Trouble mentaux graves, toxicomanie et violence : étude qualitative du point de vue des personnes contrevenantes

Cette thèse pose un premier regard sur l’expérience subjective de la violence manifestée par les individus atteints d’un trouble de santé mentale grave et persistant et d’un trouble lié à une substance. À partir d’une recension des écrits, elle présente, dans le premier chapitre, une adaptation des volets psychopharmacologique et économico-compulsif du modèle tripartite de Goldstein (1985), à la population aux prises avec une telle comorbidité. Dans les deuxième et troisième chapitres, elle présente l’analyse qualitative d’une série d’entrevues effectuées auprès de détenus incarcérés dans une unité de santé mentale d’un pénitencier canadien pour cause de délits violents. Elle explore, dans ces chapitres, les représentations de l’influence de la consommation sur les différentes sphères de la vie de ces détenus ainsi que l’importance qu’ils attribuent à celles-ci quant au passage à l’acte responsable de leur incarcération. L’analyse démontre que presque la moitié des personnes interrogées attribue la responsabilité du délit violent aux effets directs de la substance sur les symptômes liés à la maladie mentale ou aux effets directs de celle-ci sur leur comportement et leurs cognitions. Les autres attribuent plutôt la responsabilité de leur acte violent à la détérioration de leur fonctionnement psychosocial (c’està- dire à leur incapacité graduelle à maintenir un emploi, à se nourrir, se loger et à entretenir des relations sociales, amoureuses ou familiales), qui résulte des conséquences sociales et économiques associées à l’usage répétitif et/ou excessif de substances intoxicantes. À la lumière de ces résultats, le deuxième chapitre vérifie l’applicabilité du volet psychopharmacologique à cette population, et le troisième, celle du volet économico-compulsif. Les trois chapitres de cette thèse sont présentés sous forme d’articles scientifiques.

A zooarchaeological analysis of a late Dorset faunal assemblage from the KcFs-2 site (Nunavik, Quebec).

Ce mémoire consiste en une analyse zooarchéologique d’un assemblage faunique provenant d’un site Dorsétien des Îles Nuvuk dans l’Arctique canadien. Les données fauniques ont été analysées statistiquement en appliquant des indices d’utilité économique et des indices de densité des os. Une étude concernant le niveau de conservation de l’assemblage a révélé peu d’évidence de modification taphonomique des spécimens. Les analyses fauniques ont permis d’identifier une stratégie de subsistance de type généraliste et basée sur l’exploitation de mammifères marins, surtout des phoques annelés, pratiquée par les occupants du site de KcFs-2. Une prédominance d’individus immatures (phoques annelés) dans l’assemblage indique une abondance de ressources marines dans les régions du nord de la Baie d’Hudson et du détroit d’Hudson au moment de l’occupation, ce qui est aussi manifeste dans des études antérieures concernant les économies des peuples du Paléoesquimau tardif pour la période donnée. L’occupation du site de KcFs-2 s’est produite durant la période du Dorsétien récent au Nunavik (1500-800 B.P.), et la séquence est définie comme ayant été multi-saisonnière (de l’hiver à l’été). L’analyse des produits de l’industrie osseuse (têtes de harpons et sculptures en ivoire) a permis de confirmer l’affiliation culturelle des occupants.

On the health and wellbeing of single working women without children : an analysis of scientific and lay discourse

Cette thèse examine la façon dont on interprète la santé et le bien-être des travailleuses célibataires et sans enfant au sein de deux types de récits : ceux provenant d’études publiées dans des périodiques (récits scientifiques) et ceux provenant d’entrevues qualitatives avec des membres de ce groupe (récits profanes). Sur le plan démographique, leur nombre est significatif; elles représentent 28% des employées canadiennes. Par contre, leur santé/bien-être est peu visible dans les écrits de recherche. Dans les sciences sociales, plusieurs études portent sur l’expérience parfois éprouvante d’être un adulte célibataire vivant dans une culture orientée sur le couple et la famille. Elles mettent l’accent sur le stigma associé à ce statut. Certains suggèrent même que les pratiques de recherche peuvent contribuer à la perpétuation de représentations négatives à l’égard des célibataires. En ayant un profil qui pourrait être symbolique d’une déviation vis-à-vis des attentes normatives entourant la vie de couple ou de famille, les travailleuses célibataires et sans enfant semblent un point de repère utile pour évaluer cette dernière possibilité. S’attarder autant aux récits scientifiques que profanes permettrait d’explorer les tensions et convergences entre eux. Suivant cet objectif, un échantillon de 32 articles scientifiques et de 22 retranscriptions d’entrevues ont été analysés selon une approche d’analyse de discours guidée par les concepts de répertoire interprétatif (une façon cohérente d’aborder un sujet donné) et de position du sujet (une identité mise en évidence par une façon de parler ou d’écrire). Trois articles ont émergé de cette recherche. Suite à une analyse des thèmes communs utilisés dans l’interprétation de la santé/du bien-être du groupe en question, un répertoire interprétatif surnommé la famille comme référence a été identifié. Ce répertoire expliquerait notamment la tendance observée d’expliquer leur santé/bien-être en référant aux états et aux charactéristiques d’être parent ou partenaire. Cette pratique peut avoir l’effet de voiler leur vie privée ou de la construire comme étant relativement appauvrie. L’article 2 examine comment les membres de ce groupe construisent leur propre bien-être. Il identifie la notion d’équilibre entre plusieurs sphères de vie et une identité de femme dynamique comme éléments centraux aux récits sur leur bien-être. Ces derniers vont à l’encontre de la perception des célibataires ou des personnes sans enfant comme ayant des vies moins épanouies ou enrichies et qui ne sont pas touchées par des questions de conciliation travail-vie personnelle. Le troisième article rassemble les deux types de récits autour des sujets de l’emploi et du statut de célibataire en lien avec le bien-être. Il met en évidence de nombreuses similarités et divergences, et théorise la fonction de ces diverses constructions. En conclusion, j’avance qu’une perspective plus critique face au statut de couple ou familial et de ses aspects normatifs pourrait offrir à la recherche en santé publique un point de réflexivité à développer davantage.

