EADock : design of a new molecular docking algorithm and some of its applications

3 Summary 3. 1 English The pharmaceutical industry has been facing several challenges during the last years, and the optimization of their drug discovery pipeline is believed to be the only viable solution. High-throughput techniques do participate actively to this optimization, especially when complemented by computational approaches aiming at rationalizing the enormous amount of information that they can produce. In siiico techniques, such as virtual screening or rational drug design, are now routinely used to guide drug discovery. Both heavily rely on the prediction of the molecular interaction (docking) occurring between drug-like molecules and a therapeutically relevant target. Several softwares are available to this end, but despite the very promising picture drawn in most benchmarks, they still hold several hidden weaknesses. As pointed out in several recent reviews, the docking problem is far from being solved, and there is now a need for methods able to identify binding modes with a high accuracy, which is essential to reliably compute the binding free energy of the ligand. This quantity is directly linked to its affinity and can be related to its biological activity. Accurate docking algorithms are thus critical for both the discovery and the rational optimization of new drugs. In this thesis, a new docking software aiming at this goal is presented, EADock. It uses a hybrid evolutionary algorithm with two fitness functions, in combination with a sophisticated management of the diversity. EADock is interfaced with .the CHARMM package for energy calculations and coordinate handling. A validation was carried out on 37 crystallized protein-ligand complexes featuring 11 different proteins. The search space was defined as a sphere of 15 R around the center of mass of the ligand position in the crystal structure, and conversely to other benchmarks, our algorithms was fed with optimized ligand positions up to 10 A root mean square deviation 2MSD) from the crystal structure. This validation illustrates the efficiency of our sampling heuristic, as correct binding modes, defined by a RMSD to the crystal structure lower than 2 A, were identified and ranked first for 68% of the complexes. The success rate increases to 78% when considering the five best-ranked clusters, and 92% when all clusters present in the last generation are taken into account. Most failures in this benchmark could be explained by the presence of crystal contacts in the experimental structure. EADock has been used to understand molecular interactions involved in the regulation of the Na,K ATPase, and in the activation of the nuclear hormone peroxisome proliferatoractivated receptors a (PPARa). It also helped to understand the action of common pollutants (phthalates) on PPARy, and the impact of biotransformations of the anticancer drug Imatinib (Gleevec®) on its binding mode to the Bcr-Abl tyrosine kinase. Finally, a fragment-based rational drug design approach using EADock was developed, and led to the successful design of new peptidic ligands for the a5ß1 integrin, and for the human PPARa. In both cases, the designed peptides presented activities comparable to that of well-established ligands such as the anticancer drug Cilengitide and Wy14,643, respectively. 3.2 French Les récentes difficultés de l'industrie pharmaceutique ne semblent pouvoir se résoudre que par l'optimisation de leur processus de développement de médicaments. Cette dernière implique de plus en plus. de techniques dites "haut-débit", particulièrement efficaces lorsqu'elles sont couplées aux outils informatiques permettant de gérer la masse de données produite. Désormais, les approches in silico telles que le criblage virtuel ou la conception rationnelle de nouvelles molécules sont utilisées couramment. Toutes deux reposent sur la capacité à prédire les détails de l'interaction moléculaire entre une molécule ressemblant à un principe actif (PA) et une protéine cible ayant un intérêt thérapeutique. Les comparatifs de logiciels s'attaquant à cette prédiction sont flatteurs, mais plusieurs problèmes subsistent. La littérature récente tend à remettre en cause leur fiabilité, affirmant l'émergence .d'un besoin pour des approches plus précises du mode d'interaction. Cette précision est essentielle au calcul de l'énergie libre de liaison, qui est directement liée à l'affinité du PA potentiel pour la protéine cible, et indirectement liée à son activité biologique. Une prédiction précise est d'une importance toute particulière pour la découverte et l'optimisation de nouvelles molécules actives. Cette thèse présente un nouveau logiciel, EADock, mettant en avant une telle précision. Cet algorithme évolutionnaire hybride utilise deux pressions de sélections, combinées à une gestion de la diversité sophistiquée. EADock repose sur CHARMM pour les calculs d'énergie et la gestion des coordonnées atomiques. Sa validation a été effectuée sur 37 complexes protéine-ligand cristallisés, incluant 11 protéines différentes. L'espace de recherche a été étendu à une sphère de 151 de rayon autour du centre de masse du ligand cristallisé, et contrairement aux comparatifs habituels, l'algorithme est parti de solutions optimisées présentant un RMSD jusqu'à 10 R par rapport à la structure cristalline. Cette validation a permis de mettre en évidence l'efficacité de notre heuristique de recherche car des modes d'interactions présentant un RMSD inférieur à 2 R par rapport à la structure cristalline ont été classés premier pour 68% des complexes. Lorsque les cinq meilleures solutions sont prises en compte, le taux de succès grimpe à 78%, et 92% lorsque la totalité de la dernière génération est prise en compte. La plupart des erreurs de prédiction sont imputables à la présence de contacts cristallins. Depuis, EADock a été utilisé pour comprendre les mécanismes moléculaires impliqués dans la régulation de la Na,K ATPase et dans l'activation du peroxisome proliferatoractivated receptor a (PPARa). Il a également permis de décrire l'interaction de polluants couramment rencontrés sur PPARy, ainsi que l'influence de la métabolisation de l'Imatinib (PA anticancéreux) sur la fixation à la kinase Bcr-Abl. Une approche basée sur la prédiction des interactions de fragments moléculaires avec protéine cible est également proposée. Elle a permis la découverte de nouveaux ligands peptidiques de PPARa et de l'intégrine a5ß1. Dans les deux cas, l'activité de ces nouveaux peptides est comparable à celles de ligands bien établis, comme le Wy14,643 pour le premier, et le Cilengitide (PA anticancéreux) pour la seconde.

