme et la dynamique temporelle complexe propres aux séquences d'intérêt comme la vidéo, l'audio et la langue naturelle, ceux-ci n'ont pas été utilisés à leur plein potentiel depuis leur introduction par Rumelhart et al. (1986a) en raison de la difficulté de les entraîner efficacement par descente de gradient. Récemment, l'application fructueuse de l'optimisation Hessian-free et d'autres techniques d'entraînement avancées ont entraîné la recrudescence de leur utilisation dans plusieurs systèmes de l'état de l'art. Le travail de cette thèse prend part à ce développement. L'idée centrale consiste à exploiter la flexibilité des RNN pour apprendre une description probabiliste de séquences de symboles, c'est-à-dire une information de haut niveau associée aux signaux observés, qui en retour pourra servir d'à priori pour améliorer la précision de la recherche d'information. Par exemple, en modélisant l'évolution de groupes de notes dans la musique polyphonique, d'accords dans une progression harmonique, de phonèmes dans un énoncé oral ou encore de sources individuelles dans un mélange audio, nous pouvons améliorer significativement les méthodes de transcription polyphonique, de reconnaissance d'accords, de reconnaissance de la parole et de séparation de sources audio respectivement. L'application pratique de nos modèles à ces tâches est détaillée dans les quatre derniers articles présentés dans cette thèse. Dans le premier article, nous remplaçons la couche de sortie d'un RNN par des machines de Boltzmann restreintes conditionnelles pour décrire des distributions de sortie multimodales beaucoup plus riches. Dans le deuxième article, nous évaluons et proposons des méthodes avancées pour entraîner les RNN. Dans les quatre derniers articles, nous examinons différentes façons de combiner nos modèles symboliques à des réseaux profonds et à la factorisation matricielle non-négative, notamment par des produits d'experts, des architectures entrée/sortie et des cadres génératifs généralisant les modèles de Markov cachés. Nous proposons et analysons également des méthodes d'inférence efficaces pour ces modèles, telles la recherche vorace chronologique, la recherche en faisceau à haute dimension, la recherche en faisceau élagué et la descente de gradient. Finalement, nous abordons les questions de l'étiquette biaisée, du maître imposant, du lissage temporel, de la régularisation et du pré-entraînement.

Développement d'une nouvelle méthode de caractérisation tissulaire basée sur l'élastographie ultrasonore : application pour le dépistage précoce du cancer du sein