Rôle des centrosomes dans la régulation du point de contrôle en G2/M en réponse aux dommages à l'ADN

Les centrosomes sont les centres organisateurs des microtubules et jouent un rôle crucial dans l’organisation du fuseau bipolaire pendant la mitose. Plus récemment, le rôle des centrosomes dans la régulation de l’entrée en mitose a été mis en évidence. Les centrosomes semblent également contribuer à l’activation du point de contrôle en G2/M en réponse aux lésions de l’ADN en servant de point de rencontre pour les régulateurs du cycle cellulaire et les gènes de réponse aux dommages à l’ADN. L’amplification du nombre de centrosomes est une caractéristique des cellules tumorales mais de façon intéressante, elle constitue aussi une réponse des cellules aux dommages à l’ADN. Les mécanismes qui régulent l’homéostasie et la dynamique des centrosomes sont encore mal compris. Pour mieux comprendre le rôle des centrosomes dans la régulation du point de contrôle en G2/M en réponse aux dommages à l’ADN, le recrutement et/ou l’activation au niveau des centrosomes des kinases impliquées dans les voies de signalisation de ce point de contrôle ont été étudiés par immunofluorescence indirecte sur cellules HeLaS3 ou par Western blot sur des fractions enrichies en centrosomes. Nos résultats montrent que les kinases ATM, ATR, CHK1 et CHK2 sont actives dans les centrosomes de cellules en phase G2. En réponse à l’activation du point de contrôle en G2/M, les formes actives de ces kinases diminuent au niveau des centrosomes. Pour identifier de nouveaux acteurs centrosomaux potentiellement impliqués dans la régulation de ce point de contrôle, une analyse comparative des protéomes de centrosomes purifiés a également été réalisée par spectrométrie de masse. Pour étudier plus particulièrement la fonction de CHK2 au niveau des centrosomes, nous avons développer des outils moléculaires qui serviront à déterminer le rôle de la sous population de CHK2 localisée aux centrosomes 1) dans la régulation de l’entrée en mitose au cours d’un cycle normal 2) dans l’activation et la stabilité du point de contrôle en G2/M en réponse aux lésions l’ADN et 3) dans l’homéostasie et la dynamiques des centrosomes en réponse aux dommages à l’ADN. Cette étude permettra de mieux comprendre la fonction des centrosomes dans la réponse cellulaire au stress génotoxiques anti-cancereux et de révéler de nouvelles fonctions potentielles pour la kinase CHK2.

Délinquance des filles et délinquance des garçons : différence dans les comportements ou différence dans la gestion des comportements? Une étude du point de vue des intervenants

La délinquance juvénile a été souvent dépeinte de façon globale sans distinction de genre, ou encore, elle fut décrite principalement chez les garçons. Constater la faible représentation des adolescentes prises en charge en vertu de la Loi sur le système de justice pénale pour adolescents, comparativement aux garçons, conduit vers diverses explications. Certaines mettent l’accent sur la personne, arguant que la délinquance des filles est différente de celle des garçons, moins fréquente et surtout moins violente. D’autres mettent l’accent sur le traitement des instances judiciaires qu’on dit protectionniste vis-à-vis des filles, ce qui fait qu’on les dirige plutôt vers le système de Protection de la jeunesse pour troubles de comportement. Devant cette divergence d’explication, nous avons cherché à comprendre si la faible représentation des filles dans le système de justice pénale pour adolescent est due aux comportements des adolescents en tant que tels, ou à la manière dont leurs comportements sont perçus et gérés par les intervenants oeuvrant auprès de ces jeunes impliqués dans des situations-problèmes, lesquelles sont susceptibles ou non, d’être judiciarisées. Notre étude pose un regard sur l’enclenchement du processus judiciaire auquel des adolescents se trouvent confrontés, c’est-à-dire leur arrestation ou leur signalement à une instance officielle, sous l’angle de la représentation sociale des jeunes par les intervenants. Pour ce faire, nous avons rencontré des intervenants du milieu scolaire, puisque l’école se situe au deuxième rang des signalants vers le système de prise en charge des adolescents en difficulté, après les parents. Nous leur avons présenté des cas-types, sous forme de vignettes, visant à saisir leurs perceptions et réactions vis-à-vis des situations-problèmes impliquant des adolescentes et des adolescents, en souhaitant déterminer si celles-ci varient en fonction du genre. Bien qu’en théorie la vision des interviewés quant à la délinquance juvénile soit assez uniforme, et ce, peu importe le sexe du délinquant, nos résultats montrent qu’en pratique, il y a un double standard. Ainsi, si les règles sont conçues pour tous et les conséquences de leur non-respect doivent en principe s’appliquer également sans distinction, lorsqu’il s’agit d’intervenir, les interviewés conviennent que leur approche diffère selon qu’ils aient affaire à une fille ou à un garçon. Par ailleurs, ils déplorent le manque criant de ressources et questionnent la volonté de certains parents de contribuer à la réussite scolaire de leur enfant. Ultimement, ils remettent en cause, dans une large mesure, le système éducatif québécois. En tant qu’acteurs sociaux, les intervenants ont le pouvoir de faire valoir leur point de vue. L’analyse de ce point de vue, dans le cadre de notre mémoire, montre l’importance de leur rôle dans le parcours des adolescents, garçons et filles, plus spécialement lorsque ceux-ci se trouvent impliqués dans des situations-problèmes.

