Qui utilise les crèches en Suisse ? : logiques sociales du recours aux structures d'accueil collectif pour la petite enfance

Depuis quelque temps, de plus en plus de spécialistes de la politique sociale préconisent une stratégie d'investissement social dans laquelle les crèches joueraient un rôle majeur. Cette stratégie vise à prévenir les exclusions sociales par la promotion de l'égalité des chances et de l'accès à l'emploi en vue d'un allègement des dépenses de protection sociale passive. Outre qu'elles permettent aux familles d'avoir deux revenus, les crèches ont en effet l'avantage de réduire les écarts au niveau des compétences cognitives et linguistiques entre les enfants venant de différents milieux sociaux. Mais le succès d'une telle stratégie présuppose que certains publics cibles recourent effectivement aux crèches, à savoir les ménages disposant d'un faible revenu ou/et de niveau de formation, ainsi que les familles issues de l'immigration. Or, des analyses statistiques sur la base de l'Enquête suisse sur la population active (ESPA) de 2008 montrent que, pour les familles en Suisse, les chances d'utiliser une crèche augmentent avec le niveau de formation des parents. Concernant plus particulièrement le niveau de formation des mères, ce phénomène n'est d'ailleurs que partiellement conditionné par le taux d'activité supérieur de celles ayant accompli une formation de degré tertiaire. En outre, certaines populations d'immigrés dont l'intégration dans la société suisse est réputée difficile sont peu disposées à recourir aux crèches. Les immigrés de première génération de quasiment toutes les origines fortement représentées en Suisse ont en revanche plus de chances que les parents d'origine suisse de faire appel au service d'une crèche à raison d'au moins 4 jours/semaine, ce qui peut influer négativement sur le comportement de l'enfant. Ce dernier résultat semble paradoxal mais montre qu'une migration rend plus difficile l'organisation d'une garde informelle comme solution complémentaire à la crèche. En synthèse, la présente étude attire l'attention sur le fait que les atouts pédagogiques et socialisants des crèches reviennent avant tout aux enfants de parents d'origine suisse ou venant de pays culturellement proches et ayant un niveau de formation supérieur. Telle que conçue actuellement, l'offre de crèches en Suisse ne semble guère opérer comme un instrument efficace de l'investissement social. Immer mehr Experten der Sozialpolitik empfehlen eine ,,Strategie der sozialen Investitionen", die den Kindertagesstätten (bzw. Kinderkrippen) eine wichtige Rolle zuschreibt. Ziel dieser Strategie ist es, durch Förderung von Chancengleichheit und Arbeitsmarktpartizipation sozialen Ausgrenzungen vorzubeugen, um Einsparungen im Bereich der passiven Sozialleistungen zu ermöglichen. Krippen haben einerseits den Vorteil, dass sie es den Familien ermöglichen, zwei Einkommen zu erzielen. Andererseits tragen sie zur Minderung von kognitiven und sprachlichen Fähigkeitsunterschieden zwischen Vorschulkindern aus verschiedenen sozialen Milieus bei. Der Erfolg dieser Strategie setzt jedoch voraus, dass gewisse Zielgruppen tatsächlich Krippen nutzen, nämlich bezüglich Einkommen und/oder Bildung benachteiligte Haushalte sowie Familien mit Migrationshintergrund. Die vorliegenden statistischen Analysen aufgrund der SAKE-Daten von 2008 (Schweizerische Arbeitskräfteerhebung) ergeben jedoch für die Schweiz, dass die Wahrscheinlichkeit, eine Krippe zu nutzen, mit dem Bildungsniveau der Eltern steigt. Was das Bildungsniveau der Mütter im Besonderen anbelangt, ist dieses Phänomen nur teilweise bedingt durch den tendenziell höheren Beschäftigungsgrad der besser Ausgebildeten. Zudem haben einige Migrantengruppen, deren Integration in die Schweizer Gesellschaft als besonders schwierig betrachtet wird, eine bedeutend tiefere Benützungswahrscheinlichkeit als Eltern Schweizer Herkunft. Für fast alle in der Schweiz stark vertretenen Migranten erster Generation ist dennoch das statistische Risiko grösser, die Krippe während mindestens 4 Tagen/Woche zu nutzen, was einen negativen Einfluss auf das Verhalten des Kindes haben kann. Dieses scheinbar paradoxe Ergebnis ist darauf zurückzuführen, dass ein Migrationshintergrund das Organisieren von krippenergänzenden Betreuungslösungen informeller Art meist erschwert. Gesamthaft zeigt die vorliegende Studie auf, dass die positiven pädagogischen und sozialisierenden Effekte der Krippen in erster Linie Kindern zugutekommen, deren Eltern eine höhere Ausbildung haben, Schweizer Herkunft sind oder aus einem kulturell nahestehenden Land kommen. So wie es gegenwärtig eingerichtet ist, scheint das Krippenangebot in der Schweiz kaum als effizientes Instrument sozialer Investitionen zu wirken.

