Utilisation du concept de connectivité en hydrologie : définitions, approches expérimentales et éléments de modélisation

Alors que certains mécanismes pourtant jugés cruciaux pour la transformation de la pluie en débit restent peu ou mal compris, le concept de connectivité hydrologique a récemment été proposé pour expliquer pourquoi certains processus sont déclenchés de manière épisodique en fonction des caractéristiques des événements de pluie et de la teneur en eau des sols avant l’événement. L’adoption de ce nouveau concept en hydrologie reste cependant difficile puisqu’il n’y a pas de consensus sur la définition de la connectivité, sa mesure, son intégration dans les modèles hydrologiques et son comportement lors des transferts d’échelles spatiales et temporelles. Le but de ce travail doctoral est donc de préciser la définition, la mesure, l’agrégation et la prédiction des processus liés à la connectivité hydrologique en s’attardant aux questions suivantes : 1) Quel cadre méthodologique adopter pour une étude sur la connectivité hydrologique ?, 2) Comment évaluer le degré de connectivité hydrologique des bassins versants à partir de données de terrain ?, et 3) Dans quelle mesure nos connaissances sur la connectivité hydrologique doivent-elles conduire à la modification des postulats de modélisation hydrologique ? Trois approches d’étude sont différenciées, soit i) une approche de type « boite noire », basée uniquement sur l’exploitation des données de pluie et de débits sans examiner le fonctionnement interne du bassin versant ; ii) une approche de type « boite grise » reposant sur l’étude de données géochimiques ponctuelles illustrant la dynamique interne du bassin versant ; et iii) une approche de type « boite blanche » axée sur l’analyse de patrons spatiaux exhaustifs de la topographie de surface, la topographie de subsurface et l’humidité du sol. Ces trois approches sont ensuite validées expérimentalement dans le bassin versant de l’Hermine (Basses Laurentides, Québec). Quatre types de réponses hydrologiques sont distingués en fonction de leur magnitude et de leur synchronisme, sachant que leur présence relative dépend des conditions antécédentes. Les forts débits enregistrés à l’exutoire du bassin versant sont associés à une contribution accrue de certaines sources de ruissellement, ce qui témoigne d’un lien hydraulique accru et donc d’un fort degré de connectivité hydrologique entre les sources concernées et le cours d’eau. Les aires saturées couvrant des superficies supérieures à 0,85 ha sont jugées critiques pour la genèse de forts débits de crue. La preuve est aussi faite que les propriétés statistiques des patrons d’humidité du sol en milieu forestier tempéré humide sont nettement différentes de celles observées en milieu de prairie tempéré sec, d’où la nécessité d’utiliser des méthodes de calcul différentes pour dériver des métriques spatiales de connectivité dans les deux types de milieux. Enfin, la double existence de sources contributives « linéaires » et « non linéaires » est mise en évidence à l’Hermine. Ces résultats suggèrent la révision de concepts qui sous-tendent l’élaboration et l’exécution des modèles hydrologiques. L’originalité de cette thèse est le fait même de son sujet. En effet, les objectifs de recherche poursuivis sont conformes à la théorie hydrologique renouvelée qui prône l’arrêt des études de particularismes de petite échelle au profit de l’examen des propriétés émergentes des bassins versants telles que la connectivité hydrologique. La contribution majeure de cette thèse consiste ainsi en la proposition d’une définition unifiée de la connectivité, d’un cadre méthodologique, d’approches de mesure sur le terrain, d’outils techniques et de pistes de solution pour la modélisation des systèmes hydrologiques.

