Le pergélisol dans les terrains sédimentaires à forte déclivité: distribution, régime thermique et instabilités

Résumé: Dans le contexte d'un climat de plus en plus chaud, la localisation du pergélisol dans les terrains sédimentaires à forte déclivité et l'évaluation des mouvements de terrain qui y ont cours s'avèrent primordiales. S'insérant dans cette problématique, ce travail de thèse s'articule autour de deux axes de recherche différents. D'un point de vue statique, cette recherche propose une étude de la distribution et des caractéristiques du pergélisol dans les éboulis de la zone périglaciaire alpine. D'un point de vue dynamique, une analyse de l'influence des caractéristiques du pergélisol (teneur en glace, température du pergélisol, etc.) et des variations des températures de l'air et du sol sur les vitesses de fluage des corps sédimentaires gelés est effectuée. Afin de répondre à ce double objectif, l'approche "terrain" a été privilégiée. Pour déterminer la répartition et les caractéristiques du pergélisol, les méthodes traditionnelles de prospection du pergélisol ont été utilisées, à savoir la mesure de la température du sol à la base du manteau neigeux (BTS), la mesure de la température du sol en continu ainsi que la méthode géoélectrique. Les mouvements de terrain ont pour leur part été mesurés à l'aide d'un GPS différentiel. L'étude de la distribution du pergélisol a été effectuée dans une quinzaine d'éboulis situés dans les régions du Mont Gelé (Verbier-Nendaz) et d'Arolla principalement. Dans la plupart des cas, un pergélisol a pu être mis en évidence dans la partie inférieure des accumulations sédimentaires, alors que la partie médiane des éboulis n'est, le plus souvent, pas gelée. Si cette absence de pergélisol se prolonge parfois dans les portions sommitales des pentes, les mesures réalisées montrent que dans d'autres cas des sédiments gelés y sont à nouveau présents. Les résistivités électriques mesurées dans les portions gelées des éboulis étudiés sont dans la plupart des cas nettement inférieures à celles mesurées sur les glaciers rocheux. Des études préalables ont montré que des circulations d'air internes sont responsables de l'anomalie thermique négative et, lorsqu'il existe, du pergélisol que l'on trouve dans la partie inférieure d'éboulis situés plus de 1000 m plus bas que la limite inférieure régionale du pergélisol discontinu. L'étude de quatre sites de basse altitude (1400-1900 m), et notamment l'équipement du site de Dreveneuse (Préalpes Valaisannes) avec deux forages, des capteurs de température de surface et un anémomètre a permis de vérifier et de préciser le mécanisme de ventilation actif au sein des éboulis froids de basse altitude. Ce mécanisme fonctionne de la manière suivante: en hiver, l'air contenu dans l'éboulis, plus chaud et plus léger que l'air extérieur, monte à l'intérieur de l'accumulation sédimentaire et est expulsé dans ses parties sommitales. Cet effet de cheminée provoque une aspiration d'air froid à l'intérieur de la partie inférieure de l'éboulis, causant ainsi un sur-refroidissement marqué du terrain. En été, le mécanisme s'inverse, l'éboulis étant plus froid que l'air environnant. De l'air froid est alors expulsé au bas de la pente. Une ventilation ascendante hivernale a pu être mise en évidence dans certains des éboulis de haute altitude étudiés. Elle est probablement en grande partie responsable de la configuration particulière des zones gelées observées. Même si l'existence d'un effet de cheminée n'a pu être démontrée dans tous les cas, du fait notamment de la glace interstitielle qui entrave le cheminement de l'air, des indices laissant présager son possible fonctionnement existent dans la quasi totalité des éboulis étudiés. L'absence de pergélisol à des altitudes qui lui sont favorables pourrait en tous les cas s'expliquer par un réchauffement du terrain lié à des expulsions d'air relativement chaud. L'étude des mouvements de terrain a été effectuée sur une dizaine de sites, principalement sur des glaciers rocheux, mais également sur une moraine de poussée et - II - Résumé ? abstract quelques éboulis. Plusieurs glaciers rocheux présentent des formes de déstabilisation récente (niches d'arrachement, blocs basculés, apparition de la matrice fine à la surface, etc.), ce qui témoigne d'une récente accélération des vitesses de déplacement. Ce phénomène, qui semble général à l'échelle alpine, est probablement à mettre