Increased alpha activity and modulations of fronto-parietal balance during motor transitions in the elderly

A hallmark of aging is the sensorimotor deficit, characterized by an increased reaction time and a reduction of motor abilities. Some mechanisms such as motor inhibition deteriorate with aging because of neuronal density alterations and modifications of connections between brain regions. These deficits may be compensated throughout a recruitment of additional areas. Studies have shown that old adults have increased difficulty in performing bimanual coordination tasks compared with young adults. In contrast, motor switching is poorly documented and is expected to engage increasing resources in the elderly. The present study examines performances and electro-cortical correlates of motor switching in young and elderly adults.

Qualité et économies: vont-elles de pair [Quality and saving: do they run together?]

In the healthcare debate, it is often stated that better quality leads to savings. Quality systems lead to additional costs for setting up, running and external evaluations. In addition, suppression of implicit rationing leads to additional costs. On the other hand, they lead to savings by procedures simplification, improvement of patients' health state and quicker integration of new collaborators. It is then logical to imagine that financial incentives could improve quality. First evidences of pay for performances initiatives show a positive impact but also some limitations. Quality and savings are linked together and require all our attention.

Use of active personal dosemeters in interventional radiology and cardiology: Tests in laboratory conditions and recommendations - ORAMED project

Active personal dosemeters (APD) have been found to be very efficient tools to reduce occupational doses in many applications of ionizing radiation. In order to be used in interventional radiology and cardiology (IR/IC), APDs should be able to measure low energy photons and pulsed radiation with relatively high instantaneous personal dose equivalent rates. A study concerning the optimization of the use of APDs in IR/IC was performed in the framework of the ORAMED project, a Collaborative Project (2008-2011) supported by the European Commission within its 7th Framework Program. In particular, eight commercial APDs were tested in continuous and pulsed X-ray fields delivered by calibration laboratories in order to evaluate their performances. Most of APDs provide a response in pulsed mode more or less affected by the personal dose equivalent rate, which means they could be used in routine monitoring provided that correction factors are introduced. These results emphasize the importance of adding tests in pulsed mode in type-test procedures for APDs. Some general recommendations are proposed in the end of this paper for the selection and use of APDs at IR/IC workplaces.

Performance aux tests d'intelligence : vers une inversion de l'effet Flynn ?

Des nombreuses études ont montré une augmentation des scores aux tests d'aptitudes à travers les générations (« effet Flynn »). Différentes hypothèses d'ordre biologique, social et/ou éducationnels ont été élaborées afin d'expliquer ce phénomène. L'objectif de cette recherche est d'examiner l'évolution des performances aux tests d'aptitudes sur la base d'étalonnages datant de 1991 et de 2002. Les résultats suggèrent une inversion non homogène de l'effet Flynn. La diminution concerne plus particulièrement les tests d'aptitudes scolaires, comme ceux évaluant le facteur verbal et numérique. Cette étude pourrait refléter un changement de l'importance accordée aux différentes aptitudes peu évaluées en orientation scolaire et professionnelle.