Le renforcement de la loi fédérale sur la protection des données : le cas de la protection de la vie privée dès la conception (privacy by design)

La protection des données est un élément essentiel d'un Etat de droit et une société démocratique, car elle accorde à chaque individu le droit de disposer de ce qui fait partie de sa sphère privée. Actuellement en Suisse, la loi fédérale sur la protection des données (LPD) est en vigueur depuis 1993. En 2010, l'Office fédéral de la justice a supervisé une évaluation de son efficacité : il en résulte que cette dernière a été prouvée, mais tendra à diminuer fortement dans les années à suivre. Pour causes principales : l'évolution des technologies, caractérisée notamment par le développement des moyens de traitement de données toujours plus variés et conséquents, et un manque d'informations des individus par rapport à la protection des données en générale et à leurs droits. Suite à l'évaluation, cinq objectifs de révision ont été formulés par le Conseil fédéral, dont celui d'intégrer la privacy by design ou « protection de la vie privée dès la conception » dans la loi. Ce concept, qui est également repris dans les travaux européens en cours, est développé à l'origine par l'Information and Privacy Commissionner de l'Ontario (Canada), Ann Cavoukian. Le principe général de la privacy by design est que la protection de la vie privée doit être incluse dans les systèmes traitant les données lors de leur conception. Souvent évoquée comme une solution idéale, répondant au problème de l'inadéquation de la loi par la logique de prévention qu'elle promeut, la privacy by design demeure toutefois un souhait dont l'application n'est que peu analysée. Ce travail cherche justement à répondre à la question de la manière de la mettre en oeuvre dans la législation suisse. Se basant sur les textes et la doctrine juridiques et une littérature dans les domaines de l'économie, l'informatique, la politique et la sociologie des données personnelles, il propose tout d'abord une revue générale des principes et définitions des concepts-clés de la protection des données en Suisse et dans le cadre international. Puis, il propose deux possibilités d'intégration de la privacy by design : la première est une solution privée non contraignante qui consiste à promouvoir le concept et faire en sorte que les responsables de traitement décident par eux-mêmes d'intégrer la privacy by design dans leurs projets ; ce procédé est possible grâce au renforcement du processus de certification déjà en cours. La deuxième option est une solution contraignante visant à intégrer le principe directement dans la loi et de prendre les mesures pour le rendre effectif ; ce travail montre que le développement de la figure du conseiller à la protection des données permet d'atteindre cet objectif. Enfin, des considérations générales sur l'application du principe sont abordées, telles que l'influence des développements en cours dans l'Union européenne sur la Suisse par rapport à la protection des données et la limite posée par le principe de territorialité.

Sustainability = Good Design

Sustainable design is fundamentally a subset of good design.The description of good design will eventually include criteria for the creation of a healthy environment and energy efficiency. These goals will be achieved by an emergent paradigm of design practice:integration.At every level design interests will come together to facilitate common goals for the creation of a rewarding present and a healthy future. Interdisciplinary design teams will flourish. Inter-accommodating and fluidly communicating political structures will grow. Coalescing social values and economic forces will propel integrated strategies. Unique and innovative solutions will increasingly become the objective. One eventual outcome of this integrated or sustainable design practice will be the development of buildings that produce more energy than they consume.

