Modélisation de la diffraction des ondes de cisaillement en élastographie dynamique ultrasonore

L'élastographie ultrasonore est une technique d'imagerie émergente destinée à cartographier les paramètres mécaniques des tissus biologiques, permettant ainsi d’obtenir des informations diagnostiques additionnelles pertinentes. La méthode peut ainsi être perçue comme une extension quantitative et objective de l'examen palpatoire. Diverses techniques élastographiques ont ainsi été proposées pour l'étude d'organes tels que le foie, le sein et la prostate et. L'ensemble des méthodes proposées ont en commun une succession de trois étapes bien définies: l'excitation mécanique (statique ou dynamique) de l'organe, la mesure des déplacements induits (réponse au stimulus), puis enfin, l'étape dite d'inversion, qui permet la quantification des paramètres mécaniques, via un modèle théorique préétabli. Parallèlement à la diversification des champs d'applications accessibles à l'élastographie, de nombreux efforts sont faits afin d'améliorer la précision ainsi que la robustesse des méthodes dites d'inversion. Cette thèse regroupe un ensemble de travaux théoriques et expérimentaux destinés à la validation de nouvelles méthodes d'inversion dédiées à l'étude de milieux mécaniquement inhomogènes. Ainsi, dans le contexte du diagnostic du cancer du sein, une tumeur peut être perçue comme une hétérogénéité mécanique confinée, ou inclusion, affectant la propagation d'ondes de cisaillement (stimulus dynamique). Le premier objectif de cette thèse consiste à formuler un modèle théorique capable de prédire l'interaction des ondes de cisaillement induites avec une tumeur, dont la géométrie est modélisée par une ellipse. Après validation du modèle proposé, un problème inverse est formulé permettant la quantification des paramètres viscoélastiques de l'inclusion elliptique. Dans la continuité de cet objectif, l'approche a été étendue au cas d'une hétérogénéité mécanique tridimensionnelle et sphérique avec, comme objectifs additionnels, l'applicabilité aux mesures ultrasonores par force de radiation, mais aussi à l'estimation du comportement rhéologique de l'inclusion (i.e., la variation des paramètres mécaniques avec la fréquence d'excitation). Enfin, dans le cadre de l'étude des propriétés mécaniques du sang lors de la coagulation, une approche spécifique découlant de précédents travaux réalisés au sein de notre laboratoire est proposée. Celle-ci consiste à estimer la viscoélasticité du caillot sanguin via le phénomène de résonance mécanique, ici induit par force de radiation ultrasonore. La méthode, dénommée ARFIRE (''Acoustic Radiation Force Induced Resonance Elastography'') est appliquée à l'étude de la coagulation de sang humain complet chez des sujets sains et sa reproductibilité est évaluée.

L’évaluation du raisonnement clinique des résidents en hématologie par l’approche de concordance de script

La pratique de l’hématologie, comme celle de toute profession, implique l’acquisition d’un raisonnement adéquat. Se basant sur une théorie de psychologie cognitive, le test de concordance de script (TCS) a été développé et validé comme un instrument permettant d’évaluer le raisonnement clinique dans diverses spécialités médicales. Le but de cette étude était d’examiner l’utilité et les paramètres psychométriques d’un TCS en hématologie. Nous avons construit un TCS composé de 60 questions que nous avons administré à 15 résidents juniors (R1 à R3 en médecine interne), 46 résidents séniors (R4, R5 et R6 en hématologie) et 17 hématologues à travers le Canada. Après optimisation, le TCS comptait 51 questions. Sa consistance interne mesurée par le coefficient de Cronbach alpha était 0.83. Le test était en mesure de discriminer entre les résidents selon leur niveau de formation. Les questions contenant des images (n=10) semblaient avoir un potentiel discriminatoire plus élevé. Les scores obtenus par les résidents séniors corrélaient modéremment avec ceux obtenus à un test conventionnel d’hématologie composé de questions à choix multiples et à courte réponse (r de Pearson = 0.42; p=0.02). Le TCS a été complété en 36 minutes en moyenne et a été bien reçu par les participants. Le TCS est un instrument d’évaluation utile et valide en hématologie. Il peut être utilisé à des fins formatives en aidant au suivi de la progression des résidents. Il pourrait aussi être combiné à d’autres instruments d’évaluation à des fins sanctionnelles, ou encore, en éducation médicale continue.