Rhétorique et cognition : perspectives théoriques et stratégies persuasives

D'une certaine manière, la rhétorique est un art cognitif. L'art de discourir en situation concrète dans l'espoir de faire adhérer l'auditoire à une thèse suppose une forte aptitude cognitive: celle de se représenter la façon dont l'auditoire lui-même se représente une situation rhétorique. Or, à partir du moment où agir sur les représentations d'autrui est facilité par des techniques rhétoriques ou sophistiques, la question de la tromperie verbale s'est immiscée dans des affaires de régulation sociale et, avec elle, des enjeux tant de crédibilité que de crédulité. Dans le cadre démocratique rendant encore plus aiguë une forme de dépendance à l'information d'autrui, la nécessité de croire tout comme la possibilité d'être leurré mettent à l'épreuve tant le fonctionnement social de la Cité que l'évaluation des informations et de leurs auteurs. Le but des contributions de cet ouvrage n'est pas de dénoncer les effets de certains schèmes argumentatifs que d'aucuns jugeraient fallacieux ni d'ajouter une couche nouvelle aux critiques des sophismes, mais d'étudier leur fonctionnement et leurs effets cognitifs hic et nunc. Quels sont les mécanismes langagiers et cognitifs qui expliquent la «performance» des arguments réputés fallacieux? Comment fonctionnent les stratégies rhétoriques à l'intersection entre cognition, sciences du langage et société? Cet ouvrage, issu du colloque Communication et Cognition: manipulation, persuasion et biais dans le langage, tenu à Neuchâtel du 26 au 28 janvier 2011, propose plusieurs propositions originales ou hypothèses stimulantes dans l'espoir qu'elles inspireront tant les chercheurs spécialisés en rhétorique et sciences du langage à aller voir du côté de la psychologie cognitive que les spécialistes de ce domaine à mettre en évidence la rhétoricité de leurs recherches. English version: In a way, rhetoric is a cognitive art. The art of speaking in concrete situations in the hope of gaining the audience's consent on a given issue requires the operation of a cognitive ability: that of being able to represent the way an audience represents itself a rhetorical situation. Nonetheless, once we consider that rhetorical or sophistic techniques influence people's representations, verbal deception becomes a matter of social regulation, together with issues of credibility and credulity. In a democratic context fostering a form of dependence towards other people's information, the necessity of believing everything and the possibility of being duped are challenges for both the social management of the City and the evaluation of information and of its sources. The contribution of the chapters of this volume is neither to be found in the condemnation of the fallacious effects of specific argument schemes nor in the addition of yet another layer to fallacy criticism, but in the study of how fallacies work, hic et nunc. What are the linguistic and cognitive mechanisms at play behind the "performance" of fallacious arguments? How do rhetorical strategies work at the interface of cognition, language science and society? This book gathers papers that were presented during the international conference Communication & Cognition: manipulation, persuasion and biases in language, held at the University of Neuchâtel in January 2011. A number of original proposals and stimulating hypotheses emerge from them: we hope that these will inspire researchers in the language sciences who specialise in rhetoric to take on board cognitive scientific insights but also researchers in cognitive science to engage with the rhetoricity of their own research.