Les freins à l'adoption d'une approche d'éco-conception dans le processus de développement de produits: le cas des petites et moyennes entreprises

Scientifiques, gouvernements, entreprises et consommateurs s’entendent aujourd’hui pour dire que le système naturel est déréglé, que l’activité industrielle en est la cause principale. L’éco-conception est une manière de concevoir des biens ou des services en diminuant leurs impacts sur l’environnement et la société. De plus en plus présente dans les grandes entreprises où, associée à une gestion intégrée de l’environnement, elle procure des bénéfices non négligeables et une image de marque, l’éco-conception a beaucoup de difficultés à s’implanter dans les petites et moyennes entreprises. Dans ce travail, nous avons cherché à comprendre les raisons de ces difficultés. Deux approches ont été utilisées, l’une basée sur une analyse documentaire des rapports de RSE de dix entreprises, grandes et petites, de différents secteurs d’activité, qui nous a permis de fixer le cadre et le formalisme de la démarche de recherche, l’autre sur le principe d’entretiens semi-dirigés à partir de questions ciblées. Après une présentation générale de ce qu’est l’éco-conception et quelle en est la problématique appliquée aux PME (chapitre 2), nous précisons le cadre méthodologique de la recherche (chapitre 3) et exposons ses résultats (chapitre 4). Nous montrons que les freins à l’adoption de l’éco-conception dans les PME sont multiples et complexes, tant la diversité de ces entreprises est grande et difficile à synthétiser. En soulignant les freins, les leviers, les risques et les opportunités liés à l’intégration des principes de développement durable dans ces entreprises, nous faisons un portrait global de la situation actuelle et des difficultés rencontrées par ces PME pour adhérer à ces principes.

La démocratie à l’épreuve du projet : les effets d’un processus de planification concertée à Porto Alegre

Il est très commun d’entendre dans les discussions sur l’urbanisme que la participation du public est nécessaire, mais la manière de faire participer reste encore sujette à énormément d’expérimentation et d’incertitudes. Cette étude s’intéresse au design institutionnel des processus de participation en urbanisme, sous l’angle de leurs effets de démocratisation. L’étude cherchera à identifier les aspects déterminants des processus de participation en urbanisme afin d’offrir, à ceux qui les conçoivent, un éclairage sur les implications des choix qu’ils effectuent. L’analyse se construira à partir de l’étude du fonctionnement concret d’une opération de planification concertée à Porto Alegre, dans le secteur Lomba do Pinheiro. Elle s’appuiera sur un découpage des modalités du processus élaboré à partir d’une revue des ouvrages techniques sur la participation en aménagement. Après avoir décrit la culture de la participation et de planification propre à Porto Alegre et comment celle-ci s’est construite, l’analyse décrira, à partir d’observations sur l’évolution du processus et de ses résultats, les effets du processus en termes d’impact sur l’espace bâti, de transformation des relations sociales et de possibilité de faire apparaître des conflits. Les conclusions feront voir l’importance des modalités plus informelles du travail des organisateurs, de même que la nécessité de mettre le projet au centre du processus afin d’établir un terrain commun. Le rôle crucial de la sélection des participants sera souligné. De fortes réserves seront exprimées quant à la pertinence de la transformation des relations sociales comme objectif pour les processus de planification concertée.

Théories du choix rationnel : perspectives et implications en design institutionnel

En raison de sa force explicative et opérationnelle, la théorie du choix rationnel est utilisée au sein de plusieurs disciplines des sciences sociales. Alors que la majorité des économistes conçoivent la théorie du choix rationnel comme un processus de maximisation de l’utilité, la portée de ce modèle est le sujet de nombreuses critiques. Pour plusieurs, certaines préférences ne peuvent être modulées à l’intérieur de ce cadre. Dans ce mémoire, trois conceptions alternatives de la théorie du choix rationnel sont présentées : la rationalité comme présence virtuelle, la rationalité comme mécanisme intentionnel et la rationalité en tant que science du choix. Une analyse critique de celles-ci est effectuée. En design institutionnel, ces trois conceptions de la rationalité offrent des perspectives distinctes. La première met l’emphase sur les motivations non-égocentriques. La seconde mise sur l’aspect adaptatif du processus. La rationalité jouant un rôle privilégié, mais non exclusif, les mécanismes causaux doivent également être considérés. La troisième implique de formuler des règles institutionnels différentes dépendamment du modèle de l’agent rationnel qui est mis de l’avant. L’établissement de règles institutionnelles varie en fonction de la conception adoptée parmi ces théories du choix rationnel.

Le processus de production de savoirs dans la pratique infirmière au moyen de la réflexivité