Étude de films de nanotubes de carbone dans le domaine de fréquences térahertz : propriété antiréfléchissante

Les expériences de spectroscopie ont été réalisées en collaboration avec Jean-François Allard du groupe de Denis Morris de l'Université de Sherbrooke.

Les risques découlant de la diffusion sur les plateformes néomédiatiques du point de vue des producteurs audiovisuels

La diffusion sur les plateformes néomédiatiques d’œuvres audiovisuelles, comme les sites Internet des télédiffuseurs ou des webdiffuseurs, la vidéo sur demande, la télévision mobile ou la webdistribution, modifie les risques que les producteurs audiovisuels doivent gérer normalement sur les plateformes traditionnelles, comme la télévision. La mutation des risques découle de quatre sources en particulier, soit du marché, des pratiques d’affaires, des lois et règlements et des techniques elles-mêmes. Ces sources peuvent également induire des normes pouvant constituer un cadre juridique afin de moduler ou éliminer les risques. Le présent mémoire analyse les risques encourus lors de la diffusion sur les plateformes néomédiatiques d’œuvres audiovisuelles du point de vue des producteurs par l’entremise du processus de gestion de risques. Il identifie et recense ainsi les risques en mutation et les nouveaux risques auxquels les producteurs sont confrontés. Puis, les risques identifiés y sont définis et le cadre juridique est abordé dans le contexte de la mise en œuvre d’une stratégie de gestion de risques et des mesures afin d’atténuer ou d’éviter les risques encourus par les activités de production et d’exploitation des producteurs.

Le point de vue des intervenants travaillant avec les jeunes contrevenants sur le recours à la médiation dans les cas de crimes graves

Tant dans la littérature criminologique que dans la pratique, il semble y avoir un intérêt grandissant pour les pratiques de justice réparatrice, dont la médiation, comme mesures de rechange à la justice traditionnelle pour faire face à la criminalité, notamment dans les cas de crimes graves. À ce jour, au Québec et au Canada, il n’y a pas de programmes de justice réparatrice offerts aux jeunes contrevenants ayant commis un délit grave, où le jeune pourrait entreprendre un processus de médiation avec la victime. La présente étude porte donc sur les jeunes contrevenants ayant commis un crime grave et sur l’intérêt d’entreprendre une démarche de médiation dans ces cas. Plus précisément, les objectifs de notre étude étaient de déterminer s’il y avait des conditions ou des contre-indications à la médiation dans les cas de crimes graves commis par des jeunes contrevenants. Nous avions aussi comme objectif d’identifier les bienfaits et les limites de la médiation dans les cas de crimes graves tels que perçus par les interviewés rencontrés. Enfin, puisque des médiateurs et des délégués à la jeunesse ont été rencontrés pour l’étude, nous cherchions à déterminer si des différences pouvaient être observées entre ces deux groupes. Nous avons rencontré huit médiateurs et quatre délégués à la jeunesse dans le but de connaître leur point de vue sur le recours à la médiation dans les cas de crimes graves, principalement pour une clientèle de jeunes contrevenants. L’analyse de ces entrevues nous a permis de relever certaines conditions et contre-indications liées à la médiation dans ces cas. Or, malgré la présence de contre-indications, une préparation accrue des victimes et des jeunes contrevenants permettrait tout de même le recours à la médiation dans presque toutes les situations. Dans l’application de la médiation, il s’avère toutefois important d’adapter la démarche aux besoins des parties.

Clustering algorithms and shape factor methods to discriminate among small GTPase phenotypes using DIC image analysis.

