Tests for sex-biased dispersal using bi-parentally inherited genetic markers.

Understanding why dispersal is sex-biased in many taxa is still a major concern in evolutionary ecology. Dispersal tends to be male-biased in mammals and female-biased in birds, but counter-examples exist and little is known about sex bias in other taxa. Obtaining accurate measures of dispersal in the field remains a problem. Here we describe and compare several methods for detecting sex-biased dispersal using bi-parentally inherited, codominant genetic markers. If gene flow is restricted among populations, then the genotype of an individual tells something about its origin. Provided that dispersal occurs at the juvenile stage and that sampling is carried out on adults, genotypes sampled from the dispersing sex should on average be less likely (compared to genotypes from the philopatric sex) in the population in which they were sampled. The dispersing sex should be less genetically structured and should present a larger heterozygote deficit. In this study we use computer simulations and a permutation test on four statistics to investigate the conditions under which sex-biased dispersal can be detected. Two tests emerge as fairly powerful. We present results concerning the optimal sampling strategy (varying number of samples, individuals, loci per individual and level of polymorphism) under different amounts of dispersal for each sex. These tests for biases in dispersal are also appropriate for any attribute (e.g. size, colour, status) suspected to influence the probability of dispersal. A windows program carrying out these tests can be freely downloaded from http://www.unil.ch/izea/softwares/fstat.html

A stratified approach for modeling the distribution of a threatened ant species in the Swiss National Park

We present models predicting the potential distribution of a threatened ant species, Formica exsecta Nyl., in the Swiss National Park ( SNP). Data to fit the models have been collected according to a random-stratified design with an equal number of replicates per stratum. The basic aim of such a sampling strategy is to allow the formal testing of biological hypotheses about those factors most likely to account for the distribution of the modeled species. The stratifying factors used in this study were: vegetation, slope angle and slope aspect, the latter two being used as surrogates of solar radiation, considered one of the basic requirements of F. exsecta. Results show that, although the basic stratifying predictors account for more than 50% of the deviance, the incorporation of additional non-spatially explicit predictors into the model, as measured in the field, allows for an increased model performance (up to nearly 75%). However, this was not corroborated by permutation tests. Implementation on a national scale was made for one model only, due to the difficulty of obtaining similar predictors on this scale. The resulting map on the national scale suggests that the species might once have had a broader distribution in Switzerland. Reasons for its particular abundance within the SNP might possibly be related to habitat fragmentation and vegetation transformation outside the SNP boundaries.

Biodiversity within the subfamily Alyssinae (Hymenoptera, Braconidae) in the Natural Park Peñas de Aya (Spain)

Biodiversity within the subfamily Alyssinae (Hymenoptera, Braconidae) in the Natural Park Peñas de Aya (Spain). The study of parasitoid Hymenoptera is of significance for the assessment of diversity in a given area because of their role in the regulation of insects populations. The present work analyses diversity within Alysiinae (Hymenoptera, Braconidae) in the Forested Estate of Artikutza, located in the Natural Park Peñas de Aya, western Pyrenees, Spain. Collection of specimens was spread over two years and was carried out in two different habitats: mixed forest and beech forest. A total of 2,270 specimens, belonging to 22 separate genera, were captured. Subsequently, alpha, beta and gamma diversities were analysed, and the beech forest was proven to host greater diversity than the mixed forest. A sampling strategy was adopted for the analysis of Alysiinae phenology and its relationship with environmental climatic conditions; as a result, a direct relationship between phenology and temperature was attested.

Geostatistical determination of heavy-metal distribution in a contaminated site - A case study

A two stage sampling strategy is necessary in order to optimize the study of distribution of pollution in soils and groundwater. First, detailed sampling from a limited area coupled with statistical analysis of the data are used to determine the microvariability of the parameter(s). The results from this detailed analysis are then used to calculate the optimal spacing between samples for the larger scale study. This two stage sampling strategy can result in significant financial savings during subsequent soil or groundwater remediation. This combined sampling and statistical analysis approach is illustrated with an example from a heavy metal contaminated site.

EADock: docking of small molecules into protein active sites with a multiobjective evolutionary optimization.

In recent years, protein-ligand docking has become a powerful tool for drug development. Although several approaches suitable for high throughput screening are available, there is a need for methods able to identify binding modes with high accuracy. This accuracy is essential to reliably compute the binding free energy of the ligand. Such methods are needed when the binding mode of lead compounds is not determined experimentally but is needed for structure-based lead optimization. We present here a new docking software, called EADock, that aims at this goal. It uses an 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 A around the center of mass of the ligand position in the crystal structure, and on the contrary to other benchmarks, our algorithm was fed with optimized ligand positions up to 10 A root mean square deviation (RMSD) from the crystal structure, excluding the latter. This validation illustrates the efficiency of our sampling strategy, 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 could be explained by the presence of crystal contacts in the experimental structure. Finally, the ability of EADock to accurately predict binding modes on a real application was illustrated by the successful docking of the RGD cyclic pentapeptide on the alphaVbeta3 integrin, starting far away from the binding pocket.

Diabetes care: opinions, needs and proposed solutions of Swiss patients and healthcare professionals: a qualitative study.

AIMS: To explore, both among patients with diabetes and healthcare professionals, opinions on current diabetes care and the development of the "Regional Diabetes Program". METHODS: We employed qualitative methods (focus groups - FG) and used purposive sampling strategy to recruit patients with diabetes and healthcare professionals. We conducted one diabetic and one professional FG in each of the four health regions of the canton of Vaud/Switzerland. The eight FGs were audio-taped and transcribed verbatim. Thematic analysis was then undertaken. RESULTS: Results showed variability in the perception of the quality of diabetes care, pointed to insufficient information regarding diabetes, and lack of collaboration. Participants also evoked patients' difficulties for self-management, as well as professionals' and patients' financial concerns. Proposed solutions included reinforcing existing structures, developing self-management education, and focusing on comprehensive and coordinated care, communication and teamwork. Patients and professionals were in favour of a "Regional Diabetes Program" tailored to the actors' needs, and viewed it as a means to reinforce existing care delivery. CONCLUSIONS: Patients and professionals pointed out similar problems and solutions but explored them differently. Combined with coming quantitative data, these results should help to further develop, adapt and implement the "Regional Diabetes Program".