Jeux de miroir de la « politisation » : les acteurs associatifs de quartier à Casablanca

Suivre le parcours de quelques membres des bureaux de trois associations de quartier à Casablanca, notamment via les qualifications que les acteurs donnent eux-mêmes de leurs actions, révèle les intrications de l'espace associatif et de la sphère politique au Maroc. À travers un jeu de miroir, les frontières entre ces deux univers font l'objet de luttes continuelles. L'action associative se construit tantôt en dissociation avec « la politique », tantôt en connexion avec elle. Elle est alors investie comme « activité sociale », substitut à la participation politique, tribune pour des acteurs marginalisés ou tremplin à l'échelle locale, et peut conduire à une renégociation du rapport au politique. Du fait même des points de jonction entre scènes associative, partisane, électorale, syndicale et protestataire, l'action associative expose les primo-engagés à plusieurs types de participations. Elle les dote de compétences praxiques et cognitives, les projette encore davantage dans un terrain propice aux interactions avec diverses agences de gouvernementalité, favorise dans un va-et-vient la reconversion circulaire de ressources et de savoir-faire. Il peut arriver également qu'elle éveille des appétences pour « la politique », pour la compétition électorale, ou qu'elle produise de l'empowerment. D'une situation à l'autre, elle fait l'objet d'une palette de définitions, d'investissements et de (micro)stratégies aussi vastes que variables, diachroniquement et synchroniquement.

En torno a los efectos de la edad en el aprendizaje escolar de una lengua extrangera

The purpose of this article is to treat a currently much debated issue, the effects of age on second language learning. To do so, we contrast data collected by our research team from over one thousand seven hundred young and adult learners with four popular beliefs or generalizations, which, while deeply rooted in this society, are not always corroborated by our data.Two of these generalizations about Second Language Acquisition (languages spoken in the social context) seem to be widely accepted: a) older children, adolescents and adults are quicker and more efficient at the first stages of learning than are younger learners; b) in a natural context children with an early start are more liable to attain higher levels of proficiency. However, in the context of Foreign Language Acquisition, the context in which we collect the data, this second generalization is difficult to verify due to the low number of instructional hours (a maximum of some 800 hours) and the lower levels of language exposure time provided. The design of our research project has allowed us to study differences observed with respect to the age of onset (ranging from 2 to 18+), but in this article we focus on students who began English instruction at the age of 8 (LOGSE Educational System) and those who began at the age of 11 (EGB). We have collected data from both groups after a period of 200 (Time 1) and 416 instructional hours (Time 2), and we are currently collecting data after a period of 726 instructional hours (Time 3). We have designed and administered a variety of tests: tests on English production and reception, both oral and written, and within both academic and communicative oriented approaches, on the learners' L1 (Spanish and Catalan), as well as a questionnaire eliciting personal and sociolinguistic information. The questions we address and the relevant empirical evidence are as follows: 1. "For young children, learning languages is a game. They enjoy it more than adults."Our data demonstrate that the situation is not quite so. Firstly, both at the levels of Primary and Secondary education (ranging from 70.5% in 11-year-olds to 89% in 14-year-olds) students have a positive attitude towards learning English. Secondly, there is a difference between the two groups with respect to the factors they cite as responsible for their motivation to learn English: the younger students cite intrinsic factors, such as the games they play, the methodology used and the teacher, whereas the older students cite extrinsic factors, such as the role of their knowledge of English in the achievement of their future professional goals. 2 ."Young children have more resources to learn languages." Here our data suggest just the opposite. The ability to employ learning strategies (actions or steps used) increases with age. Older learners' strategies are more varied and cognitively more complex. In contrast, younger learners depend more on their interlocutor and external resources and therefore have a lower level of autonomy in their learning. 3. "Young children don't talk much but understand a lot"This third generalization does seem to be confirmed, at least to a certain extent, by our data in relation to the analysis of differences due to the age factor and productive use of the target language. As seen above, the comparably slower progress of the younger learners is confirmed. Our analysis of interpersonal receptive abilities demonstrates as well the advantage of the older learners. Nevertheless, with respect to passive receptive activities (for example, simple recognition of words or sentences) no great differences are observed. Statistical analyses suggest that in this test, in contrast to the others analyzed, the dominance of the subjects' L1s (reflecting a cognitive capacity that grows with age) has no significant influence on the learning process. 4. "The sooner they begin, the better their results will be in written language"This is not either completely confirmed in our research. First of all, we perceive that certain compensatory strategies disappear only with age, but not with the number of instructional hours. Secondly, given an identical number of instructional hours, the older subjects obtain better results. With respect to our analysis of data from subjects of the same age (12 years old) but with a different number of instructional hours (200 and 416 respectively, as they began at the ages of 11 and 8), we observe that those who began earlier excel only in the area of lexical fluency. In conclusion, the superior rate of older learners appears to be due to their higher level of cognitive development, a factor which allows them to benefit more from formal or explicit instruction in the school context. Younger learners, however, do not benefit from the quantity and quality of linguistic exposure typical of a natural acquisition context in which they would be allowed to make use of implicit learning abilities. It seems clear, then, that the initiative in this country to begin foreign language instruction earlier will have positive effects only if it occurs in combination with either higher levels of exposure time to the foreign language, or, alternatively, with its use as the language of instruction in other areas of the curriculum.