Le cancer du sein est le cancer le plus fréquent chez la femme. Il demeure la cause de mortalité la plus importante chez les femmes âgées entre 35 et 55 ans. Au Canada, plus de 20 000 nouveaux cas sont diagnostiqués chaque année. Les études scientifiques démontrent que l'espérance de vie est étroitement liée à la précocité du diagnostic. Les moyens de diagnostic actuels comme la mammographie, l'échographie et la biopsie comportent certaines limitations. Par exemple, la mammographie permet de diagnostiquer la présence d’une masse suspecte dans le sein, mais ne peut en déterminer la nature (bénigne ou maligne). Les techniques d’imagerie complémentaires comme l'échographie ou l'imagerie par résonance magnétique (IRM) sont alors utilisées en complément, mais elles sont limitées quant à la sensibilité et la spécificité de leur diagnostic, principalement chez les jeunes femmes (< 50 ans) ou celles ayant un parenchyme dense. Par conséquent, nombreuses sont celles qui doivent subir une biopsie alors que leur lésions sont bénignes. Quelques voies de recherche sont privilégiées depuis peu pour réduire l`incertitude du diagnostic par imagerie ultrasonore. Dans ce contexte, l’élastographie dynamique est prometteuse. Cette technique est inspirée du geste médical de palpation et est basée sur la détermination de la rigidité des tissus, sachant que les lésions en général sont plus rigides que le tissu sain environnant. Le principe de cette technique est de générer des ondes de cisaillement et d'en étudier la propagation de ces ondes afin de remonter aux propriétés mécaniques du milieu via un problème inverse préétabli. Cette thèse vise le développement d'une nouvelle méthode d'élastographie dynamique pour le dépistage précoce des lésions mammaires. L'un des principaux problèmes des techniques d'élastographie dynamiques en utilisant la force de radiation est la forte atténuation des ondes de cisaillement. Après quelques longueurs d'onde de propagation, les amplitudes de déplacement diminuent considérablement et leur suivi devient difficile voir impossible. Ce problème affecte grandement la caractérisation des tissus biologiques. En outre, ces techniques ne donnent que l'information sur l'élasticité tandis que des études récentes montrent que certaines lésions bénignes ont les mêmes élasticités que des lésions malignes ce qui affecte la spécificité de ces techniques et motive la quantification de d'autres paramètres mécaniques (e.g.la viscosité). Le premier objectif de cette thèse consiste à optimiser la pression de radiation acoustique afin de rehausser l'amplitude des déplacements générés. Pour ce faire, un modèle analytique de prédiction de la fréquence de génération de la force de radiation a été développé. Une fois validé in vitro, ce modèle a servi pour la prédiction des fréquences optimales pour la génération de la force de radiation dans d'autres expérimentations in vitro et ex vivo sur des échantillons de tissu mammaire obtenus après mastectomie totale. Dans la continuité de ces travaux, un prototype de sonde ultrasonore conçu pour la génération d'un type spécifique d'ondes de cisaillement appelé ''onde de torsion'' a été développé. Le but est d'utiliser la force de radiation optimisée afin de générer des ondes de cisaillement adaptatives, et de monter leur utilité dans l'amélioration de l'amplitude des déplacements. Contrairement aux techniques élastographiques classiques, ce prototype permet la génération des ondes de cisaillement selon des parcours adaptatifs (e.g. circulaire, elliptique,…etc.) dépendamment de la forme de la lésion. L’optimisation des dépôts énergétiques induit une meilleure réponse mécanique du tissu et améliore le rapport signal sur bruit pour une meilleure quantification des paramètres viscoélastiques. Il est aussi question de consolider davantage les travaux de recherches antérieurs par un appui expérimental, et de prouver que ce type particulier d'onde de torsion peut mettre en résonance des structures. Ce phénomène de résonance des structures permet de rehausser davantage le contraste de déplacement entre les masses suspectes et le milieu environnant pour une meilleure détection. Enfin, dans le cadre de la quantification des paramètres viscoélastiques des tissus, la dernière étape consiste à développer un modèle inverse basé sur la propagation des ondes de cisaillement adaptatives pour l'estimation des paramètres viscoélastiques. L'estimation des paramètres viscoélastiques se fait via la résolution d'un problème inverse intégré dans un modèle numérique éléments finis. La robustesse de ce modèle a été étudiée afin de déterminer ces limites d'utilisation. Les résultats obtenus par ce modèle sont comparés à d'autres résultats (mêmes échantillons) obtenus par des méthodes de référence (e.g. Rheospectris) afin d'estimer la précision de la méthode développée. La quantification des paramètres mécaniques des lésions permet d'améliorer la sensibilité et la spécificité du diagnostic. La caractérisation tissulaire permet aussi une meilleure identification du type de lésion (malin ou bénin) ainsi que son évolution. Cette technique aide grandement les cliniciens dans le choix et la planification d'une prise en charge adaptée.

Algorithmes de construction et correction d'arbres de gènes par la réconciliation