Caractérisation pharmacologique et moléculaire des dyskinésies tardives chez un modèle de primate non humain

Les dyskinésies tardives (DT) sont des troubles moteurs associés à l’utilisation chronique des antagonistes des récepteurs dopaminergiques D2 tels que les antipsychotiques et le métoclopramide. Ces dyskinésies correspondent à une incoordination motrice portant préférentiellement sur la musculature oro-faciale. La gestion des DT s'est imposée comme défi de santé publique surtout en l’absence d’une alternative thérapeutique efficace et abordable. L’hypothèse classiquement avancée pour expliquer la physiopathologie des DT inhérente au traitement par les antipsychotiques s’articule autour de l’hypersensibilité des récepteurs dopaminergiques D2, cibles principales de ces molécules. Néanmoins, plusieurs données remettent la véracité de cette hypothèse en question. Hypothèse: nous proposons que le blocage chronique des récepteurs dopaminergiques soit effectivement responsable d’un phénomène d’hypersensibilisation mais contrairement à l’hypothèse classique, cette hypersensibilisation porterait sur des paramètres de la transmission dopaminergique autres que les récepteurs D2. De même nous postulons que cette hypersensibilisation se traduirait par des altérations des cascades signalétiques au niveau des cellules du striatum. Ces altérations aboutissent à des changements portant sur le récepteur nucléaire (Nur77), qui est hautement associé au système dopaminergique; l’induction de ces récepteurs déclencherait des cascades associées à la compensation ou à la genèse des DT. Matériels et méthodes: 23 femelles Cebus apella, réparties en 3 groupes: groupe halopéridol, groupe clozapine, et groupe contrôle, ont été exposées aux traitements respectifs pendant 6-36 mois. Après l’analyse comportementale, les animaux ont été décapités et leurs cerveaux isolés pour fin d’analyse. Hybridation in situ: nous avons fait appel à cette technique pour mesurer l’expression de l’ARNm de Nur77 et du neuropeptide enképhaline. Hybridation in situ double: nous avons exploités cette technique pour identifier les populations neuronales exprimant les récepteurs dopaminergiques D3 et localiser leur éventuelle induction. Autoradiographies des récepteurs dopaminergiques D1, D2 et D3 et autoradiographies des récepteurs i glutamatergiques mGluR5. Ces autoradiographies avaient pour objectif d’évaluer l’expression de ces différents récepteurs. Mutagenèse dirigée et transfection cellulaire: nous faisons appel à ces techniques pour reproduire le polymorphisme identifié au niveau de la région 3’UTR de l’ARNm Nur77 et évaluer l’impact que pourrait avoir ce polymorphisme sur la stabilité de l’ARNm Nur77 sinon sur l’expression de la protèine Nur77. Western Blot des kinases ERK 1 et 2: cette technique nous a servi comme moyen pour quantifier l’expression globale de ces kinases. Analyses statistiques: l’expression de l’ARNm Nur77 a été évaluée en utilisant l’analyse de la variance à un seul facteur (One way ANOVA). Nous avons procédé de la même façon pour mesurer l’expression des récepteurs D2, D3 et mGluR5. Résultats: le groupe des animaux traités par l’halopéridol montre une plus forte expression des récepteurs D3 par rapport aux sujets des autres groupes. Cette expression se produit au niveau des neurones de la voie directe. De plus, cette augmentation corrèle positivement avec la sévérité des DT. L’expression des récepteurs D2 et mGluR5 reste relativement inchangée entre les différents groupes, alors qu’un gradient d’expression a été observé pour le récepteur D1. Par ailleurs, Nur77 est induit par l’halopéridol, alors que son expression semble baisser chez les animaux traités par la clozapine. L’induction de l’expression de Nur77 par l’halopéridol est plus accrue chez les animaux non dyskinétiques. Les animaux traités par la clozapine démontrent une expression amoindrie de l’ARNm de Nur77 qui tend à être plus faible que l’expression de base. D’autre part, la présence du polymorphisme au niveau de la région 3’UTR semble affecter l’expression cellulaire de Nur77. Conclusion: ces résultats confortent notre hypothèse concernant l’existence d’un phénomène d’hypersensibilisation prenant place suite un traitement chronique par les antipsychotiques. Ce phénomène s’est traduit par une augmentation de l’expression des récepteurs D3 sans porter sur les récepteurs D2 tel que prôné classiquement. Cette hypersensibilisation des récepteurs D3 implique également l’existence d’un débalancement des voies striatales pouvant ainsi sous tendre l’apparition des DT. Ces résultats dévoilent ainsi un nouveau mécanisme qui pourrait contribuer à l’apparition des DT et pourraient permettre une meilleure gestion, nous l’espérons, des DT à l’échelle clinique.