En torno a los efectos de la edad en el aprendizaje escolar de una lengua extrangera

The purpose of this article is to treat a currently much debated issue, the effects of age on second language learning. To do so, we contrast data collected by our research team from over one thousand seven hundred young and adult learners with four popular beliefs or generalizations, which, while deeply rooted in this society, are not always corroborated by our data.Two of these generalizations about Second Language Acquisition (languages spoken in the social context) seem to be widely accepted: a) older children, adolescents and adults are quicker and more efficient at the first stages of learning than are younger learners; b) in a natural context children with an early start are more liable to attain higher levels of proficiency. However, in the context of Foreign Language Acquisition, the context in which we collect the data, this second generalization is difficult to verify due to the low number of instructional hours (a maximum of some 800 hours) and the lower levels of language exposure time provided. The design of our research project has allowed us to study differences observed with respect to the age of onset (ranging from 2 to 18+), but in this article we focus on students who began English instruction at the age of 8 (LOGSE Educational System) and those who began at the age of 11 (EGB). We have collected data from both groups after a period of 200 (Time 1) and 416 instructional hours (Time 2), and we are currently collecting data after a period of 726 instructional hours (Time 3). We have designed and administered a variety of tests: tests on English production and reception, both oral and written, and within both academic and communicative oriented approaches, on the learners' L1 (Spanish and Catalan), as well as a questionnaire eliciting personal and sociolinguistic information. The questions we address and the relevant empirical evidence are as follows: 1. "For young children, learning languages is a game. They enjoy it more than adults."Our data demonstrate that the situation is not quite so. Firstly, both at the levels of Primary and Secondary education (ranging from 70.5% in 11-year-olds to 89% in 14-year-olds) students have a positive attitude towards learning English. Secondly, there is a difference between the two groups with respect to the factors they cite as responsible for their motivation to learn English: the younger students cite intrinsic factors, such as the games they play, the methodology used and the teacher, whereas the older students cite extrinsic factors, such as the role of their knowledge of English in the achievement of their future professional goals. 2 ."Young children have more resources to learn languages." Here our data suggest just the opposite. The ability to employ learning strategies (actions or steps used) increases with age. Older learners' strategies are more varied and cognitively more complex. In contrast, younger learners depend more on their interlocutor and external resources and therefore have a lower level of autonomy in their learning. 3. "Young children don't talk much but understand a lot"This third generalization does seem to be confirmed, at least to a certain extent, by our data in relation to the analysis of differences due to the age factor and productive use of the target language. As seen above, the comparably slower progress of the younger learners is confirmed. Our analysis of interpersonal receptive abilities demonstrates as well the advantage of the older learners. Nevertheless, with respect to passive receptive activities (for example, simple recognition of words or sentences) no great differences are observed. Statistical analyses suggest that in this test, in contrast to the others analyzed, the dominance of the subjects' L1s (reflecting a cognitive capacity that grows with age) has no significant influence on the learning process. 4. "The sooner they begin, the better their results will be in written language"This is not either completely confirmed in our research. First of all, we perceive that certain compensatory strategies disappear only with age, but not with the number of instructional hours. Secondly, given an identical number of instructional hours, the older subjects obtain better results. With respect to our analysis of data from subjects of the same age (12 years old) but with a different number of instructional hours (200 and 416 respectively, as they began at the ages of 11 and 8), we observe that those who began earlier excel only in the area of lexical fluency. In conclusion, the superior rate of older learners appears to be due to their higher level of cognitive development, a factor which allows them to benefit more from formal or explicit instruction in the school context. Younger learners, however, do not benefit from the quantity and quality of linguistic exposure typical of a natural acquisition context in which they would be allowed to make use of implicit learning abilities. It seems clear, then, that the initiative in this country to begin foreign language instruction earlier will have positive effects only if it occurs in combination with either higher levels of exposure time to the foreign language, or, alternatively, with its use as the language of instruction in other areas of the curriculum.

