Simulation des caractéristiques ECG du syndrome de Brugada à l'aide d'un programme de modélisation 3D

Introduction : Le syndrome de Brugada, décrit en 1992 par Pedro et Josep Brugada, est un syndrome cardiaque caractérisé par un sus-décalage particulier du segment ST associé à un bloc de branche droit atypique au niveau des dérivations ECG V1 à V3. Les altérations ECG du syndrome de Brugada sont classifiées en 3 types dont seul le type 1 est diagnostique. Les mécanismes physiopathologiques exacts de ce syndrome sont pour le moment encore controversés. Plusieurs hypothèses sont proposées dans la littérature dont deux principales retiennent l'attention : 1) le modèle du trouble de repolarisation stipule des potentiels d'action réduits en durée et en amplitude liés à un changement de répartition de canaux potassiques 2) le modèle du trouble de dépolarisation spécifie un retard de conduction se traduisant par une dépolarisation retardée. Dans le STEMI, un sus-décalage ST ressemblant à celui du syndrome de Brugada est expliqué par deux théories : 1) le courant de lésion diastolique suggère une élévation du potentiel diastolique transformé artificiellement en sus-décalage ST par les filtres utilisés dans tous les appareils ECG.¦Objectif : Recréer les manifestations ECG du syndrome de Brugada en appliquant les modifications du potentiel d'action des cardiomyocytes rapportées dans la littérature.¦Méthode : Pour ce travail, nous avons utilisé "ECGsim", un simulateur informatique réaliste d'ECG disponible gratuitement sur www.ecgsim.org. Ce programme est basé sur une reconstruction de l'ECG de surface à l'aide de 1500 noeuds représentant chacun les potentiels d'action des ventricules droit et gauche, épicardiques et endocardiques. L'ECG simulé peut être donc vu comme l'intégration de l'ensemble de ces potentiels d'action en tenant compte des propriétés de conductivité des tissus s'interposant entre les électrodes de surface et le coeur. Dans ce programme, nous avons définit trois zones, de taille différente, comprenant la chambre de chasse du ventricule droit. Pour chaque zone, nous avons reproduit les modifications des potentiels d'action citées dans les modèles du trouble de repolarisation et de dépolarisation et des théories de courant de lésion systolique et diastolique. Nous avons utilisé, en plus des douze dérivations habituelles, une électrode positionnée en V2IC3 (i.e. 3ème espace intercostal) sur le thorax virtuel du programme ECGsim.¦Résultats : Pour des raisons techniques, le modèle du trouble de repolarisation n'a pas pu être entièrement réalisée dans ce travail. Le modèle du trouble de dépolarisation ne reproduit pas d'altération de type Brugada mais un bloc de branche droit plus ou moins complet. Le courant de lésion diastolique permet d'obtenir un sus-décalage ST en augmentant le potentiel diastolique épicardique des cardiomyocytes de la chambre de chasse du ventricule droit. Une inversion de l'onde T apparaît lorsque la durée du potentiel d'action est prolongée. L'amplitude du sus-décalage ST dépend de la valeur du potentiel diastolique, de la taille de la lésion et de sa localisation épicardique ou transmurale. Le courant de lésion systolique n'entraîne pas de sus-décalage ST mais accentue l'amplitude de l'onde T.¦Discussion et conclusion : Dans ce travail, l'élévation du potentiel diastolique avec un prolongement de la durée du potentiel d'action est la combinaison qui reproduit le mieux les altérations ECG du Brugada. Une persistance de cellules de type nodal au niveau de la chambre de chasse du ventricule droit pourrait être une explication à ces modifications particulières du potentiel d'action. Le risque d'arythmie dans la Brugada pourrait également être expliqué par une automaticité anormale des cellules de type nodal. Ainsi, des altérations des mécanismes cellulaires impliqués dans le maintien du potentiel diastolique pourraient être présentes dans le syndrome de Brugada, ce qui, à notre connaissance, n'a jamais été rapporté dans la littérature.

Systems biology of plants : from intraspecific genome variation to computational morphodynamics

Recently, the introduction of second generation sequencing and further advance-ments in confocal microscopy have enabled system-level studies for the functional characterization of genes. The degree of complexity intrinsic to these approaches needs the development of bioinformatics methodologies and computational models for extracting meaningful biological knowledge from the enormous amount of experi¬mental data which is continuously generated. This PhD thesis presents several novel bioinformatics methods and computational models to address specific biological questions in Plant Biology by using the plant Arabidopsis thaliana as a model system. First, a spatio-temporal qualitative analysis of quantitative transcript and protein profiles is applied to show the role of the BREVIS RADIX (BRX) protein in the auxin- cytokinin crosstalk for root meristem growth. Core of this PhD work is the functional characterization of the interplay between the BRX protein and the plant hormone auxin in the root meristem by using a computational model based on experimental evidence. Hyphotesis generated by the modelled to the discovery of a differential endocytosis pattern in the root meristem that splits the auxin transcriptional response via the plasma membrane to nucleus partitioning of BRX. This positional information system creates an auxin transcriptional pattern that deviates from the canonical auxin response and is necessary to sustain the expression of a subset of BRX-dependent auxin-responsive genes to drive root meristem growth. In the second part of this PhD thesis, we characterized the genome-wide impact of large scale deletions on four divergent Arabidopsis natural strains, through the integration of Ultra-High Throughput Sequencing data with data from genomic hybridizations on tiling arrays. Analysis of the identified deletions revealed a considerable portion of protein coding genes affected and supported a history of genomic rearrangements shaped by evolution. In the last part of the thesis, we showed that VIP3 gene in Arabidopsis has an evo-lutionary conserved role in the 3' to 5' mRNA degradation machinery, by applying a novel approach for the analysis of mRNA-Seq data from random-primed mRNA. Altogether, this PhD research contains major advancements in the study of natural genomic variation in plants and in the application of computational morphodynamics models for the functional characterization of biological pathways essential for the plant. - Récemment, l'introduction du séquençage de seconde génération et les avancées dans la microscopie confocale ont permis des études à l'échelle des différents systèmes cellulaires pour la caractérisation fonctionnelle de gènes. Le degrés de complexité intrinsèque à ces approches ont requis le développement de méthodologies bioinformatiques et de modèles mathématiques afin d'extraire de la masse de données expérimentale générée, des information biologiques significatives. Ce doctorat présente à la fois des méthodes bioinformatiques originales et des modèles mathématiques pour répondre à certaines questions spécifiques de Biologie Végétale en utilisant la plante Arabidopsis thaliana comme modèle. Premièrement, une analyse qualitative spatio-temporelle de profiles quantitatifs de transcripts et de protéines est utilisée pour montrer le rôle de la protéine BREVIS RADIX (BRX) dans le dialogue entre l'auxine et les cytokinines, des phytohormones, dans la croissance du méristème racinaire. Le noyau de ce travail de thèse est la caractérisation fonctionnelle de l'interaction entre la protéine BRX et la phytohormone auxine dans le méristème de la racine en utilisant des modèles informatiques basés sur des preuves expérimentales. Les hypothèses produites par le modèle ont mené à la découverte d'un schéma différentiel d'endocytose dans le méristème racinaire qui divise la réponse transcriptionnelle à l'auxine par le partitionnement de BRX de la membrane plasmique au noyau de la cellule. Cette information positionnelle crée une réponse transcriptionnelle à l'auxine qui dévie de la réponse canonique à l'auxine et est nécessaire pour soutenir l'expression d'un sous ensemble de gènes répondant à l'auxine et dépendant de BRX pour conduire la croissance du méristème. Dans la seconde partie de cette thèse de doctorat, nous avons caractérisé l'impact sur l'ensemble du génome des délétions à grande échelle sur quatre souches divergentes naturelles d'Arabidopsis, à travers l'intégration du séquençage à ultra-haut-débit avec l'hybridation génomique sur puces ADN. L'analyse des délétions identifiées a révélé qu'une proportion considérable de gènes codant était affectée, supportant l'idée d'un historique de réarrangement génomique modelé durant l'évolution. Dans la dernière partie de cette thèse, nous avons montré que le gène VÏP3 dans Arabidopsis a conservé un rôle évolutif dans la machinerie de dégradation des ARNm dans le sens 3' à 5', en appliquant une nouvelle approche pour l'analyse des données de séquençage d'ARNm issue de transcripts amplifiés aléatoirement. Dans son ensemble, cette recherche de doctorat contient des avancées majeures dans l'étude des variations génomiques naturelles des plantes et dans l'application de modèles morphodynamiques informatiques pour la caractérisation de réseaux biologiques essentiels à la plante. - Le développement des plantes est écrit dans leurs codes génétiques. Pour comprendre comment les plantes sont capables de s'adapter aux changements environnementaux, il est essentiel d'étudier comment leurs gènes gouvernent leur formation. Plus nous essayons de comprendre le fonctionnement d'une plante, plus nous réalisons la complexité des mécanismes biologiques, à tel point que l'utilisation d'outils et de modèles mathématiques devient indispensable. Dans ce travail, avec l'utilisation de la plante modèle Arabidopsis thalicinci nous avons résolu des problèmes biologiques spécifiques à travers le développement et l'application de méthodes informatiques concrètes. Dans un premier temps, nous avons investigué comment le gène BREVIS RADIX (BRX) régule le développement de la racine en contrôlant la réponse à deux hormones : l'auxine et la cytokinine. Nous avons employé une analyse statistique sur des mesures quantitatives de transcripts et de produits de gènes afin de démontrer que BRX joue un rôle antagonisant dans le dialogue entre ces deux hormones. Lorsque ce-dialogue moléculaire est perturbé, la racine primaire voit sa longueur dramatiquement réduite. Pour comprendre comment BRX répond à l'auxine, nous avons développé un modèle informatique basé sur des résultats expérimentaux. Les simulations successives ont mené à la découverte d'un signal positionnel qui contrôle la réponse de la racine à l'auxine par la régulation du mouvement intracellulaire de BRX. Dans la seconde partie de cette thèse, nous avons analysé le génome entier de quatre souches naturelles d'Arabidopsis et nous avons trouvé qu'une grande partie de leurs gènes étaient manquant par rapport à la souche de référence. Ce résultat indique que l'historique des modifications génomiques conduites par l'évolution détermine une disponibilité différentielle des gènes fonctionnels dans ces plantes. Dans la dernière partie de ce travail, nous avons analysé les données du transcriptome de la plante où le gène VIP3 était non fonctionnel. Ceci nous a permis de découvrir le rôle double de VIP3 dans la régulation de l'initiation de la transcription et dans la dégradation des transcripts. Ce rôle double n'avait jusqu'alors été démontrée que chez l'homme. Ce travail de doctorat supporte le développement et l'application de méthodologies informatiques comme outils inestimables pour résoudre la complexité des problèmes biologiques dans la recherche végétale. L'intégration de la biologie végétale et l'informatique est devenue de plus en plus importante pour l'avancée de nos connaissances sur le fonctionnement et le développement des plantes.

