Algorithmes pour la réconciliation d’un arbre de gènes avec un arbre d’espèces

Une réconciliation entre un arbre de gènes et un arbre d’espèces décrit une histoire d’évolution des gènes homologues en termes de duplications et pertes de gènes. Pour inférer une réconciliation pour un arbre de gènes et un arbre d’espèces, la parcimonie est généralement utilisée selon le nombre de duplications et/ou de pertes. Les modèles de réconciliation sont basés sur des critères probabilistes ou combinatoires. Le premier article définit un modèle combinatoire simple et général où les duplications et les pertes sont clairement identifiées et la réconciliation parcimonieuse n’est pas la seule considérée. Une architecture de toutes les réconciliations est définie et des algorithmes efficaces (soit de dénombrement, de génération aléatoire et d’exploration) sont développés pour étudier les propriétés combinatoires de l’espace de toutes les réconciliations ou seulement les plus parcimonieuses. Basée sur le processus classique nommé naissance-et-mort, un algorithme qui calcule la vraisemblance d’une réconciliation a récemment été proposé. Le deuxième article utilise cet algorithme avec les outils combinatoires décrits ci-haut pour calculer efficacement (soit approximativement ou exactement) les probabilités postérieures des réconciliations localisées dans le sous-espace considéré. Basé sur des taux réalistes (selon un modèle probabiliste) de duplication et de perte et sur des données réelles/simulées de familles de champignons, nos résultats suggèrent que la masse probabiliste de toute l’espace des réconciliations est principalement localisée autour des réconciliations parcimonieuses. Dans un contexte d’approximation de la probabilité d’une réconciliation, notre approche est une alternative intéressante face aux méthodes MCMC et peut être meilleure qu’une approche sophistiquée, efficace et exacte pour calculer la probabilité d’une réconciliation donnée. Le problème nommé Gene Tree Parsimony (GTP) est d’inférer un arbre d’espèces qui minimise le nombre de duplications et/ou de pertes pour un ensemble d’arbres de gènes. Basé sur une approche qui explore tout l’espace des arbres d’espèces pour les génomes considérés et un calcul efficace des coûts de réconciliation, le troisième article décrit un algorithme de Branch-and-Bound pour résoudre de façon exacte le problème GTP. Lorsque le nombre de taxa est trop grand, notre algorithme peut facilement considérer des relations prédéfinies entre ensembles de taxa. Nous avons testé notre algorithme sur des familles de gènes de 29 eucaryotes.

Elementary steps in aqueous proton transfer reactions : a first principles molecular dynamics study

La nature des acides dans un environnement aqueux est primordiale dans de nombreux aspects de la chimie et de la biologie. La caractéristique principale d'un acide est sa capacité à transférer un proton vers une molécule d'eau ou vers n'importe quelle base, mais ce procédé n'est pas aussi simple qu'il y paraît. Il peut au contraire être extrêmement complexe et dépendre de manière cruciale de la solvatation des différents intermédiaires de réaction impliqués. Cette thèse décrit les études computationnelles basées sur des simulations de dynamique moléculaire ab initio qui ont pour but d'obtenir une description à l'échelle moléculaire des divers procédés de transferts de proton entre acide et bases dans un milieu aqueux. Pour cela, nous avons étudié une serie de système, dont l'acide hydrofluorique aqueux, l'acide trifluoroacétique aqueux, et un système modèle constitué d'un phénol et d'une entité carboxylate reliés entre eux par une molécule d'eau en solution aqueuse. Deux états intermédiaires ont été identifiés pour le transfert d'un proton depuis un acide. Ces intermédiaires apparaissent stabilisés par un motif local de solvatation via des ponts H. Leurs signatures spectroscopiques ont été caractérisées au moyen de la spectroscopie infrarouge, en utilisant le formalisme de la dynamique moléculaire ab initio, qui inclut l'effet quantique nucléaire de manière explicite. Cette étude a aussi identifié trois chemins de réaction élémentaire, qui sont responsable pour le transfert d'un proton d'un acide à une base, ainsi que leurs échelles de temps caractéristiques. Les conclusions tirées de ces études sont discutées dans les détails, au niveau moléculaire, avec une emphase sur les comparaisons entre les résultats théoriques et les mesures expérimentales obtenues dans a littérature ou via des collaborateurs.