Un nouveau cadre théorique pour concevoir le processus de production du savoir dans la pratique infirmière s’avère nécessaire pour tenir compte du processus sur les plans individuel et collectif et de l’influence du contexte dans cette production. Pour cette démarche, c’est la théorie de la réflexivité de Giddens qui nous a semblé être la plus pertinente pour guider la présente étude qui visait à décrire et à comprendre le processus de production du savoir dans la pratique infirmière au moyen de la réflexivité. Plus concrètement, l’étude s’est intéressée à découvrir les conditions et dynamiques des contextes institutionnel, pratique et professionnel qui peuvent influencer le processus de production du savoir dans la pratique infirmière ainsi qu’identifier les étapes de ce processus. Le constructivisme projectif fut le paradigme qui a guidé l’étude. Le devis de recherche ce fut l’analyse secondaire de données qualitatives. Le contexte de l’étude était une unité de soins intensifs d’un hôpital général et universitaire à Barcelone. La collecte de données avait été réalisée à l’aide de l’observation systématique, de six entrevues structurées, de sept réunions de groupe et d’une analyse documentaire. L’analyse des données a été effectuée selon des critères provenant de l’approche mixte de Miles et Huberman, du processus d’analyse des données qualitatives de Morse ainsi que des recommandations faites par des auteurs clés par rapport à l’analyse secondaire. Les critères de rigueur ont été utilisés et les aspects éthiques ont été assurés. Les résultats de cette étude démontrent que les conditions et dynamiques des contextes institutionnel, pratique et professionnel influencent profondément l’action infirmière et le développement du savoir. Ces conditions et dynamiques sont intériorisées dans la vie professionnelle des infirmières et constituent des façons «normales» d’aborder la pratique. Toutefois, bien qu’il existe une acceptation du statu quo, les sentiments contradictoires et la souffrance ressortent facilement. Ces conditions et dynamiques provoquent chez les infirmières une incapacité à agir de façon juste, éthique et responsable ainsi qu’une limitation face à l’exploration de nouvelles possibilités, formulations et manifestations de pratique. Les résultats mettent également en évidence les étapes du processus de production du savoir au moyen de quatre grands thèmes: la reconnaissance de la réflexivité quotidienne, l’examen systématique des pratiques, la construction d’un nouveau savoir et la reconstruction émancipatrice du savoir. Finalement, cette thèse met en relief l’importance de la théorie de Giddens pour l’étude de la production du savoir et de la relation entre l’infirmière et le contexte ainsi que l’utilisation du devis d’analyse secondaire des données qualitatives pour la discipline infirmière.

Scheduled service network design for integrated planning of rail freight transportation

Cette thèse étudie une approche intégrant la gestion de l’horaire et la conception de réseaux de services pour le transport ferroviaire de marchandises. Le transport par rail s’articule autour d’une structure à deux niveaux de consolidation où l’affectation des wagons aux blocs ainsi que des blocs aux services représentent des décisions qui complexifient grandement la gestion des opérations. Dans cette thèse, les deux processus de consolidation ainsi que l’horaire d’exploitation sont étudiés simultanément. La résolution de ce problème permet d’identifier un plan d’exploitation rentable comprenant les politiques de blocage, le routage et l’horaire des trains, de même que l’habillage ainsi que l’affectation du traffic. Afin de décrire les différentes activités ferroviaires au niveau tactique, nous étendons le réseau physique et construisons une structure de réseau espace-temps comprenant trois couches dans lequel la dimension liée au temps prend en considération les impacts temporels sur les opérations. De plus, les opérations relatives aux trains, blocs et wagons sont décrites par différentes couches. Sur la base de cette structure de réseau, nous modélisons ce problème de planification ferroviaire comme un problème de conception de réseaux de services. Le modèle proposé se formule comme un programme mathématique en variables mixtes. Ce dernie r s’avère très difficile à résoudre en raison de la grande taille des instances traitées et de sa complexité intrinsèque. Trois versions sont étudiées : le modèle simplifié (comprenant des services directs uniquement), le modèle complet (comprenant des services directs et multi-arrêts), ainsi qu’un modèle complet à très grande échelle. Plusieurs heuristiques sont développées afin d’obtenir de bonnes solutions en des temps de calcul raisonnables. Premièrement, un cas particulier avec services directs est analysé. En considérant une cara ctéristique spécifique du problème de conception de réseaux de services directs nous développons un nouvel algorithme de recherche avec tabous. Un voisinage par cycles est privilégié à cet effet. Celui-ci est basé sur la distribution du flot circulant sur les blocs selon les cycles issus du réseau résiduel. Un algorithme basé sur l’ajustement de pente est développé pour le modèle complet, et nous proposons une nouvelle méthode, appelée recherche ellipsoidale, permettant d’améliorer davantage la qualité de la solution. La recherche ellipsoidale combine les bonnes solutions admissibles générées par l’algorithme d’ajustement de pente, et regroupe les caractéristiques des bonnes solutions afin de créer un problème élite qui est résolu de facon exacte à l’aide d’un logiciel commercial. L’heuristique tire donc avantage de la vitesse de convergence de l’algorithme d’ajustement de pente et de la qualité de solution de la recherche ellipsoidale. Les tests numériques illustrent l’efficacité de l’heuristique proposée. En outre, l’algorithme représente une alternative intéressante afin de résoudre le problème simplifié. Enfin, nous étudions le modèle complet à très grande échelle. Une heuristique hybride est développée en intégrant les idées de l’algorithme précédemment décrit et la génération de colonnes. Nous proposons une nouvelle procédure d’ajustement de pente où, par rapport à l’ancienne, seule l’approximation des couts liés aux services est considérée. La nouvelle approche d’ajustement de pente sépare ainsi les décisions associées aux blocs et aux services afin de fournir une décomposition naturelle du problème. Les résultats numériques obtenus montrent que l’algorithme est en mesure d’identifier des solutions de qualité dans un contexte visant la résolution d’instances réelles.