Role of ENaC in skin wound healing and phenotypic analysis of GILZ-deficient mice

In my first project, I analyzed the role of the amiloride-sensitive epithelial sodium channel ENaC) in the skin during wound healing. ENaC is present in the skin and a function in keratinocyte differentiation and barrier formation has been demonstrated. Previous findings suggested, that ENaC might be implicated in keratinocyte migration, although its role in wound healing was not analyzed yet. Using skin-specific (K14-Cre) conditional ENaC knockout and overexpressing mice, I determined the wound closure kinetic and performed morphometric measurements. The time course of wound repair was not significantly different in knockouts or transgenics when compared to control mice and the morphology of the closing wound was not altered. In my second project, I studied the glucocorticoid-induced leucine zipper (GILZ, Tsc22d3). GILZ is widely expressed and an important role has been predicted in immunity, adipogenesis and renal sodium handling. Mice were generated that constitutively lack all the functional domains of the Gilz gene. In these mice, the expression of GILZ mRNA transcripts and protein were completely abolished in all tissues tested. Surprisingly, knockout mice survived. To test whether GILZ mimicks glucocorticoid action, we studied its implication in T- and B- cell development and in a model of sepsis. We measured cytokine secretion in different inflammatory models, like in peritoneal and bone marrow-derived macrophages, in splenocytes and a model of sepsis. In all our experiments, cytokine secretion from GILZ- deficient cells was not different from controls. From 6 months onwards, knockout mice contained significantly less body fat and were lighter. Following sodium and water deprivation experiments, water and salt homeostasis was preserved. Sterility of knockout males was associated with a severe testis dysplasia, smaller seminiferous tubules, the number of Sertoli and germ cell was reduced while increased apoptosis, but not cell proliferation, was evidenced. The interstitial Leydig cell population was augmented, and higher plasma FSH and testosterone levels were found. Interestingly, the expression of the target gene Ppar2 was diminished in the testis and in the liver, but not in the skin, kidney or fat. Tsc22d1 mRNA transcript level was found to be upregulated in testis, but not in the kidney or fat tissue. In most tissue, excepted the testis, GILZ-deficient mice reveal functional redundancy amongst members of the Tsc22d family or genes involved in the same regulatory pathways. In summary, contrarily to the published in vitro data, GILZ does not play a crucial role attributed in immunology or inflammation, but we identified a novel function in spermatogenesis. -- Dans mon premier projet, j'ai analysé le rôle du canal épithélial sodique sensible à l'amiloride (ENaC) dans la cicatrisation de la peau. ENaC est présent dans la peau et il a une fonction dans la différenciation des kératinocytes et dans la formation de la barrière. Des études suggèrent qu'ENaC pourrait être impliqué dans la migration des kératinocytes, cependant, son rôle dans la cicatrisation n'a pas encore été étudié. A l'aide de souris qui surexpriment ou qui sont knockout pour ENaC, spécifiquement dans la peau (K14-Cre), j'ai analysé le temps de clôture de la cicatrice et j'ai aussi étudié la morphologie de la plaie guérissant. Chez les souris qui surexpriment ou chez les knockouts, la vitesse de fermeture et la morphologie de la cicatrice étaient identiques aux souris contrôles. Dans mon second projet, j'ai étudié le glucocorticoid-induced leucine zipper (GILZ, Tsc22d3). GILZ est largement exprimé et un rôle important a été prédit dans l'immunité, l'adipogénèse et le transport sodique rénal. Des souris ont été générées dont les domaines fonctionnels du gène Gilz sont éliminés. L'expression de GILZ en ARNm et protéine a été complètement abolie dans tous les tissus testés. Étonnamment, ces souris knockout survivent. Afin de tester si GILZ imite les effets des glucocorticoïdes, nous avons étudié son implication dans le développement des cellules T et B ainsi qu'un modèle de septicémie. Nous avons mesuré la sécrétion de cytokines à partir de différents modèles d'inflammation tels que des macrophages péritonéaux ou de moelle, de splénocytes ou encore d'un modèle de septicémie. Dans toutes nos expériences, la sécrétion de cytokines de cellules GILZ-déficientes était semblable. Dès 6 mois, les knockouts contenaient significativement moins de graisses et étaient plus légères. Suite à une privation sodique et aqueuse, l'homéostasie du sel et de l'eau était préservée. Les mâles knockouts présentaient une stérilité accompagnée d'une dysplasie testiculaire sévère, de tubules séminifères étaient plus petits et contenaient un nombre réduit de cellules de Sertoli et de cellules germinales. L'apoptose était augmentée dans ces cellules mais pas la prolifération cellulaire. Le nombre de cellules de Leydig était aussi plus élevé, ainsi que la FSH et la testostérone. L'expression du gène cible Pparγ2 était diminuée dans le testicule et le foie, mais pas dans la peau, le rein ou le tissu adipeux. L'ARNm de Tsc22d1 était plus exprimé dans le testicule, mais pas dans le rein ou le tissu adipeux. Dans la plupart des tissus, sauf le testicule, les souris knockouts révélaient une redondance fonctionnelle des autres membres de la famille Tsc22d ou de gènes impliqués dans les mêmes voies de régulation. En résumé, contrairement aux données in vitro, GILZ ne joue pas un rôle essentiel en immunologie, mais nous avons identifié une nouvelle fonction dans la spermatogénèse.