Efficient targeted transcript discovery via array-based normalization of RACE libraries.

Rapid amplification of cDNA ends (RACE) is a widely used approach for transcript identification. Random clone selection from the RACE mixture, however, is an ineffective sampling strategy if the dynamic range of transcript abundances is large. To improve sampling efficiency of human transcripts, we hybridized the products of the RACE reaction onto tiling arrays and used the detected exons to delineate a series of reverse-transcriptase (RT)-PCRs, through which the original RACE transcript population was segregated into simpler transcript populations. We independently cloned the products and sequenced randomly selected clones. This approach, RACEarray, is superior to direct cloning and sequencing of RACE products because it specifically targets new transcripts and often results in overall normalization of transcript abundance. We show theoretically and experimentally that this strategy leads indeed to efficient sampling of new transcripts, and we investigated multiplexing the strategy by pooling RACE reactions from multiple interrogated loci before hybridization.

Conservation of the Eurasian Lynx (Lynx lynx) in a fragmented landscape - habitat models, dispersal and potential distribution

Abstract: The expansion of a recovering population - whether re-introduced or spontaneously returning - is shaped by (i) biological (intrinsic) factors such as the land tenure system or dispersal, (ii) the distribution and availability of resources (e.g. prey), (iii) habitat and landscape features, and (iv) human attitudes and activities. In order to develop efficient conservation and recovery strategies, we need to understand all these factors and to predict the potential distribution and explore ways to reach it. An increased number of lynx in the north-western Swiss Alps in the nineties lead to a new controversy about the return of this cat. When the large carnivores were given legal protection in many European countries, most organizations and individuals promoting their protection did not foresee the consequences. Management plans describing how to handle conflicts with large predators are needed to find a balance between "overabundance" and extinction. Wildlife and conservation biologists need to evaluate the various threats confronting populations so that adequate management decisions can be taken. I developed a GIS probability model for the lynx, based on habitat information and radio-telemetry data from the Swiss Jura Mountains, in order to predict the potential distribution of the lynx in this mountain range, which is presently only partly occupied by lynx. Three of the 18 variables tested for each square kilometre describing land use, vegetation, and topography, qualified to predict the probability of lynx presence. The resulting map was evaluated with data from dispersing subadult lynx. Young lynx that were not able to establish home ranges in what was identified as good lynx habitat did not survive their first year of independence, whereas the only one that died in good lynx habitat was illegally killed. Radio-telemetry fixes are often used as input data to calibrate habitat models. Radio-telemetry is the only way to gather accurate and unbiased data on habitat use of elusive larger terrestrial mammals. However, it is time consuming and expensive, and can therefore only be applied in limited areas. Habitat models extrapolated over large areas can in turn be problematic, as habitat characteristics and availability may change from one area to the other. I analysed the predictive power of Ecological Niche Factor Analysis (ENFA) in Switzerland with the lynx as focal species. According to my results, the optimal sampling strategy to predict species distribution in an Alpine area lacking available data would be to pool presence cells from contrasted regions (Jura Mountains, Alps), whereas in regions with a low ecological variance (Jura Mountains), only local presence cells should be used for the calibration of the model. Dispersal influences the dynamics and persistence of populations, the distribution and abundance of species, and gives the communities and ecosystems their characteristic texture in space and time. Between 1988 and 2001, the spatio-temporal behaviour of subadult Eurasian lynx in two re-introduced populations in Switzerland was studied, based on 39 juvenile lynx of which 24 were radio-tagged to understand the factors influencing dispersal. Subadults become independent from their mothers at the age of 8-11 months. No sex bias neither in the dispersal rate nor in the distance moved was detected. Lynx are conservative dispersers, compared to bear and wolf, and settled within or close to known lynx occurrences. Dispersal distances reached in the high lynx density population - shorter than those reported in other Eurasian lynx studies - are limited by habitat restriction hindering connections with neighbouring metapopulations. I postulated that high lynx density would lead to an expansion of the population and validated my predictions with data from the north-western Swiss Alps where about 1995 a strong increase in lynx abundance took place. The general hypothesis that high population density will foster the expansion of the population was not confirmed. This has consequences for the re-introduction and recovery of carnivores in a fragmented landscape. To establish a strong source population in one place might not be an optimal strategy. Rather, population nuclei should be founded in several neighbouring patches. Exchange between established neighbouring subpopulations will later on take place, as adult lynx show a higher propensity to cross barriers than subadults. To estimate the potential population size of the lynx in the Jura Mountains and to assess possible corridors between this population and adjacent areas, I adapted a habitat probability model for lynx distribution in the Jura Mountains with new environmental data and extrapolated it over the entire mountain range. The model predicts a breeding population ranging from 74-101 individuals and from 51-79 individuals when continuous habitat patches < 50 km2 are disregarded. The Jura Mountains could once be part of a metapopulation, as potential corridors exist to the adjoining areas (Alps, Vosges Mountains, and Black Forest). Monitoring of the population size, spatial expansion, and the genetic surveillance in the Jura Mountains must be continued, as the status of the population is still critical. ENFA was used to predict the potential distribution of lynx in the Alps. The resulting model divided the Alps into 37 suitable habitat patches ranging from 50 to 18,711 km2, covering a total area of about 93,600 km2. When using the range of lynx densities found in field studies in Switzerland, the Alps could host a population of 961 to 1,827 residents. The results of the cost-distance analysis revealed that all patches were within the reach of dispersing lynx, as the connection costs were in the range of dispersal cost of radio-tagged subadult lynx moving through unfavorable habitat. Thus, the whole Alps could once be considered as a metapopulation. But experience suggests that only few disperser will cross unsuitable areas and barriers. This low migration rate may seldom allow the spontaneous foundation of new populations in unsettled areas. As an alternative to natural dispersal, artificial transfer of individuals across the barriers should be considered. Wildlife biologists can play a crucial role in developing adaptive management experiments to help managers learning by trial. The case of the lynx in Switzerland is a good example of a fruitful cooperation between wildlife biologists, managers, decision makers and politician in an adaptive management process. This cooperation resulted in a Lynx Management Plan which was implemented in 2000 and updated in 2004 to give the cantons directives on how to handle lynx-related problems. This plan was put into practice e.g. in regard to translocation of lynx into unsettled areas. Résumé: L'expansion d'une population en phase de recolonisation, qu'elle soit