Imagerie par susceptibilité magnétique appliquée aux seins

Le manuscrit suivant porte sur le développement d’une méthodologie de cartographie de la susceptibilité magnétique. Cette méthodologie a été appliquée au niveau des seins à des fins de détection de microcalcifications. Afin de valider ces algorithmes, un fantôme numérique ainsi qu’un fantôme réel ont été créés. À l’aide de ces images, les paramètres modifiables de notre méthodologie ont été ajustés. Par la suite, les problèmes reliés à l’imagerie du sein ont été explorés, tel la présence de gras ainsi que la proximité des poumons. Finalement, des images in vivo, acquises à 1.5 et 7.0 Tesla ont été analysées par notre méthodologie. Sur ces images 1.5T, nous avons réussi à observer la présence de microcalcifications. D’un autre côté, les images 7.0T nous ont permis de présenter un meilleur contraste que les images standards de magnitude.

Road novel, road movie : approche chronotopique du récit de la route

Thèse réalisée en cotutelle, sous la direction de M. Philippe Despoix (Université de Montréal) et de M. Michel Marie (Université Sorbonne Nouvelle-Paris 3)

Quand les gendarmes font la loi : la pénalisation du droit des réfugiés au Canada

La recherche analyse le traitement réservé aux demandeurs d'asile au Canada.Plus spécialement, elle se penche sur l'interprétation et l’application de l’article 7 de la Charte canadienne des droits et libertés. La réflexion observe que la mise en œuvre des droits fondamentaux des revendicateurs du statut de réfugié est affectée, selon les époques, par des considérations à dominance « humanitaires » [arrêt Singh, 1985] ou, comme cela est le cas depuis le 11 septembre 2001, par des impératifs allégués de sécurité nationale [arrêt Suresh, 2002]. D’un point de vue analytique, la thèse considère que lorsqu'il s'agit de protéger des populations vulnérables – ce que le Canada s'est juridiquement engagé à faire – le droit public ne peut pas se limiter à la communauté de ses propres membres, citoyens et résidents. D'ailleurs, la Charte reconnaît la protection de ses droits fondamentaux à « toute personne » du fait de sa seule qualité de personne, qu'elle soit ou non citoyenne et la garde des abus. Des exceptions aux droits reconnus à l’article 7 doivent être considérées à la mesure du principe démocratique qui guide nos sociétés. Sur ce fondement, l’analyse interroge l’argumentation et les motivations de certaines décisions judiciaires et législatives qui ont déconsidérées les implications de notions porteuses de valeurs impératives, telles que l'équité, la dignité humaine, la liberté et la sécurité de l'individu, en privilégiant les intérêts étatiques conforment à la conception classique de la souveraineté.

Évolution moléculaire : un modèle Markov-modulé pour les processus de substitution

Les processus Markoviens continus en temps sont largement utilisés pour tenter d’expliquer l’évolution des séquences protéiques et nucléotidiques le long des phylogénies. Des modèles probabilistes reposant sur de telles hypothèses sont conçus pour satisfaire la non-homogénéité spatiale des contraintes fonctionnelles et environnementales agissant sur celles-ci. Récemment, des modèles Markov-modulés ont été introduits pour décrire les changements temporels dans les taux d’évolution site-spécifiques (hétérotachie). Des études ont d’autre part démontré que non seulement la force mais également la nature de la contrainte sélective agissant sur un site peut varier à travers le temps. Ici nous proposons de prendre en charge cette réalité évolutive avec un modèle Markov-modulé pour les protéines sous lequel les sites sont autorisés à modifier leurs préférences en acides aminés au cours du temps. L’estimation a posteriori des différents paramètres modulants du noyau stochastique avec les méthodes de Monte Carlo est un défi de taille que nous avons su relever partiellement grâce à la programmation parallèle. Des réglages computationnels sont par ailleurs envisagés pour accélérer la convergence vers l’optimum global de ce paysage multidimensionnel relativement complexe. Qualitativement, notre modèle semble être capable de saisir des signaux d’hétérogénéité temporelle à partir d’un jeu de données dont l’histoire évolutive est reconnue pour être riche en changements de régimes substitutionnels. Des tests de performance suggèrent de plus qu’il serait mieux ajusté aux données qu’un modèle équivalent homogène en temps. Néanmoins, les histoires substitutionnelles tirées de la distribution postérieure sont bruitées et restent difficilement interprétables du point de vue biologique.

