Étude des propriétés de transport dans les hydrogels de curdlan

Les hydrogels de polysaccharide sont des biomatériaux utilisés comme matrices à libération contrôlée de médicaments et comme structures modèles pour l’étude de nombreux systèmes biologiques dont les biofilms bactériens et les mucus. Dans tous les cas, le transport de médicaments ou de nutriments à l’intérieur d’une matrice d’hydrogel joue un rôle de premier plan. Ainsi, l’étude des propriétés de transport dans les hydrogels s’avère un enjeu très important au niveau de plusieurs applications. Dans cet ouvrage, le curdlan, un polysaccharide neutre d’origine bactérienne et formé d’unités répétitives β-D-(1→3) glucose, est utilisé comme hydrogel modèle. Le curdlan a la propriété de former des thermogels de différentes conformations selon la température à laquelle une suspension aqueuse est incubée. La caractérisation in situ de la formation des hydrogels de curdlan thermoréversibles et thermo-irréversibles a tout d’abord été réalisée par spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FT-IR) en mode réflexion totale atténuée à température variable. Les résultats ont permis d’optimiser les conditions de gélation, menant ainsi à la formation reproductible des hydrogels. Les caractérisations structurales des hydrogels hydratés, réalisées par imagerie FT-IR, par microscopie électronique à balayage en mode environnemental (eSEM) et par microscopie à force atomique (AFM), ont permis de visualiser les différentes morphologies susceptibles d’influencer la diffusion d’analytes dans les gels. Nos résultats montrent que les deux types d’hydrogels de curdlan ont des architectures distinctes à l’échelle microscopique. La combinaison de la spectroscopie de résonance magnétique nucléaire (RMN) à gradients pulsés et de l’imagerie RMN a permis d’étudier l’autodiffusion et la diffusion mutuelle sur un même système dans des conditions expérimentales similaires. Nous avons observé que la diffusion des molécules dans les gels est ralentie par rapport à celle mesurée en solution aqueuse. Les mesures d’autodiffusion, effectuées sur une série d’analytes de diverses tailles dans les deux types d’hydrogels de curdlan, montrent que le coefficient d’autodiffusion relatif décroit en fonction de la taille de l’analyte. De plus, nos résultats suggèrent que l’équivalence entre les coefficients d’autodiffusion et de diffusion mutuelle dans les hydrogels de curdlan thermo-irréversibles est principalement due au fait que l’environnement sondé par les analytes durant une expérience d’autodiffusion est représentatif de celui exploré durant une expérience de diffusion mutuelle. Dans de telles conditions, nos résultats montrent que la RMN à gradients pulsés peut s’avérer une approche très avantageuse afin de caractériser des systèmes à libération contrôlée de médicaments. D’autres expériences de diffusion mutuelle, menées sur une macromolécule de dextran, montrent un coefficient de diffusion mutuelle inférieur au coefficient d’autodiffusion sur un même gel de curdlan. L’écart mesuré entre les deux modes de transport est attribué au volume différent de l’environnement sondé durant les deux mesures. Les coefficients d’autodiffusion et de diffusion mutuelle similaires, mesurés dans les deux types de gels de curdlan pour les différents analytes étudiés, suggèrent une influence limitée de l’architecture microscopique de ces gels sur leurs propriétés de transport. Il est conclu que les interactions affectant la diffusion des analytes étudiés dans les hydrogels de curdlan se situent à l’échelle moléculaire.

Les relations entre le transport actif et l'environnement urbain : le cas d'usagers du train de banlieue de Montréal