issue de réintroductions ou d'un retour naturel dépend 1) de facteurs biologiques tels que le système social et le mode de dispersion, 2) de la distribution et la disponibilité des ressources (proies), 3) de l'habitat et des éléments du paysage, 4) de l'acceptation de l'espèce par la population locale et des activités humaines. Afin de pouvoir développer des stratégies efficaces de conservation et de favoriser la recolonisation, chacun de ces facteurs doit être pris en compte. En plus, la distribution potentielle de l'espèce doit pouvoir être déterminée et enfin, toutes les possibilités pour atteindre les objectifs, examinées. La phase de haute densité que la population de lynx a connue dans les années nonante dans le nord-ouest des Alpes suisses a donné lieu à une controverse assez vive. La protection du lynx dans de nombreux pays européens, promue par différentes organisations, a entraîné des conséquences inattendues; ces dernières montrent que tout plan de gestion doit impérativement indiquer des pistes quant à la manière de gérer les conflits, tout en trouvant un équilibre entre l'extinction et la surabondance de l'espèce. Les biologistes de la conservation et de la faune sauvage doivent pour cela évaluer les différents risques encourus par les populations de lynx, afin de pouvoir rapidement prendre les meilleuresmdécisions de gestion. Un modèle d'habitat pour le lynx, basé sur des caractéristiques de l'habitat et des données radio télémétriques collectées dans la chaîne du Jura, a été élaboré afin de prédire la distribution potentielle dans cette région, qui n'est que partiellement occupée par l'espèce. Trois des 18 variables testées, décrivant pour chaque kilomètre carré l'utilisation du sol, la végétation ainsi que la topographie, ont été retenues pour déterminer la probabilité de présence du lynx. La carte qui en résulte a été comparée aux données télémétriques de lynx subadultes en phase de dispersion. Les jeunes qui n'ont pas pu établir leur domaine vital dans l'habitat favorable prédit par le modèle n'ont pas survécu leur première année d'indépendance alors que le seul individu qui est mort dans l'habitat favorable a été braconné. Les données radio-télémétriques sont souvent utilisées pour l'étalonnage de modèles d'habitat. C'est un des seuls moyens à disposition qui permette de récolter des données non biaisées et précises sur l'occupation de l'habitat par des mammifères terrestres aux moeurs discrètes. Mais ces méthodes de- mandent un important investissement en moyens financiers et en temps et peuvent, de ce fait, n'être appliquées qu'à des zones limitées. Les modèles d'habitat sont ainsi souvent extrapolés à de grandes surfaces malgré le risque d'imprécision, qui résulte des variations des caractéristiques et de la disponibilité de l'habitat d'une zone à l'autre. Le pouvoir de prédiction de l'Analyse Ecologique de la Niche (AEN) dans les zones où les données de présence n'ont pas été prises en compte dans le calibrage du modèle a été analysée dans le cas du lynx en Suisse. D'après les résultats obtenus, la meilleure mé- thode pour prédire la distribution du lynx dans une zone alpine dépourvue d'indices de présence est de combiner des données provenant de régions contrastées (Alpes, Jura). Par contre, seules les données sur la présence locale de l'espèce doivent être utilisées pour les zones présentant une faible variance écologique tel que le Jura. La dispersion influence la dynamique et la stabilité des populations, la distribution et l'abondance des espèces et détermine les caractéristiques spatiales et temporelles des communautés vivantes et des écosystèmes. Entre 1988 et 2001, le comportement spatio-temporel de lynx eurasiens subadultes de deux populations réintroduites en Suisse a été étudié, basé sur le suivi de 39 individus juvéniles dont 24 étaient munis d'un collier émetteur, afin de déterminer les facteurs qui influencent la dispersion. Les subadultes se sont séparés de leur mère à l'âge de 8 à 11 mois. Le sexe n'a pas eu d'influence sur le nombre d'individus ayant dispersés et la distance parcourue au cours de la dispersion. Comparé à l'ours et au loup, le lynx reste très modéré dans ses mouvements de dispersion. Tous les individus ayant dispersés se sont établis à proximité ou dans des zones déjà occupées par des lynx. Les distances parcourues lors de la dispersion ont été plus courtes pour la population en phase de haute densité que celles relevées par les autres études de dispersion du lynx eurasien. Les zones d'habitat peu favorables et les barrières qui interrompent la connectivité entre les populations sont les principales entraves aux déplacements, lors de la dispersion. Dans un premier temps, nous avons fait l'hypothèse que les phases de haute densité favorisaient l'expansion des populations. Mais cette hypothèse a été infirmée par les résultats issus du suivi des lynx réalisé dans le nord-ouest des Alpes, où la population connaissait une phase de haute densité depuis 1995. Ce constat est important pour la conservation d'une population de carnivores dans un habitat fragmenté. Ainsi, instaurer une forte population source à un seul endroit n'est pas forcément la stratégie la plus judicieuse. Il est préférable d'établir des noyaux de populations dans des régions voisines où l'habitat est favorable. Des échanges entre des populations avoisinantes pourront avoir lieu par la suite car les lynx adultes sont plus enclins à franchir les barrières qui entravent leurs déplacements que les individus subadultes. Afin d'estimer la taille de la population de lynx dans le Jura et de déterminer les corridors potentiels entre cette région et les zones avoisinantes, un modèle d'habitat a été utilisé, basé sur un nouveau jeu de variables environnementales et extrapolé à l'ensemble du Jura. Le modèle prédit une population reproductrice de 74 à 101 individus et de 51 à 79 individus lorsque les surfaces d'habitat d'un seul tenant de moins de 50 km2 sont soustraites. Comme des corridors potentiels existent effectivement entre le Jura et les régions avoisinantes (Alpes, Vosges, et Forêt Noire), le Jura pourrait faire partie à l'avenir d'une métapopulation, lorsque les zones avoisinantes seront colonisées par l'espèce. La surveillance de la taille de la population, de son expansion spatiale et de sa structure génétique doit être maintenue car le statut de cette population est encore critique. L'AEN a également été utilisée pour prédire l'habitat favorable du lynx dans les Alpes. Le modèle qui en résulte divise les Alpes en 37 sous-unités d'habitat favorable dont la surface varie de 50 à 18'711 km2, pour une superficie totale de 93'600 km2. En utilisant le spectre des densités observées dans les études radio-télémétriques effectuées en Suisse, les Alpes pourraient accueillir une population de lynx résidents variant de 961 à 1'827 individus. Les résultats des analyses de connectivité montrent que les sous-unités d'habitat favorable se situent à des distances telles que le coût de la dispersion pour l'espèce est admissible. L'ensemble des Alpes pourrait donc un jour former une métapopulation. Mais l'expérience montre que très peu d'individus traverseront des habitats peu favorables et des barrières au cours de leur dispersion. Ce faible taux de migration rendra difficile toute nouvelle implantation de populations dans des zones inoccupées. Une solution alternative existe cependant : transférer artificiellement des individus d'une zone à l'autre. Les biologistes spécialistes de la faune sauvage peuvent jouer un rôle important et complémentaire pour les gestionnaires de la faune, en les aidant à mener des expériences de gestion par essai. Le cas du lynx en Suisse est un bel exemple d'une collaboration fructueuse entre biologistes de la faune sauvage, gestionnaires, organes décisionnaires et politiciens. Cette coopération a permis l'élaboration du Concept Lynx Suisse qui est entré en vigueur en 2000 et remis à jour en 2004. Ce plan donne des directives aux cantons pour appréhender la problématique du lynx. Il y a déjà eu des applications concrètes sur le terrain, notamment par des translocations d'individus dans des zones encore inoccupées.