sur le compte du réchauffement du pergélisol depuis une vingtaine d'années. Les vitesses mesurées sur ces formations sont souvent plus élevées que les valeurs habituellement proposées dans la littérature. On note par ailleurs une forte variabilité inter-annuelle des vitesses, qui semblent dépendre de la variation de la température moyenne annuelle de surface. Abstract: In the context of a warmer climate, the localisation of permafrost in steep sedimentary terrain and the measurement of terrain movements that occur in these areas is of great importance. With respect to these problems, this PhD thesis follows two different research axes. From a static point of view, the research presents a study of the permafrost distribution and characteristics in the talus slopes of the alpine periglacial belt. From a dynamic point of view, an analysis of the influence of the permafrost characteristics (ice content, permafrost temperature, etc.) and air and soil temperature variations on the creep velocities of frozen sedimentary bodies is carried out. In order to attain this double objective, the "field" approach was favoured. To determine the distribution and the characteristics of permafrost, the traditional methods of permafrost prospecting were used, i.e. ground surface temperature measurements at the base of the snow cover (BTS), year-round ground temperature measurements and DC-resistivity prospecting. The terrain movements were measured using a differential GPS. The permafrost distribution study was carried out on 15 talus slopes located mainly in the Mont Gelé (Verbier-Nendaz) and Arolla areas (Swiss Alps). In most cases, permafrost was found in the lower part of the talus slope, whereas the medium part was free of ice. In some cases, the upper part of the talus is also free of permafrost, whereas in other cases permafrost is present. Electrical resistivities measured in the frozen parts of the studied talus are in most cases clearly lower than those measured on rock glaciers. Former studies have shown that internal air circulation is responsible for the negative thermal anomaly and, when it exists, the permafrost present in the lower part of talus slopes located more than 1000 m below the regional lower limit of discontinuous permafrost. The study of four low-altitude talus slopes (1400-1900 m), and notably the equipment of Dreveneuse field site (Valais Prealps) with two boreholes, surface temperature sensors and an anemometer permitted to verify and to detail the ventilation mechanism active in low altitude talus slopes. This mechanism works in the following way: in winter, the air contained in the block accumulation is warmer and lighter than the surrounding air and therefore moves upward in the talus and is expelled in its upper part. This chimney effect induces an aspiration of cold air in the interior of the lower part of talus, that causes a strong overcooling of the ground. In summer, the mechanism is reversed because the talus slope is colder than the surrounding air. Cold air is then expelled in the lower part of the slope. Evidence of ascending ventilation in wintertime could also be found in some of the studied high-altitude talus slopes. It is probably mainly responsible for the particular configuration of the observed frozen areas. Even if the existence of a chimney effect could not be demonstrated in all cases, notably because of interstitial ice that obstructs Résumé ? abstract - III - the air circulation, indices of its presence exist in nearly all the studied talus. The absence of permafrost at altitudes favourable to its presence could be explained, for example, by the terrain warming caused by expulsion of relatively warm air. Terrain movements were measured at about ten sites, mainly on rock glaciers, but also on a push moraine and some talus slopes. Field observations reveal that many rock glaciers display recent destabilization features (landslide scars, tilted blocks, presence of fine grained sediments at the surface, etc.) that indicate a probable recent acceleration of the creep velocities. This phenomenon, which seems to be widespread at the alpine scale, is probably linked to the permafrost warming during the last decades. The measured velocities are often higher than values usually proposed in the literature. In addition, strong inter-annual variations of the velocities were observed, which seems to depend on the mean annual ground temperature variations.