Dans une société où il est plutôt normal de passer beaucoup de temps assis, nous étudions, à partir de l’aménagement, l’intégration de l’activité physique de loisirs et de transport dans les activités et les lieux du quotidien. Cette intégration est relativement peu étudiée dans sa globalité car elle nécessite de prendre en considération les facteurs de l’environnement physique et social, les deux types d’activité physique, les différents lieux fréquentés quotidiennement et elle pose en ce sens de nombreux défis d’ordre méthodologique. Cette vue globale du phénomène s’impose car de plus en plus de recherches font état d’associations entre des dimensions spécifiques de l’aménagement et des comportements précis; occasionnellement, ces résultats se contredisent. Pour comprendre le phénomène, nous sommes partis du modèle écoenvironnemental et l’avons adapté pour mieux représenter la mobilité de la population. Nous avons conséquemment choisi une unité d’analyse comprenant le territoire résidentiel, le territoire du milieu de travail et le trajet entre les deux. Ainsi, en utilisant plusieurs sources de données, nous avons caractérisé des milieux comme étant contraignants ou facilitants pour l’activité physique et les personnes y résidant comme étant suffisamment actives ou pas. Nous avons ensuite fait ressortir les éléments importants des entrevues en fonction de cet appariement. Parmi les thèmes explorés en entrevue, nommons les caractéristiques de l’environnement physique qui ont de l’importance, l’impact de l’environnement social au travail et au domicile, la logique sous-jacente aux courses, etc. Les principaux résultats de cette recherche démontrent que les usagers du train de banlieue font suffisamment d’activité physique en dépit qu’ils résident en banlieue. En ce sens, notre échantillon est plus actif que la moyenne québécoise. Nous remarquons que l’influence de l’environnement est manifeste mais sous le principe des vases communicants, c'est-à-dire que le pôle résidentiel et le pôle des emplois ont tous deux des contributions qui s’avèrent très souvent complémentaires. L’influence de l’environnement social passe par le rôle signifiant des proches plutôt que par leur proximité géographique tandis que l’aménagement a une énorme contribution à rendre les parcours agréables et, de ce fait, donner une plus-value au temps requis pour les emprunter. La vocation des milieux, le type de marche et le sens qu’y voient les usagers doivent guider le design; il n’y a donc pas qu’une formule ou une seule prescription pour augmenter le potentiel piétonnier et/ou cyclable des milieux. Cela dit, les outils de caractérisation doivent être revus. En conclusion des pistes de développements futurs à cette recherche sont proposées.

L'association entre l'utilisation du transport actif et l'état de santé auto-rapporté chez des adultes montréalais

Introduction : Une majorité de Canadiens adopte un mode de vie sédentaire qui est un facteur de risque important pour différents problèmes de santé. Dernièrement, des interventions en santé publique ciblent le transport actif pour augmenter la pratique d’activité physique. Objectif : L’objectif de cette étude est de quantifier la direction et la taille de l’association entre l’état de santé rapporté par des adultes montréalais et leur utilisation de la marche et du vélo utilitaires. Méthode : L’échantillon comprend 4503 résidents de l’Île de Montréal, âgés de 18 ans et plus, ayant répondu à un sondage téléphonique sur la pratique de l’activité physique et du transport actif. Des analyses de régression logistique multiples ont été appliquées pour examiner l’association entre l’état de santé auto-rapporté et la pratique du vélo (N=4386) et entre l’état de santé auto-rapporté et la pratique de la marche utilitaire (N=4350). Résultats : Les gens ayant une santé perçue comme bonne et moyenne/mauvaise ont une probabilité plus faible de pratiquer la marche utilitaire (OR = 0,740; p < 0,05 et OR = 0,552; p < 0,01) que ceux rapportant une excellente santé, alors que cette association n’est pas significative pour la pratique du vélo utilitaire dans notre étude. Conclusion : Bien que les résultats obtenus ne soient pas tous statistiquement significatifs, la probabilité d’utiliser le transport actif semble plus faible chez les adultes indiquant un moins bon état de santé par rapport aux adultes indiquant que leur état de santé est excellent.