Évaluation logique de trois (3) campagnes de prévention contre le VIH/Sida à Montréal

À l’heure où nous écrivons, l’ONU enregistre 33 million de personnes touchées par le VIH/Sida. Dans les perspectives actuelles de lutte contre la propagation de la pandémie, plusieurs moyens peuvent être mis en place : utilisation du condom, dépistage, échange de seringues, abstinence… Mais une question se pose : quels éléments nous influencent dans l’utilisation d’une telle ou telle pratique? Faisant usage des stratégies de marketing social, les campagnes de prévention contre le VIH/Sida mettent l’emphase sur l’empowerment des individus face à leur prise de risque. Par ce biais, on tente de changer certains comportements et d’en adopter de nouveaux plus sécuritaires pour la santé. Nous avons évalué ici trois (3) campagnes de prévention contre le VIH/Sida à Montréal. Le but de cette recherche a été de distinguer les éléments pouvant faciliter la planification des campagnes dans une perspective de diminution de l’incidence du VIH/Sida. Lors de la prise de décisions concernant l'évaluation d'une campagne de prévention de lutte contre le VIH/Sida, plusieurs points fondamentaux sont à considérer : la source de l’information, le message, le canal utilisé, les caractéristiques du récepteur et l’effet désiré par la campagne. Ces aspects sont primordiaux dans la prise de conscience de la campagne. Mais attention, ce type d'évaluation n'est pas conçu pour en démontrer son efficacité. Notre étude nous confirme l’importance de l’évaluation des campagnes de prévention aux différents stades de leurs conceptions. Cette recherche nous pousse à connaître les détails du programme de prévention et ainsi avoir une bonne compréhension du déroulement de l'intervention dans une perspective future d’en expliquer l’efficacité

Étude de cas sur la dynamique motivationnelle d’élèves à risque du 3e cycle du primaire et de l’influence du jeu éducatif numérique en mathématiques sur celle-ci

Le phénomène du décrochage scolaire est encore très présent dans notre société, particulièrement chez les garçons. Notre mémoire s’intéresse à la question et vise à mieux comprendre la dynamique motivationnelle d’un échantillon (N=11) d’élèves masculins considéré comme étant « à risque » de décrochage au 3e cycle d’une école primaire de Montréal. De plus, notre expérimentation vise spécifiquement à décrire l’influence de l’utilisation d’une activité pédagogique dite « motivante » : le jeu éducatif numérique « Math en Jeu » sur la dynamique motivationnelle à apprendre en mathématiques. Il s’agit d’une étude de cas avec une approche mixte de collecte de données. Nos résultats révèlent quatre profils de dynamique motivationnelle chez les élèves de notre échantillon : 1) les élèves en difficulté en mathématiques, 2) les élèves démotivés et 3) les élèves démotivés et en difficulté en mathématiques, puis, 4) des cas plus complexes. Notre analyse montre que « Math en Jeu » suscite un grand intérêt chez tous les élèves de notre échantillon. L’influence du jeu sur la dynamique motivationnelle semble toutefois mieux convenir aux élèves avec des dynamiques motivationnelles de type « démotivé » ou « démotivé et en difficulté en mathématiques » et dans une certaine mesure, certains élèves catégorisés comme étant des « cas complexes ». Nos résultats indiquent que le jeu pourrait notamment avoir une certaine influence sur le sentiment de compétence à réussir de l’élève. Toutefois, pour être en mesure de mieux décrire et analyser ces influences, il serait préférable de mener des recherches sur une plus longue durée, dans un contexte naturel de classe et sur un échantillon d’élèves plus grand.

La relation d’activation père-enfant, les problèmes intériorisés et l’anxiété chez les enfants d’âge préscolaire.