Assessment and analysis of mechanical allodynia-like behavior induced by spared nerve injury (SNI) in the mouse

Rrésumé: La première description dans une publication médicale des douleurs neuropathiques remonte à 1872, le Dr S.W. Mitchell les résumant ainsi [...]" la causalgie est la plus terrible des tortures qu'une lésion nerveuse puisse entraîner "[...]. Par définition, la douleur neuropathique est une douleur chronique faisant suite à une lésion ou dysfonction du système nerveux. Malgré les progrès faits dans la compréhension de ce syndrome, le détail des mécanismes impliqués nous échappe encore et son traitement reste insuffisant car moins de 50% des patients sont soulagés par les thérapies actuelles. Différents modèles expérimentaux ont été élaborés chez l'animal de laboratoire, en particulier des modèles de lésion de nerfs périphériques chez le rat, permettant des investigations tant moléculaires que fonctionnelles des mécanismes impliqués dans le développement de ces douleurs. En revanche, peu de modèles existent chez la souris, alors que cet animal, grâce à la transgénèse, est très fréquemment utilisé pour l'approche fonctionnelle ciblée sur un gène. Dans l'étude présentée ici, nous avons évalué chez la souris C57BL/6 l'adaptation d'un modèle neuropathique, proposé une nouvelle modalité de mesure de la sensibilité douloureuse adaptée à la souris et défini une méthode d'analyse performante des résultats. Ce modèle, dit de lésion avec épargne nerveuse (spared Werve injury, SNI), consiste en la lésion de deux des trois branches du nerf sciatique, soit les nerfs peronier commun et tibial. La troisième branche, le nerf sural est laissé intact et c'est dans le territoire cutané de ce dernier que la sensibilité douloureuse à des stimulations mécaniques est enregistrée. Des filaments calibrés de force croissante sont appliqués sur la surface de la patte impliquée et la fréquence relative de retrait de la patte a été modélisée mathématiquement et analysée par un modèle statistique intégrant tous les paramètres de l'expérience (mixed-effects model). Des variantes chirurgicales lésant séquentiellement les trois branches du nerf sciatique ainsi que la réponse en fonction du sexe de l'animal ont également été évaluées. La lésion SNI entraîne une hypersensibilité mécanique marquée comparativement aux souris avec chirurgie contrôle; cet effet est constant entre les animaux et persiste durant les quatre semaines de l'étude. De subtiles différences entre les variables, y compris une divergence de sensibilité mécanique entre les sexes, ont été démontrées. La nécessité de léser le nerf tibial pour le développement des symptômes a également été documentée par notre méthode d'évaluation et d'analyse. En conclusion, nous avons validé le modèle SNI chez la souris par l'apparition d'un symptôme reproductible et apparenté à l'allodynie mécanique décrite par les patients souffrant de douleurs neuropathiques. Nous avons développé des méthodes d'enregistrement et d'analyse de la sensibilité douloureuse sensibles qui permettent la mise en évidence de facteurs intrinsèques et extrinsèques de variation de la réponse. Le modèle SNI utilisé chez des souris génétiquement modifiées, de par sa précision et reproductibilité, pourra permettre la discrimination de facteurs génétiques et épigénétiques contribuant au développement et à la persistance de douleurs neuropathiques.

Treeline and climate change : analyzing and modeling patterns and shifts in the Swiss Alps

Summary: Global warming has led to an average earth surface temperature increase of about 0.7 °C in the 20th century, according to the 2007 IPCC report. In Switzerland, the temperature increase in the same period was even higher: 1.3 °C in the Northern Alps anal 1.7 °C in the Southern Alps. The impacts of this warming on ecosystems aspecially on climatically sensitive systems like the treeline ecotone -are already visible today. Alpine treeline species show increased growth rates, more establishment of young trees in forest gaps is observed in many locations and treelines are migrating upwards. With the forecasted warming, this globally visible phenomenon is expected to continue. This PhD thesis aimed to develop a set of methods and models to investigate current and future climatic treeline positions and treeline shifts in the Swiss Alps in a spatial context. The focus was therefore on: 1) the quantification of current treeline dynamics and its potential causes, 2) the evaluation and improvement of temperaturebased treeline indicators and 3) the spatial analysis and projection of past, current and future climatic treeline positions and their respective elevational shifts. The methods used involved a combination of field temperature measurements, statistical modeling and spatial modeling in a geographical information system. To determine treeline shifts and assign the respective drivers, neighborhood relationships between forest patches were analyzed using moving window algorithms. Time series regression modeling was used in the development of an air-to-soil temperature transfer model to calculate thermal treeline indicators. The indicators were then applied spatially to delineate the climatic treeline, based on interpolated temperature data. Observation of recent forest dynamics in the Swiss treeline ecotone showed that changes were mainly due to forest in-growth, but also partly to upward attitudinal shifts. The recent reduction in agricultural land-use was found to be the dominant driver of these changes. Climate-driven changes were identified only at the uppermost limits of the treeline ecotone. Seasonal mean temperature indicators were found to be the best for predicting climatic treelines. Applying dynamic seasonal delimitations and the air-to-soil temperature transfer model improved the indicators' applicability for spatial modeling. Reproducing the climatic treelines of the past 45 years revealed regionally different attitudinal shifts, the largest being located near the highest mountain mass. Modeling climatic treelines based on two IPCC climate warming scenarios predicted major shifts in treeline altitude. However, the currently-observed treeline is not expected to reach this limit easily, due to lagged reaction, possible climate feedback effects and other limiting factors. Résumé: Selon le rapport 2007 de l'IPCC, le réchauffement global a induit une augmentation de la température terrestre de 0.7 °C en moyenne au cours du 20e siècle. En Suisse, l'augmentation durant la même période a été plus importante: 1.3 °C dans les Alpes du nord et 1.7 °C dans les Alpes du sud. Les impacts de ce réchauffement sur les écosystèmes - en particuliers les systèmes sensibles comme l'écotone de la limite des arbres - sont déjà visibles aujourd'hui. Les espèces de la limite alpine des forêts ont des taux de croissance plus forts, on observe en de nombreux endroits un accroissement du nombre de jeunes arbres s'établissant dans les trouées et la limite des arbres migre vers le haut. Compte tenu du réchauffement prévu, on s'attend à ce que ce phénomène, visible globalement, persiste. Cette thèse de doctorat visait à développer un jeu de méthodes et de modèles pour étudier dans un contexte spatial la position présente et future de la limite climatique des arbres, ainsi que ses déplacements, au sein des Alpes suisses. L'étude s'est donc focalisée sur: 1) la quantification de la dynamique actuelle de la limite des arbres et ses causes potentielles, 2) l'évaluation et l'amélioration des indicateurs, basés sur la température, pour la limite des arbres et 3) l'analyse spatiale et la projection de la position climatique passée, présente et future de la limite des arbres et des déplacements altitudinaux de cette position. Les méthodes utilisées sont une combinaison de mesures de température sur le terrain, de modélisation statistique et de la modélisation spatiale à l'aide d'un système d'information géographique. Les relations de voisinage entre parcelles de forêt ont été analysées à l'aide d'algorithmes utilisant des fenêtres mobiles, afin de mesurer les déplacements de la limite des arbres et déterminer leurs causes. Un modèle de transfert de température air-sol, basé sur les modèles de régression sur séries temporelles, a été développé pour calculer des indicateurs thermiques de la limite des arbres. Les indicateurs ont ensuite été appliqués spatialement pour délimiter la limite climatique des arbres, sur la base de données de températures interpolées. L'observation de la dynamique forestière récente dans l'écotone de la limite des arbres en Suisse a montré que les changements étaient principalement dus à la fermeture des trouées, mais aussi en partie à des déplacements vers des altitudes plus élevées. Il a été montré que la récente déprise agricole était la cause principale de ces changements. Des changements dus au climat n'ont été identifiés qu'aux limites supérieures de l'écotone de la limite des arbres. Les indicateurs de température moyenne saisonnière se sont avérés le mieux convenir pour prédire la limite climatique des arbres. L'application de limites dynamiques saisonnières et du modèle de transfert de température air-sol a amélioré l'applicabilité des indicateurs pour la modélisation spatiale. La reproduction des limites climatiques des arbres durant ces 45 dernières années a mis en évidence des changements d'altitude différents selon les régions, les plus importants étant situés près du plus haut massif montagneux. La modélisation des limites climatiques des arbres d'après deux scénarios de réchauffement climatique de l'IPCC a prédit des changements majeurs de l'altitude de la limite des arbres. Toutefois, l'on ne s'attend pas à ce que la limite des arbres actuellement observée atteigne cette limite facilement, en raison du délai de réaction, d'effets rétroactifs du climat et d'autres facteurs limitants.