Naïvement perçu, le processus d’évolution est une succession d’événements de duplication et de mutations graduelles dans le génome qui mènent à des changements dans les fonctions et les interactions du protéome. La famille des hydrolases de guanosine triphosphate (GTPases) similaire à Ras constitue un bon modèle de travail afin de comprendre ce phénomène fondamental, car cette famille de protéines contient un nombre limité d’éléments qui diffèrent en fonctionnalité et en interactions. Globalement, nous désirons comprendre comment les mutations singulières au niveau des GTPases affectent la morphologie des cellules ainsi que leur degré d’impact sur les populations asynchrones. Mon travail de maîtrise vise à classifier de manière significative différents phénotypes de la levure Saccaromyces cerevisiae via l’analyse de plusieurs critères morphologiques de souches exprimant des GTPases mutées et natives. Notre approche à base de microscopie et d’analyses bioinformatique des images DIC (microscopie d’interférence différentielle de contraste) permet de distinguer les phénotypes propres aux cellules natives et aux mutants. L’emploi de cette méthode a permis une détection automatisée et une caractérisation des phénotypes mutants associés à la sur-expression de GTPases constitutivement actives. Les mutants de GTPases constitutivement actifs Cdc42 Q61L, Rho5 Q91H, Ras1 Q68L et Rsr1 G12V ont été analysés avec succès. En effet, l’implémentation de différents algorithmes de partitionnement, permet d’analyser des données qui combinent les mesures morphologiques de population native et mutantes. Nos résultats démontrent que l’algorithme Fuzzy C-Means performe un partitionnement efficace des cellules natives ou mutantes, où les différents types de cellules sont classifiés en fonction de plusieurs facteurs de formes cellulaires obtenus à partir des images DIC. Cette analyse démontre que les mutations Cdc42 Q61L, Rho5 Q91H, Ras1 Q68L et Rsr1 G12V induisent respectivement des phénotypes amorphe, allongé, rond et large qui sont représentés par des vecteurs de facteurs de forme distincts. Ces distinctions sont observées avec différentes proportions (morphologie mutante / morphologie native) dans les populations de mutants. Le développement de nouvelles méthodes automatisées d’analyse morphologique des cellules natives et mutantes s’avère extrêmement utile pour l’étude de la famille des GTPases ainsi que des résidus spécifiques qui dictent leurs fonctions et réseau d’interaction. Nous pouvons maintenant envisager de produire des mutants de GTPases qui inversent leur fonction en ciblant des résidus divergents. La substitution fonctionnelle est ensuite détectée au niveau morphologique grâce à notre nouvelle stratégie quantitative. Ce type d’analyse peut également être transposé à d’autres familles de protéines et contribuer de manière significative au domaine de la biologie évolutive.

Vers le haut : la valeur d’usage du toit vert privé : le point de vue de professionnels de l’immobilier œuvrant sur le Plateau Mont-Royal

Cette recherche s’intéresse à la valeur d’usage du toit vert dans l’arrondissement du Plateau Mont-Royal, de la Ville de Montréal. Spécifiquement, elle s’intéresse à l’état problématique qu’est l’étalement urbain en tentant l’estimation de la valeur d’usage du toit vert, de la cour arrière et du balcon-terrasse soutenue par le dispositif argumentaire immobilier propre à chacun des aménagements. L’étalement urbain est la source de graves problèmes et la résorption de ses effets néfastes est devenue une priorité dans l’aménagement du territoire. L’une des principales raisons sousjacentes à l’exode urbain est la valeur d’usage accordée à la parcelle extérieure qu’offre l’habitat unifamilial pavillonnaire. Dans cette situation, la question est de savoir si l’insertion d’espaces verts privés en milieu urbain peut participer à la résorption de l’exode urbain. Or, dans l’agglomération, le sol manque. Le toit vert privé apparaît comme une alternative astucieuse, bien que limitée, au terrain entourant la maison. Reste à savoir si les gens le valorisent tel un espace vert privé d’extrême proximité, à même le sol. À la lueur de l’analyse, il advient que le toit vert ne présente pas de valeur d’usage comparable à celle de la cour arrière dans le contexte observé, précisément parce que leurs publics cibles s’opposent d’emblée. En revanche, le balcon-terrasse et le toit vert semblent être, en fonction des données construites, des aménagements à valeur d’usage comparable.

Planification en contexte mégaévénementiel et reconversion urbaine : le cas du Green Point Urban Park à Cape Town en Afrique du Sud


Depuis les années 2000, nous observons de plus en plus de pays en développement (PED) hôtes de mégaévénements. En accueillant un mégaévénement en leur sol, les PED espèrent améliorer leur cadre urbain et attirer des investissements étrangers. Ceci étant dit, les retards en termes d’infrastructures et d’équipements que connaissent ces pays et les stricts cadres normatifs imposés par des organismes internationaux comme la FIFA, nous amènent à questionner la possibilité d’intégrer les aménagements mégaévénementiels, à leur contexte local. En ce sens, le processus de planification, dans lequel les cadres normatifs externes et locaux sont négociés, peut être vu comme un moment charnière ayant une incidence sur le potentiel de reconversion. Dans le cadre de ce mémoire, nous avons entamé une réflexion à ce sujet en examinant le processus de planification d’un aménagement mégaévénementiel, le Green Point Urban Park (GPUP) à Cape Town, et son incidence sur son potentiel de reconversion. Plus précisément, nous allons, en premier lieu, décrire le processus de planification du site, nous allons par la suite évaluer son potentiel de reconversion, puis nous allons faire ressortir des liens entre le processus de planification et le potentiel de reconversion des aménagements mégaévénementiels. En somme, notre travail met en évidence une relation entre, d’une part, la prépondérance du cadre normatif imposé par l’organisme international et la dynamique du système d’acteurs au moment de la planification du GPUP et, d’autre part, la difficile reconversion de ce dernier après la Coupe du monde de 2010.