La relation d’activation père-enfant est une nouvelle théorisation du lien d’attachement au père faisant référence au pôle exploration. Cette relation se développe dès la deuxième année de l’enfant et principalement à travers les jeux physiques. La relation d’activation met prioritairement l’accent sur l’ouverture au monde et permet alors de répondre avant tout au besoin de l’enfant d’être stimulé et de se surpasser, venant compléter ses besoins de sécurité premiers. L’objectif de la présente thèse est d’étudier les liens entre la relation d’activation au père et le développement socio-affectif des enfants à l’âge préscolaire, plus précisément en matière de problèmes intériorisés (PI) et d’anxiété. Deux articles empiriques composent cette thèse. Le premier a été réalisé avec un échantillon de convenance composé de 51 dyades père-enfant. Les analyses démontrent les liens anticipés entre la sous-activation et les PI : les enfants sous-activés ont significativement plus de PI que les enfants activés. Également, l’association initialement observée entre le score d’activation et les PI reste significative même après avoir contrôlé pour certaines variables comme le sexe et le tempérament de l’enfant ainsi que les comportements parentaux. Plus les enfants étaient activés positivement dans leur relation avec leur père, moins ils présentaient de PI. Enfin, l’exploration des liens entre la relation d’activation et les sous-échelles des PI a révélé un lien unique avec l’anxiété. Le deuxième article a été réalisé avec 49 familles issues d’une population clinique (c.-à-d. service de pédopsychiatrie). Il est le premier à mettre en lien l’activation au père, l’attachement à la mère et l’anxiété chez l’enfant d’âge préscolaire. Les analyses confirment les résultats déjà existants en matière d’attachement mère-enfant et d’anxiété; ce sont les enfants insécurisés, plus précisément les enfants insécurisés-ambivalents et insécurisés-désorganisés-contrôlants du sous-type caregiving qui présentent le plus d’anxiété. Les hypothèses concernant les liens entre l’anxiété et l’activation ne sont quant à elles pas confirmées. Enfin, un effet de modération de la relation d’activation père-enfant est mis en évidence sur l’association entre l’attachement à la mère et l’anxiété chez l’enfant; la relation d’activation peut être considérée comme un facteur de protection ou de risque. Les résultats de la présente thèse sont discutés à la lumière de la théorie de l’attachement et de deux modèles étiologiques de l’anxiété (c.-à-d. modèle de psychopathologie développementale et modèle évolutionniste). Cette thèse pourrait mener au développement de programmes de prévention et d’intervention qui prendraient en considération les deux figures parentales.

Revue de la situation actuelle au service des laboratoires et planification du plan triennal pour le remplacement de la technologie désuète à L’Hôpital Général du Lakeshore.

Travail dirigé

Pratiques parentales, fréquentation d'amis déviants et consommation problématique de substances psychoactives à l'adolescence : effets modérateurs des symptômes dépressifs et du sexe