Une méthode d'évaluation fiable pour mesurer les caractéristiques psychoacoustiques de l'acouphène.

Le diagnostic de l’acouphène repose sur le rapport verbal du patient. Cependant, les paramètres psychoacoustiques, tels que la hauteur et la sonie de l’acouphène, sont essentiels pour l’évaluation et pour discriminer les fausses plaintes. Quantifier le percept de l’acouphène reste un objectif de recherche important. Nous avons cherché à: (1) évaluer la précision d'une nouvelle méthode d'évaluation des acouphènes du type « likeness rating » avec une méthode de présentation continue de la hauteur, en considérant la formation musicale, et (2) vérifier si les mesures psychoacoustiques de l’acouphène ont la sensibilité et la spécificité pour détecter les personnes simulant un acouphène. Nous avons recruté des musiciens et des non-musiciens souffrant d'acouphènes et des simulateurs sans acouphènes. La plupart d’entre eux ont été testés une seconde fois quelques semaines plus tard. La hauteur de l’acouphène a d’abord été évaluée en utilisant la méthode « likness rating ». Des sons purs ont été présentés de manière aléatoire de 0.25 kHz à 16 kHz et les participants devaient coter la ressemblance de chaque son par rapport à leur acouphène, et en ajuster son volume de 0 à 100 dB SPL. La hauteur a ensuite été évaluée par une méthode, où les participants devaient apparier la hauteur de leur acouphène en déplaçant leur doigt sur une bande tactile générant des sons purs en continu de 0.5 kHz à 20 kHz par pas de 1 Hz. Les capacités à apparier des sons externes ont été évaluées en utilisant cet appareil. La hauteur prédominante de l’acouphène était similaire entre les deux méthodes pour les musiciens et les non-musiciens, bien que les musiciens montraient de meilleures capacités d’appariement face à des sons externes. Les simulateurs ont coté la sonie bien au-dessus que les autres groupes avec un grand degré de spécificité (94,4%), et ont été inconsistants dans l’appariement de cette sonie (pas de la hauteur) d’une session à une autre. Les données de la seconde session montrent des réponses similaires pour l’appariement de la hauteur pour les deux méthodes ainsi que pour tous nos participants. En conclusion, la hauteur et la sonie correspondent au percept de l’acouphène et doivent en plus être utilisées avec des échelles visuelles analogiques, qui sont plus corrélées avec la gêne et la détresse. Enfin, l’appariement de la sonie est sensible et spécifique à déterminer la présence de l’acouphène.

Jean-Paul II et la communication sociale de l'Église catholique

Jean-Paul II a été favorable à une bonne utilisation des moyens de communication sociale pour renforcer les activités missionnaires de l'Église catholique dans un monde davantage sécularisé. Plusieurs autres auteurs qui seront mentionnés dans ce mémoire célèbrent ce rapport positif que le pape entretient avec les médias et les professionnels des médias. Toutefois une relecture des textes de Jean-Paul II permet de conclure que ce rapport aux médias prend en compte les problèmes associés aux effets négatifs des médias. Certes, son usage et sa compréhension des médias se trouvaient motivés largement par les avantages certains qu'ils offrent, dont il se servira avec habileté, mais aussi par les effets débilitants sur l’annonce de l'Évangile dans le monde actuel qu'ils provoquent. Ambivalent, ce pape réussira tout de même à tirer son épingle du jeu et tentera par tous les moyens de convaincre les Catholiques de l'importance des médias, toutes les formes de médias. Dans le but d'éclaircir ce rapport ambivalent, le mémoire formule deux questions sur lesquelles les analyses sont centrées : 1. Quels sont les enjeux problématiques des médias sous-entendus dans les réflexions de Jean-Paul II en matière de communication sociale ? 2. Quelles approches a-t-il utilisées en réponse à ces enjeux ? En définitive, ces questions permettent, du moins nous semble-t-il, de saisir des aspects fondamentaux concernant les apports de Jean-Paul II en communication sociale.