Caractérisation des occupations du sol en milieu urbain par imagerie radar

Cette étude vise à tester la pertinence des images RSO - de moyenne et de haute résolution - à la caractérisation des types d’occupation du sol en milieu urbain. Elle s’est basée sur des approches texturales à partir des statistiques de deuxième ordre. Plus spécifiquement, on recherche les paramètres de texture les plus pertinents pour discriminer les objets urbains. Il a été utilisé à cet égard des images Radarsat-1 en mode fin en polarisation HH et Radarsat-2 en mode fin en double et quadruple polarisation et en mode ultrafin en polarisation HH. Les occupations du sol recherchées étaient le bâti dense, le bâti de densité moyenne, le bâti de densité faible, le bâti industriel et institutionnel, la végétation de faible densité, la végétation dense et l’eau. Les neuf paramètres de textures analysés ont été regroupés, en familles selon leur définition mathématique. Les paramètres de ressemblance/dissemblance regroupent l’Homogénéité, le Contraste, la Similarité et la Dissimilarité. Les paramètres de désordre sont l’Entropie et le Deuxième Moment Angulaire. L’Écart-Type et la Corrélation sont des paramètres de dispersion et la Moyenne est une famille à part. Il ressort des expériences que certaines combinaisons de paramètres de texture provenant de familles différentes utilisés dans les classifications donnent de très bons résultants alors que d’autres associations de paramètres de texture de définition mathématiques proches génèrent de moins bons résultats. Par ailleurs on constate que si l’utilisation de plusieurs paramètres de texture améliore les classifications, la performance de celle-ci plafonne à partir de trois paramètres. Malgré la bonne performance de cette approche basée sur la complémentarité des paramètres de texture, des erreurs systématiques dues aux effets cardinaux subsistent sur les classifications. Pour pallier à ce problème, il a été développé un modèle de compensation radiométrique basé sur la section efficace radar (SER). Une simulation radar à partir du modèle numérique de surface du milieu a permis d'extraire les zones de rétrodiffusion des bâtis et d'analyser les rétrodiffusions correspondantes. Une règle de compensation des effets cardinaux fondée uniquement sur les réponses des objets en fonction de leur orientation par rapport au plan d'illumination par le faisceau du radar a été mise au point. Des applications de cet algorithme sur des images RADARSAT-1 et RADARSAT-2 en polarisations HH, HV, VH, et VV ont permis de réaliser de considérables gains et d’éliminer l’essentiel des erreurs de classification dues aux effets cardinaux.

Essays on numerically efficient inference in nonlinear and non-Gaussian state space models, and commodity market analysis.

The first two articles build procedures to simulate vector of univariate states and estimate parameters in nonlinear and non Gaussian state space models. We propose state space speci fications that offer more flexibility in modeling dynamic relationship with latent variables. Our procedures are extension of the HESSIAN method of McCausland[2012]. Thus, they use approximation of the posterior density of the vector of states that allow to : simulate directly from the state vector posterior distribution, to simulate the states vector in one bloc and jointly with the vector of parameters, and to not allow data augmentation. These properties allow to build posterior simulators with very high relative numerical efficiency. Generic, they open a new path in nonlinear and non Gaussian state space analysis with limited contribution of the modeler. The third article is an essay in commodity market analysis. Private firms coexist with farmers' cooperatives in commodity markets in subsaharan african countries. The private firms have the biggest market share while some theoretical models predict they disappearance once confronted to farmers cooperatives. Elsewhere, some empirical studies and observations link cooperative incidence in a region with interpersonal trust, and thus to farmers trust toward cooperatives. We propose a model that sustain these empirical facts. A model where the cooperative reputation is a leading factor determining the market equilibrium of a price competition between a cooperative and a private firm