Reconsidérer les interactions entre l’écoulement, le transport de sédiments en charge de fond et la morphologie en rivière à lit de graviers : approches, échelles et analyses

L'objectif ultime en géomorphologie fluviale est d'expliquer les formes des cours d'eau et leur évolution temporelle et spatiale. La multiplication des études nous a mené à la réalisation que les systèmes géomorphologiques sont complexes. Les formes observées sont plus que la somme des processus individuels qui les régissent en raison d’interactions et de rétroactions non-linéaires à de multiples échelles spatiales et temporelles. Dans ce contexte, le but général de la thèse est de proposer et de tester de nouvelles avenues de recherche afin de mieux appréhender la complexité des dynamiques fluviales en utilisant des approches méthodologiques et analytiques mettant l’accent sur les interactions entre l’écoulement, le transport de sédiments en charge fond et la morphologie du lit en rivière graveleuse. Cette orientation découle du constat que les paradigmes actuels en géomorphologie fluviale n’arrivent pas à expliquer adéquatement la variabilité naturelle du transport en charge de fond ainsi que des formes du lit qui en résultent. Cinq pistes de réflexion sont développées sous forme d’articles basés sur des études de cas : 1. L'intégration des échelles de variation de l'écoulement permet d’insérer la notion de structures turbulentes dans des pulsations de plus grande échelle et d'améliorer la compréhension de la variabilité du transport de sédiments. 2. La quantification des taux de changement de l’écoulement (accélération /décélération) au cours d’une crue permet d’expliquer la variabilité des flux de transport en charge fond autant que la magnitude de l’écoulement. 3. L’utilisation de techniques de mesures complémentaires révèle une nouvelle dynamique du lit des rivières graveleuses, la dilatation et la contraction du lit suite à une crue. 4. La remise en cause du fait généralement accepté que le transport en charge de fond est corrélé positivement à l'intensité des modifications morphologiques en raison d’un problème associé aux échelles différentes des processus en cause. 5. L’approche systémique des dynamiques fluviales par l’utilisation d’analyses multivariées permet d’appréhender la complexité des dynamiques de rétroactions linéaires et non-linéaires dans l’évolution d’un chenal et d’illustrer l’importance de l’historique récent des changements géomorphologiques en réponse aux crues. Cette thèse se veut une avancée conceptuelle issue d'une profonde réflexion sur les approches classiques que l'on utilise en géomorphologie fluviale depuis plusieurs décennies. Elle est basée sur un jeu de données unique récolté lors du suivi intensif de 21 évènements de crue dans un petit cours d’eau à lit de graviers, le ruisseau Béard (Québec). Le protocole expérimental axé sur la simultanéité des mesures de l’écoulement, de la morphologie du lit et du transport de sédiments en charge de fond a permis de centrer la recherche directement sur les interactions entre les processus plutôt que sur les processus individuels, une approche rarement utilisée en géomorphologie fluviale. Chacun des chapitres illustre un nouveau concept ou une nouvelle approche permettant de résoudre certaines des impasses rencontrées actuellement en géomorphologie fluviale. Ces travaux ont des implications importantes pour la compréhension de la dynamique des lits de rivières et des habitats fluviaux et servent de point de départ pour de nouveaux développements.

Caractéristiques des structures turbulentes de l'écoulement et du transport en charge de fond en rivière à lit de graviers lors de la montée d'une crue

En rivière à lit de graviers, le transport des sédiments en charge de fond est un processus intermittent qui dépend de plusieurs variables du système fluvial dont la prédiction est encore aujourd’hui inexacte. Les modèles disponibles pour prédire le transport par charriage utilisent des variables d’écoulement moyen et la turbulence n’est généralement pas considérée malgré que les tourbillons contenus dans les écoulements possèdent une quantité d’énergie importante. L’utilisation de nouvelles approches pour étudier la problématique du transport par charriage pourrait nous permettre d’améliorer notre connaissance de ce processus déterminant en rivière alluviale. Dans ce mémoire, nous documentons ces composantes de la dynamique fluviale dans un cours d’eau graveleux en période de crue. Les objectifs du projet de recherche sont : 1) d’examiner l’effet du débit sur les variables turbulentes et les caractéristiques des structures turbulentes cohérentes, 2) d’investiguer l’effet du débit sur les caractéristiques des événements de transport de sédiments individuels détectés à l’aide d’un nouvel algorithme développé et testé et 3) de relier les caractéristiques de l’écoulement turbulent aux événements de transport de sédiments individuels. Les données de turbulence montrent qu’à haut niveau d’eau, l’écoulement décéléré est peu cohérent et a une turbulence plus isotrope où les structures turbulentes cohérentes sont de courte durée. Ces observations se distinguent de celles faites à faible niveau d’eau, en écoulement accéléré, où la plus grande cohérence de l’écoulement correspond à ce qui est généralement observé dans les écoulements uniformes en rivières graveleuses. Les distributions de fréquence des variables associées aux événements de transport individuel (intensité de transport moyenne, durée d’événement et intervalle entre événements successifs) ont des formes différentes pour chaque intensité de crue. À haut niveau d’eau, le transport est moins intermittent qu’à faible débit où les événements rares caractérisent davantage les distributions. L’accélération de l’écoulement à petite échelle de temps joue un rôle positif sur le transport, mais surtout lorsque la magnitude de la crue mobilisatrice est en dessous du niveau plein bord. Les résultats de l’étude montrent que les caractéristiques de la turbulence ainsi que les liens complexes entre l’écoulement et le transport par charriage sont fonction du débit.