Quantitative integration of geophysical and hydraulic data : from the local towards the regional scale range

Des progrès significatifs ont été réalisés dans le domaine de l'intégration quantitative des données géophysique et hydrologique l'échelle locale. Cependant, l'extension à de plus grandes échelles des approches correspondantes constitue encore un défi majeur. Il est néanmoins extrêmement important de relever ce défi pour développer des modèles fiables de flux des eaux souterraines et de transport de contaminant. Pour résoudre ce problème, j'ai développé une technique d'intégration des données hydrogéophysiques basée sur une procédure bayésienne de simulation séquentielle en deux étapes. Cette procédure vise des problèmes à plus grande échelle. L'objectif est de simuler la distribution d'un paramètre hydraulique cible à partir, d'une part, de mesures d'un paramètre géophysique pertinent qui couvrent l'espace de manière exhaustive, mais avec une faible résolution (spatiale) et, d'autre part, de mesures locales de très haute résolution des mêmes paramètres géophysique et hydraulique. Pour cela, mon algorithme lie dans un premier temps les données géophysiques de faible et de haute résolution à travers une procédure de réduction déchelle. Les données géophysiques régionales réduites sont ensuite reliées au champ du paramètre hydraulique à haute résolution. J'illustre d'abord l'application de cette nouvelle approche dintégration des données à une base de données synthétiques réaliste. Celle-ci est constituée de mesures de conductivité hydraulique et électrique de haute résolution réalisées dans les mêmes forages ainsi que destimations des conductivités électriques obtenues à partir de mesures de tomographic de résistivité électrique (ERT) sur l'ensemble de l'espace. Ces dernières mesures ont une faible résolution spatiale. La viabilité globale de cette méthode est testée en effectuant les simulations de flux et de transport au travers du modèle original du champ de conductivité hydraulique ainsi que du modèle simulé. Les simulations sont alors comparées. Les résultats obtenus indiquent que la procédure dintégration des données proposée permet d'obtenir des estimations de la conductivité en adéquation avec la structure à grande échelle ainsi que des predictions fiables des caractéristiques de transports sur des distances de moyenne à grande échelle. Les résultats correspondant au scénario de terrain indiquent que l'approche d'intégration des données nouvellement mise au point est capable d'appréhender correctement les hétérogénéitées à petite échelle aussi bien que les tendances à gande échelle du champ hydraulique prévalent. Les résultats montrent également une flexibilté remarquable et une robustesse de cette nouvelle approche dintégration des données. De ce fait, elle est susceptible d'être appliquée à un large éventail de données géophysiques et hydrologiques, à toutes les gammes déchelles. Dans la deuxième partie de ma thèse, j'évalue en détail la viabilité du réechantillonnage geostatique séquentiel comme mécanisme de proposition pour les méthodes Markov Chain Monte Carlo (MCMC) appliquées à des probmes inverses géophysiques et hydrologiques de grande dimension . L'objectif est de permettre une quantification plus précise et plus réaliste des incertitudes associées aux modèles obtenus. En considérant une série dexemples de tomographic radar puits à puits, j'étudie deux classes de stratégies de rééchantillonnage spatial en considérant leur habilité à générer efficacement et précisément des réalisations de la distribution postérieure bayésienne. Les résultats obtenus montrent que, malgré sa popularité, le réechantillonnage séquentiel est plutôt inefficace à générer des échantillons postérieurs indépendants pour des études de cas synthétiques réalistes, notamment pour le cas assez communs et importants où il existe de fortes corrélations spatiales entre le modèle et les paramètres. Pour résoudre ce problème, j'ai développé un nouvelle approche de perturbation basée sur une déformation progressive. Cette approche est flexible en ce qui concerne le nombre de paramètres du modèle et lintensité de la perturbation. Par rapport au rééchantillonage séquentiel, cette nouvelle approche s'avère être très efficace pour diminuer le nombre requis d'itérations pour générer des échantillons indépendants à partir de la distribution postérieure bayésienne. - Significant progress has been made with regard to the quantitative integration of geophysical and hydrological data at the local scale. However, extending corresponding approaches beyond the local scale still represents a major challenge, yet is critically important for the development of reliable groundwater flow and contaminant transport models. To address this issue, I have developed a hydrogeophysical data integration technique based on a two-step Bayesian sequential simulation procedure that is specifically targeted towards larger-scale problems. The objective is to simulate the distribution of a target hydraulic parameter based on spatially exhaustive, but poorly resolved, measurements of a pertinent geophysical parameter and locally highly resolved, but spatially sparse, measurements of the considered geophysical and hydraulic parameters. To this end, my algorithm links the low- and high-resolution geophysical data via a downscaling procedure before relating the downscaled regional-scale geophysical data to the high-resolution hydraulic parameter field. I first illustrate the application of this novel data integration approach to a realistic synthetic database consisting of collocated high-resolution borehole measurements of the hydraulic and electrical conductivities and spatially exhaustive, low-resolution electrical conductivity estimates obtained from electrical resistivity tomography (ERT). The overall viability of this method is tested and verified by performing and comparing flow and transport simulations through the original and simulated hydraulic conductivity fields. The corresponding results indicate that the proposed data integration procedure does indeed allow for obtaining faithful estimates of the larger-scale hydraulic conductivity structure and reliable predictions of the transport characteristics over medium- to regional-scale distances. The approach is then applied to a corresponding field scenario consisting of collocated high- resolution measurements of the electrical conductivity, as measured using a cone penetrometer testing (CPT) system, and the hydraulic conductivity, as estimated from electromagnetic flowmeter and slug test measurements, in combination with spatially exhaustive low-resolution electrical conductivity estimates obtained from surface-based electrical resistivity tomography (ERT). The corresponding results indicate that the newly developed data integration approach is indeed capable of adequately capturing both the small-scale heterogeneity as well as the larger-scale trend of the prevailing hydraulic conductivity field. The results also indicate that this novel data integration approach is remarkably flexible and robust and hence can be expected to be applicable to a wide range of geophysical and hydrological data at all scale ranges. In the second part of my thesis, I evaluate in detail the viability of sequential geostatistical resampling as a proposal mechanism for Markov Chain Monte Carlo (MCMC) methods applied to high-dimensional geophysical and hydrological inverse problems in order to allow for a more accurate and realistic quantification of the uncertainty associated with the thus inferred models. Focusing on a series of pertinent crosshole georadar tomographic examples, I investigated two classes of geostatistical resampling strategies with regard to their ability to efficiently and accurately generate independent realizations from the Bayesian posterior distribution. The corresponding results indicate that, despite its popularity, sequential resampling is rather inefficient at drawing independent posterior samples for realistic synthetic case studies, notably for the practically common and important scenario of pronounced spatial correlation between model parameters. To address this issue, I have developed a new gradual-deformation-based perturbation approach, which is flexible with regard to the number of model parameters as well as the perturbation strength. Compared to sequential resampling, this newly proposed approach was proven to be highly effective in decreasing the number of iterations required for drawing independent samples from the Bayesian posterior distribution.

Le bénévolat social: planche de salut de l'Etat social?

(Résumé de l'ouvrage) La crise de l'État-Providence favorise-t-elle l'émergence de nouveaux acteurs associatifs et de modèles d'intervention sociale moins bureaucratiques ? Ne permettrait-elle pas aux Oeuvres d'inspiration religieuse de retrouver la place qui fut la leur au XIXe siècle ? Ne pourrait-on craindre, du coup, une certaine reconfessionalisation et une remoralisation du travail social ? Aujourd'hui, les associations sont inégalement capables de mobiliser le bénévolat, dont on sait qu'il est surtout un complément de l'action professionnelle.