Complexe de Morse et bifurcations

Soit une famille de couples (ft,Xt)t∈J , où J est un intervalle, ft est une fonction lisse à valeurs réelles définie sur une variété lisse et compacte V , et Xt est un pseudo-gradient associé à la fonction ft. L’objet de ce mémoire est l’étude des bifurcations subies par les complexes de Morse associés à ces couples. Deux approches sont utilisées : l’étude directe des bifurcations et l’approche par homotopie. On montre que finalement ces deux approches permettent d’obtenir les mêmes résultats d’un point de vue fonctoriel.

La neurotoxicité développementale associée au méthylmercure, au plomb et aux biphényles polychlorés : l’attention et le traitement visuel à l’étude

L’influence des contaminants environnementaux (CE) a été largement étudié en contexte d’exposition aigüe et d’intoxication. Qu’en est-il d’une exposition chronique à plus faibles doses sur le développement cognitif et sensoriel des enfants? Les études longitudinales de la présente thèse ont été réalisées au Nunavik. Bien que géographiquement éloignée des centres industriels, la communauté inuite est exposée aux CE via leur transport par les courants atmosphériques et océaniques ainsi que par leur bioaccumulation dans le poisson et les mammifères marins. Puisque l’alimentation autochtone traditionnelle, notamment la chair de béluga, est encore fréquemment consommée par la communauté, une proportion substantielle d’enfants inuits est exposée in utero aux CE. Ceux-ci sont également continuellement exposés à ces agents neurotoxiques durant leur développement postnatal. Or, la variation considérable dans l’adoption de l’alimentation traditionnelle au sein de la communauté représente une opportunité pour étudier la relation entre les niveaux d’exposition aux CE et le développement cognitif et sensoriel des enfants. Bien que certains déficits aient déjà été mis en lien avec l’exposition chronique aux CE dans la littérature, la présente thèse s’intéressa à cette relation plus spécifiquement chez les enfants inuits vivant dans le Grand Nord et plus exposés aux CE en raison de leur alimentation. Par ailleurs, les protocoles qui ont été développés pour cette thèse permettront d’évaluer des aspects qui ont été peu étudiés en lien avec les CE, soit l’attention visuospatiale et le traitement visuel cérébral précoce. Dans le premier volet de cette thèse, la relation entre trois CE et l’attention visuospatiale a été étudiée à l’aide d’une version adaptée de la tâche de Posner (M.I. Posner et al., 1980). Cette tâche psychophysique a été administrée à des enfants inuits (âge moyen = 11.2 ans) dont les niveaux d’exposition au mercure (Hg), au plomb (Pb) et aux biphényles polychlorés (BPCs) ont été documentés durant les périodes pré et postnatale. Les expositions in utero au Pb et aux BPCs ont été significativement associées à de l’impulsivité et de l’inattention, respectivement, alors que l’exposition postnatale au Pb a été associée à des temps de réaction plus longs. Bien qu’aucune relation spécifique avec l’attention visuospatiale n’ait été trouvée, les résultats de cette étude suggèrent que l’exposition aux CE est associée à une diminution des capacités attentionnelles générales chez les enfants résidant au Nunavik. Dans le second volet, le traitement cérébral précoce de l’information visuelle a été examiné à l’aide de potentiels évoqués visuels auprès d’enfants de la même communauté (âge moyen = 10.9 ans). La concentration de Hg dans le sang de cordon ombilical mesurée à la naissance a été associée à une réduction de l’amplitude et à une augmentation de la latence de la composante N75. L’exposition prénatale au Pb a quant à elle été associée à un délai dans la latence de la composante N150. Les résultats obtenus suggèrent ainsi que l’exposition aux métaux lourds, en particulier durant la période gestationnelle, serait associée à des altérations dans le développement visuel. Les résultats présentés dans cette thèse soutiennent l’hypothèse selon laquelle le cerveau en développement est vulnérable lors d’une exposition chronique aux CE, et cela même à des niveaux de concentration inférieurs aux limites recommandées par les organismes de santé publique. Les résultats permettent également d’apporter un éclairage nouveau sur les déficits cognitifs et sensoriels associés aux CE.

Décentralisation et allocation des ressources : les détours de la municipalisation du système de santé brésilien.