The fallacy of slimming products: a case analysis in Switzerland

Introduction: Many people desire to lose weight. This favors the marketing of "miracle" products with overemphasized slimming capacities. To our knowledge, no study regarding the claimed performances of slimming products has ever been conducted in Switzerland. Objectives: To assess weight loss claims of slimming products available in Switzerland by analyzing their corresponding advertisements. Methods: Between May 2008 and February 2013, 31 advertisements for 13 different slimming products from a single producer were collected. Weight loss claims and text of the advertisement were analyzed. Results: Weight loss claims ranged between 7 and 31 kg, with an estimated daily weight loss ranging between 300 g and 1 kg. 84% of the advertisements targeted women (by including the photograph of a woman), 61% showed a picture of a person before and after using the product, and 51% claimed that the product had improved marital relationships. The terms "natural", "miracle/extraordinary" and "scientific" were present in 92%, 77%, and 31% of the products, respectively. Free gifts were provided to buyers for 69% of the products. Cost was very similar for all 13 products (range: 49 to 59 CHF, with 8 products costing the same amount) and no correlation was found between cost of the product and weight loss claims. No differences were found for weight loss claims according to presence or absence of a picture or of the terms ".natural", ".miracle/extraordinary" and ".scientific" Finally, the yearly costs for advertising such products (French-speaking Switzerland) ranged between 56,000 and 126,000 CHF, suggesting that the gains obtained were higher than this value. Conclusion: In Switzerland, advertisements for slimming products use positive and reassuring terms to attract consumers, which are lured by unreachable, false promises of rapid and easy weight loss. Taking into account the costs of advertising, the gains obtained appear to be significant. Legislation on advertising of such products is urgently needed.

Statistical properties of population differentiation estimators under stepwise mutation in a finite island model.

Microsatellite loci mutate at an extremely high rate and are generally thought to evolve through a stepwise mutation model. Several differentiation statistics taking into account the particular mutation scheme of the microsatellite have been proposed. The most commonly used is R(ST) which is independent of the mutation rate under a generalized stepwise mutation model. F(ST) and R(ST) are commonly reported in the literature, but often differ widely. Here we compare their statistical performances using individual-based simulations of a finite island model. The simulations were run under different levels of gene flow, mutation rates, population number and sizes. In addition to the per locus statistical properties, we compare two ways of combining R(ST) over loci. Our simulations show that even under a strict stepwise mutation model, no statistic is best overall. All estimators suffer to different extents from large bias and variance. While R(ST) better reflects population differentiation in populations characterized by very low gene-exchange, F(ST) gives better estimates in cases of high levels of gene flow. The number of loci sampled (12, 24, or 96) has only a minor effect on the relative performance of the estimators under study. For all estimators there is a striking effect of the number of samples, with the differentiation estimates showing very odd distributions for two samples.