Data triangulation in the context of opioids monitoring via wastewater analyses.

BACKGROUND: The need to contextualise wastewater-based figures about illicit drug consumption by comparing them with other indicators has been stressed by numerous studies. The objective of the present study was to further investigate the possibility of combining wastewater data to conventional statistics to assess the reliability of the former method and obtain a more balanced picture of illicit drug consumption in the investigated area. METHODS: Wastewater samples were collected between October 2013 and July 2014 in the metropolitan area of Lausanne (226,000 inhabitants), Switzerland. Methadone, its metabolite 2-ethylidene-1,5-dimethyl-3,3-diphenylpyrrolidine (EDDP), the exclusive metabolite of heroin, 6-monoacetylmorphine (6-MAM), and morphine loads were used to estimate the amounts of methadone and heroin consumed. RESULTS: Methadone consumption estimated from EDDP was in agreement with the expectations. Heroin estimates based on 6-MAM loads were inconsistent. Estimates obtained from morphine loads, combined to prescription/sales data, were in agreement with figures derived from syringe distribution data and general population surveys. CONCLUSIONS: The results obtained for methadone allowed assessing the reliability of the selected sampling strategy, supporting its ability to capture the consumption of a small cohort (i.e., 743 patients). Using morphine as marker, in combination with prescription/sales data, estimates in accordance with other indicators about heroin use were obtained. Combining different sources of data allowed strengthening the results and suggested that the different indicators (i.e., administration route, average dosage and number of consumers) contribute to depict a realistic representation of the phenomenon in the investigated area. Heroin consumption was estimated to approximately 13gday(-1) (118gday(-1) at street level).

Assessing the added value of wastewater-based epidemiology to monitor illicit drug use