Essays in higher moment asset pricing and liquidity risk

This thesis focuses on theoretical asset pricing models and their empirical applications. I aim to investigate the following noteworthy problems: i) if the relationship between asset prices and investors' propensities to gamble and to fear disaster is time varying, ii) if the conflicting evidence for the firm and market level skewness can be explained by downside risk, Hi) if costly learning drives liquidity risk. Moreover, empirical tests support the above assumptions and provide novel findings in asset pricing, investment decisions, and firms' funding liquidity. The first chapter considers a partial equilibrium model where investors have heterogeneous propensities to gamble and fear disaster. Skewness preference represents the desire to gamble, while kurtosis aversion represents fear of extreme returns. Using US data from 1988 to 2012, my model demonstrates that in bad times, risk aversion is higher, more people fear disaster, and fewer people gamble, in contrast to good times. This leads to a new empirical finding: gambling preference has a greater impact on asset prices during market downturns than during booms. The second chapter consists of two essays. The first essay introduces a foramula based on conditional CAPM for decomposing the market skewness. We find that the major market upward and downward movements can be well preadicted by the asymmetric comovement of betas, which is characterized by an indicator called "Systematic Downside Risk" (SDR). We find that SDR can efafectively forecast future stock market movements and we obtain out-of-sample R-squares (compared with a strategy using historical mean) of more than 2.27% with monthly data. The second essay reconciles a well-known empirical fact: aggregating positively skewed firm returns leads to negatively skewed market return. We reconcile this fact through firms' greater response to negative maraket news than positive market news. We also propose several market return predictors, such as downside idiosyncratic skewness. The third chapter studies the funding liquidity risk based on a general equialibrium model which features two agents: one entrepreneur and one external investor. Only the investor needs to acquire information to estimate the unobservable fundamentals driving the economic outputs. The novelty is that information acquisition is more costly in bad times than in good times, i.e. counter-cyclical information cost, as supported by previous empirical evidence. Later we show that liquidity risks are principally driven by costly learning. Résumé Cette thèse présente des modèles théoriques dévaluation des actifs et leurs applications empiriques. Mon objectif est d'étudier les problèmes suivants: la relation entre l'évaluation des actifs et les tendances des investisseurs à parier et à crainadre le désastre varie selon le temps ; les indications contraires pour l'entreprise et l'asymétrie des niveaux de marché peuvent être expliquées par les risques de perte en cas de baisse; l'apprentissage coûteux augmente le risque de liquidité. En outre, des tests empiriques confirment les suppositions ci-dessus et fournissent de nouvelles découvertes en ce qui concerne l'évaluation des actifs, les décisions relatives aux investissements et la liquidité de financement des entreprises. Le premier chapitre examine un modèle d'équilibre où les investisseurs ont des tendances hétérogènes à parier et à craindre le désastre. La préférence asymétrique représente le désir de parier, alors que le kurtosis d'aversion représente la crainte du désastre. En utilisant les données des Etats-Unis de 1988 à 2012, mon modèle démontre que dans les mauvaises périodes, l'aversion du risque est plus grande, plus de gens craignent le désastre et moins de gens parient, conatrairement aux bonnes périodes. Ceci mène à une nouvelle découverte empirique: la préférence relative au pari a un plus grand impact sur les évaluations des actifs durant les ralentissements de marché que durant les booms économiques. Exploitant uniquement cette relation générera un revenu excédentaire annuel de 7,74% qui n'est pas expliqué par les modèles factoriels populaires. Le second chapitre comprend deux essais. Le premier essai introduit une foramule base sur le CAPM conditionnel pour décomposer l'asymétrie du marché. Nous avons découvert que les mouvements de hausses et de baisses majeures du marché peuvent être prédits par les mouvements communs des bêtas. Un inadicateur appelé Systematic Downside Risk, SDR (risque de ralentissement systématique) est créé pour caractériser cette asymétrie dans les mouvements communs des bêtas. Nous avons découvert que le risque de ralentissement systématique peut prévoir les prochains mouvements des marchés boursiers de manière efficace, et nous obtenons des carrés R hors échantillon (comparés avec une stratégie utilisant des moyens historiques) de plus de 2,272% avec des données mensuelles. Un investisseur qui évalue le marché en utilisant le risque de ralentissement systématique aurait obtenu une forte hausse du ratio de 0,206. Le second essai fait cadrer un fait empirique bien connu dans l'asymétrie des niveaux de march et d'entreprise, le total des revenus des entreprises positiveament asymétriques conduit à un revenu de marché négativement asymétrique. Nous décomposons l'asymétrie des revenus du marché au niveau de l'entreprise et faisons cadrer ce fait par une plus grande réaction des entreprises aux nouvelles négatives du marché qu'aux nouvelles positives du marché. Cette décomposition révélé plusieurs variables de revenus de marché efficaces tels que l'asymétrie caractéristique pondérée par la volatilité ainsi que l'asymétrie caractéristique de ralentissement. Le troisième chapitre fournit une nouvelle base théorique pour les problèmes de liquidité qui varient selon le temps au sein d'un environnement de marché incomplet. Nous proposons un modèle d'équilibre général avec deux agents: un entrepreneur et un investisseur externe. Seul l'investisseur a besoin de connaitre le véritable état de l'entreprise, par conséquent, les informations de paiement coutent de l'argent. La nouveauté est que l'acquisition de l'information coute plus cher durant les mauvaises périodes que durant les bonnes périodes, comme cela a été confirmé par de précédentes expériences. Lorsque la récession comamence, l'apprentissage coûteux fait augmenter les primes de liquidité causant un problème d'évaporation de liquidité, comme cela a été aussi confirmé par de précédentes expériences.

Maps as risk mitigation tools. Adaptation of the Swiss hazard assessment and mapping methodology to a Moroccan site: Beni Mellal

Dans le contexte climatique actuel, les régions méditerranéennes connaissent une intensification des phénomènes hydrométéorologiques extrêmes. Au Maroc, le risque lié aux inondations est devenu problématique, les communautés étant vulnérables aux événements extrêmes. En effet, le développement économique et urbain rapide et mal maîtrisé augmente l'exposition aux phénomènes extrêmes. La Direction du Développement et de la Coopération suisse (DDC) s'implique activement dans la réduction des risques naturels au Maroc. La cartographie des dangers et son intégration dans l'aménagement du territoire représentent une méthode efficace afin de réduire la vulnérabilité spatiale. Ainsi, la DDC a mandaté ce projet d'adaptation de la méthode suisse de cartographie des dangers à un cas d'étude marocain (la ville de Beni Mellal, région de Tadla-Azilal, Maroc). La méthode suisse a été adaptée aux contraintes spécifiques du terrain (environnement semi-aride, morphologie de piémont) et au contexte de transfert de connaissances (caractéristiques socio-économiques et pratiques). Une carte des phénomènes d'inondations a été produite. Elle contient les témoins morphologiques et les éléments anthropiques pertinents pour le développement et l'aggravation des inondations. La modélisation de la relation pluie-débit pour des événements de référence, et le routage des hydrogrammes de crue ainsi obtenus ont permis d'estimer quantitativement l'aléa inondation. Des données obtenues sur le terrain (estimations de débit, extension de crues connues) ont permis de vérifier les résultats des modèles. Des cartes d'intensité et de probabilité ont été obtenues. Enfin, une carte indicative du danger d'inondation a été produite sur la base de la matrice suisse du danger qui croise l'intensité et la probabilité d'occurrence d'un événement pour obtenir des degrés de danger assignables au territoire étudié. En vue de l'implémentation des cartes de danger dans les documents de l'aménagement du territoire, nous nous intéressons au fonctionnement actuel de la gestion institutionnelle du risque à Beni Mellal, en étudiant le degré d'intégration de la gestion et la manière dont les connaissances sur les risques influencent le processus de gestion. L'analyse montre que la gestion est marquée par une logique de gestion hiérarchique et la priorité des mesures de protection par rapport aux mesures passives d'aménagement du territoire. Les connaissances sur le risque restent sectorielles, souvent déconnectées. L'innovation dans le domaine de la gestion du risque résulte de collaborations horizontales entre les acteurs ou avec des sources de connaissances externes (par exemple les universités). Des recommandations méthodologiques et institutionnelles issues de cette étude ont été adressées aux gestionnaires en vue de l'implémentation des cartes de danger. Plus que des outils de réduction du risque, les cartes de danger aident à transmettre des connaissances vers le public et contribuent ainsi à établir une culture du risque. - Severe rainfall events are thought to be occurring more frequently in semi-arid areas. In Morocco, flood hazard has become an important topic, notably as rapid economic development and high urbanization rates have increased the exposure of people and assets in hazard-prone areas. The Swiss Agency for Development and Cooperation (SADC) is active in natural hazard mitigation in Morocco. As hazard mapping for urban planning is thought to be a sound tool for vulnerability reduction, the SADC has financed a project aimed at adapting the Swiss approach for hazard assessment and mapping to the case of Morocco. In a knowledge transfer context, the Swiss method was adapted to the semi-arid environment, the specific piedmont morphology and to socio-economic constraints particular to the study site. Following the Swiss guidelines, a hydro-geomorphological map was established, containing all geomorphic elements related to known past floods. Next, rainfall / runoff modeling for reference events and hydraulic routing of the obtained hydrographs were carried out in order to assess hazard quantitatively. Field-collected discharge estimations and flood extent for known floods were used to verify the model results. Flood hazard intensity and probability maps were obtained. Finally, an indicative danger map as defined within the Swiss hazard assessment terminology was calculated using the Swiss hazard matrix that convolves flood intensity with its recurrence probability in order to assign flood danger degrees to the concerned territory. Danger maps become effective, as risk mitigation tools, when implemented in urban planning. We focus on how local authorities are involved in the risk management process and how knowledge about risk impacts the management. An institutional vulnerability "map" was established based on individual interviews held with the main institutional actors in flood management. Results show that flood hazard management is defined by uneven actions and relationships, it is based on top-down decision-making patterns, and focus is maintained on active mitigation measures. The institutional actors embody sectorial, often disconnected risk knowledge pools, whose relationships are dictated by the institutional hierarchy. Results show that innovation in the risk management process emerges when actors collaborate despite the established hierarchy or when they open to outer knowledge pools (e.g. the academia). Several methodological and institutional recommendations were addressed to risk management stakeholders in view of potential map implementation to planning. Hazard assessment and mapping is essential to an integrated risk management approach: more than a mitigation tool, danger maps represent tools that allow communicating on hazards and establishing a risk culture.