Dans cette thèse, nous avons analysé le déroulement d’un processus de municipalisation du système de santé, effectué au Rio Grande do Norte (RN), un des états fédérés du nord-est du Brésil. En tenant compte des contextes historiques d’implantation, nous avons centré notre attention sur la contribution des acteurs impliqués dans ce processus, spécialement dans l’allocation des ressources financières du système. Les croyances, perceptions, attentes, représentations, connaissances, intérêts, l’ensemble des facteurs qui contribuent à la constitution des capacités cognitives de ces acteurs, favorise la réflexivité sur leurs actions et la définition de stratégies diverses de façon à poursuivre leurs objectifs dans le système de santé. Ils sont vus ainsi comme des agents compétents et réflexifs, capables de s’approprier des propriétés structurelles du système de santé (règles et ressources), de façon à prendre position dans l’espace social de ce système pour favoriser le changement ou la permanence du statu quo. Au cours du processus de structuration du Système unique de santé brésilien, le SUS, la municipalisation a été l’axe le plus développé d’un projet de réforme de la santé. Face aux contraintes contextuelles et de la dynamique complexe des espaces sociaux de la santé, les acteurs réformistes n’ont pas pu suivre le chemin de l’utopie idéalisée; quelques détours ont été parcourus. Au RN, la municipalisation de la santé a constitué un processus très complexe où la triade centralisation/décentralisation/recentralisation a suivi son cours au milieu de négociations, de conflits, d’alliances, de disputes, de coopérations, de compétitions. Malgré les contraintes des contextes successifs, des propriétés structurelles du système et des dynamiques sociales dans le système de santé, quelques changements sont intervenus : la construction de leaderships collectifs; l’émergence d’une culture de négociation; la création des structures et des espaces sociaux du système, favorisant les rencontres des acteurs dans chaque municipalité et au niveau de l’état fédéré; un apprentissage collectif sur le processus de structuration du SUS; une grande croissance des services de première ligne permettant d’envisager une inversion de tendance du modèle de prestation des services; les premiers pas vers la rupture avec la culture bureaucratique du système. Le SUS reste prisonnier de quelques enjeux institutionnalisés dans ce système de santé : la dépendance du secteur privé et de quelques groupes de professionnels; le financement insuffisant et instable; la situation des ressources humaines. Les changements arrivés sont convergents, incrémentiels, lents; ils résultent d’actions normatives, délibérées, formalisées. Elles aussi sont issues de l’inattendu, de l’informel, du paradoxe; quelques-unes plus localisées, d’autres plus généralisées, pour une courte ou une plus longue durée.

Quand la manifestation tourne à l'émeute : les affrontements violents entre forces de l'ordre et manifestants en Côte d'Ivoire.