Improving the microbial production of biofuels through metabolic engineering

Les défis conjoints du changement climatique d'origine anthropique et la diminution des réserves de combustibles fossiles sont le moteur de recherche intense pour des sources d'énergie alternatives. Une avenue attrayante est d'utiliser un processus biologique pour produire un biocarburant. Parmi les différentes options en matière de biocarburants, le bio-hydrogène gazeux est un futur vecteur énergétique attrayant en raison de son efficacité potentiellement plus élevé de conversion de puissance utilisable, il est faible en génération inexistante de polluants et de haute densité d'énergie. Cependant, les faibles rendements et taux de production ont été les principaux obstacles à l'application pratique des technologies de bio-hydrogène. Des recherches intensives sur bio-hydrogène sont en cours, et dans les dernières années, plusieurs nouvelles approches ont été proposées et étudiées pour dépasser ces inconvénients. À cette fin, l'objectif principal de cette thèse était d'améliorer le rendement en hydrogène moléculaire avec un accent particulier sur l'ingénierie métabolique et l’utilisation de bioprocédés à variables indépendantes. Une de nos hypothèses était que la production d’hydrogène pourrait être améliorée et rendue plus économiquement viable par ingénierie métabolique de souches d’Escherichia coli producteurs d’hydrogène en utilisant le glucose ainsi que diverses autres sources de carbone, y compris les pentoses. Les effets du pH, de la température et de sources de carbone ont été étudiés. La production maximale d'hydrogène a été obtenue à partir de glucose, à un pH initial de 6.5 et une température de 35°C. Les études de cinétiques de croissance ont montré que la μmax était 0.0495 h-1 avec un Ks de 0.0274 g L-1 lorsque le glucose est la seule source de carbone en milieu minimal M9. .Parmi les nombreux sucres et les dérivés de sucres testés, les rendements les plus élevés d'hydrogène sont avec du fructose, sorbitol et D-glucose; 1.27, 1.46 et 1.51 mol H2 mol-1 de substrat, respectivement. En outre, pour obtenir les interactions entre les variables importantes et pour atteindre une production maximale d'hydrogène, un design 3K factoriel complet Box-Behnken et la méthodologie de réponse de surface (RSM) ont été employées pour la conception expérimentale et l'analyse de la souche d'Escherichia coli DJT135. Le rendement en hydrogène molaire maximale de 1.69 mol H2 mol-1 de glucose a été obtenu dans les conditions optimales de 75 mM de glucose, à 35°C et un pH de 6.5. Ainsi, la RSM avec un design Box-Behken était un outil statistique utile pour atteindre des rendements plus élevés d'hydrogène molaires par des organismes modifiés génétiquement. Ensuite, l'expression hétérologue de l’hydrogénases soluble [Ni-Fe] de Ralstonia eutropha H16 (l'hydrogénase SH) a tenté de démontrer que la mise en place d'une voie capable de dériver l'hydrogène à partir de NADH pourrait surpasser le rendement stoechiométrique en hydrogène.. L’expression a été démontrée par des tests in vitro de l'activité enzymatique. Par ailleurs, l'expression de SH a restaurée la croissance en anaérobie de souches mutantes pour adhE, normalement inhibées en raison de l'incapacité de réoxyder le NADH. La mesure de la production d'hydrogène in vivo a montré que plusieurs souches modifiées métaboliquement sont capables d'utiliser l'hydrogénase SH pour dériver deux moles d’hydrogène par mole de glucose consommé, proche du maximum théorique. Une autre stratégie a montré que le glycérol brut pourrait être converti en hydrogène par photofermentation utilisant Rhodopseudomonas palustris par photofermentation. Les effets de la source d'azote et de différentes concentrations de glycérol brut sur ce processus ont été évalués. À 20 mM de glycérol, 4 mM glutamate, 6.1 mol hydrogène / mole de glycérol brut ont été obtenus dans des conditions optimales, un rendement de 87% de la théorie, et significativement plus élevés que ce qui a été réalisé auparavant. En prolongement de cette étude, l'optimisation des paramètres a également été utilisée. Dans des conditions optimales, une intensité lumineuse de 175 W/m2, 30 mM glycérol et 4.5 mM de glutamate, 6.69 mol hydrogène / mole de glycérol brut ont été obtenus, soit un rendement de 96% de la valeur théorique. La détermination de l'activité de la nitrogénase et ses niveaux d'expression ont montré qu'il y avait relativement peu de variation de la quantité de nitrogénase avec le changement des variables alors que l'activité de la nitrogénase variait considérablement, avec une activité maximale (228 nmol de C2H4/ml/min) au point central optimal. Dans la dernière section, la production d'hydrogène à partir du glucose via la photofermentation en une seule étape a été examinée avec la bactérie photosynthétique Rhodobacter capsulatus JP91 (hup-). La méthodologie de surface de réponse avec Box-Behnken a été utilisée pour optimiser les variables expérimentales de façon indépendante, soit la concentration de glucose, la concentration du glutamate et l'intensité lumineuse, ainsi que d'examiner leurs effets interactifs pour la maximisation du rendement en hydrogène moléculaire. Dans des conditions optimales, avec une intensité lumineuse de 175 W/m2, 35 mM de glucose, et 4.5 mM de glutamate,, un rendement maximal d'hydrogène de 5.5 (± 0.15) mol hydrogène /mol glucose, et un maximum d'activité de la nitrogénase de 246 (± 3.5) nmol C2H4/ml/min ont été obtenus. L'analyse densitométrique de l'expression de la protéine-Fe nitrogenase dans les différentes conditions a montré une variation significative de l'expression protéique avec un maximum au point central optimisé. Même dans des conditions optimales pour la production d'hydrogène, une fraction significative de la protéine Fe a été trouvée dans l'état ADP-ribosylée, suggérant que d'autres améliorations des rendements pourraient être possibles. À cette fin, un mutant amtB dérivé de Rhodobacter capsulatus JP91 (hup-) a été créé en utilisant le vecteur de suicide pSUP202. Les résultats expérimentaux préliminaires montrent que la souche nouvellement conçue métaboliquement, R. capsulatus DG9, produit 8.2 (± 0.06) mol hydrogène / mole de glucose dans des conditions optimales de cultures discontinues (intensité lumineuse, 175 W/m2, 35 mM de glucose et 4.5 mM glutamate). Le statut d'ADP-ribosylation de la nitrogénase-protéine Fe a été obtenu par Western Blot pour la souche R. capsulatus DG9. En bref, la production d'hydrogène est limitée par une barrière métabolique. La principale barrière métabolique est due au manque d'outils moléculaires possibles pour atteindre ou dépasser le rendement stochiométrique en bio-hydrogène depuis les dernières décennies en utilisant les microbes. À cette fin, une nouvelle approche d’ingénierie métabolique semble très prometteuse pour surmonter cette contrainte vers l'industrialisation et s'assurer de la faisabilité de la technologie de la production d'hydrogène. Dans la présente étude, il a été démontré que l’ingénierie métabolique de bactéries anaérobiques facultatives (Escherichia coli) et de bactéries anaérobiques photosynthétiques (Rhodobacter capsulatus et Rhodopseudomonas palustris) peuvent produire de l'hydrogène en tant que produit majeur à travers le mode de fermentation par redirection métabolique vers la production d'énergie potentielle. D'autre part, la méthodologie de surface de réponse utilisée dans cette étude représente un outil potentiel pour optimiser la production d'hydrogène en générant des informations appropriées concernant la corrélation entre les variables et des producteurs de bio-de hydrogène modifiés par ingénierie métabolique. Ainsi, un outil d'optimisation des paramètres représente une nouvelle avenue pour faire un pont entre le laboratoire et la production d'hydrogène à l'échelle industrielle en fournissant un modèle mathématique potentiel pour intensifier la production de bio-hydrogène. Par conséquent, il a été clairement mis en évidence dans ce projet que l'effort combiné de l'ingénierie métabolique et la méthodologie de surface de réponse peut rendre la technologie de production de bio-hydrogène potentiellement possible vers sa commercialisation dans un avenir rapproché.