Les TIC à l’école élémentaire : étude du processus de construction des usages pédagogiques des TIC chez des instituteurs sénégalais

Le choix du Sénégal de faire des TIC un des leviers stratégiques de rénovation de l’école soulève des questions dont la nécessité de voir comment les enseignants se les approprient afin que l’école en tire les avantages attendus. Pour mieux comprendre comment et pourquoi se construisent les usages pédagogiques des TIC, la présente recherche vise à décrire et à analyser le processus et les facteurs d’intégration des TIC dans les pratiques d’enseignement des instituteurs sénégalais. La difficulté à retracer le processus a conduit à nous appuyer sur un modèle descripteur des processus d’intégration pédagogique des TIC inspiré de Sandholtz, Ringstaff et Dwyer (1997), de Karsenti, Savoie-Zajc et Larose (2001) et de Poellhuber et Boulanger (2001). Six instituteurs de l’Inspection d’Académie de Dakar qui développent depuis quatre ans au moins des TIC en classe ont été sélectionnés pour une étude multi-cas. Six entrevues individuelles semi-dirigées ont été réalisées complétées par un questionnaire, l’observation des pratiques d’intégration des TIC et une analyse documentaire. Les résultats du traitement des données recueillies sont présentés en trois articles abordant chacun un des volets de l’objectif de la recherche. Il ressort des résultats que les usages des TIC des six participants sont portés par des profils et des contextes d’usages particulièrement favorables à des pratiques d’information, de communication et de préparation de la classe à la maison et à des activités de recherche et de documentation, d’édition et de publication et d’apprentissages disciplinaires ou thématiques en classe avec les élèves. Par ailleurs, les analyses comparatives montrent que les formations (initiales et en cours d’emploi) qu’ils ont suivies ne les ayant pas suffisamment préparés à intégrer les TIC dans leurs pratiques d’enseignement, c’est dans le cadre des équipes pédagogiques portant leurs projets d’établissement d’intégration pédagogique des TIC et par des stratégies individuelles d’autoformation et d’organisation, collectives et coopératives de co-formation qu’ils ont construit leurs usages et surmonté les difficultés du parcours. Ce processus est porté par divers facteurs contextuels, institutionnels et sociaux particulièrement favorables. En plus, Ils partagent des dispositions d’esprit, des croyances et des postures épistémiques et psychosociales qui les poussent à toujours aller plus loin dans leurs pratiques d’intégration des TIC. En permettant de mieux comprendre le processus menant un instituteur des usages personnels des TIC à leurs usages professionnels et pédagogiques et comment les facteurs d’influence jouent sur les processus de cooptation et d’appropriation par lesquels il les construit, la présente recherche fournit des modèles de tracés et d’étapes d’intégration des TIC susceptibles d’être partagés et intégrés dans les référentiels de formation des enseignants à l’intégration pédagogique des TIC. Elle permet également de mieux dessiner les contours des contextes d’usages à développer et de définir les axes et les leviers pédagogiques et psychosociaux que des formateurs peuvent utiliser afin d’amener des enseignants en situation de construction des usages pédagogiques des TIC à développer les comportements et les attitudes favorables à l’intégration des TIC dans leurs pratiques d’enseignement.

Design thinking and the precautionary principle : development of a theoretical model complementing preventive judgment for design for sustainability enriched through a study of architectural competitions adopting LEED