Rôle des informations proprioceptives dans l’équilibre à la marche chez les personnes en santé et hémiparétiques

L'utilisation des informations proprioceptives pour le contrôle de l’équilibre à la marche est encore mal comprise chez les sujets en santé ou hémiparétiques suite à un accident vasculaire cérébral. Le but de cette étude était d’évaluer le rôle des informations proprioceptives dans le maintien de l'équilibre à la marche chez les patients en santé et hémiparétiques. Une analyse de mouvement en trois dimensions a été faite chez treize participants en santé et six hémiparétiques qui marchaient sur un tapis roulant instrumenté pour déterminer leur difficulté à maintenir l’équilibre postural et dynamique, évaluée respectivement par les forces stabilisante et déstabilisante. Des vibrations étaient appliquées en continu ou pendant la phase d’appui sur les muscles postérieurs du cou et sur le triceps sural du côté non-dominant/parétique. La vibration continue ou à l’appui du triceps sural a diminué, chez les sujets en santé, la difficulté à maintenir l’équilibre dynamique et postural (p< 0,01), avec une position du corps plus en arrière, sans changement des paramètres temporels de marche. L'équilibre et les paramètres temporels de la marche n'étaient pas modifiés significativement par la vibration à la nuque (p>.17). Aucun effet des vibrations n'a été mesuré chez les patients hémiparétiques (p> 0,45). Les informations proprioceptives sont donc bien utilisées lors de la marche, mais leur rôle dépendrait des conditions de marche et des afférences visuelles disponibles. Un changement dans les capacités d’intégration expliquerait l'absence d'effet des vibrations chez les patients hémiparétiques. D’autres études sont nécessaires pour comprendre l’intégration des informations proprioceptives et visuelles dans le contrôle de l’équilibre à la marche.

Évaluation d’un programme novateur de réadaptation par les arts de la scène pour des jeunes présentant un trouble psychiatrique stabilisé : le programme Espace de Transition

L’objectif de cette thèse était d’évaluer Espace de Transition (ET), un programme novateur d’intervention par les arts de la scène visant à favoriser la réadaptation psychosociale d’adolescents et de jeunes adultes présentant des troubles mentaux stabilisés et à diminuer la stigmatisation des individus aux prises avec des problèmes de santé mentale. Ce programme a été conçu par une équipe de cliniciens du département de psychiatrie du Centre hospitalier universitaire Ste-Justine, en collaboration avec des artistes professionnels, et est livré depuis le printemps 2009. L’évaluation du programme ET a été conduite de manière indépendante, selon des approches collaborative et naturaliste et en usant de méthodes mixtes. Les données de recherche ont été recueillies avant pendant et après le programme auprès de l’ensemble des participants à deux sessions distinctes (N = 24), de même qu’auprès des deux artistes instructeurs, de la psychoéducatrice responsable du soutien clinique, ainsi que des psychiatres et autres intervenants ayant référé des participants (N=11). Des entrevues semi-structurées individuelles et de groupe, des observations directes et des questionnaires ont servi à recueillir les données nécessaires à l’évaluation. Des analyses quantitatives de variance, ainsi que des analyses qualitatives thématiques ont été réalisées et leurs résultats ont été interprétés de manière intégrée. Le premier chapitre empirique de la thèse relate l’évaluation de la mise en œuvre du programme ET. Cette étude a permis de constater que le programme avait rejoint des participants correspondant de près à la population visée et que ceux-ci présentaient globalement des niveaux élevés d’assiduité, d’engagement et d’appréciation du programme. L’évaluation de la mise en œuvre a en outre permis de conclure que la plupart des composantes du programme identifiées a priori comme ses paramètres essentiels ont été livrées tel que prévu par les concepteurs et que la plupart d’entre elles ont été largement appréciées et jugées pertinentes par les participants et les autres répondants consultés. Le second chapitre empirique consiste en un article portant sur l’évaluation des effets du programme ET relativement à l’atteinte de trois de ses objectifs intermédiaires, soient l’amélioration 1) du fonctionnement global, 2) du confort relationnel et des compétences sociales, ainsi que 3) de la perception de soi des participants présentant des troubles mentaux. Les résultats de cette étude ont révélé des changements significatifs et positifs dans le fonctionnement global des participants suite au programme, tel qu’évalué par les cliniciens référents et partiellement corroboré par les participants eux-mêmes. Des améliorations en ce qui concerne le confort relationnel, les compétences sociales et la perception de soi ont également été objectivées chez une proportion substantielle de participants, bien que celles-ci ne se soient pas traduites en des différences significatives décelées par les analyses quantitatives de groupe. Le troisième et dernier chapitre empirique de la thèse relate une étude exploratoire des mécanismes sous-tendant les effets du programme ET ayant conduit à l’élaboration inductive d’une théorie d’action de ce programme. Cette investigation qualitative a révélé quatre catégories de mécanismes, soient des processus de 1) gain d’expérience et de gratification sociales, 2) de désensibilisation par exposition graduelle, 3) de succès et de valorisation, et 4) de normalisation. Cette étude a également permis de suggérer les caractéristiques et composantes du programme qui favorisent la mise en place ou l’impact de ces mécanismes, tels l’environnement et l’animation non cliniques du programme, la composition hétérogène des groupes de participants, le recours aux arts de la scène, ainsi que la poursuite d’une réalisation collective et son partage avec un public extérieur au programme. Globalement, les études présentées dans la thèse appuient la pertinence et le caractère prometteur du programme ET, tout en suggérant des pistes d’amélioration potentielle pour ses versions ultérieures. Par extension, la thèse soutient l’efficacité potentielle d’interventions réadaptatives mettant en œuvre des composantes apparentées à celles du programme ET pour soutenir le rétablissement des jeunes aux prises avec des troubles mentaux.