Pore-scale modeling of two-phase flow instabilities in porous media

Les problèmes d'écoulements multiphasiques en média poreux sont d'un grand intérêt pour de nombreuses applications scientifiques et techniques ; comme la séquestration de C02, l'extraction de pétrole et la dépollution des aquifères. La complexité intrinsèque des systèmes multiphasiques et l'hétérogénéité des formations géologiques sur des échelles multiples représentent un challenge majeur pour comprendre et modéliser les déplacements immiscibles dans les milieux poreux. Les descriptions à l'échelle supérieure basées sur la généralisation de l'équation de Darcy sont largement utilisées, mais ces méthodes sont sujettes à limitations pour les écoulements présentant de l'hystérèse. Les avancées récentes en terme de performances computationnelles et le développement de méthodes précises pour caractériser l'espace interstitiel ainsi que la distribution des phases ont favorisé l'utilisation de modèles qui permettent une résolution fine à l'échelle du pore. Ces modèles offrent un aperçu des caractéristiques de l'écoulement qui ne peuvent pas être facilement observées en laboratoire et peuvent être utilisé pour expliquer la différence entre les processus physiques et les modèles à l'échelle macroscopique existants. L'objet premier de la thèse se porte sur la simulation numérique directe : les équations de Navier-Stokes sont résolues dans l'espace interstitiel et la méthode du volume de fluide (VOF) est employée pour suivre l'évolution de l'interface. Dans VOF, la distribution des phases est décrite par une fonction fluide pour l'ensemble du domaine et des conditions aux bords particulières permettent la prise en compte des propriétés de mouillage du milieu poreux. Dans la première partie de la thèse, nous simulons le drainage dans une cellule Hele-Shaw 2D avec des obstacles cylindriques. Nous montrons que l'approche proposée est applicable même pour des ratios de densité et de viscosité très importants et permet de modéliser la transition entre déplacement stable et digitation visqueuse. Nous intéressons ensuite à l'interprétation de la pression capillaire à l'échelle macroscopique. Nous montrons que les techniques basées sur la moyenne spatiale de la pression présentent plusieurs limitations et sont imprécises en présence d'effets visqueux et de piégeage. Au contraire, une définition basée sur l'énergie permet de séparer les contributions capillaires des effets visqueux. La seconde partie de la thèse est consacrée à l'investigation des effets d'inertie associés aux reconfigurations irréversibles du ménisque causé par l'interface des instabilités. Comme prototype pour ces phénomènes, nous étudions d'abord la dynamique d'un ménisque dans un pore angulaire. Nous montrons que, dans un réseau de pores cubiques, les sauts et reconfigurations sont si fréquents que les effets d'inertie mènent à différentes configurations des fluides. A cause de la non-linéarité du problème, la distribution des fluides influence le travail des forces de pression, qui, à son tour, provoque une chute de pression dans la loi de Darcy. Cela suggère que ces phénomènes devraient être pris en compte lorsque que l'on décrit l'écoulement multiphasique en média poreux à l'échelle macroscopique. La dernière partie de la thèse s'attache à démontrer la validité de notre approche par une comparaison avec des expériences en laboratoire : un drainage instable dans un milieu poreux quasi 2D (une cellule Hele-Shaw avec des obstacles cylindriques). Plusieurs simulations sont tournées sous différentes conditions aux bords et en utilisant différents modèles (modèle intégré 2D et modèle 3D) afin de comparer certaines quantités macroscopiques avec les observations au laboratoire correspondantes. Malgré le challenge de modéliser des déplacements instables, où, par définition, de petites perturbations peuvent grandir sans fin, notre approche numérique apporte de résultats satisfaisants pour tous les cas étudiés. - Problems involving multiphase flow in porous media are of great interest in many scientific and engineering applications including Carbon Capture and Storage, oil recovery and groundwater remediation. The intrinsic complexity of multiphase systems and the multi scale heterogeneity of geological formations represent the major challenges to understand and model immiscible displacement in porous media. Upscaled descriptions based on generalization of Darcy's law are widely used, but they are subject to several limitations for flow that exhibit hysteric and history- dependent behaviors. Recent advances in high performance computing and the development of accurate methods to characterize pore space and phase distribution have fostered the use of models that allow sub-pore resolution. These models provide an insight on flow characteristics that cannot be easily achieved by laboratory experiments and can be used to explain the gap between physical processes and existing macro-scale models. We focus on direct numerical simulations: we solve the Navier-Stokes equations for mass and momentum conservation in the pore space and employ the Volume Of Fluid (VOF) method to track the evolution of the interface. In the VOF the distribution of the phases is described by a fluid function (whole-domain formulation) and special boundary conditions account for the wetting properties of the porous medium. In the first part of this thesis we simulate drainage in a 2-D Hele-Shaw cell filled with cylindrical obstacles. We show that the proposed approach can handle very large density and viscosity ratios and it is able to model the transition from stable displacement to viscous fingering. We then focus on the interpretation of the macroscopic capillary pressure showing that pressure average techniques are subject to several limitations and they are not accurate in presence of viscous effects and trapping. On the contrary an energy-based definition allows separating viscous and capillary contributions. In the second part of the thesis we investigate inertia effects associated with abrupt and irreversible reconfigurations of the menisci caused by interface instabilities. As a prototype of these phenomena we first consider the dynamics of a meniscus in an angular pore. We show that in a network of cubic pores, jumps and reconfigurations are so frequent that inertia effects lead to different fluid configurations. Due to the non-linearity of the problem, the distribution of the fluids influences the work done by pressure forces, which is in turn related to the pressure drop in Darcy's law. This suggests that these phenomena should be taken into account when upscaling multiphase flow in porous media. The last part of the thesis is devoted to proving the accuracy of the numerical approach by validation with experiments of unstable primary drainage in a quasi-2D porous medium (i.e., Hele-Shaw cell filled with cylindrical obstacles). We perform simulations under different boundary conditions and using different models (2-D integrated and full 3-D) and we compare several macroscopic quantities with the corresponding experiment. Despite the intrinsic challenges of modeling unstable displacement, where by definition small perturbations can grow without bounds, the numerical method gives satisfactory results for all the cases studied.