Cette thèse contribue à une théorie générale de la conception du projet. S’inscrivant dans une demande marquée par les enjeux du développement durable, l’objectif principal de cette recherche est la contribution d’un modèle théorique de la conception permettant de mieux situer l’utilisation des outils et des normes d’évaluation de la durabilité d’un projet. Les principes fondamentaux de ces instruments normatifs sont analysés selon quatre dimensions : ontologique, méthodologique, épistémologique et téléologique. Les indicateurs de certains effets contre-productifs reliés, en particulier, à la mise en compte de ces normes confirment la nécessité d’une théorie du jugement qualitatif. Notre hypothèse principale prend appui sur le cadre conceptuel offert par la notion de « principe de précaution » dont les premières formulations remontent du début des années 1970, et qui avaient précisément pour objectif de remédier aux défaillances des outils et méthodes d’évaluation scientifique traditionnelles. La thèse est divisée en cinq parties. Commençant par une revue historique des modèles classiques des théories de la conception (design thinking) elle se concentre sur l’évolution des modalités de prise en compte de la durabilité. Dans cette perspective, on constate que les théories de la « conception verte » (green design) datant du début des années 1960 ou encore, les théories de la « conception écologique » (ecological design) datant des années 1970 et 1980, ont finalement convergé avec les récentes théories de la «conception durable» (sustainable design) à partir du début des années 1990. Les différentes approches du « principe de précaution » sont ensuite examinées sous l’angle de la question de la durabilité du projet. Les standards d’évaluation des risques sont comparés aux approches utilisant le principe de précaution, révélant certaines limites lors de la conception d’un projet. Un premier modèle théorique de la conception intégrant les principales dimensions du principe de précaution est ainsi esquissé. Ce modèle propose une vision globale permettant de juger un projet intégrant des principes de développement durable et se présente comme une alternative aux approches traditionnelles d’évaluation des risques, à la fois déterministes et instrumentales. L’hypothèse du principe de précaution est dès lors proposée et examinée dans le contexte spécifique du projet architectural. Cette exploration débute par une présentation de la notion classique de «prudence» telle qu’elle fut historiquement utilisée pour guider le jugement architectural. Qu’en est-il par conséquent des défis présentés par le jugement des projets d’architecture dans la montée en puissance des méthodes d’évaluation standardisées (ex. Leadership Energy and Environmental Design; LEED) ? La thèse propose une réinterprétation de la théorie de la conception telle que proposée par Donald A. Schön comme une façon de prendre en compte les outils d’évaluation tels que LEED. Cet exercice révèle cependant un obstacle épistémologique qui devra être pris en compte dans une reformulation du modèle. En accord avec l’épistémologie constructiviste, un nouveau modèle théorique est alors confronté à l’étude et l’illustration de trois concours d'architecture canadienne contemporains ayant adopté la méthode d'évaluation de la durabilité normalisée par LEED. Une série préliminaire de «tensions» est identifiée dans le processus de la conception et du jugement des projets. Ces tensions sont ensuite catégorisées dans leurs homologues conceptuels, construits à l’intersection du principe de précaution et des théories de la conception. Ces tensions se divisent en quatre catégories : (1) conceptualisation - analogique/logique; (2) incertitude - épistémologique/méthodologique; (3) comparabilité - interprétation/analytique, et (4) proposition - universalité/ pertinence contextuelle. Ces tensions conceptuelles sont considérées comme autant de vecteurs entrant en corrélation avec le modèle théorique qu’elles contribuent à enrichir sans pour autant constituer des validations au sens positiviste du terme. Ces confrontations au réel permettent de mieux définir l’obstacle épistémologique identifié précédemment. Cette thèse met donc en évidence les impacts généralement sous-estimés, des normalisations environnementales sur le processus de conception et de jugement des projets. Elle prend pour exemple, de façon non restrictive, l’examen de concours d'architecture canadiens pour bâtiments publics. La conclusion souligne la nécessité d'une nouvelle forme de « prudence réflexive » ainsi qu’une utilisation plus critique des outils actuels d’évaluation de la durabilité. Elle appelle une instrumentalisation fondée sur l'intégration globale, plutôt que sur l'opposition des approches environnementales.

Exploration de l’expérience de tirer son lait par les mères : constats dans une optique de design

Le tire-lait est un appareil conçu pour aider les mères durant l’allaitement. Selon la recherche préliminaire effectuée, c’est un thème très peu exploré dans les études; il est donc difficile d’affirmer si le produit répond correctement aux besoins reliés à son usage et à son utilité ou comment il s’intègre dans l’allaitement. Les fondements de l’étude exploratoire ont été bâtis sur ces enjeux dans le but de comprendre l’expérience d’usage du tire-lait. Inspirée de l’approche phénoménologique centrée sur l’usager, l’étude a permis d’amasser des données qualitatives à travers des entrevues semi-dirigées auprès de sept participantes. L’analyse de ces données a permis d’identifier les thèmes importants qui ont mené à des constats, rédigés dans une optique de design. L’étude a trouvé que c’est souvent quand la réalité de l’allaitement au sein rattrape les mères qu’elles vont vouloir se procurer un tire-lait, en s’inspirant des marques utilisées dans les hôpitaux par manque de temps. Le tire-lait devient alors principalement utile pour se désengorger et pour la liberté qu’il procure, s’intégrant dans une routine. Le tire-lait est par contre peu ergonomique; il semble y avoir un décalage entre le concept proposé et les manipulations réelles, notamment au niveau de la mise en marche, des bouteilles et des embouts. Ces résultats de l’étude pourraient être intégrés dans le tire-lait pour mieux représenter la réalité du contexte, de la pratique et de l’usage du produit. Ils pourraient ainsi nourrir le processus de conception dans un projet futur afin d’améliorer le design du tire-lait.