Monitorizacion de los cambios de uso del suelo en la cabecera de cuenca de la ribera salada mediante fotografía aérea y S.I.G. (El Solsonès, Lleida, España)

Durante estos últimos 50 años ha tenido lugar un abandono de las masías y de los cultivos tradicionales en los Prepirineos catalanes. En este trabajo se han estudiado los cambios de usos del suelo desde los años 50 hasta la actualidad en una cuenca de 6577 ha situada en la cabecera de la Ribera Salada (El Solsonès). Para ello se han utilizado fotografías aéreas del año 1957 y del año 1992. Como base cartográfica sirvieron los ortofotomapas del año 1993. El análisis de los cambios de usos según diferentes variables (pendiente y orientación) y según diferentes enfoques (intensidad del cambio y uso final), se ha llevado a cabo mediante el programa de SIG ARC/INFO®. Se han establecido tendencias en la evolución de los usos según la pendiente y la orientación. Los resultados obtenidos muestran que los campos de cultivo son los que han disminuido más en superficie, dando lugar a pastos. Por otro lado, el bosque denso ha aumentado considerablemente su extensión (845 ha).

Physiologie et biomécanique du ski-alpinisme

Introduction: Ski mountaineering is an increasingly popular winter sport and leisure activity. Elite athletes practice this sport with a high level of professionalism, but so far little scientific evidence was available to support their approach. The main aim of this work was to develop a specific knowledge about ski mountaineering, allowing providing specific recommendations for the practice. Methods: First we investigated energy cost (EC) and vertical energy cost (ECv). These two parameters were estimated with oxygen uptake, at different gradients (7 to 33%) and different speeds (2 to 7 km·∙h-­‐1) on treadmill with roller skis and on snow with ski mountaineering gear. Then we assessed energy expenditure (EE) during a long duration ski mountaineering event by measuring heart rate and altitude all along the race and associating them with an EE. The EE was compared with the energy intake during the race. Hydration level was estimated by comparing body weight immediately before and after the race. The energy intake during the 4 days preceding the race was estimated with food diaries and compared with the guidelines. Results/discussion: EC and ECv of ski mountaineering were very high and varied with gradient and speed. ECv decreased between 7 and 33% and with increasing speed at steep gradients. For a 5 h 51 ± 53 min race, the mean EE was 22.6 ± 2.6 MJ. The energy intake covered 20 ± 7% of the EE and was about 14% lower than the recommendations. No significant dehydration was observed. For the longest (53 km) race, we can extrapolate the EE as about 40 MJ. Before the race the energy intake and especially the carbohydrate intake were far under the guidelines (83 ± 17% and 46 ± 13% of the recommendations). Conclusions: EC and EE of ski mountaineering are very high. To minimize the EE to reach the top of a mountain and optimize the performance, the skier should choose a steep gradient and combine this steep gradient with a fast speed. The CHO intake should be increased during but, also before the race while the fluid intake seemed to be adequate. -- Introduction : Le ski-­‐alpinisme est un sport d'hiver qui s'est particulièrement développé durant les dernières décennies : de plus en plus de personnes pratiquent cette activité dans un cadre de loisirs et de plus en plus d'athlètes d'élite prennent part à des compétitions qu'ils préparent avec un haut degré de professionnalisme. Cependant, les connaissances scientifiques restent limitées et les athlètes ne disposent pas de recommandations précises et spécifiques. Le but principal de ce travail est donc de développer un savoir spécifique sur le ski-­‐alpinisme, ce qui devrait permettre d'établir des recommandations pour la pratique. Méthode : Le coût énergétique (CE) et le coût énergétique vertical (CEv) du ski-­‐alpinisme ont été calculés en mesurant la consommation d'oxygène à différentes pentes (7 à 33%) et vitesses (2 à 6.8 km·∙h-­‐1) sur tapis roulant avec des skis à roulettes et sur le terrain avec des skis de randonnée. Ensuite, la dépense énergétique (DE) d'une course de ski-­‐alpinisme de longue durée a été évaluée en mesurant la fréquence cardiaque et l'altitude en continu. La DE a été comparée à l'énergie consommée par les ravitaillements. Des carnets alimentaires ont permis d'estimer la consommation d'énergie (boissons et nourriture) pendant les 4 jours précédant la course. Résultats/discussion : Le CE du ski-­‐alpinisme est très élevé. Le CEv diminue entre 2 et 6 km·∙h-­‐1 et entre 7 et 33%. Pour une course de 5 h 51 ± 53 min (26 km), la DE était de 22.6 ± 2.6 MJ, alors que, pour le grand parcours de la Patrouille des Glaciers (53 km), elle serait d'environ 40 MJ. La consommation d'énergie, pendant le parcours de 26 km, couvrait 20 ± 7% de la DE et était inférieure de 14% aux recommandations, alors qu'aucune déshydratation significative n'était constatée. Les jours précédant la course, la consommation d'énergie et surtout d'hydrates de carbone était bien inférieure aux quantités recommandées (83 ± 17% et 46 ± 13% des recommandations). Conclusion : Le CE et la DE étaient très élevés. Pour minimiser la dépense lors d'une ascension, il faut combiner pente et vitesse élevées. La consommation d'hydrates de carbone devrait être massivement augmentée avant et pendant la course, alors que l'hydratation semble adéquate.

GLS Detrending, Efficient Unit Root Tests and Structural Change

We extend the class of M-tests for a unit root analyzed by Perron and Ng (1996) and Ng and Perron (1997) to the case where a change in the trend function is allowed to occur at an unknown time. These tests M(GLS) adopt the GLS detrending approach of Dufour and King (1991) and Elliott, Rothenberg and Stock (1996) (ERS). Following Perron (1989), we consider two models : one allowing for a change in slope and the other for both a change in intercept and slope. We derive the asymptotic distribution of the tests as well as that of the feasible point optimal tests PT(GLS) suggested by ERS. The asymptotic critical values of the tests are tabulated. Also, we compute the non-centrality parameter used for the local GLS detrending that permits the tests to have 50% asymptotic power at that value. We show that the M(GLS) and PT(GLS) tests have an asymptotic power function close to the power envelope. An extensive simulation study analyzes the size and power in finite samples under various methods to select the truncation lag for the autoregressive spectral density estimator. An empirical application is also provided.