Les gènes, qui servent à encoder les fonctions biologiques des êtres vivants, forment l'unité moléculaire de base de l'hérédité. Afin d'expliquer la diversité des espèces que l'on peut observer aujourd'hui, il est essentiel de comprendre comment les gènes évoluent. Pour ce faire, on doit recréer le passé en inférant leur phylogénie, c'est-à-dire un arbre de gènes qui représente les liens de parenté des régions codantes des vivants. Les méthodes classiques d'inférence phylogénétique ont été élaborées principalement pour construire des arbres d'espèces et ne se basent que sur les séquences d'ADN. Les gènes sont toutefois riches en information, et on commence à peine à voir apparaître des méthodes de reconstruction qui utilisent leurs propriétés spécifiques. Notamment, l'histoire d'une famille de gènes en terme de duplications et de pertes, obtenue par la réconciliation d'un arbre de gènes avec un arbre d'espèces, peut nous permettre de détecter des faiblesses au sein d'un arbre et de l'améliorer. Dans cette thèse, la réconciliation est appliquée à la construction et la correction d'arbres de gènes sous trois angles différents: 1) Nous abordons la problématique de résoudre un arbre de gènes non-binaire. En particulier, nous présentons un algorithme en temps linéaire qui résout une polytomie en se basant sur la réconciliation. 2) Nous proposons une nouvelle approche de correction d'arbres de gènes par les relations d'orthologie et paralogie. Des algorithmes en temps polynomial sont présentés pour les problèmes suivants: corriger un arbre de gènes afin qu'il contienne un ensemble d'orthologues donné, et valider un ensemble de relations partielles d'orthologie et paralogie. 3) Nous montrons comment la réconciliation peut servir à "combiner'' plusieurs arbres de gènes. Plus précisément, nous étudions le problème de choisir un superarbre de gènes selon son coût de réconciliation.

Analyse de l'effet d'âge et du sexe sur l'utilisation des symboles graphiques

La suppléance à la communication (SC) est un moyen qui permet aux personnes qui ne peuvent pas communiquer par la parole de transmettre des informations à leur environnement et d'interagir de manière fonctionnelle avec lui. Le développement de la SC connaît des avancées importantes depuis quelques années, surtout avec l'avènement de nouvelles technologies. Toujours est-il qu'une compréhension plus approfondie des mécanismes qui sous-tendent l'utilisation de la SC reste primordiale. De plus, les relations qui existent entre l'utilisation du langage oral et de symboles graphiques sont peu explorées à ce jour. La présente étude fait partie d'un projet plus large visant donc à mieux explorer la nature des compétences nécessaires à une utilisation optimale de symboles graphiques dans la SC. Ainsi, et afin de mieux comprendre cette relation entre le langage oral et l'utilisation de symboles graphiques aussi bien en production qu'en compréhension, ainsi que pour mieux explorer l'effet d'âge et de genre, nous avons recruté 79 enfants (37 filles et 42 garçons), âgés entre 4;1 ans et 9;11ans, et qui présentent un développement typique du langage. L'étude du développement typique nous permet d'étudier certaines habiletés qui peuvent être difficiles à évaluer chez des enfants présentant des déficits sévères. Les sujets ont été répartis en 3 groupes selon leur âge: groupe 4-5 ans (n=26), groupe 6-7 ans (n=35) et groupe 8-9 ans (n=18). Plusieurs tâches ont été crées; celles-ci comprenaient des tâches de compréhension et de production, avec comme matériel des symboles graphiques, des objets ou des mots, qui étaient répartis au sein d'énoncés formés de trois, quatre, six ou huit éléments. Les résultats montrent tout d'abord deux profils distincts: chez les jeunes enfants, on observe une meilleure performance aux tâches d'interprétation par rapport aux tâches de production. Cependant, cette différence n'est plus évidente pour les groupes des plus âgés, et la distinction principale se situe alors au niveau de la différence de performance entre les tâches orales et les tâches symboliques au profit des premières. Par ailleurs, et conformément aux observations sur le développement du langage oral, la performance des filles est supérieure à celle des garçons à toutes les tâches, et cette différence semble disparaître avec l'âge. Enfin, nos résultats ont permis de montrer une amélioration plus marquée de la maîtrise du langage oral avec l'âge par comparaison à la maîtrise du traitement du symbole graphique. Par contre, l'interprétation et la production semblent être maîtrisées de manière similaire. Notre étude vient appuyer certains résultats rapportés dans la littérature, ainsi qu'élargir les connaissances surtout au niveau des liens qui existent entre la production et l'interprétation orale et symbolique en fonction de l'âge et du genre.