Ethnobotanique de la Nation crie d'Eeyou Istchee et variation géographique des plantes médicinales antidiabétiques

Le diabète de type 2 affecte en moyenne 29% de la population adulte crie d’Eeyou Istchee (CEI). Afin d’identifier les plantes médicinales possédant un potentiel antidiabétique, des interviews ont été réalisés dans les communautés CEI de Wemindji et Oujé-Bougoumou. Utilisant une approche quantitative, les espèces mentionnées ont été classées et comparées à la pharmacopée des communautés avoisinantes. Seize et 25 plantes ont été mentionné à Wemindji et Oujé-Bougoumou, respectivement. Sept nouvelles espèces de plantes et une de champignon se sont ajoutées à la liste des espèces à potentiel antidiabétique, bien que la plupart de celles mentionnées pendant les interviews soit en communes à la pharmacopée CEI générale, démontrant ainsi leur importance culturelle. Des analyses phytochimiques sur deux de ces espèces, Rhododendron groenlandicum et Sarracenia purpurea, ont été réalisées à partir d’échantillons récoltés à différents endroits du territoire eeyouch. Bien qu’aucun patron n’ait été détecté dans la variation des composantes biologiquement actives chez S. purpurea, les composés phénoliques chez R. groenlandicum, particulièrement la (+)-catéchine, l’(-)-epicatéchine et la quercétine-3-galactoside, varient spatialement en fonction de paramètres d’insolation telles la radiation solaire ou la photopériode. Les échantillons de cette dernière espèce, testés in vitro dans le bioessai de l’adipogenèse des cellules adipocytes murines 3T3-L1, augmentent l’accumulation intracellulaire des triglycérides, leur conférant ainsi une activité diabétique semblable à la rosiglitazone. Cependant, cette activité était plus faible dans les échantillons à haute teneur en quercétine, cela pouvant ainsi avoir un impact sur la qualité d'un produit de santé naturel fabriqué à partir de cette espèce.