La dignité humaine: limite à la brevetabilité du corps humain

Le thème de ce mémoire de Maîtrise en droit est « La dignité humaine: limite à la brevetabilité du corps humain». Dans ce travail, nous avons tenté d'apporter une contribution à un débat des plus importants de ce début du 21 e siècle. Deux parties composent ce mémoire. La première partie vise à présenter la thématique de la brevetabilité du corps humain. Elle fait l'analyse non seulement des normes juridiques interdisant la brevetabilité du corps humain, mais aussi elle se penche sur le corps humain comme source d'inventions brevetables. Dans la première sous-section, notre analyse porte sur l'étude des documents normatifs d'intérêt international, régional et national. Le modèle et les normes de la Communauté européenne ont largement retenu notre attention alors que le cas des États-Unis, du Canada et surtout de la France nous servait de guide de réflexion pour mieux comprendre l'état du droit au Canada. Par une argumentation serrée nous avons conclu cette partie en affirmant que le corps humain n'est pas brevetable. La prohibition de la brevetabilité du corps humain s'impose comme universelle. La dignité humaine a constitué un élément déterminant de cette prohibition. Ce qui nous a permis, dans la deuxième sous-section de considérer le brevetage de l'ADN. Après avoir présenté les trois critères juridiques de la brevetabilité, à savoir la nouveauté, l'utilité et l'inventivité, nous avons appliqué ces critères à l'ADN. Il s'est avéré que c'est à bon droit que la plupart des pays accordent le brevet sur l'ADN. Mais cet état de droit pose des problèmes sur le plan des valeurs éthiques. Il a notamment comme conséquence de relativiser la dignité humaine. Ces dernières considérations éthiques nous ont conduits à étendre à l'ADN les critères juridiques de la brevetabilité vus dans la première partie. Pour nous prononcer adéquatement sur ce sujet combien délicat, il a fallu considérer la question de la brevetabilité de l'ADN chez les vivants, depuis l'affaire Chakrabarty en 1980, aux États-Unis, en passant par la Directive européenne de 1998, l'affaire Harvard College au Canada jusqu'à Myriad Genetics Inc. En droit, la brevetabilité de l'ADN ne fait plus de doute. Mais elle continue de soulever des « gènes» sur le plan éthique. L'inquiétude que suscite la pente glissante nous a amenés, dans la deuxième partie, à nous pencher sur la brevetabilité dans son rapport avec la dignité humaine. La première sous-section se voulait une analyse permettant de montrer que la dignité humaine est une valeur absolue et inconditionnelle. Si nous considérons cette valeur comme absolue, il devient impossible de breveter le corps humain dans son ensemble. Par contre, en brevetant l'ADN humain, nos institutions se trouvent à relativiser la dignité humaine. C'est ce que la deuxième sous-section tendait à montrer. Soulignons que cette deuxième sous-section a été conçue également comme une conclusion. Elle s'articule autour notamment de la dignité humaine comme principe de précaution.

Développement de techniques analytiques pour la détermination des agents anti-infectieux dans les eaux environnementales

Les agents anti-infectieux sont utilisés pour traiter ou prévenir les infections chez les humains, les animaux, les insectes et les plantes. L’apparition de traces de ces substances dans les eaux usées, les eaux naturelles et même l’eau potable dans plusieurs pays du monde soulève l’inquiétude de la communauté scientifique surtout à cause de leur activité biologique. Le but de ces travaux de recherche a été d’étudier la présence d’anti-infectieux dans les eaux environnementales contaminées (c.-à-d. eaux usées, eaux naturelles et eau potable) ainsi que de développer de nouvelles méthodes analytiques capables de quantifier et confirmer leur présence dans ces matrices. Une méta-analyse sur l’occurrence des anti-infectieux dans les eaux environnementales contaminées a démontré qu’au moins 68 composés et 10 de leurs produits de transformation ont été quantifiés à ce jour. Les concentrations environnementales varient entre 0.1 ng/L et 1 mg/L, selon le composé, la matrice et la source de contamination. D’après cette étude, les effets nuisibles des anti-infectieux sur le biote aquatique sont possibles et ces substances peuvent aussi avoir un effet indirect sur la santé humaine à cause de sa possible contribution à la dissémination de la résistance aux anti-infecteiux chez les bactéries. Les premiers tests préliminaires de développement d’une méthode de détermination des anti-infectieux dans les eaux usées ont montré les difficultés à surmonter lors de l’extraction sur phase solide (SPE) ainsi que l’importance de la sélectivité du détecteur. On a décrit une nouvelle méthode de quantification des anti-infectieux utilisant la SPE en tandem dans le mode manuel et la chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse en tandem (LC-MS/MS). Les six anti-infectieux ciblés (sulfaméthoxazole, triméthoprime, ciprofloxacin, levofloxacin, clarithromycin et azithromycin) ont été quantifiés à des concentrations entre 39 et 276 ng/L dans les échantillons d’affluent et d’effluent provenant d’une station d’épuration appliquant un traitement primaire et physico- chimique. Les concentrations retrouvées dans les effluents indiquent que la masse moyenne totale de ces substances, déversées hebdomadairement dans le fleuve St. Laurent, était de ~ 2 kg. En vue de réduire le temps total d’analyse et simplifier les manipulations, on a travaillé sur une nouvelle méthode de SPE couplée-LC-MS/MS. Cette méthode a utilisé une technique de permutation de colonnes pour préconcentrer 1.00 mL d’échantillon dans une colonne de SPE couplée. La performance analytique de la méthode a permis la quantification des six anti-infectieux dans les eaux usées municipales et les limites de détection étaient du même ordre de grandeur (13-60 ng/L) que les méthodes basées sur la SPE manuelle. Ensuite, l’application des colonnes de SPE couplée de chromatographie à débit turbulent pour la préconcentration de six anti-infectieux dans les eaux usées a été explorée pour diminuer les effets de matrice. Les résultats obtenus ont indiqué que ces colonnes sont une solution de réchange intéressante aux colonnes de SPE couplée traditionnelles. Finalement, en vue de permettre l’analyse des anti-infectieux dans les eaux de surface et l’eau potable, une méthode SPE couplée-LC-MS/MS utilisant des injections de grand volume (10 mL) a été développée. Le volume de fuite de plusieurs colonnes de SPE couplée a été estimé et la colonne ayant la meilleure rétention a été choisie. Les limites de détection et de confirmation de la méthode ont été entre 1 à 6 ng/L. L’analyse des échantillons réels a démontré que la concentration des trois anti-infectieux ciblés (sulfaméthoxazole, triméthoprime et clarithromycine) était au dessous de la limite de détection de la méthode. La mesure des masses exactes par spectrométrie de masse à temps d’envol et les spectres des ions produits utilisant une pente d’énergie de collision inverse dans un spectromètre de masse à triple quadripôle ont été explorés comme des méthodes de confirmation possibles.