La consommation et la consommation problématique de substances psychoactives sont des phénomènes répandus à l’adolescence qui ont suscité beaucoup d’intérêt dans les pays occidentaux au cours des dernières décennies. La recherche a souligné la nécessité d’établir un modèle examinant les effets conjoints du groupe de pairs et de la famille sur ces phénomènes. Deux grandes lignées théoriques émergent de la littérature, soit les courants de la socialisation et de la sélection. De plus, de nombreuses études ont tenté d’expliquer la fréquente cooccurrence de ces phénomènes avec la symptomatologie dépressive, généralement associée à un pronostic plus lourd. Toutefois, la nature et le sens de cette association demeurent peu clairs. Une clarification des mécanismes en jeu est nécessaire afin de pouvoir mieux orienter les efforts de prévention et d’intervention. Le premier objectif de cette thèse est de contribuer à clarifier l’étiologie de la consommation problématique à l’adolescence, en examinant comment elle s’articule avec certains facteurs familiaux, comportementaux et affectifs, et avec l’association à des amis déviants et consommateurs, en testant conjointement deux modèles de médiation compétitifs. Le deuxième objectif est de clarifier l’association entre ces différentes dimensions et la symptomatologie dépressive, en testant l’effet modérateur des symptômes dépressifs dans la chaîne médiatrice proposée. Le troisième objectif est de spécifier les particularités pouvant exister entre les garçons et les filles en testant l’effet modérateur du sexe sur cette même chaîne médiatrice. Les données utilisées proviennent d’une cohorte de l’échantillon longitudinal de la Stratégie d’Intervention Agir Autrement (SIAA) comprenant plus de 3000 jeunes fréquentant des écoles de milieux majoritairement défavorisés du Québec, qui ont été suivis pendant leur secondaire (2003-2007). Lorsque testés séparément, le modèle de socialisation (Patterson) se reproduit dans notre échantillon, mais pas le modèle de sélection (Brown). Lorsque testés simultanément, les modèles structurels de régressions croisées suggèrent toutefois qu’aucun des liens postulés par les modèles ne semble se reproduire, au profit de liens médiateurs de stabilité, à l’exception d’un lien de médiation proposé par le modèle de Patterson chez les garçons. Les analyses de modération (multi-groupes) suggèrent que le sexe a bien un effet modérateur, le contrôle comportemental parental semblant particulièrement important dans l’étiologie des comportements problématiques des garçons, alors que les conflits familiaux semblent plus centraux pour les filles. Les analyses de modération suggèrent également un effet modérateur par les symptômes dépressifs, mais alors qu’il était attendu que ces symptômes exacerberaient les liens à l’étude, il apparaît qu’au contraire, aucun des liens ne se révèle significatif dans le groupe des dépressifs. Cette étude suggère donc que la symptomatologie dépressive et la consommation problématique se présentent conjointement dans un profil plus global de risque. À notre connaissance, cette thèse est la première à s’intéresser spécifiquement au rôle modérateur des symptômes dépressifs sur les liens existant entre les différentes dimensions à l’étude. Les résultats soulignent l’importance d’une intervention psychosociale précoce auprès des jeunes à risque et aux prises avec des symptômes dépressifs, en ciblant des aspects spécifiques pour les garçons et pour les filles.

Preuves empiriques des liens entre des indicateurs de performance processuels et les résultats sensibles aux soins infirmiers

Travail dirigé présenté à la Faculté des sciences infirmières en vue de l’obtention du grade de Maître ès sciences (M.Sc.) en sciences infirmières option administration des services infirmiers

Algorithmique et complexité des systèmes à compteurs

Réalisé en cotutelle avec l'École normale supérieure de Cachan – Université Paris-Saclay

Mise au point d'essais simples pour estimer les propriétés mécaniques et la sensibilité au gel des sols et des matériaux de chaussées

La conception de la structure d’une chaussée dépend en grande partie des caractéristiques du sol qui constituera l’infrastructure, telles que ses propriétés mécaniques réversibles et sa sensibilité à l’eau et au gel. Ces paramètres peuvent être mesurés en laboratoire grâce à l’exécution d’essais très fiables, mais laborieux et dispendieux comme par exemple les essais en cellule triaxiale et celui du potentiel de ségrégation en cellule de gel. L’utilisation des équipements portatifs, comme le déflectomètre LWD et le Percomètre®, permet d’effectuer une évaluation des propriétés du sol. Dix types de sols d’infrastructure ont été testés en laboratoire; les résultats ont été validés avec des essais in situ et corrélés avec les modules réversibles et les potentiels de ségrégation obtenus en laboratoire. Des modèles mathématiques ont été développés permettant une quantification adéquate du module réversible et du potentiel de ségrégation en fonction des propriétés géotechniques du sol.