Inégalités sociales dans la diffusion d'une innovation en transport actif : le cas des vélos en libre-service à Montréal

Introduction. Les programmes de vélos en libre-service (PVLS) représentent une innovation en transport actif. À ce jour, la sensibilisation à cette innovation en tant que prérequis à l’accessibilité n’a jamais été étudiée. Objectif. Identifier les facteurs liés à l’absence de sensibilisation à l’existence du PVLS à Montréal. Méthode. 7011 Montréalais âgés de 18 ans et plus ont été interrogés au cours de 3 sondages téléphoniques sur une période couvrant deux saisons : avant la première saison (n=2000), après la première saison (n=2502) et après la deuxième saison (n=2509). Des analyses de régression logistique ont été réalisées sur 93,6 % (n=6562) de l’échantillon pour examiner l’effet du temps, de la proximité des stations de vélos et du niveau d’éducation sur l’absence de sensibilisation à l’existence du PVLS. Résultats. Nous constatons que, après la première saison d’implantation du PVLS, la probabilité d’absence de sensibilisation au PVLS est plus élevée chez les individus dont le niveau d’éducation est faible que chez ceux dont le niveau d’éducation est élevé (RC = 1,60; 95 % IC : 1,18; 2,19). Aussi, nous observons que, après la deuxième saison d’implantation, la probabilité d’absence de sensibilisation au PVLS est plus élevée chez les individus dont le niveau d’éducation est faible et qui vivent dans un voisinage pourvu d’un PVLS, que chez ceux dont le niveau d’éducation est élevé et qui vivent dans un voisinage dépourvu d’un PVLS (RC = 1,63, 95 % IC : 1,01; 2,64). Conclusion. Malgré l’accessibilité au PVLS dans un voisinage, des inégalités sociales persistent.

Theory and numerical integration of subsurface light transport

En synthèse d’images, reproduire les effets complexes de la lumière sur des matériaux transluminescents, tels que la cire, le marbre ou la peau, contribue grandement au réalisme d’une image. Malheureusement, ce réalisme supplémentaire est couteux en temps de calcul. Les modèles basés sur la théorie de la diffusion visent à réduire ce coût en simulant le comportement physique du transport de la lumière sous surfacique tout en imposant des contraintes de variation sur la lumière incidente et sortante. Une composante importante de ces modèles est leur application à évaluer hiérarchiquement l’intégrale numérique de l’illumination sur la surface d’un objet. Cette thèse révise en premier lieu la littérature actuelle sur la simulation réaliste de la transluminescence, avant d’investiguer plus en profondeur leur application et les extensions des modèles de diffusion en synthèse d’images. Ainsi, nous proposons et évaluons une nouvelle technique d’intégration numérique hiérarchique utilisant une nouvelle analyse fréquentielle de la lumière sortante et incidente pour adapter efficacement le taux d’échantillonnage pendant l’intégration. Nous appliquons cette théorie à plusieurs modèles qui correspondent à l’état de l’art en diffusion, octroyant une amélioration possible à leur efficacité et précision.