Wastewater-based epidemiology consists in acquiring relevant information about the lifestyle and health status of the population through the analysis of wastewater samples collected at the influent of a wastewater treatment plant. Whilst being a very young discipline, it has experienced an astonishing development since its firs application in 2005. The possibility to gather community-wide information about drug use has been among the major field of application. The wide resonance of the first results sparked the interest of scientists from various disciplines. Since then, research has broadened in innumerable directions. Although being praised as a revolutionary approach, there was a need to critically assess its added value, with regard to the existing indicators used to monitor illicit drug use. The main, and explicit, objective of this research was to evaluate the added value of wastewater-based epidemiology with regards to two particular, although interconnected, dimensions of illicit drug use. The first is related to trying to understand the added value of the discipline from an epidemiological, or societal, perspective. In other terms, to evaluate if and how it completes our current vision about the extent of illicit drug use at the population level, and if it can guide the planning of future prevention measures and drug policies. The second dimension is the criminal one, with a particular focus on the networks which develop around the large demand in illicit drugs. The goal here was to assess if wastewater-based epidemiology, combined to indicators stemming from the epidemiological dimension, could provide additional clues about the structure of drug distribution networks and the size of their market. This research had also an implicit objective, which focused on initiating the path of wastewater- based epidemiology at the Ecole des Sciences Criminelles of the University of Lausanne. This consisted in gathering the necessary knowledge about the collection, preparation, and analysis of wastewater samples and, most importantly, to understand how to interpret the acquired data and produce useful information. In the first phase of this research, it was possible to determine that ammonium loads, measured directly in the wastewater stream, could be used to monitor the dynamics of the population served by the wastewater treatment plant. Furthermore, it was shown that on the long term, the population did not have a substantial impact on consumption patterns measured through wastewater analysis. Focussing on methadone, for which precise prescription data was available, it was possible to show that reliable consumption estimates could be obtained via wastewater analysis. This allowed to validate the selected sampling strategy, which was then used to monitor the consumption of heroin, through the measurement of morphine. The latter, in combination to prescription and sales data, provided estimates of heroin consumption in line with other indicators. These results, combined to epidemiological data, highlighted the good correspondence between measurements and expectations and, furthermore, suggested that the dark figure of heroin users evading harm-reduction programs, which would thus not be measured by conventional indicators, is likely limited. In the third part, which consisted in a collaborative study aiming at extensively investigating geographical differences in drug use, wastewater analysis was shown to be a useful complement to existing indicators. In particular for stigmatised drugs, such as cocaine and heroin, it allowed to decipher the complex picture derived from surveys and crime statistics. Globally, it provided relevant information to better understand the drug market, both from an epidemiological and repressive perspective. The fourth part focused on cannabis and on the potential of combining wastewater and survey data to overcome some of their respective limitations. Using a hierarchical inference model, it was possible to refine current estimates of cannabis prevalence in the metropolitan area of Lausanne. Wastewater results suggested that the actual prevalence is substantially higher compared to existing figures, thus supporting the common belief that surveys tend to underestimate cannabis use. Whilst being affected by several biases, the information collected through surveys allowed to overcome some of the limitations linked to the analysis of cannabis markers in wastewater (i.e., stability and limited excretion data). These findings highlighted the importance and utility of combining wastewater-based epidemiology to existing indicators about drug use. Similarly, the fifth part of the research was centred on assessing the potential uses of wastewater-based epidemiology from a law enforcement perspective. Through three concrete examples, it was shown that results from wastewater analysis can be used to produce highly relevant intelligence, allowing drug enforcement to assess the structure and operations of drug distribution networks and, ultimately, guide their decisions at the tactical and/or operational level. Finally, the potential to implement wastewater-based epidemiology to monitor the use of harmful, prohibited and counterfeit pharmaceuticals was illustrated through the analysis of sibutramine, and its urinary metabolite, in wastewater samples. The results of this research have highlighted that wastewater-based epidemiology is a useful and powerful approach with numerous scopes. Faced with the complexity of measuring a hidden phenomenon like illicit drug use, it is a major addition to the panoply of existing indicators. -- L'épidémiologie basée sur l'analyse des eaux usées (ou, selon sa définition anglaise, « wastewater-based epidemiology ») consiste en l'acquisition d'informations portant sur le mode de vie et l'état de santé d'une population via l'analyse d'échantillons d'eaux usées récoltés à l'entrée des stations d'épuration. Bien qu'il s'agisse d'une discipline récente, elle a vécu des développements importants depuis sa première mise en oeuvre en 2005, notamment dans le domaine de l'analyse des résidus de stupéfiants. Suite aux retombées médiatiques des premiers résultats de ces analyses de métabolites dans les eaux usées, de nombreux scientifiques provenant de différentes disciplines ont rejoint les rangs de cette nouvelle discipline en développant plusieurs axes de recherche distincts. Bien que reconnu pour son coté objectif et révolutionnaire, il était nécessaire d'évaluer sa valeur ajoutée en regard des indicateurs couramment utilisés pour mesurer la consommation de stupéfiants. En se focalisant sur deux dimensions spécifiques de la consommation de stupéfiants, l'objectif principal de cette recherche était focalisé sur l'évaluation de la valeur ajoutée de l'épidémiologie basée sur l'analyse des eaux usées. La première dimension abordée était celle épidémiologique ou sociétale. En d'autres termes, il s'agissait de comprendre si et comment l'analyse des eaux usées permettait de compléter la vision actuelle sur la problématique, ainsi que déterminer son utilité dans la planification des mesures préventives et des politiques en matière de stupéfiants actuelles et futures. La seconde dimension abordée était celle criminelle, en particulier, l'étude des réseaux qui se développent autour du trafic de produits stupéfiants. L'objectif était de déterminer si cette nouvelle approche combinée aux indicateurs conventionnels, fournissait de nouveaux indices quant à la structure et l'organisation des réseaux de distribution ainsi que sur les dimensions du marché. Cette recherche avait aussi un objectif implicite, développer et d'évaluer la mise en place de l'épidémiologie basée sur l'analyse des eaux usées. En particulier, il s'agissait d'acquérir les connaissances nécessaires quant à la manière de collecter, traiter et analyser des échantillons d'eaux usées, mais surtout, de comprendre comment interpréter les données afin d'en extraire les informations les plus pertinentes. Dans la première phase de cette recherche, il y pu être mis en évidence que les charges en ammonium, mesurées directement dans les eaux usées permettait de suivre la dynamique des mouvements de la population contributrice aux eaux usées de la station d'épuration de la zone étudiée. De plus, il a pu être démontré que, sur le long terme, les mouvements de la population n'avaient pas d'influence substantielle sur le pattern de consommation mesuré dans les eaux usées. En se focalisant sur la méthadone, une substance pour laquelle des données précises sur le nombre de prescriptions étaient disponibles, il a pu être démontré que des estimations exactes sur la consommation pouvaient être tirées de l'analyse des eaux usées. Ceci a permis de valider la stratégie d'échantillonnage adoptée, qui, par le bais de la morphine, a ensuite été utilisée pour suivre la consommation d'héroïne. Combinée aux données de vente et de prescription, l'analyse de la morphine a permis d'obtenir des estimations sur la consommation d'héroïne en accord avec des indicateurs conventionnels. Ces résultats, combinés aux données épidémiologiques ont permis de montrer une bonne adéquation entre les projections des deux approches et ainsi démontrer que le chiffre noir des consommateurs qui échappent aux mesures de réduction de risque, et qui ne seraient donc pas mesurés par ces indicateurs, est vraisemblablement limité. La troisième partie du travail a été réalisée dans le cadre d'une étude collaborative qui avait pour but d'investiguer la valeur ajoutée de l'analyse des eaux usées à mettre en évidence des différences géographiques dans la consommation de stupéfiants. En particulier pour des substances stigmatisées, telles la cocaïne et l'héroïne, l'approche a permis d'objectiver et de préciser la vision obtenue avec les indicateurs traditionnels du type sondages ou les statistiques policières. Globalement, l'analyse des eaux usées s'est montrée être un outil très utile pour mieux comprendre le marché des stupéfiants, à la fois sous l'angle épidémiologique et répressif. La quatrième partie du travail était focalisée sur la problématique du cannabis ainsi que sur le potentiel de combiner l'analyse des eaux usées aux données de sondage afin de surmonter, en partie, leurs limitations. En utilisant un modèle d'inférence hiérarchique, il a été possible d'affiner les actuelles estimations sur la prévalence de l'utilisation de cannabis dans la zone métropolitaine de la ville de Lausanne. Les résultats ont démontré que celle-ci est plus haute que ce que l'on s'attendait, confirmant ainsi l'hypothèse que les sondages ont tendance à sous-estimer la consommation de cannabis. Bien que biaisés, les données récoltées par les sondages ont permis de surmonter certaines des limitations liées à l'analyse des marqueurs du cannabis dans les eaux usées (i.e., stabilité et manque de données sur l'excrétion). Ces résultats mettent en évidence l'importance et l'utilité de combiner les résultats de l'analyse des eaux usées aux indicateurs existants. De la même façon, la cinquième partie du travail était centrée sur l'apport de l'analyse des eaux usées du point de vue de la police. Au travers de trois exemples, l'utilisation de l'indicateur pour produire du renseignement concernant la structure et les activités des réseaux de distribution de stupéfiants, ainsi que pour guider les choix stratégiques et opérationnels de la police, a été mise en évidence. Dans la dernière partie, la possibilité d'utiliser cette approche pour suivre la consommation de produits pharmaceutiques dangereux, interdits ou contrefaits, a été démontrée par l'analyse dans les eaux usées de la sibutramine et ses métabolites. Les résultats de cette recherche ont mis en évidence que l'épidémiologie par l'analyse des eaux usées est une approche pertinente et puissante, ayant de nombreux domaines d'application. Face à la complexité de mesurer un phénomène caché comme la consommation de stupéfiants, la valeur ajoutée de cette approche a ainsi pu être démontrée.