Rôle des cellules myéloïdes dans des modèles murins de la neuroinflammation

L’inflammation du système nerveux central (SNC), appelée neuroinflammation, est un aspect inséparable des maladies neurodégénératives chroniques comme la sclérose en plaques (SEP) et la maladie d’Alzheimer (MA). La caractérisation de la signature moléculaire spécifique à chaque population cellulaire dans des pathologies distinctes va aboutir à la compréhension et donc au contrôle de la neuroinflammation. Le présent ouvrage a pour but de mieux comprendre les mécanismes d’action de deux types cellulaires myéloïdes, la microglie et les neutrophiles, au cours des affections neuroinflammatoires du SNC. Ainsi, le premier objectif a été de comprendre le rôle des cytokines IL-36 dans la neuroinflammation établie au cours de l’encéphalomyélite auto-immune expérimentale (EAE). Dans une seconde partie, l’objectif a été d’explorer l’action du GPR84, un récepteur couplé à la protéine G spécifique à la microglie dans le SNC, lors de l’altération des fonctions cérébrales dans un modèle de souris transgénique de la MA. Nos résultats démontrent que la voie de signalisation IL-36/IL36R est augmentée dans trois modèles différents de l’EAE, mais ne contribue pas au développement ni à la progression de la pathologie. En utilisant l’approche de cytométrie en flux nous identifions les neutrophiles comme la source majeure de l’IL-36γ. De plus, nous démontrons que la microglie exprime l’IL-36R et sa stimulation par l’IL-36γ conduit à la production de cytokines pro-inflammatoires. Dans un second temps, nous caractérisons l’augmentation de l’expression du GPR84 par la microglie dans le modèle murin de la MA APP/PS1. Ainsi, le croisement de ces souris avec des souris déficientes en GPR84 diminue l’activation et le recrutement de la microglie autour des plaques d’amyloïde-β et accélère le déclin cognitif. Nos études impliquent le GPR84 comme un acteur important dans le maintien de l’homéostasie neuronale puisque son absence favorise la dégénérescence des dendrites dans le cerveau. Les résultats obtenus dans cette thèse apportent de nouveaux éléments qui peuvent contribuer au développement des thérapies qui ciblent les cellules myéloïdes dans diverses pathologies du SNC. Ces données ouvrent de nouvelles pistes pour élucider le rôle de l’IL-36γ dans des maladies neurodégénératives. Enfin, pour une première fois, nous présentons un modèle murin permettant d’identifier le(s) ligand(s) endogène(s) du GPR84, une cible thérapeutique potentielle pour la prévention et/ou le traitement de la MA.

Trois essais sur les banques et le pouvoir de marché

Cette thèse examine le rôle du pouvoir de marché dans le marché bancaire. L’emphase est mis sur la prise de risque, les économies d’échelle, l’efficacité économique du marché et la transmission des chocs. Le premier chapitre présente un modèle d’équilibre général dynamique stochastique en économie ouverte comprenant un marché bancaire en concurrence monopolistique. Suivant l’hypothèse de Krugman (1979, 1980) sur la relation entre les économies d’échelle et les exportations, les banques doivent défrayer un coût de transaction pour échanger à l’étranger qui diminue à mesure que le volume de leurs activités locales augmente. Cela incite les banques à réduire leur marge locale afin de profiter davantage du marché extérieur. Le modèle est solutionné et simulé pour divers degrés de concentration dans le marché bancaire. Les résultats obtenus indiquent que deux forces contraires, les économies d’échelle et le pouvoir de marché, s’affrontent lorsque le marché se concentre. La concentration permet aussi aux banques d’accroître leurs activités étrangères, ce qui les rend en contrepartie plus vulnérables aux chocs extérieurs. Le deuxième chapitre élabore un cadre de travail semblable, mais à l’intérieur duquel les banques font face à un risque de crédit. Celui-ci est partiellement assuré par un collatéral fourni par les entrepreneurs et peut être limité à l’aide d’un effort financier. Le modèle est solutionné et simulé pour divers degrés de concentration dans le marché bancaire. Les résultats montrent qu’un plus grand pouvoir de marché réduit la taille du marché financier et de la production à l’état stationnaire, mais incite les banques à prendre moins de risques. De plus, les économies dont le marché bancaire est fortement concentré sont moins sensibles à certains chocs puisque les marges plus élevés donnent initialement de la marge de manoeuvre aux banques en cas de chocs négatifs. Cet effet modérateur est éliminé lorsqu’il est possible pour les banques d’entrer et de sortir librement du marché. Une autre extension avec économies d’échelle montre que sous certaines conditions, un marché moyennement concentré est optimal pour l’économie. Le troisième chapitre utilise un modèle en analyse de portefeuille de type Moyenne-Variance afin de représenter une banque détenant du pouvoir de marché. Le rendement des dépôts et des actifs peut varier selon la quantité échangée, ce qui modifie le choix de portefeuille de la banque. Celle-ci tend à choisir un portefeuille dont la variance est plus faible lorsqu’elle est en mesure d’obtenir un rendement plus élevé sur un actif. Le pouvoir de marché sur les dépôts amène un résultat sembable pour un pouvoir de marché modéré, mais la variance finit par augmenter une fois un certain niveau atteint. Les résultats sont robustes pour différentes fonctions de demandes.