Analysis of the esophagogastric junction using the 3D high resolution manometry

Contexte & Objectifs : La manométrie perfusée conventionnelle et la manométrie haute résolution (HRM) ont permis le développement d’une variété de paramètres pour mieux comprendre la motilité de l'œsophage et quantifier les caractéristiques de la jonction œsophago-gastrique (JOG). Cependant, l'anatomie de la JOG est complexe et les enregistrements de manométrie détectent à la fois la pression des structures intrinsèques et des structures extrinsèques à l'œsophage. Ces différents composants ont des rôles distincts au niveau de la JOG. Les pressions dominantes ainsi détectées au niveau de la JOG sont attribuables au sphincter œsophagien inférieur (SOI) et aux piliers du diaphragme (CD), mais aucune des technologies manométriques actuelles n’est capable de distinguer ces différents composants de la JOG. Lorsqu’on analyse les caractéristiques de la JOG au repos, celle ci se comporte avant tout comme une barrière antireflux. Les paramètres manométriques les plus couramment utilisés dans ce but sont la longueur de la JOG et le point d’inversion respiratoire (RIP), défini comme le lieu où le pic de la courbe de pression inspiratoire change de positif (dans l’abdomen) à négatif (dans le thorax), lors de la classique manœuvre de « pull-through ». Cependant, l'importance de ces mesures reste marginale comme en témoigne une récente prise de position de l’American Gastroenterology Association Institute (AGAI) (1) qui concluait que « le rôle actuel de la manométrie dans le reflux gastro-œsophagien (RGO) est d'exclure les troubles moteurs comme cause des symptômes présentés par la patient ». Lors de la déglutition, la mesure objective de la relaxation de la JOG est la pression de relaxation intégrée (IRP), qui permet de faire la distinction entre une relaxation normale et une relaxation anormale de la JOG. Toutefois, puisque la HRM utilise des pressions moyennes à chaque niveau de capteurs, certaines études de manométrie laissent suggérer qu’il existe une zone de haute pression persistante au niveau de la JOG même si un transit est mis en évidence en vidéofluoroscopie. Récemment, la manométrie haute résolution « 3D » (3D-HRM) a été développée (Given Imaging, Duluth, GA) avec le potentiel de simplifier l'évaluation de la morphologie et de la physiologie de la JOG. Le segment « 3D » de ce cathéter de HRM permet l'enregistrement de la pression à la fois de façon axiale et radiale tout en maintenant une position fixe de la sonde, et évitant ainsi la manœuvre de « pull-through ». Par conséquent, la 3D-HRM devrait permettre la mesure de paramètres importants de la JOG tels que sa longueur et le RIP. Les données extraites de l'enregistrement fait par 3D-HRM permettraient également de différencier les signaux de pression attribuables au SOI des éléments qui l’entourent. De plus, l’enregistrement des pressions de façon radiaire permettrait d’enregistrer la pression minimale de chaque niveau de capteurs et devrait corriger cette zone de haute pression parfois persistante lors la déglutition. Ainsi, les objectifs de ce travail étaient: 1) de décrire la morphologie de la JOG au repos en tant que barrière antireflux, en comparant les mesures effectuées avec la 3D-HRM en temps réel, par rapport à celle simulées lors d’une manœuvre de « pull-through » et de déterminer quelles sont les signatures des pressions attribuables au SOI et au diaphragme; 2) d’évaluer la relaxation de la JOG pendant la déglutition en testant l'hypothèse selon laquelle la 3D-HRM permet le développement d’un nouveau paradigme (appelé « 3D eSleeve ») pour le calcul de l’IRP, fondé sur l’utilisation de la pression radiale minimale à chaque niveau de capteur de pression le long de la JOG. Ce nouveau paradigme sera comparé à une étude de transit en vidéofluoroscopie pour évaluer le gradient de pression à travers la JOG. Méthodes : Nous avons utilisé un cathéter 3D-HRM, qui incorpore un segment dit « 3D » de 9 cm au sein d’un cathéter HRM par ailleurs standard. Le segment 3D est composé de 12 niveaux (espacés de 7.5mm) de 8 capteurs de pression disposés radialement, soit un total de 96 capteurs. Neuf volontaires ont été étudiés au repos, où des enregistrements ont été effectués en temps réel et pendant une manœuvre de « pull-through » du segment 3D (mobilisation successive du cathéter de 5 mm, pour que le segment 3D se déplace le long de la JOG). Les mesures de la longueur du SOI et la détermination du RIP ont été réalisées. La longueur de la JOG a été mesurée lors du « pull-through » en utilisant 4 capteurs du segment 3D dispersés radialement et les marges de la