Governance von Universitätsbibliotheken : Optimierungsmöglichkeiten aus institutioneller Sicht

Ausgangspunkt der Arbeit bildet die Beobachtung, dass Universitäts­biblio­theken unterschiedliche Aufgaben zu Händen verschiedener Akteure erfüllen - so nehmen Universitätsbibliotheken in der Schweiz häufig Aufgaben einer Kantonsbibliothek wahr. Universitätsbibliotheken zeichnen sich durch unterschiedliche Rechts- und Organisationsformen aus, unterhalten Beziehungen zu Dritten und sind deshalb verschiedenen Instanzen zur Rechenschaft verpflichtet. Sie sind, schliesslich, in Zusammenschlüsse unterschiedlicher Natur eingebunden. Vor diesem Hintergrund wirft die vorliegende Arbeit die Frage nach der Steuerung des Unternehmens Universitätsbibliothek auf. Anhand ausgewählter Fallbeispiele wird aufgezeigt, wie sich unterschiedliche Governance-Modelle gestalten. Dabei wird insbesondere auf die Rechts- und Organisationsform, auf institutionelle Strukturen, auf Steuerungsinstrumente (Auftrag und finanzielle Rahmenbedingungen), auf institutionelle Beziehungen sowie auf die Autonomie der Bibliothek eingegangen. Darauf auf­bau­end werden Vor- und Nachteile der Modelle hinsichtlich der Erfüllung des Doppelauftrags (Universitäts- und Kantonsbibliothek) diskutiert. Es zeigt sich, dass Universitäts- und Kantonsauftrag komplementäre Funktionen darstellen, wobei allerdings vereinzelt Schwierigkeiten auftreten können. Die Rechts- und Organisationsform sowie, insbesondere, die Trägerschaft bilden ein zentrales Element im Hinblick auf die Auftragserfüllung. Gleichzeitig sind auch weitere Elemente zentral, beispielsweise Instrumente, welche nicht nur die Aufgaben, sondern die Zuständigkeiten der beteiligten Akteure festhalten. Parmi les nombreuses fonctions remplies par les bibliothèques universitaires en Suisse, celle de bibliothèque cantonale est la plus fréquente. Les formes juridiques et/ou d'organisation des bibliothèques universitaires suisses sont multiples ; les bibliothèques entretiennent des liens avec des tiers et elles sont, par conséquent, tenues de rendre des comptes à diverses instances. Comme toutes les bibliothèques, elles s'intègrent, finalement, à des réseaux de nature différente. Dans ce contexte, le présent travail soulève la question de la gouvernance de la bibliothèque universitaire. Il décrit, à partir d'exemples choisis, différents modèles de gouvernance en s'intéressant surtout à la forme juridique et/ou d'organisation, aux structures institutionnelles, aux instruments de gouvernance concernant la mission et les conditions cadres financières de la bibliothèque, aux relations institutionnelles et à l'autonomie de la bibliothèque. L'analyse permet ainsi une réflexion sur les avantages et les inconvénients des différents modèles de gouvernance au vu de la double mission universitaire et cantonale des bibliothèques. Le présent travail montre que les fonctions universitaires et cantonales sont à priori complémentaires et ne donnent lieu qu'à des difficultés mineures. La forme juridique et/ou d'organisation ainsi que l'autorité de tutelle constituent des éléments déterminants pour l'accomplissement de la (double) mission de la bibliothèque. Parallèlement, d'autres éléments jouent également un rôle important - par exemple, les instruments permettant non seulement de régler les tâches de la bibliothèque, mais aussi de déterminer les compétences de tous les acteurs intéressés.

La recherche au sein des hautes écoles spécialisées 2012: descriptions, analyses, conclusions

Résumé Contexte et objectifs Les activités de recherche appliquée et développement (Ra&D) font partie du mandat de prestations des hautes écoles spécialisées (HES) prescrit par la loi. Néanmoins la tradition, le type et l'importance de la recherche varient fortement en fonction des domaines d'études. Il en va de même pour les liens avec les autres domaines de prestations que sont l'enseignement, la formation continue et les prestations de services. Les activités de Ra&D dans chaque HES s'inscrivent dans la tension entre l'orientation pratique (qui signifie le plus souvent une orientation vers le marché économique) et l'orientation vers la science (signe de leur rattachement au système scientifique). Il en découle des conflits d'intérêts entre les critères de qualité du « succès sur le marché » et de la « réputation scientifique ». En 2005, sur mandat de la Commission pour la technologie et l'innovation (CTI), B. Lepori et L. Attar (2006) ont mené une étude visant à examiner plus particulièrement les stratégies de recherche et l'organisation de la recherche au sein des hautes écoles spécialisées. Aujourd'hui, six ans plus tard, la phase de mise sur pied est en grande partie terminée. En lançant une nouvelle étude, l'Office fédéral de la formation professionnelle et de la technologie (OFFT) et la Commission fédérale des hautes écoles spécialisées (CFHES) souhaitaient faire le point sur les activités de recherche des HES, c'està- dire examiner les résultats des stratégies et de l'organisation de cette phase. Cette étude s'articule principalement autour de l'état actuel de la recherche, de ses problèmes et de ses perspectives. Structure de l'étude La recherche dans les HES se caractérise par différents facteurs d'influence (cultures disciplinaires, traditions, ancrage dans les régions linguistiques, structures organisationnelles, gouvernance, stratégies de positionnement, personnel, etc.). Dans la présente étude, ces facteurs sont systématiquement examinés selon deux dimensions: le « domaine d'études » et la « haute école spécialisée». L'analyse repose notamment sur l'exploitation de documents et de données. Mais cette étude se fonde principalement sur les entretiens menés avec les représentants des HES à différents niveaux de responsabilités. Les hautes écoles spécialisées (HES) Les entretiens avec les directions des HES ainsi que l'exploitation des données et des documents mettent en évidence la grande diversité des sept HES suisses de droit public dans leur structure, leurs combinaisons de domaines d'études et leurs orientations. Les modes de financement de la recherche varient fortement entre les HES. Concrètement, les sources de financement ne sont pas les mêmes d'une HES à l'autre (contributions des organes responsables, fonds de tiers, etc.). Les degrés et formes du pilotage concernant les contenus de la recherche diffèrent également dans une large mesure (définition de pôles de recherche, soutien cumulatif à l'acquisition de fonds de tiers), de même que les stratégies en matière de recrutement et d'encouragement du personnel. La politique de chaque HES implique des tensions et des problèmes spécifiques. Les domaines d'études Sur les dix domaines d'études, quatre ont été choisis à titre d'exemples pour des études approfondies : Technique et technologies de l'information (TI), Economie et services, Travail social, Musique, arts de la scène et autres arts. Chaque domaine d'études a été examiné à chaque fois dans deux HES. Cette méthode permet de relever les différences et les similitudes. Les résultats confirment qu'il existe des différences importantes à bien des égards entre les domaines d'études évalués. Ces différences concernent la position dans le système des hautes écoles, le volume des activités de recherche, l'importance de la recherche au sein des HES, la tradition, l'identité et l'orientation. Elles se retrouvent par ailleurs dans les buts et la place de la Ra&D dans les domaines d'études concernés. Il ressort toutefois qu'il n'y a pas lieu de parler d'une dichotomie entre les « anciens » et les « nouveaux » domaines d'études : Technique, économie et design (TED) d'une part et Santé, social et arts (SSA) d'autre part. Il semble plus pertinent de désigner le domaine d'études 4/144 Technique et TI comme le domaine dominant auquel se référent le pilotage et le financement des HES, que ce soit implicitement ou explicitement. Cadre homogène et espaces hétérogènes Le pilotage et le financement de la Ra&D au sein des hautes écoles spécialisées s'inscrivent dans un modèle-cadre fixé à l'échelle fédérale et principalement axé sur le domaine d'études Technique. Ce modèle-cadre se caractérise par un apport élevé de fonds de tiers (notamment les subventions de la CTI et les fonds privés) et des incitations en faveur de ce mode de financement, par une orientation vers le marché et par un haut degré d'autonomie des établissements partenaires/départements et instituts. Par comparaison avec les hautes écoles universitaires, les HES affichent notamment un faible niveau de financement de base dans le secteur Ra&D. Cet état de fait est certes compatible avec la forme actuelle du financement par la CTI, mais pas avec les règles de financement du Fonds national suisse (FNS). Un financement principalement basé sur les fonds de tiers signifie par ailleurs que l'orientation du contenu de la recherche et la définition de critères de qualité sont confiées à des instances externes, notamment aux mandants et aux institutions d'encouragement de la recherche. Il apparaît en dernier lieu qu'un tel modèle-cadre ne favorise pas les politiques visant à la constitution de pôles de recherche, l'obtention d'une taille critique, et la mise en place d'une coordination. Ces résultats concernent tous les domaines d'études sans avoir pour autant les mêmes conséquences : les domaines d'études se prêtant dans une faible mesure à l'acquisition de fonds de tiers sur des marchés économiques (dans cette étude, il s'agit essentiellement de la Musique, arts de la scène et autres arts, mais également du Travail social dans certains cas) ont plus de difficultés à répondre aux attentes énoncées en termes de succès et de profit. Les HES modifient plus ou moins le modèle-cadre en élaborant elles-mêmes des modèles d'organisation qui prennent en compte leur combinaison de domaines d'études et soutiennent leurs propres orientations et positionnements stratégiques. La combinaison de domaines d'études hétérogènes et de politiques différentes au sein des HES se traduit par une complexité du système des HES, beaucoup plus importante que ce que généralement supposée. De plus, au regard des connaissances lacunaires sur les structures « réelles » de gouvernance des HES, il n'est quasiment pas possible de comparer directement les hautes écoles spécialisées entre elles. Conclusions et recommandations Le principal constat qui ressort d'un ensemble de conclusions et de recommandations des auteurs est que le secteur Ra&D dans les HES doit être plus explicitement évalué en fonction des spécificités des domaines d'études, à savoir du rôle de la recherche pour l'économie et la société, des différences entre les marchés (économiques) correspondants et de l'importance de la Ra&D pour les objectifs visés. L'étude montre clairement qu'il n'y a pas à proprement parler une seule et unique recherche au sein des hautes écoles spécialisées et que la notion de « recherche appliquée » ne suffit ni comme description ni, par conséquence, comme critère d'identité commun. Partant de ce constat, nous recommandons de revoir le mode de financement de la recherche dans les HES et d'approfondir le débat sur les structures de gouvernance sur l'orientation de la Ra&D (et notamment sur les critères de qualité appliqués), de même que sur l'autonomie et la coordination. Les recommandations constituent des points de discussion et n'engagent aucunement l'OFFT ou la CFHES.