Modélisation de la dispersion chromatique et de l’atténuation dans les fibres microstructurées à coeur suspendu

D’abord, nous présentons les principes physiques nous permettant de modéliser et comprendre le phénomène de propagation linéaire des impulsions lumineuses dans un milieu homogène, dans les guides d’ondes planaires et enfin dans les fibres optiques microstructurées. Ensuite, nous faisons une analyse mathématique rigoureuse des équations linéaires de propagation et posons le problème comme celui de la recherche de valeurs propres d’opérateurs auto-adjoints dans un espace de Hilbert. On verra que ces résultats théoriques s’appliquent aux équations simulées dans le logiciel Comsol Multiphysics. Enfin, nous recensons et proposons différentes façons de prédire les valeurs de dispersion chromatique et d’atténuation dans les fibres microstructurées à coeur suspendu en utilisant les notions et équations discutés dans les deux premiers chapitres. Le choix de la géométrie, du matériau et de la longueur d’onde de la lumière transmise sont parmi les variables étudiées numériquement. Nous ferons également un exemple détaillé d’utilisation du logiciel Comsol Multiphysics pour construire un modèle de fibre optique microstructurée.

L’impact des formations formelles sur le revenu et la durée du chômage des immigrants qualifiés dès l’arrivée au Québec

Cette étude évalue l’impact des formations formelles sur le revenu et la durée du chômage des immigrants de la classe des travailleurs qualifiés résidant dans la province de Québec. En effet, elle cherche à vérifier l’adéquation entre les formations formelles et les caractéristiques observables de ces immigrants d’une part, puis l’adéquation entre ces formations et la situation économique des immigrants d’autre part. Après avoir effectué une analyse descriptive de la base de données, la méthode d’appariement multiple basée sur les scores de propension généralisés est utilisée pour estimer l’effet causal des formations formelles sur le revenu et la durée du chômage des immigrants. De plus, la méthode de régression par quantile est utilisée pour faire ressortir l’effet causal de ces formations par quantile. En moyenne, les résultats de l’étude montrent que les formations formelles diminuent la durée de chômage des participants, avec une baisse de 580 jours pour les participants aux formations linguistiques. Les effets quantiles des formations professionnelles et académiques sont plus élevés sur le 75è quantile des distributions de la durée du chômage, avec des baisses respectives de 491 et 495 jours. Cependant, les formations formelles n’augmentent pas le revenu des participants. C’est pourquoi le gouvernement du Québec doit bien clarifier ses objectifs d’immigration selon l’augmentation de l’employabilité d’une part ou selon l’augmentation du niveau salarial d’autre part. Pour une optimisation des ressources, il est recommandé au gouvernement d’orienter les immigrants vers les formations linguistiques car elles diminuent plus la durée du chômage et de chercher la meilleure politique qui permettrait de rattraper l’écart salarial entre les participants et les non-participants des formations.

Algorithmique et complexité des systèmes à compteurs

Réalisé en cotutelle avec l'École normale supérieure de Cachan – Université Paris-Saclay

Modèles organisationnels et compétences infirmières en gestion de lits

Travail dirigé présenté à la Faculté des sciences infirmières en vue de l’obtention du grade de Maître ès sciences (M.Sc.) en sciences infirmières option formation des sciences infirmières