Improving sampling, optimization and feature extraction in Boltzmann machines

L’apprentissage supervisé de réseaux hiérarchiques à grande échelle connaît présentement un succès fulgurant. Malgré cette effervescence, l’apprentissage non-supervisé représente toujours, selon plusieurs chercheurs, un élément clé de l’Intelligence Artificielle, où les agents doivent apprendre à partir d’un nombre potentiellement limité de données. Cette thèse s’inscrit dans cette pensée et aborde divers sujets de recherche liés au problème d’estimation de densité par l’entremise des machines de Boltzmann (BM), modèles graphiques probabilistes au coeur de l’apprentissage profond. Nos contributions touchent les domaines de l’échantillonnage, l’estimation de fonctions de partition, l’optimisation ainsi que l’apprentissage de représentations invariantes. Cette thèse débute par l’exposition d’un nouvel algorithme d'échantillonnage adaptatif, qui ajuste (de fa ̧con automatique) la température des chaînes de Markov sous simulation, afin de maintenir une vitesse de convergence élevée tout au long de l’apprentissage. Lorsqu’utilisé dans le contexte de l’apprentissage par maximum de vraisemblance stochastique (SML), notre algorithme engendre une robustesse accrue face à la sélection du taux d’apprentissage, ainsi qu’une meilleure vitesse de convergence. Nos résultats sont présent ́es dans le domaine des BMs, mais la méthode est générale et applicable à l’apprentissage de tout modèle probabiliste exploitant l’échantillonnage par chaînes de Markov. Tandis que le gradient du maximum de vraisemblance peut-être approximé par échantillonnage, l’évaluation de la log-vraisemblance nécessite un estimé de la fonction de partition. Contrairement aux approches traditionnelles qui considèrent un modèle donné comme une boîte noire, nous proposons plutôt d’exploiter la dynamique de l’apprentissage en estimant les changements successifs de log-partition encourus à chaque mise à jour des paramètres. Le problème d’estimation est reformulé comme un problème d’inférence similaire au filtre de Kalman, mais sur un graphe bi-dimensionnel, où les dimensions correspondent aux axes du temps et au paramètre de température. Sur le thème de l’optimisation, nous présentons également un algorithme permettant d’appliquer, de manière efficace, le gradient naturel à des machines de Boltzmann comportant des milliers d’unités. Jusqu’à présent, son adoption était limitée par son haut coût computationel ainsi que sa demande en mémoire. Notre algorithme, Metric-Free Natural Gradient (MFNG), permet d’éviter le calcul explicite de la matrice d’information de Fisher (et son inverse) en exploitant un solveur linéaire combiné à un produit matrice-vecteur efficace. L’algorithme est prometteur: en terme du nombre d’évaluations de fonctions, MFNG converge plus rapidement que SML. Son implémentation demeure malheureusement inefficace en temps de calcul. Ces travaux explorent également les mécanismes sous-jacents à l’apprentissage de représentations invariantes. À cette fin, nous utilisons la famille de machines de Boltzmann restreintes “spike & slab” (ssRBM), que nous modifions afin de pouvoir modéliser des distributions binaires et parcimonieuses. Les variables latentes binaires de la ssRBM peuvent être rendues invariantes à un sous-espace vectoriel, en associant à chacune d’elles, un vecteur de variables latentes continues (dénommées “slabs”). Ceci se traduit par une invariance accrue au niveau de la représentation et un meilleur taux de classification lorsque peu de données étiquetées sont disponibles. Nous terminons cette thèse sur un sujet ambitieux: l’apprentissage de représentations pouvant séparer les facteurs de variations présents dans le signal d’entrée. Nous proposons une solution à base de ssRBM bilinéaire (avec deux groupes de facteurs latents) et formulons le problème comme l’un de “pooling” dans des sous-espaces vectoriels complémentaires.

Epicurus’ Apolitical Attitude

Le conseil épicurien d’éviter la participation politique a reçu maintes interprétations, souvent obscures et mal fondées. L’attitude apolitique ne peut être définie comme un simple manque d’intérêt ou de préoccupation pour la politique ; en effet, selon l’opinion de Pierre Hadot, la philosophie ancienne est profondément ancrée dans l’existence et les doctrines philosophiques n’acquièrent de l’importance que lorsqu’elles assistent le praxis. L’attitude d’Épicure est donc enracinée dans le refus de vivre selon des normes prescrites par l’établissement politique. Selon lui, la politique traditionnelle est vouée à l’échec puisqu’elle poursuit aveuglément le pouvoir et la richesse. En réaction à cette situation, Épicure crée une communauté qui instaure de nouvelles valeurs et au sein de laquelle il est possible de vivre conformément à ces nouvelles valeurs. Se situant en totale opposition aux modes de vie les plus fondamentaux de la cité, les adeptes d’Épicure, s’ils participaient à la vie politique, déclencheraient une grande hostilité de la part des partisans des valeurs traditionnelles. Pour cette raison, l’attitude épicurienne peut d’abord représenter une manière d’éviter la persécution politique. De plus, s’il est admis que la politique implique la poursuite du pouvoir, les épicuriens ne peuvent s’y adonner puisque cela serait contradictoire à leur quête d’ataraxie. À tous égards et indépendamment de ces deux motifs justifiant le retrait de la vie politique, il est clair que si l’attitude d’Épicure ne reposait pas sur une conscience politique, alors, ses critiques à l’égard de la vie politique, son désir de s’y soustraire et la création d’une communauté distincte n’auraient pas été. La politique a le pouvoir de profondément modeler la vie des gens. Considérant que ce conditionnement s’appuie sur des valeurs malsaines, le projet épicurien s’applique donc à remodeler, à la lumière de nouvelles valeurs, la vie de ceux qui ne trouvent aucune satisfaction à poursuivre la vie de la cité.