Molecular Systematics of Noctuoidea (Insecta, lepidoptera)

In this thesis, I conduct a series of molecular systematic studies on the large phytophagous moth superfamily Noctuoidea (Insecta, Lepidoptera) to clarify deep divergences and evolutionary affinities of the group, based on material from every zoogeographic region of the globe. Noctuoidea are the most speciose radiations of butterflies and moths on earth, comprising about a quarter of all lepidopteran diversity. The general aim of these studies was to apply suitably conservative genetic markers (DNA sequences of mitochondrial—mtDNA—and nuclear gene— nDNA—regions) to reconstruct, as the initial step, a robust skeleton phylogenetic hypothesis for the superfamily, then build up robust phylogenetic frameworks for those circumscribed monophyletic entities (i.e., families), as well as clarifying the internal classification of monophyletic lineages (subfamilies and tribes), to develop an understanding of the major lineages at various taxonomic levels within the superfamily Noctuoidea, and their inter-relationships. The approaches applied included: i) stabilizing a robust family-level classification for the superfamily; ii) resolving the phylogeny of the most speciose radiation of Noctuoidea: the family Erebidae; iii) reconstruction of ancestral feeding behaviors and evolution of the vampire moths (Erebidae, Calpinae); iv) elucidating the evolutionary relationships within the family Nolidae and v) clarifying the basal lineages of Noctuidae sensu stricto. Thus, in this thesis I present a wellresolved molecular phylogenetic hypothesis for higher taxa of Noctuoidea consisting of six strongly supported families: Oenosandridae, Notodontidae, Euteliidae, Erebidae, Nolidae, and Noctuidae. The studies in my thesis highlight the importance of molecular data in systematic and phylogenetic studies, in particular DNA sequences of nuclear genes, and an extensive sampling strategy to include representatives of all known major lineages of entire world fauna of Noctuoidea from every biogeographic region. This is crucial, especially when the model organism is as species-rich, highly diverse, cosmopolitan and heterogeneous as the Noctuoidea, traits that represent obstacles to the use of morphology at this taxonomic level.