Le rôle de la rhétorique dans le projet en design : une exploration du concept d’argumentation de Perelman et Olbrechts-Tyteca

Les projets interdisciplinaires constituent rarement le terrain des études 
sur le processus de conception en design. Les théories générales du design, en tentant de définir ce qui est commun à toutes les disciplines du design, ont davantage étudié les cas typiques que les cas atypiques. Or, nous croyons qu’il existe dans les projets interdisciplinaires une négociation argumentative et une ouverture vers l’autre, propice à l’analyse du processus de conception en design. Pour réaliser l’étude de ce processus, la stratégie empruntée a été la «recherche-projet» qui propose une participation active sur le terrain. 
À l’intérieur de cette stratégie méthodologique, nous avons réalisé l’étude de cas d’un projet hybride, une signalétique identitaire destinée à marquer les écocentres montréalais et orienter leurs usagers. Comme plusieurs autres pratiques du design, la complexité des projets interdisciplinaires demande l’apport de plusieurs acteurs dans le processus. 
Ces personnes conçoivent le projet à travers des représentations visuelles et des échanges verbaux, nous avons choisi de faire porter notre étude principalement sur le second. Pour ce faire, nous avons choisi comme cadre théorique le Traité de l’argumentation de Chaïm Perelman et Lucie Olbrechts-Tyteca en nous intéressant plus spécifiquement aux concepts d’«accord» et d’«auditoire». Parce que le véhicule de l’action en design est la notion de «projet», l’Anthropologie du projet de Jean-Pierre Boutinet sera notre guide à travers cette conduite. L’objet de recherche de ce mémoire sera donc le processus de conception en design qui sera étudié à travers le regard de l’argumentation. L’argumentation s'est révélée la clé du problème que posent les jugements de valeur, commune à toutes les disciplines du design. Qu’est-ce qu’un «bon» projet réalisé? Est-il possible de répondre à cette question, sans tomber dans un cadre argumentatif, sans devoir révéler les arguments qui nous permettent de croire vraisemblable une telle proposition? C’est en mettant en lien la théorie du projet en design et la théorie de l’argumentation que nous avons éclairé la pratique du designer, sa relation à ses collègues et ultimement avec lui-même. L’argumentation s’est avérée un outil permettant la construction de la réalité dans le projet interdisciplinaire.

Approche hybride : une approche pour une meilleure intégration des outils CAAD dans le développement du processus architecturale du projet

Avec l’usage élargi de la CAAO, ces outils ont été largement utilisés dans le processus de conception architecturale. En dépit des fonctionnalités avancées offertes par les systèmes de CAAO, l'utilisation de la CAAO est principalement concentrée dans les étapes de production, comme un support graphique pour le dessin, la modélisation, le rendu et la simulation. Par conséquent, il est raisonnable de considérer que la situation actuelle relative à l’usage de la CAAO dans la profession d'architecte appelle à de nouvelles améliorations. En d'autres termes, nous devons trouver un moyen de mieux intégrer la technologie et les outils de CAAO dans le processus de conception architecturale, qui est notre question de recherche. Nous avons besoin de savoir comment la CAAO pourrait être utilisée pour améliorer la capacité de conception de l'architecte. Il ressort des discussions et des recherches menées pour cette étude que nous voulons un soutien de la technologie pour nous aider à mieux concevoir et non pas que la technologie conçoive à notre place. Nous aimerions avoir un système de CAAO qui pourrait nous servir d’assistant à la conception. En étudiant la situation de l'intégration des outils de CAAO dans les pratiques actuelles de conception des architectes et en examinant les approches utilisées dans les premières tentatives de développement d’un outil de CAAO intégré au processus de conception, on peut conclure que l'approche exploratoire et heuristique serait une meilleure approche qui pourrait être adaptée pour développer un système CAAO en soutien au travail de l’architecte. De plus, une étude plus approfondie a démontré que les deux sous- approches des approches exploratoires et heuristiques (approches basées sur les cas et les contraintes), sont applicables, mais aucune d'elles n'est suffisante. Par conséquent, l’approche hybride qui prend en compte les avantages de chacune des deux sous- approches précitées serait la plus applicable. Elle nous permettrait de développer un outil CAAD qui pourrait vraiment être intégré dans le processus de conception architecturale. Cette conclusion a été vérifiée par une étude complémentaire basée sur des entrevues.

Between play and design : the emergence of hybrid-identity in single-player videogames

Pour respecter les droits auteur, la version electronique de cette thèse a été dépouillée de ses documents visuels et audio-visuels. La version intégrale de la thèse a été déposée au Service de la gestion des documents et des archives de l'Université de Montréal.