Les manifestations de crise, en Côte d'Ivoire, ont été extrêmement violentes. Au cours des quinze dernières années, plus de 400 personnes sont mortes, tuées dans des affrontements avec les forces de sécurités ou des contre-manifestants. Malgré la gravité du problème, peu d’études scientifiques y sont consacrées et les rares analyses et enquêtes existantes portent, de façon unilatérale, sur l’identité et la responsabilité pénale des auteurs et commanditaires putatifs de cette violence. La présente étude s’élève contre le moralisme inhérent à ces approches pour aborder la question sous l’angle de l’interaction : cette thèse a pour objectif de comprendre les processus et logiques qui sous-tendent l’usage de la violence au cours des manifestations. Le cadre théorique utilisé dans cette étude qualitative est l’interactionnisme symbolique. Le matériel d’analyse est composé d’entrevues et de divers documents. Trente-trois (33) entrevues semi-dirigées ont été réalisées avec des policiers et des manifestants, cooptés selon la technique de la boule de neige, entre le 3 janvier et le 15 mai 2013, à Abidjan. Les rapports d’enquête, de l’ONG Human Rights Watch, sur les manifestations de crise, les manuels de formation de la police et divers autres matériaux périphériques ont également été consultés. Les données ont été analysées suivant les principes et techniques de la théorisation ancrée (Paillée, 1994). Trois principaux résultats ont été obtenus. Premièrement, le système ivoirien de maintien de l'ordre est conçu selon le modèle d’une « police du prince ». Les forces de sécurité dans leur ensemble y occupent une fonction subalterne d’exécutant. Elles sont placées sous autorité politique avec pour mandat la défense inconditionnelle des institutions. Le style standard de gestion des foules, qui en découle, est légaliste et répressif, correspondant au style d’escalade de la force (McPhail, Schweingruber, & Carthy, 1998). Cette « police du prince » dispose toutefois de marges de manœuvre sur le terrain, qui lui permettent de moduler son style en fonction de la conception qu’elle se fait de l’attitude des manifestants : paternaliste avec les foules dites calmes, elle devient répressive ou déviante avec les foules qu’elle définit comme étant hostiles. Deuxièmement, à rebours d’une conception victimaire de la foule, la violence est une transaction situationnelle dynamique entre forces de sécurité et manifestants. La violence suit un processus ascendant dont les séquences et les règles d’enchainement sont décrites. Ainsi, le premier niveau auquel s’arrête la majorité des manifestations est celui d’une force non létale bilatérale dans lequel les deux acteurs, protestataires et policiers, ont recours à des armes non incapacitantes, où les cailloux des premiers répondent au gaz lacrymogène des seconds. Le deuxième niveau correspond à la létalité unilatérale : la police ouvre le feu lorsque les manifestants se rapprochent de trop près. Le troisième et dernier niveau est atteint lorsque les manifestants utilisent à leur tour des armes à feu, la létalité est alors bilatérale. Troisièmement, enfin, le concept de « l’indignité républicaine » rend compte de la logique de la violence dans les manifestations. La violence se déclenche et s’intensifie lorsqu’une des parties, manifestants ou policiers, interprète l’acte posé par l’adversaire comme étant en rupture avec le rôle attendu du statut qu’il revendique dans la manifestation. Cet acte jugé indigne a pour conséquence de le priver de la déférence rattachée à son statut et de justifier à son encontre l’usage de la force. Ces actes d’indignités, du point de vue des policiers, sont symbolisés par la figure du manifestant hostile. Pour les manifestants, l’indignité des forces de sécurité se reconnait par des actes qui les assimilent à une milice privée. Le degré d’indignité perçu de l’acte explique le niveau d’allocation de la violence.

Les niveaux et les facteurs déterminants de la mortalité infantile en Nouvelle-France et au début du Régime Anglais (1621-1779)

A l’époque de la Nouvelle-France, il n’était pas rare que des enfants de moins d’un an décèdent. Les parents acceptaient avec sagesse et résignation le décès de leurs enfants. Telle était la volonté du Tout-Puissant. Grâce au Registre de la Population du Québec Ancien (R.P.Q.A.) élaboré par le Programme de Recherche en Démographie Historique (P.R.D.H), l’ampleur de la mortalité infantile a pu être mesurée selon plusieurs critères, quelques facteurs déterminants examinés ainsi qu’une composante intergénérationnelle identifiée. Couvrant pour la première fois la totalité de l’existence de la colonie, nos résultats confirment l’importance de la mortalité des enfants aux XVIIe et XVIIIe siècles (entre 140 et 260‰ avant correction pour le sous-enregistrement des décès). Des disparités tangibles ont été constatées entre les sexes, selon le lieu de naissance ainsi que selon la catégorie professionnelle à laquelle appartient le père de l’enfant. L’inégalité des probabilités de survie des tout-petits reflète l’iniquité physiologique entre les genres, avec une surmortalité masculine de l’ordre de 20%, et l’influence de l’environnement dans lequel vit la famille : les petits de la ville de Québec décédaient en moyenne 1,5 à 1,2 fois plus que les petits des campagnes. Montréal, véritable hécatombe pour l’instant inexpliquée, perdait 50% de ses enfants avant l’âge d’un an, ce qui représente 1,9 fois plus de décès infantiles que ceux des enfants de la campagne, qui jouissent malgré tout des bienfaits de leur environnement. Les effets délétères de l’usage de la mise en nourrice, qui touche plus de la moitié des enfants des classes aisées citadines, ravagent leur descendance de plus en plus profondément. L’examen de la mortalité infantile sous ses composantes endogène et exogène révèle que la mortalité de causes exogènes explique au moins 70% de tous les décès infantiles. La récurrence des maladies infectieuses, l’absence d’hygiène personnelle, l’insalubrité des villes constituaient autant de dangers pour les enfants. Dans une perspective davantage familiale et intergénérationnelle où l’enfant est partie intégrante d’une fratrie, des risques significatifs ont été obtenus pour plusieurs caractéristiques déterminantes. Les mères de moins de 20 ans ou de plus de 30 ans, les enfants de rang de naissance supérieur à 8, un intervalle intergénésique inférieur à 21 mois ou avoir son aîné décédé accroissent les risques de décéder avant le premier anniversaire de l’ordre de 10 à 70%, parce que le destin d’un enfant n’est pas indépendant des caractéristiques de sa mère ou de sa fratrie. Nous avons aussi constaté une relation positive entre la mortalité infantile expérimentée par une mère et celle de ses filles. La distribution observée des filles ayant perdu au moins 40% de leurs enfants au même titre que leur mère est 1,3 à 1,9 fois plus grande que celle attendue pour les filles ayant eu 9 enfants et moins ou 10 enfants et plus. Il existerait une transmission intergénérationnelle de la mortalité infantile même lorsqu’on contrôle pour la période et la taille de la famille.