Testate amoebae (thecamoebians) as indicators of aquatic mine impact

The environmental impacts of a single mine often remain local, but acidic and metal-rich acid mine drainage (AMD) from the waste materials may pose a serious threat to adjacent surface waters and their ecosystems. Testate amoebae (thecamoebian) analysis was used together with lake sediment geochemistry to study and evaluate the ecological effects of sulphidic metal mines on aquatic environments. Three different mines were included in the study: Luikonlahti Cu-mine in Kaavi, eastern Finland, Haveri Cu-Au mine in Ylöjärvi, southern Finland and Pyhäsalmi Zn-Cu-S mine in Pyhäjärvi, central Finland. Luikonlahti and Haveri are closed mines, but Pyhäsalmi is still operating. The sampling strategy was case specific, and planned to provide a representative sediment sample series to define natural background conditions, to detect spatial and temporal variations in mine impacts, to evaluate the possible recovery after the peak contamination, and to distinguish the effects of other environmental factors from the mining impacts. In the Haveri case, diatom analyses were performed alongside thecamoebian analysis to evaluate the similarities and differences between the two proxies. The results of the analyses were investigated with multivariate methods (direct and indirect ordinations, diversity and distance measure indices). Finally, the results of each case study were harmonized, pooled, and jointly analyzed to summarize the results for this dissertation. Geochemical results showed broadly similar temporal patterns in each case. Concentrations of ions in the pre-disturbance samples defined the natural baseline against which other results were compared. The beginning of the mining activities had only minor impacts on sediment geochemistry, mainly appearing as an increased clastic input into the lakes at Haveri and Pyhäsalmi. The active mining phase was followed by the metallic contamination and, subsequently, by the most recent change towards decreased but still elevated metal concentrations in the sediments. Because of the delay in the oxidation of waste material and formation of AMD, the most intense, but transient metal contamination phase occurred in the post-mining period at Luikonlahti and Haveri. At Pyhäsalmi, the highest metal contamination preceded effluent mitigation actions. Spatial gradients were observed besides the temporal evolution in both the pre-disturbance and mine-impacted samples from Luikonlahti and Pyhäsalmi. The geochemical gradients varied with distance from the main source of contaminants (dispersion and dilution) and with water depth (redox and pH). The spatial extent of the highest metal contamination associated with these mines remained rather limited. At Haveri, the metallic impact was widespread, with the upstream site in another lake basin found to be contaminated. Changes in thecamoebian assemblages corresponded well with the geochemical results. Despite some differences, the general features and ecological responses of the faunal assemblages were rather similar in each lake. Constantly abundant strains of Difflugia oblonga, Difflugia protaeiformis and centropyxids formed the core of these assemblages. Increasing proportions of Cucurbitella tricuspis towards the surface samples were found in all of the cases. The results affirmed the indicator value of some already known indicator forms, but such as C. tricuspis and higher nutrient levels, but also elicited possible new ones such as D. oblonga ‘spinosa’ and clayey substrate, high conductivity and/or alkalinity, D. protaeiformis ‘multicornis’ and pH, water hardness and the amount of clastic material and Centropyxis constricta ‘aerophila’ and high metal and S concentrations. In each case, eutrophication appeared to be the most important environmental factor, masking the effects of other variables. Faunal responses to high metal inputs in sediments remained minor, but were nevertheless detectable. Besides the trophic state of the lake, numerical methods suggested overall geochemical conditions (pH, redox) to be the most important factor at Luikonlahti, whereas the Haveri results showed the clearest connection between metals and amoebae. At Pyhäsalmi, the strongest relationships were found between Ca- and S-rich present loading, redox conditions and substrate composition. Sediment geochemistry and testate amoeba analysis proved to be a suitable combination of methods to detect and describe the aquatic mine impacts in each specific case, to evaluate recovery and to differentiate between the effects of different anthropogenic and natural environmental factors. It was also suggested that aquatic mine impacts can be significantly mitigated by careful design and after-care of the waste facilities, especially by reducing and preventing AMD. The case-specific approach is nevertheless necessary because of the unique characteristics of each mine and variations in the environmental background conditions.

A study of self-directed learning at an Ontario college of applied arts and technology

Ontario Colleges of Applied Arts and Technology (CAATs) are currently in the process of restructuring to ensure quality, accountability, and accessibility of college education. References to learner involvement and self-directed learning are prevalent. "Alternative delivery" and "paradigm shift" are current buzzwords within the Ontario CAAT system as an environment is created supportive of change. Instability of funding has also dictated a need for change. Therefore, a focus has become quality of learning with less demand on public resources. This qualitative case study was conducted at an Ontario CAAT to gather descriptive, perceptual data from post-secondary community college educators who were identified as supportive of self-directed learning and from post-secondary, traditional-aged college students who were perceived by their educators to be selfdirected learners. This college was selected because of initiatives to modify its academic paradigm to encourage what was reputed in the Ontario CAAT system to be self-directed learning. The purpose of this study was to investigate how postsecondary, traditional-aged college students and their educators perceive self-directed learning as part of the teaching-learning experience within a community college setting. Educator participants of the study were selected based on the results of a teaching and learning survey intended to identify educators supportive of self-directed learning. A total of 317 surveys were distributed to every full-time educator at the sample college; 192 completed surveys were returned for a return rate of 61 %. Of these, 8% indicated instructional beliefs and values supportive of self-directed learning. A purposive sample of six educators was selected using a maximulp variation sampling strategy. A network selection sampling strategy was used to select a purposive sample of seven post-secondary students who were identified by the sample educators as selfdirected learners. The results of the study show that students and educators have similar perspectives and operating definitions of self-directed learning and all participants believe they either practice or facilitate self-directed learning. However, their perspectives and practices are not consistent with the literature which emphasizes learner autonomy or control in course structure and content. A central characteristic of the participants represented in this study is the service-oriented professions with which each is associated. Experientiallearning opportunities were highly valued for the options provided in increasing learner independence and competencies in reflective practice. Although there were discrepancies between espoused theory and theory in practice in terms of course structure, the process of self-directed learning was being practiced and supported outside the classroom structure in clinical settings, labs and related experiences.

La transformation du rôle de représentante d’aidantes familiales pendant l’hébergement de leur parent atteint de démence : une théorisation ancrée