Propriétés optiques dans l'infrarouge des nanotubes de carbone et du graphène

Les nanotubes de carbone et le graphène sont des nanostructures de carbone hybridé en sp2 dont les propriétés électriques et optiques soulèvent un intérêt considérable pour la conception d’une nouvelle génération de dispositifs électroniques et de matériaux actifs optiquement. Or, de nombreux défis demeurent avant leur mise en œuvre dans des procédés industriels à grande échelle. La chimie des matériaux, et spécialement la fonctionnalisation covalente, est une avenue privilégiée afin de résoudre les difficultés reliées à la mise en œuvre de ces nanostructures. La fonctionnalisation covalente a néanmoins pour effet de perturber la structure cristalline des nanostructures de carbone sp2 et, par conséquent, d’affecter non seulement lesdites propriétés électriques, mais aussi les propriétés optiques en émanant. Il est donc primordial de caractériser les effets des défauts et du désordre dans le but d’en comprendre les conséquences, mais aussi potentiellement d’en exploiter les retombées. Cette thèse traite des propriétés optiques dans l’infrarouge des nanotubes de carbone et du graphène, avec pour but de comprendre et d’expliquer les mécanismes fondamentaux à l’origine de la réponse optique dans l’infrarouge des nanostructures de carbone sp2. Soumise à des règles de sélection strictes, la spectroscopie infrarouge permet de mesurer la conductivité en courant alternatif à haute fréquence des matériaux, dans une gamme d’énergie correspondant aux vibrations moléculaires, aux modes de phonons et aux excitations électroniques de faible énergie. Notre méthode expérimentale consiste donc à explorer un espace de paramètres défini par les trois axes que sont i. la dimensionnalité du matériau, ii. le potentiel chimique et iii. le niveau de désordre, ce qui nous permet de dégager les diverses contributions aux propriétés optiques dans l’infrarouge des nanostructures de carbone sp2. Dans un premier temps, nous nous intéressons à la spectroscopie infrarouge des nanotubes de carbone monoparois sous l’effet tout d’abord du dopage et ensuite du niveau de désordre. Premièrement, nous amendons l’origine couramment acceptée du spectre vibrationnel des nanotubes de carbone monoparois. Par des expériences de dopage chimique contrôlé, nous démontrons en effet que les anomalies dans lespectre apparaissent grâce à des interactions électron-phonon. Le modèle de la résonance de Fano procure une explication phénoménologique aux observations. Ensuite, nous établissons l’existence d’états localisés induits par la fonctionnalisation covalente, ce qui se traduit optiquement par l’apparition d’une bande de résonance de polaritons plasmons de surface (nanoantenne) participant au pic de conductivité dans le térahertz. Le dosage du désordre dans des films de nanotubes de carbone permet d’observer l’évolution de la résonance des nanoantennes. Nous concluons donc à une segmentation effective des nanotubes par les greffons. Enfin, nous montrons que le désordre active des modes de phonons normalement interdits par les règles de sélection de la spectroscopie infrarouge. Les collisions élastiques sur les défauts donnent ainsi accès à des modes ayant des vecteurs d’onde non nuls. Dans une deuxième partie, nous focalisons sur les propriétés du graphène. Tout d’abord, nous démontrons une méthode d’électrogreffage qui permet de fonctionnaliser rapidement et à haute densité le graphène sans égard au substrat. Par la suite, nous utilisons l’électrogreffage pour faire la preuve que le désordre active aussi des anomalies dépendantes du potentiel chimique dans le spectre vibrationnel du graphène monocouche, des attributs absents du spectre d’un échantillon non fonctionnalisé. Afin d’expliquer le phénomène, nous présentons une théorie basée sur l’interaction de transitions optiques intrabandes, de modes de phonons et de collisions élastiques. Nous terminons par l’étude du spectre infrarouge du graphène comportant des îlots de bicouches, pour lequel nous proposons de revoir la nature du mécanisme de couplage à l’œuvre à la lumière de nos découvertes concernant le graphène monocouche.