Attachment among Adoptive Families: Two Emipirical Studies in an International Context

The present dissertation analyzed the construct of attachment at different time points, specifically focusing on two phases of adoptive family life that have so far received little attention from investigators. Study 1 focused on the first months of adoption, and analyzed the development of the attachment relationship to new caregivers. The sample was composed of a small but homogeneous group (n=6) of Korean-born children, adopted by Italian parents. The Parent Attachment Diary (Dozier & Stovall, 1997) was utilized to assess the child's attachment behavior. We assessed these behavior for the first 3 months after placement into adoption. Results showed a double variability of attachment behavior: within subjects during the 3-months, and between subjects, with just half of the children developing a stable pattern of attachment. In order to test the growth trajectories of attachment behavior, Hierarchical Linear Models (Bryk & Raudenbush, 1992) were also applied, but no significant population trend was identified. Study 2 analyzed attachment among adoptees during the sensitive period of adolescence. Data was derived from an international collection (n= 104, from Belgium Italy, and Romania) of semi-structured clinical interviews (with adolescents and with their adoptive parents), as well as from questionnaires. The purpose of this study was to detect the role played by risk and protective factors on the adoptee's behavioral and socio-emotional outcomes. In addition, we tested the possible interactions between the different attachment representations within the adoptive family. Results showed that pre-adoptive risk predicted the adolescent's adjustment; however, parental representations constituted an important moderator of this relationship. Moreover, the adolescent's security of attachment partially mediated the relationship between age at placement and later behavioral problems. In conclusion, the two present attachment studies highlighted the notable rate of change of attachment behavior over time, which showed its underlying plasticity, and thus the possible reparatory value of the adoption practice. Since parents have been proven to play an important role, especially in adolescence, the post-adoption support acquires even more importance in order to help parents promoting a positive and stable relational environment over time. - L'objectif de cette thèse est de décrire la formation des relations d'attachement chez les enfants et les adolescents adoptés, lors de deux phases particulières de la vie de la famille adoptive, qui ont été relativement peu étudiées. L'Étude 1 analyse les premiers mois après l'adoption, avec le but de comprendre si, et comment, une relation d'attachement aux nouveaux parents se développe. L'échantillon est composé d'un petit groupe (n = 6) d'enfants provenant de Corée du Sud, adoptés par des parents Italiens. A l'aide du Parent Attachment Diary (Dozier & Stovall, 1997), des observations des comportements d'attachement de l'enfant ont été recueillies chaque jour au cours des 3 premiers mois après l'arrivée. Les résultats montrent une double variabilité des comportements d'attachement: au niveau inter- et intra-individuel ; au premier de ces niveaux, seuleme la moitié des enfants parvient à développer un pattern stable d'attachement ; au niveau intra-individuel, les trajectoires de développement des comportements d'attachement ont été testées à l'aide de Modèles Linéaires Hiérarchiques (Bryk et Raudenbush, 1992), mais aucune tendance significative n'a pu être révélée. L'Étude 2 vise à analyser l'attachement chez des enfants adoptés dans l'enfance, lors de la période particulièrement sensible de l'adolescence. Les données sont issues d'un base de données internationale (n = 104, Belgique, Italie et Roumanie), composée d' entretiens cliniques semi-structurées (auprès de l'adolescents et des ses parents adoptifs), ainsi que de questionnaires. Les analyses statistiques visent à détecter la présence de facteurs de risque et de protection relativement à l'attachement et aux problèmes de comportement de l'enfant adopté. En outre, la présence d'interactions entre les représentations d'attachement des membres de la famille adoptive est évaluée. Les résultats montrent que les risques associés à la période pré-adoptive prédisent la qualité du bien-être de l'adolescent, mais les représentations parentales constituent un modérateur important de cette relation. En outre, la sécurité de l'attachement du jeune adopté médiatise partiellement la relation entre l'âge au moment du placement et les problèmes de comportement lors de l'adolescence. En conclusion, à l'aide de multiples données relatives à l'attachement, ces deux études soulignent son évolution notable au fil du temps, ce qui sous-tend la présence d'une certaine plasticité, et donc la possible valeur réparatrice de la pratique de l'adoption. Comme les parents semblent jouer un rôle important de ce point de vue, surtout à l'adolescence, cela renforce la notion d'un soutien post-adoption, en vue d'aider les parents à la promotion d'un environnement relationnel favorable et stable. - Il presente lavoro è volto ad analizzare l'attaccamento durante le due fasi della vita della famiglia adottiva che meno sono state indagate dalla letteratura. Lo Studio 1 aveva l'obiettivo di analizzare i primi mesi che seguono il collocamento del bambino, al fine di capire se e come una relazione di attaccamento verso i nuovi genitori si sviluppa. Il campione è composto da un piccolo gruppo (n = 6) di bambini provenienti dalla Corea del Sud e adottati da genitori italiani. Attraverso il Parent Attachment Diary (Stovall e Dozier, 1997) sono stati osservati quotidianamente, e per i primi tre mesi, i comportamenti di attaccamento del bambino. I risultati hanno mostrato una duplice variabilità: a livello intraindividuale (nell'arco dei 3 mesi), ed interindividuale, poiché solo la metà dei bambini ha sviluppato un pattern stabile di attaccamento. Per verificare le traiettorie di sviluppo di tali comportamenti, sono stati applicati i Modelli Lineari Gerarchici (Bryk & Raudenbush, 1992), che però non hanno stimato una tendenza significativa all'interno della popolazione. Obiettivo dello Studio 2 è stato quello di esaminare l'attaccamento nelle famiglie i cui figli adottivi si trovavano nella delicata fase adolescenziale. I dati, provenienti da una raccolta internazionale (n = 104, Belgio, Italia e Romania), erano costituiti da interviste cliniche semi-strutturate (con gli adolescenti e i propri genitori adottivi) e da questionari. Le analisi hanno indagato il ruolo dei fattori di rischio sullo sviluppo socio-emotivo e sugli eventuali problemi comportamentali dei ragazzi. Inoltre, sono state esaminate le possibili interazioni tra le diverse rappresentazioni di attaccamento dei membri della famiglia adottiva. I risultati hanno mostrato che il rischio pre-adottivo predice l'adattamento dell'adolescente, sebbene le rappresentazioni genitoriali costituiscano un importante moderatore di questa relazione. Inoltre, la sicurezza dell'attaccamento dell'adolescente media parzialmente la relazione tra età al momento dell'adozione e problemi comportamentali in adolescenza. In conclusione, attraverso i molteplici dati relativi all'attaccamento, i due studi ne hanno evidenziato il cambiamento nel tempo, a riprova della sua plasticità, e pertanto sottolineano il possibile valore riparativo dell'adozione. Dal momento che i genitori svolgono un ruolo importante, soprattutto in adolescenza, il supporto nel post- adozione diventa centrale per aiutarli a promuovere un ambiente relazionale favorevole e stabile nel tempo.