Scheduled service network design for integrated planning of rail freight transportation

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

Développement de méthodes analytiques pour la détection et la quantification de traces de produits pharmaceutiques dans les eaux du fleuve Saint Laurent

Le présent projet vise à documenter la nécessité d’augmenter notre connaissance de la présence des contaminants organiques tels que les médicaments dans l’environnement et d’évaluer leur devenir environnemental. On a étudié la présence de composés pharmaceutiques dans différents échantillons d'eau. On a focalisé nos efforts spécialement sur les échantillons d'eau de l'usine d'épuration de la Ville de Montréal et ses effluents, les eaux de surface avoisinantes et l’eau du robinet dans la région de Montréal. Pour ce faire, on a tout d’abord développé deux méthodes analytiques automatisées basées sur la chromatographie liquide avec extraction en phase solide (SPE) couplée à la chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse en tandem (LC-MS/MS). On a également étudié les performances des trois techniques d'ionisation à pression atmosphérique (API), pour ensuite les utiliser dans la méthode analytique développée. On a démontré que l'ionisation par électronébulisation (ESI) est une méthode d'ionisation plus efficace pour l'analyse des contaminants pharmaceutiques dans des échantillons de matrices très complexes comme les eaux usées. Une première méthode analytique SPE couplée à la LC-MS/MS a été développée et validée pour l'étude des échantillons complexes provenant de l'usine d'épuration de la Ville de Montréal et des eaux de surface près de l'usine. Cinq médicaments de prescription ont été étudiés: le bézafibrate (un régulateur de lipides), le cyclophosphamide et le méthotrexate (deux agents anticancéreux), l'orlistat (un agent anti-obésité) et l’énalapril (utilisé dans le traitement de l'hypertension). La plupart de ces drogues sont excrétées par le corps humain et rejetées dans les eaux usées domestiques en faisant par la suite leur chemin vers les usines municipales de traitement des eaux usées. On a pu démontrer qu'il y a un faible taux d’élimination à l'usine d'épuration pour le bézafibrate et l'énalapril. Ces deux composés ont aussi été détectés dans les eaux de surface sur un site à proximité immédiate de la décharge de l’effluent de la station d'épuration. i En observant la nécessité de l'amélioration des limites de détection de la première méthode analytique, une deuxième méthode a été développée. Pour la deuxième méthode, un total de 14 contaminants organiques, incluant trois agents anti-infectieux (clarithromycin, sulfaméthoxazole et triméthoprime), un anticonvulsant (carbamazépine) et son produit de dégradation (10,11-dihydrocarbamazépine), l'agent antihypertensif (enalapril), deux antinéoplastiques utilisés en chimiothérapie (cyclophosphamide et méthotrexate), des herbicides (atrazine, cyanazine, et simazine) et deux produits de transformation de l’atrazine (deséthylatrazine et déisopropylatrazine) ainsi qu’un agent antiseptique (triclocarban). Ces produits ont été quantifiés dans les eaux de surface ainsi que dans l’eau du robinet. L'amélioration des limites de détection pour cette méthode a été possible grâce à la charge d'un volume d'échantillon supérieur à celui utilisé dans la première méthode (10 mL vs 1 mL). D'autres techniques de confirmation, telles que les spectres des ions produits utilisant une pente d’énergie de collision inverse dans un spectromètre de masse à triple quadripôle et la mesure des masses exactes par spectrométrie de masse à temps d’envol, ont été explorées. L'utilisation d'un analyseur de masse à temps d’envol a permis la confirmation de 6 des 14 analytes. Finalement, étant donné leur haute toxicité et pour évaluer leur persistance et leur transformation au niveau du traitement des eaux potables, la cinétique d'oxydation du cyclophosphamide et de méthotrexate avec l'ozone moléculaire et des radicaux OH a été étudiée. Les constantes de dégradation avec l'ozone moléculaire ont été calculées et la qualité de l'eau après traitement a pu être évaluée. Le rendement du processus d'ozonation a été amélioré pour la cyclophosphamide dans les eaux naturelles, en raison de la combinaison de réactions directes et indirectes. Cette étude a montré que l'ozone est très efficace pour oxyder le méthotrexate mais que le cyclophosphamide serait trop lent à s’oxyder pour un traitement efficace aux conditions usuelles de traitement de l’eau potable.