Impacts and Detection of Design Smells

Les changements sont faits de façon continue dans le code source des logiciels pour prendre en compte les besoins des clients et corriger les fautes. Les changements continus peuvent conduire aux défauts de code et de conception. Les défauts de conception sont des mauvaises solutions à des problèmes récurrents de conception ou d’implémentation, généralement dans le développement orienté objet. Au cours des activités de compréhension et de changement et en raison du temps d’accès au marché, du manque de compréhension, et de leur expérience, les développeurs ne peuvent pas toujours suivre les normes de conception et les techniques de codage comme les patrons de conception. Par conséquent, ils introduisent des défauts de conception dans leurs systèmes. Dans la littérature, plusieurs auteurs ont fait valoir que les défauts de conception rendent les systèmes orientés objet plus difficile à comprendre, plus sujets aux fautes, et plus difficiles à changer que les systèmes sans les défauts de conception. Pourtant, seulement quelques-uns de ces auteurs ont fait une étude empirique sur l’impact des défauts de conception sur la compréhension et aucun d’entre eux n’a étudié l’impact des défauts de conception sur l’effort des développeurs pour corriger les fautes. Dans cette thèse, nous proposons trois principales contributions. La première contribution est une étude empirique pour apporter des preuves de l’impact des défauts de conception sur la compréhension et le changement. Nous concevons et effectuons deux expériences avec 59 sujets, afin d’évaluer l’impact de la composition de deux occurrences de Blob ou deux occurrences de spaghetti code sur la performance des développeurs effectuant des tâches de compréhension et de changement. Nous mesurons la performance des développeurs en utilisant: (1) l’indice de charge de travail de la NASA pour leurs efforts, (2) le temps qu’ils ont passé dans l’accomplissement de leurs tâches, et (3) les pourcentages de bonnes réponses. Les résultats des deux expériences ont montré que deux occurrences de Blob ou de spaghetti code sont un obstacle significatif pour la performance des développeurs lors de tâches de compréhension et de changement. Les résultats obtenus justifient les recherches antérieures sur la spécification et la détection des défauts de conception. Les équipes de développement de logiciels doivent mettre en garde les développeurs contre le nombre élevé d’occurrences de défauts de conception et recommander des refactorisations à chaque étape du processus de développement pour supprimer ces défauts de conception quand c’est possible. Dans la deuxième contribution, nous étudions la relation entre les défauts de conception et les fautes. Nous étudions l’impact de la présence des défauts de conception sur l’effort nécessaire pour corriger les fautes. Nous mesurons l’effort pour corriger les fautes à l’aide de trois indicateurs: (1) la durée de la période de correction, (2) le nombre de champs et méthodes touchés par la correction des fautes et (3) l’entropie des corrections de fautes dans le code-source. Nous menons une étude empirique avec 12 défauts de conception détectés dans 54 versions de quatre systèmes: ArgoUML, Eclipse, Mylyn, et Rhino. Nos résultats ont montré que la durée de la période de correction est plus longue pour les fautes impliquant des classes avec des défauts de conception. En outre, la correction des fautes dans les classes avec des défauts de conception fait changer plus de fichiers, plus les champs et des méthodes. Nous avons également observé que, après la correction d’une faute, le nombre d’occurrences de défauts de conception dans les classes impliquées dans la correction de la faute diminue. Comprendre l’impact des défauts de conception sur l’effort des développeurs pour corriger les fautes est important afin d’aider les équipes de développement pour mieux évaluer et prévoir l’impact de leurs décisions de conception et donc canaliser leurs efforts pour améliorer la qualité de leurs systèmes. Les équipes de développement doivent contrôler et supprimer les défauts de conception de leurs systèmes car ils sont susceptibles d’augmenter les efforts de changement. La troisième contribution concerne la détection des défauts de conception. Pendant les activités de maintenance, il est important de disposer d’un outil capable de détecter les défauts de conception de façon incrémentale et itérative. Ce processus de détection incrémentale et itérative pourrait réduire les coûts, les efforts et les ressources en permettant aux praticiens d’identifier et de prendre en compte les occurrences de défauts de conception comme ils les trouvent lors de la compréhension et des changements. Les chercheurs ont proposé des approches pour détecter les occurrences de défauts de conception, mais ces approches ont actuellement quatre limites: (1) elles nécessitent une connaissance approfondie des défauts de conception, (2) elles ont une précision et un rappel limités, (3) elles ne sont pas itératives et incrémentales et (4) elles ne peuvent pas être appliquées sur des sous-ensembles de systèmes. Pour surmonter ces limitations, nous introduisons SMURF, une nouvelle approche pour détecter les défauts de conception, basé sur une technique d’apprentissage automatique — machines à vecteur de support — et prenant en compte les retours des praticiens. Grâce à une étude empirique portant sur trois systèmes et quatre défauts de conception, nous avons montré que la précision et le rappel de SMURF sont supérieurs à ceux de DETEX et BDTEX lors de la détection des occurrences de défauts de conception. Nous avons également montré que SMURF peut être appliqué à la fois dans les configurations intra-système et inter-système. Enfin, nous avons montré que la précision et le rappel de SMURF sont améliorés quand on prend en compte les retours des praticiens.