Neural substrates and functional connectivity associated with sleep-dependent and independent consolidation of new motor skills

La mémoire n’est pas un processus unitaire et est souvent divisée en deux catégories majeures: la mémoire déclarative (pour les faits) et procédurale (pour les habitudes et habiletés motrices). Pour perdurer, une trace mnésique doit passer par la consolidation, un processus par lequel elle devient plus robuste et moins susceptible à l’interférence. Le sommeil est connu comme jouant un rôle clé pour permettre le processus de consolidation, particulièrement pour la mémoire déclarative. Depuis plusieurs années cependant, son rôle est aussi reconnu pour la mémoire procédurale. Il est par contre intéressant de noter que ce ne sont pas tous les types de mémoire procédurale qui requiert le sommeil afin d’être consolidée. Entre autres, le sommeil semble nécessaire pour consolider un apprentissage de séquences motrices (s’apparentant à l’apprentissage du piano), mais pas un apprentissage d’adaptation visuomotrice (tel qu’apprendre à rouler à bicyclette). Parallèlement, l’apprentissage à long terme de ces deux types d’habiletés semble également sous-tendu par des circuits neuronaux distincts; c’est-à-dire un réseau cortico-striatal et cortico-cérébelleux respectivement. Toutefois, l’implication de ces réseaux dans le processus de consolidation comme tel demeure incertain. Le but de cette thèse est donc de mieux comprendre le rôle du sommeil, en contrôlant pour le simple passage du temps, dans la consolidation de ces deux types d’apprentissage, à l’aide de l’imagerie par résonnance magnétique fonctionnelle et d’analyses de connectivité cérébrale. Nos résultats comportementaux supportent l’idée que seul l’apprentissage séquentiel requiert le sommeil pour déclencher le processus de consolidation. Nous suggérons de plus que le putamen est fortement associé à ce processus. En revanche, les performances d’un apprentissage visuomoteur s’améliorent indépendamment du sommeil et sont de plus corrélées à une plus grande activation du cervelet. Finalement, en explorant l’effet du sommeil sur la connectivité cérébrale, nos résultats démontrent qu’en fait, un système cortico-striatal semble être plus intégré suite à la consolidation. C’est-à-dire que l’interaction au sein des régions du système est plus forte lorsque la consolidation a eu lieu, après une nuit de sommeil. En opposition, le simple passage du temps semble nuire à l’intégration de ce réseau cortico-striatal. En somme, nous avons pu élargir les connaissances quant au rôle du sommeil pour la mémoire procédurale, notamment en démontrant que ce ne sont pas tous les types d’apprentissages qui requièrent le sommeil pour amorcer le processus de consolidation. D’ailleurs, nous avons également démontré que cette dissociation de l’effet du sommeil est également reflétée par l’implication de deux réseaux cérébraux distincts. À savoir, un réseau cortico-striatal et un réseau cortico-cérébelleux pour la consolidation respective de l’apprentissage de séquence et d’adaptation visuomotrice. Enfin, nous suggérons que la consolidation durant le sommeil permet de protéger et favoriser une meilleure cohésion au sein du réseau cortico-striatal associé à notre tâche; un phénomène qui, s’il est retrouvé avec d’autres types d’apprentissage, pourrait être considéré comme un nouveau marqueur de la consolidation.