JOG ont été définies par une augmentation de la pression de 2 mmHg par rapport à la pression gastrique ou de l’œsophage. Pour le calcul en temps réel, les limites distale et proximale de la JOG ont été définies par une augmentation de pression circonférentielle de 2 mmHg par rapport à la pression de l'estomac. Le RIP a été déterminée, A) dans le mode de tracé conventionnel avec la méthode du « pull-through » [le RIP est la valeur moyenne de 4 mesures] et B) en position fixe, dans le mode de représentation topographique de la pression de l’œsophage, en utilisant l’outil logiciel pour déterminer le point d'inversion de la pression (PIP). Pour l'étude de la relaxation de la JOG lors de la déglutition, 25 volontaires ont été étudiés et ont subi 3 études de manométrie (10 déglutitions de 5ml d’eau) en position couchée avec un cathéter HRM standard et un cathéter 3D-HRM. Avec la 3D-HRM, l’analyse a été effectuée une fois avec le segment 3D et une fois avec une partie non 3D du cathéter (capteurs standard de HRM). Ainsi, pour chaque individu, l'IRP a été calculée de quatre façons: 1) avec la méthode conventionnelle en utilisant le cathéter HRM standard, 2) avec la méthode conventionnelle en utilisant le segment standard du cathéter 3D-HRM, 3) avec la méthode conventionnelle en utilisant le segment « 3D » du cathéter 3D-HRM, et 4) avec le nouveau paradigme (3D eSleeve) qui recueille la pression minimale de chaque niveau de capteurs (segment 3D). Quatorze autres sujets ont subi une vidéofluoroscopie simultanée à l’étude de manométrie avec le cathéter 3D-HRM. Les données de pression ont été exportés vers MATLAB ™ et quatre pressions ont été mesurées simultanément : 1) la pression du corps de l’œsophage, 2cm au-dessus de la JOG, 2) la pression intragastrique, 3) la pression radiale moyenne de la JOG (pression du eSleeve) et 4) la pression de la JOG en utilisant la pression minimale de chaque niveau de capteurs (pression du 3D eSleeve). Ces données ont permis de déterminer le temps permissif d'écoulement du bolus (FPT), caractérisé par la période au cours de laquelle un gradient de pression existe à travers la JOG (pression œsophagienne > pression de relaxation de la JOG > pression gastrique). La présence ou l'absence du bolus en vidéofluoroscopie et le FPT ont été codés avec des valeurs dichotomiques pour chaque période de 0,1 s. Nous avons alors calculé la sensibilité et la spécificité correspondant à la valeur du FPT pour la pression du eSleeve et pour la pression du 3D eSleeve, avec la vidéofluoroscopie pour référence. Résultats : Les enregistrements avec la 3D-HRM laissent suggérer que la longueur du sphincter évaluée avec la méthode du « pull-through » était grandement exagéré en incorporant dans la mesure du SOI les signaux de pression extrinsèques à l’œsophage, asymétriques et attribuables aux piliers du diaphragme et aux structures vasculaires. L’enregistrement en temps réel a permis de constater que les principaux constituants de la pression de la JOG au repos étaient attribuables au diaphragme. L’IRP calculé avec le nouveau paradigme 3D eSleeve était significativement inférieur à tous les autres calculs d'IRP avec une limite supérieure de la normale de 12 mmHg contre 17 mmHg pour l’IRP calculé avec la HRM standard. La sensibilité (0,78) et la spécificité (0,88) du 3D eSleeve étaient meilleurs que le eSleeve standard (0,55 et 0,85 respectivement) pour prédire le FPT par rapport à la vidéofluoroscopie. Discussion et conclusion : Nos observations suggèrent que la 3D-HRM permet l'enregistrement en temps réel des attributs de la JOG, facilitant l'analyse des constituants responsables de sa fonction au repos en tant que barrière antireflux. La résolution spatiale axiale et radiale du segment « 3D » pourrait permettre de poursuivre cette étude pour quantifier les signaux de pression de la JOG attribuable au SOI et aux structures extrinsèques (diaphragme et artéfacts vasculaires). Ces attributs du cathéter 3D-HRM suggèrent qu'il s'agit d'un nouvel outil prometteur pour l'étude de la physiopathologie du RGO. Au cours de la déglutition, nous avons évalué la faisabilité d’améliorer la mesure de l’IRP en utilisant ce nouveau cathéter de manométrie 3D avec un nouveau paradigme (3D eSleeve) basé sur l’utilisation de la pression radiale minimale à chaque niveau de capteurs de pression. Nos résultats suggèrent que cette approche est plus précise que celle de la manométrie haute résolution standard. La 3D-HRM devrait certainement améliorer la précision des mesures de relaxation de la JOG et cela devrait avoir un impact sur la recherche pour modéliser la JOG au cours de la déglutition et dans le RGO.