Réfugiés climatiques : statut et traitement

L’état actuel des travaux ne rend pas compte de l’ampleur des questions philosophiques et des enjeux moraux suscités par l’apparition sur la scène internationale des réfugiés climatiques. Il est pourtant urgent de leur accorder une protection à travers des accords internationaux. Les philosophes qui se sont penchés sur le sujet ont été induits en erreur tant par la multiplicité des termes employés que leur absence de définitions. Ce travail critique la tendance actuelle des militants écologistes à vouloir englober des populations aux problèmes divers sous le terme de réfugié. Banaliser l’emploi du terme de réfugié n’est pas seulement fallacieux mais également dangereux. A terme, les militants se tourneront vers la Convention de Genève pour revendiquer que les populations déplacées soient considérées comme des réfugiés. Or la Convention de Genève n’est pas un outil adéquat pour remédier au sort de ces populations. De plus, on ne peut élargir le statut de réfugié pour inclure ces populations sans risquer de perdre sa crédibilité et son efficience. Suivre la pente qu’emprunte les militants nous mènerait à accorder le même traitement aux réfugiés climatiques et aux réfugiés politiques, ce qui est une erreur. Notre hypothèse est que les habitants des petits pays insulaires à l’inverse des autres populations ont besoin d’un élargissement de la Convention de Genève. Nous arguerons que nous avons des devoirs et des responsabilités envers eux que nous n’avons pas envers les réfugiés politiques. Pour défendre ce point de vue, il faut définir clairement ce qu’est un réfugié climatique et justifier cette appellation. Nous devrons donc confronter la notion de réfugié climatique à d’autres notions concurrentes. Une fois les termes définis, nous envisagerons les enjeux éthiques à travers le prisme des questions de justice globale. Nous verrons que pour déterminer qui devrait remédier au sort des réfugiés climatique, il ne suffit pas de se référer à la responsabilité causale. Cela nous mènera à arguer que bien que séduisant, le principe pollueur-payeur n’est pas un outil adéquat pour guider la réflexion. Nous serons également amenés à nous interroger sur la pertinence d’une institution environnementale globale.

Scénarios d’aveuglement dans la littérature d’Orhan Pamuk, d’Ernesto Sábato, et de José Saramago

Scénarios d’aveuglement dans la littérature d’Orhan Pamuk, d’Ernesto Sábato, et de José Saramago analyse trois œuvres importantes de trois auteurs contemporains : Mon nom est Rouge d’Orhan Pamuk ; « Rapport sur les aveugles » du roman Héros et tombes d’Ernesto Sábato ; et L’aveuglement de José Saramago. Malgré leurs différences, ces romans ont des points communs évidents, synthétisés dans la figure de l’aveuglement. Cette figure signale l’avènement, dans les textes, d’un régime de connaissance alternatif, centré moins sur le primat de la raison et du visuel que sur une nouvelle capacité cognitive, basée sur une logique spéciale du destin. L’aveuglement s’ouvre également sur une nouvelle compréhension de l’histoire, grâce à une capacité du récit de fiction qui passe par le point de fuite de la cécité. Pour Pamuk, l’aveuglement est le couronnement paradoxal d’une vision du monde, gravement mise en crise à la fin du XVIe siècle par le perspectivisme et le réalisme de la Renaissance, la voie d’entrée vers un monde imaginal qui n’est plus accessible à l’imaginaire occidental. Pour Sábato, il représente la variante renversée d’une quête de l’absolu qui passe par les antres de l’inceste, de l’enfer et du crime, tandis que le monde décrit par Saramago est un monde qui sombre sur la pente de la déchéance, en suivant une logique implacable. Il est l’équivalent de plusieurs formes de cécité qui menacent le monde contemporain, comme le fondamentalisme religieux, l’homogénéité préconisée par la société de masse, l’exclusion raciale, l’oppression idéologique. La thèse se divise en trois parties, La violente beauté du monde, Un mythe hérétique de la caverne et Une épidémie à cause inconnue, chacune d’entre elles analysant l’œuvre d’un auteur, mais établissant également des liens avec les autres chapitres. L’approche adoptée est interdisciplinaire, un croisement entre études littéraires, philosophie et histoire de l’art. Dans leur quête de nouveaux concepts et de nouvelles formes de pensée qui s’écartent du modèle rationnel dominant de la modernité, les trois auteurs partent de la présupposition que regarder les choses n’est pas du tout l’équivalent de voir les choses. Ils tentent d’articuler une logique du voir qui ressemble plutôt à la vision et à la clairvoyance qu’à la conformité logique. La figure de l’aveuglement sert de tremplin vers le monde imaginal (Pamuk), la pensée magique (Sábato) et la vision dystopique (Saramago) – des espaces ontologiquement différents où les auteurs mènent leurs attaques contre la rationnalité à tout prix. C’est précisément ces espaces que nous avons choisi d’explorer dans les trois romans. Nous soutenons également que ces trois textes proposent un nouveau régime de « connaissance » qui met en question les règles de pensée héritées de la Renaissance et surtout des Lumières, qui constituent un discours dominant dans la culture visuelle et philosophique moderne.