Role of genetic and social factors in modulating the efficiency of division of labour in social insects

Summary : Division of labour is one of the most fascinating aspects of social insects. The efficient allocation of individuals to a multitude of different tasks requires a dynamic adjustment in response to the demands of a changing environment. A considerable number of theoretical models have focussed on identifying the mechanisms allowing colonies to perform efficient task allocation. The large majority of these models are built on the observation that individuals in a colony vary in their propensity (response threshold) to perform different tasks. Since individuals with a low threshold for a given task stimulus are more likely to perform that task than individuals with a high threshold, infra-colony variation in individual thresholds results in colony division of labour. These theoretical models suggest that variation in individual thresholds is affected by the within-colony genetic diversity. However, the models have not considered the genetic architecture underlying the individual response thresholds. This is important because a better understanding of division of labour requires determining how genotypic variation relates to differences in infra-colony response threshold distributions. In this thesis, we investigated the combined influence on task allocation efficiency of both, the within-colony genetic variability (stemming from variation in the number of matings by queens) and the number of genes underlying the response thresholds. We used an agent-based simulator to model a situation where workers in a colony had to perform either a regulatory task (where the amount of a given food item in the colony had to be maintained within predefined bounds) or a foraging task (where the quantity of a second type of food item collected had to be the highest possible). The performance of colonies was a function of workers being able to perform both tasks efficiently. To study the effect of within-colony genetic diversity, we compared the performance of colonies with queens mated with varying number of males. On the other hand, the influence of genetic architecture was investigated by varying the number of loci underlying the response threshold of the foraging and regulatory tasks. Artificial evolution was used to evolve the allelic values underlying the tasks thresholds. The results revealed that multiple matings always translated into higher colony performance, whatever the number of loci encoding the thresholds of the regulatory and foraging tasks. However, the beneficial effect of additional matings was particularly important when the genetic architecture of queens comprised one or few genes for the foraging task's threshold. By contrast, higher number of genes encoding the foraging task reduced colony performance with the detrimental effect being stronger when queens had mated with several males. Finally, the number of genes determining the threshold for the regulatory task only had a minor but incremental effect on colony performance. Overall, our numerical experiments indicate the importance of considering the effects of queen mating frequency, genetic architecture underlying task thresholds and the type of task performed when investigating the factors regulating the efficiency of division of labour in social insects. In this thesis we also investigate the task allocation efficiency of response threshold models and compare them with neural networks. While response threshold models are widely used amongst theoretical biologists interested in division of labour in social insects, our simulation reveals that they perform poorly compared to a neural network model. A major shortcoming of response thresholds is that they fail at one of the most crucial requirement of division of labour, the ability of individuals in a colony to efficiently switch between tasks under varying environmental conditions. Moreover, the intrinsic properties of the threshold models are that they lead to a large proportion of idle workers. Our results highlight these limitations of the response threshold models and provide an adequate substitute. Altogether, the experiments presented in this thesis provide novel contributions to the understanding of how division of labour in social insects is influenced by queen mating frequency and genetic architecture underlying worker task thresholds. Moreover, the thesis also provides a novel model of the mechanisms underlying worker task allocation that maybe more generally applicable than the widely used response threshold models. Resumé : La répartition du travail est l'un des aspects les plus fascinants des insectes vivant en société. Une allocation efficace de la multitude de différentes tâches entre individus demande un ajustement dynamique afin de répondre aux exigences d'un environnement en constant changement. Un nombre considérable de modèles théoriques se sont attachés à identifier les mécanismes permettant aux colonies d'effectuer une allocation efficace des tâches. La grande majorité des ces modèles sont basés sur le constat que les individus d'une même colonie diffèrent dans leur propension (inclination à répondre) à effectuer différentes tâches. Etant donné que les individus possédant un faible seuil de réponse à un stimulus associé à une tâche donnée sont plus disposés à effectuer cette dernière que les individus possédant un seuil élevé, les différences de seuils parmi les individus vivant au sein d'une même colonie mènent à une certaine répartition du travail. Ces modèles théoriques suggèrent que la variation des seuils des individus est affectée par la diversité génétique propre à la colonie. Cependant, ces modèles ne considèrent pas la structure génétique qui est à la base des seuils de réponse individuels. Ceci est très important car une meilleure compréhension de la répartition du travail requière de déterminer de quelle manière les variations génotypiques sont associées aux différentes distributions de seuils de réponse à l'intérieur d'une même colonie. Dans le cadre de cette thèse, nous étudions l'influence combinée de la variabilité génétique d'une colonie (qui prend son origine dans la variation du nombre d'accouplements des reines) avec le nombre de gènes supportant les seuils de réponse, vis-à-vis de la performance de l'allocation des tâches. Nous avons utilisé un simulateur basé sur des agents pour modéliser une situation où les travailleurs d'une colonie devaient accomplir une tâche de régulation (1a quantité d'une nourriture donnée doit être maintenue à l'intérieur d'un certain intervalle) ou une tâche de recherche de nourriture (la quantité d'une certaine nourriture doit être accumulée autant que possible). Dans ce contexte, 'efficacité des colonies tient en partie des travailleurs qui sont capable d'effectuer les deux tâches de manière efficace. Pour étudier l'effet de la diversité génétique d'une colonie, nous comparons l'efficacité des colonies possédant des reines qui s'accouplent avec un nombre variant de mâles. D'autre part, l'influence de la structure génétique a été étudiée en variant le nombre de loci à la base du seuil de réponse des deux tâches de régulation et de recherche de nourriture. Une évolution artificielle a été réalisée pour évoluer les valeurs alléliques qui sont à l'origine de ces seuils de réponse. Les résultats ont révélé que de nombreux accouplements se traduisaient toujours en une plus grande performance de la colonie, quelque soit le nombre de loci encodant les seuils des tâches de régulation et de recherche de nourriture. Cependant, les effets bénéfiques d'accouplements additionnels ont été particulièrement important lorsque la structure génétique des reines comprenait un ou quelques gènes pour le seuil de réponse pour la tâche de recherche de nourriture. D'autre part, un nombre plus élevé de gènes encodant la tâche de recherche de nourriture a diminué la performance de la colonie avec un effet nuisible d'autant plus fort lorsque les reines s'accouplent avec plusieurs mâles. Finalement, le nombre de gènes déterminant le seuil pour la tâche de régulation eu seulement un effet mineur mais incrémental sur la performance de la colonie. Pour conclure, nos expériences numériques révèlent l'importance de considérer les effets associés à la fréquence d'accouplement des reines, à la structure génétique qui est à l'origine des seuils de réponse pour les tâches ainsi qu'au type de tâche effectué au moment d'étudier les facteurs qui régulent l'efficacité de la répartition du travail chez les insectes vivant en communauté. Dans cette thèse, nous étudions l'efficacité de l'allocation des tâches des modèles prenant en compte des seuils de réponses, et les comparons à des réseaux de neurones. Alors que les modèles basés sur des seuils de réponse sont couramment utilisés parmi les biologistes intéressés par la répartition des tâches chez les insectes vivant en société, notre simulation montre qu'ils se révèlent peu efficace comparé à un modèle faisant usage de réseaux de neurones. Un point faible majeur des seuils de réponse est qu'ils échouent sur un point crucial nécessaire à la répartition des tâches, la capacité des individus d'une colonie à commuter efficacement entre des tâches soumises à des conditions environnementales changeantes. De plus, les propriétés intrinsèques des modèles basés sur l'utilisation de seuils conduisent à de larges populations de travailleurs inactifs. Nos résultats mettent en évidence les limites de ces modèles basés sur l'utilisation de seuils et fournissent un substitut adéquat. Ensemble, les expériences présentées dans cette thèse fournissent de nouvelles contributions pour comprendre comment la répartition du travail chez les insectes vivant en société est influencée par la fréquence d'accouplements des reines ainsi que par la structure génétique qui est à l'origine, pour un travailleur, du seuil de réponse pour une tâche. De plus, cette thèse fournit également un nouveau modèle décrivant les mécanismes qui sont à l'origine de l'allocation des tâches entre travailleurs, mécanismes qui peuvent être appliqué de manière plus générale que ceux couramment utilisés et basés sur des seuils de réponse.