RÉSUMÉ L‘hébergement en centre de soins de longue durée d'un parent âgé atteint de démence marque une transition pour les personnes qui occupent un rôle d’aidant familial principal. Ces personnes, principalement des femmes, poursuivent leur engagement après l’hébergement et souhaitent être impliquées dans les décisions concernant les soins offerts à leur parent. Souvent l'hébergement survient au moment où la personne âgée n'est plus en mesure, compte tenu de ses déficiences cognitives, d'exprimer clairement ses besoins; les aidantes accordent alors une place centrale au rôle de représentante de leur proche hébergé. Cette étude avait pour but d’expliquer la transformation du rôle de représentante chez des aidantes familiales dont le parent atteint de démence vit dans un centre d’hébergement et de soins de longue durée (CHSLD). La méthode qualitative de la théorisation ancrée a été retenue pour expliquer ce processus social. Les résultats obtenus reposent sur 14 entrevues en profondeur réalisées auprès de filles dont le parent atteint de démence était hébergé depuis plus de six mois dans un CHSLD. Ces aidantes ont été sélectionnées selon une procédure d’échantillonnage théorique et l’analyse des données a été réalisée à partir de la transcription intégrale des entrevues en suivant trois niveaux d'analyse, soit la codification ouverte, axiale et sélective. Une proposition théorique, générée par voie inductive, met en lumière trois processus intermédiaires interreliés expliquant la transformation du rôle de représentante pendant l’hébergement du proche : 1) l’intégration dans le milieu ; 2) l’évaluation de la qualité des soins et 3) le développement de la confiance envers le milieu d’hébergement. Plus précisément, les aidantes déploient différentes stratégies d’intégration dans le milieu d’hébergement, soit l’établissement de relations de réciprocité et d’une collaboration avec le personnel soignant, ainsi que l’utilisation d’un style de communication diplomatique. Parallèlement, elles évaluent la qualité des soins en trois étapes : jugement, pondération et action. Finalement, une relation de confiance avec les membres du personnel de l’établissement se développe en lien avec cinq facteurs spécifiques, soit les premières impressions, la comparaison avec d’autres CHSLD, l’intérêt démontré par le personnel envers le proche, le fait d’être entendue et prise au sérieux et la transparence du milieu d’hébergement. Ces trois processus contribuent au bien-être du parent hébergé et à celui de l’aidante. Le développement de la confiance étant associé aux deux autres processus intermédiaires ainsi qu’au bien-être de l’aidante, il est le processus central de la théorie contextuelle qui émerge de cette recherche. Cette étude contribue au développement des connaissances, notamment en fournissant plusieurs éléments inédits de compréhension du processus de transformation du rôle de représentante des aidantes familiales, de même que des pistes pour soutenir ces aidantes dont le parent, souffrant de démence, n’est plus en mesure de prendre des décisions. La théorie contextuelle proposée dans le cadre de cette étude constitue les prémices d’une théorie de niveau intermédiaire portant sur le rôle de représentant des aidants familiaux dans le contexte plus général du système de santé. Des études réalisées dans d’autres contextes de soins et auprès d’aidants de proches vulnérables ayant d’autres types d’affections sont ainsi recommandées.

Modélisation de l’exposition à la silice cristalline dans le secteur de la construction

L’exposition prolongée par inhalation à des poussières de taille respirable contenant de la silice cristalline est reconnue pour causer des maladies respiratoires dont le cancer du poumon et la silicose. De nombreuses études ont relevé la surexposition des travailleurs de la construction à la silice cristalline, puisque ce composé est présent dans de nombreux matériaux utilisés sur les chantiers. L’évaluation de l’exposition à la silice cristalline dans cette industrie constitue un défi en raison de la multitude de conditions de travail et de la nature éphémère des chantiers. Afin de mieux cerner cette problématique, une banque de données d’exposition professionnelle compilée à partir de la littérature a été réalisée par une équipe de l’Université de Montréal et de l’IRSST, et constitue le point de départ de ce travail. Les données présentes dans la banque ont été divisées en fonction de la stratégie d’échantillonnage, résultant en deux analyses complémentaires ayant pour objectif d’estimer les niveaux d’exposition sur le quart de travail en fonction du titre d’emploi, et selon la nature de la tâche exécutée. La méthode de Monte Carlo a été utilisée pour recréer les échantillons provenant de données rapportées sous forme de paramètres de synthèse. Des modèles Tobit comprenant les variables de titre d’emploi, tâche exécutée, durée, année et stratégie d’échantillonnage, type de projet, secteur d’activité, environnement et moyens de maîtrise ont été développés et interprétés par inférence multimodèle. L’analyse basée sur le quart de travail a été réalisée à partir de 1346 données d’exposition couvrant 11 catégories de titre d’emploi. Le modèle contenant toutes les variables a expliqué 22% de la variabilité des mesures et la durée, l’année et la stratégie d’échantillonnage étaient d’importants prédicteurs de l’exposition. Les chantiers de génie civil et les projets de nouvelle construction étaient associés à des expositions plus faibles, alors que l’utilisation de moyens de maîtrise diminuait les concentrations de 18% à l’extérieur et de 24% à l’intérieur. Les moyennes géométriques les plus élevées prédites pour l’année 1999 sur 8 heures étaient retrouvées chez les foreurs (0.214 mg/m3), les travailleurs souterrains (0.191 mg/m3), les couvreurs (0.146 mg/m3) et les cimentiers-applicateurs (0.125 mg/m3). 1566 mesures réparties en 27 catégories de tâches étaient contenues dans la seconde analyse. Le modèle contenant toutes les variables a expliqué 59% des niveaux d’exposition, et l’ensemble des variables contextuelles étaient fortement prédictives. Les moyennes géométriques prédites pour l’année 1998 et selon la durée médiane par tâche dans la banque de données étaient plus élevées lors du bouchardage du béton (1.446 mg/m3), du cassage de pièces de maçonnerie avec autres outils (0.354 mg/m3), du décapage au jet de sable (0.349 mg/m3) et du meulage de joints de brique (0.200 mg/m3). Une diminution importante des concentrations a été observée avec les systèmes d’arrosage (-80%) et d’aspiration des poussières (-64%) intégrés aux outils. L’analyse en fonction des titres d’emploi a montré une surexposition généralisée à la valeur guide de l’ACGIH et à la norme québécoise, indiquant un risque à long terme de maladies professionnelles chez ces travailleurs. Les résultats obtenus pour l’évaluation en fonction de la tâche exécutée montrent que cette stratégie permet une meilleure caractérisation des facteurs associés à l’exposition et ainsi de mieux cibler les priorités d’intervention pour contrôler les niveaux d’exposition à la silice cristalline sur les chantiers de construction durant un quart de travail.