Identification des éléments morphologiques du lit dans les cours d'eau de montagne

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Detection and quantification of staphylococcus aureus enterotoxin B in food product using isotopic dilution techniques and mass spectrometry

L’entérotoxine B staphylococcique (SEB) est une toxine entérique hautement résistante à la chaleur et est responsable de plus de 50 % des cas d’intoxication d’origine alimentaire par une entérotoxine. L’objectif principal de ce projet de maîtrise est de développer et valider une méthode basée sur des nouvelles stratégies analytiques permettant la détection et la quantification de SEB dans les matrices alimentaires. Une carte de peptides tryptiques a été produite et 3 peptides tryptiques spécifiques ont été sélectionnés pour servir de peptides témoins à partir des 9 fragments protéolytiques identifiés (couverture de 35 % de la séquence). L’anhydride acétique et la forme deutérée furent utilisés afin de synthétiser des peptides standards marqués avec un isotope léger et lourd. La combinaison de mélanges des deux isotopes à des concentrations molaires différentes fut utilisée afin d’établir la linéarité et les résultats ont démontré que les mesures faites par dilution isotopique combinée au CL-SM/SM respectaient les critères généralement reconnus d’épreuves biologiques avec des valeurs de pente près de 1, des valeurs de R2 supérieure à 0,98 et des coefficients de variation (CV%) inférieurs à 8 %. La précision et l’exactitude de la méthode ont été évaluées à l’aide d’échantillons d’homogénat de viande de poulet dans lesquels SEB a été introduite. SEB a été enrichie à 0,2, 1 et 2 pmol/g. Les résultats analytiques révèlent que la méthode procure une plage d’exactitude de 84,9 à 91,1 %. Dans l’ensemble, les résultats présentés dans ce mémoire démontrent que les méthodes protéomiques peuvent être utilisées efficacement pour détecter et quantifier SEB dans les matrices alimentaires. Mots clés : spectrométrie de masse; marquage isotopique; protéomique quantitative; entérotoxines

Les ondes en sommeil lent au cours du vieillissement normal : marqueurs du processus homéostatique et de la cognition

Les ondes lentes (OL) et les fuseaux de sommeil (FS) caractérisent le sommeil lent. Ces ondes sont particulièrement vulnérables aux effets du vieillissement, et ce, dès le milieu de l’âge adulte. La signification fonctionnelle de ces changements demeure toutefois inconnue. Les OL constituent des marqueurs sensibles de la pression homéostatique au sommeil qui augmente avec la durée de l’éveil et qui diminue avec la durée de sommeil. L’hypothèse que les changements des OL puissent refléter une altération de la régulation homéostatique demeure toujours matière à débat dans la littérature. D’autre part, les FS et les OL ont tous deux été associés à la plasticité cérébrale et à la cognition. La correspondance entre les ondes en sommeil lent et le fonctionnement cognitif au cours du vieillissement normal demeure peu étudiée et les résultats sont inconsistants. L’objectif de cette thèse est de déterminer comment l’âge affecte la réponse homéostatique des OL et d’évaluer l’association entre les caractéristiques des ondes en sommeil lent et les performances cognitives chez des personnes d’âge moyen et âgées. La première étude a évalué l’effet de 25 heures d’éveil sur les OL durant un épisode de sommeil de récupération diurne chez de jeunes adultes et des personnes d’âge moyen. Comparativement aux jeunes, les personnes d’âge moyen ont montré une augmentation atténuée de la densité des OL après la privation de sommeil. Elles ont également montré une augmentation plus faible de la synchronisation neuronale durant une OL dans les régions frontales et préfrontales, mesurée par l’amplitude et la pente des OL. La deuxième étude a évalué le lien prédictif des OL, des FS et de l’architecture du sommeil sur les performances à des tests neuropsychologiques mesurant les capacités attentionnelles, les fonctions exécutives et les capacités d’apprentissage verbal chez des participants d’âge moyen et âgés en bonne santé. Seule la fluence verbale était associée à la densité et à la pente des OL. Les OL ne semblent donc pas constituer un marqueur stable du fonctionnement cognitif. Comparativement aux OL, les caractéristiques des FS étaient associées de façon plus systématique aux performances cognitives et plus particulièrement aux capacités d’apprentissage et aux fonctions attentionnelles. Dans l’ensemble, cette thèse suggère que l’augmentation plus faible de la synchronisation neuronale dans les régions antérieures après une privation de sommeil est expliquée par une plasticité synaptique réduite chez les personnes d’âge moyen comparativement aux jeunes. Par ailleurs, la capacité à générer une activité neuronale synchronisée, mesurée par les OL, ne prédit ni la capacité à maintenir le sommeil durant le jour, ni les fonctions cognitives de façon consistante. Les FS, quant à eux, représentent un meilleur marqueur du fonctionnement cognitif au cours du vieillissement normal. Les FS pourraient refléter une meilleure intégrité anatomique/physiologique des réseaux neuronaux impliqués dans les capacités attentionnelles et d’apprentissage.

Étude structurale et fonctionnelle du canal potassium dépendant du voltage KvAP

Les canaux ioniques dépendants du voltage sont responsables de l'initiation et de la propagation des potentiels d'action dans les cellules excitables. De nombreuses maladies héréditaires (channelopathies) sont associées à un contrôle défectueux du voltage par ces canaux (arythmies, épilepsie, etc.). L’établissement de la relation structure-fonction exacte de ces canaux est donc crucial pour le développement de nouveaux agents thérapeutiques spécifiques. Dans ce contexte, le canal procaryote dépendant du voltage et sélectif au potassium KvAP a servi de modèle d’étude afin d’approfondir i) le processus du couplage électromécanique, ii) l’influence des lipides sur l’activité voltage-dépendante et iii) l’inactivation de type closed-state. Afin de pallier à l’absence de données structurales dynamiques du côté cytosolique ainsi que de structure cristalline dans l’état fermé, nous avons mesuré le mouvement du linker S4-S5 durant le gating par spectroscopie de fluorescence (LRET). Pour ce faire, nous avons utilisé une technique novatrice du contrôle de l’état conformationnel du canal en utilisant les lipides (phospholipides et non phospholipides) au lieu du voltage. Un modèle dans l’état fermé a ainsi été produit et a démontré qu’un mouvement latéral modeste de 4 Å du linker S4-S5 est suffisant pour mener à la fermeture du pore de conduction. Les interactions lipides - canaux jouent un rôle déterminant dans la régulation de la fonction des canaux ioniques mais ne sont pas encore bien caractérisées. Nous avons donc également étudié l’influence de différents lipides sur l’activation voltage - dépendante de KvAP et mis en évidence deux sites distincts d’interactions menant à des effets différents : au niveau du senseur de voltage, menant au déplacement de la courbe conductance-voltage, et du côté intracellulaire, influençant le degré de la pente de cette même courbe. Nous avons également démontré que l’échange de lipides autour de KvAP est extrêmement limité et affiche une dépendance à l’état conformationnel du canal, ne se produisant que dans l’état ouvert. KvAP possède une inactivation lente particulière, accessible depuis l'état ouvert. Nous avons étudié les effets de la composition lipidique et de la température sur l'entrée dans l'état inactivé et le temps de récupération. Nous avons également utilisé la spectroscopie de fluorescence (quenching) en voltage imposé afin d'élucider les bases moléculaires de l’inactivation de type closed-state. Nous avons identifié une position à la base de l’hélice S4 qui semble impliquée à la fois dans le mécanisme responsable de ce type d'inactivation et dans la récupération particulièrement lente qui est typique du canal KvAP.

L'impact du vieillissement neuroanatomique sur les ondes lentes du sommeil

Les ondes lentes (OL) sur l’électroencéphalogramme caractérisent le sommeil dit lent. Leur production dépend de la synchronisation de l’activité neuronale dans un large réseau néocortical. Les OL présentent d’importants changements au cours du vieillissement, et ce, dès le milieu de l’âge adulte. L’objectif de ce mémoire est d’évaluer la contribution de l’amincissement cortical dans les modifications des caractéristiques des OL durant l’âge adulte. Notre étude montre que la densité (nb/min) et l’amplitude (µV) des OL est liée à l’épaisseur de plusieurs régions du cortex chez des sujets jeunes et âgés. Toutefois, la pente des OL (µV/s) n’a pas semblé en relation avec la neuroanatomie. Des analyses de médiation montrent que la diminution de la densité des OL chez les personnes âgés s’explique par l’amincissement de gyri frontaux et temporaux, alors que les effets de l’âge sur l’amplitude des OL s’expliquent par l’amincissement d’un ensemble plus grand de régions corticales.