Computational and statistical analysis of copy number variants in normal and cancer genomes

AbstractAlthough the genomes from any two human individuals are more than 99.99% identical at the sequence level, some structural variation can be observed. Differences between genomes include single nucleotide polymorphism (SNP), inversion and copy number changes (gain or loss of DNA). The latter can range from submicroscopic events (CNVs, at least 1kb in size) to complete chromosomal aneuploidies. Small copy number variations have often no (lethal) consequences to the cell, but a few were associated to disease susceptibility and phenotypic variations. Larger re-arrangements (i.e. complete chromosome gain) are frequently associated with more severe consequences on health such as genomic disorders and cancer. High-throughput technologies like DNA microarrays enable the detection of CNVs in a genome-wide fashion. Since the initial catalogue of CNVs in the human genome in 2006, there has been tremendous interest in CNVs both in the context of population and medical genetics. Understanding CNV patterns within and between human populations is essential to elucidate their possible contribution to disease. But genome analysis is a challenging task; the technology evolves rapidly creating needs for novel, efficient and robust analytical tools which need to be compared with existing ones. Also, while the link between CNV and disease has been established, the relative CNV contribution is not fully understood and the predisposition to disease from CNVs of the general population has not been yet investigated.During my PhD thesis, I worked on several aspects related to CNVs. As l will report in chapter 3, ! was interested in computational methods to detect CNVs from the general population. I had access to the CoLaus dataset, a population-based study with more than 6,000 participants from the Lausanne area. All these individuals were analysed on SNP arrays and extensive clinical information were available. My work explored existing CNV detection methods and I developed a variety of metrics to compare their performance. Since these methods were not producing entirely satisfactory results, I implemented my own method which outperformed two existing methods. I also devised strategies to combine CNVs from different individuals into CNV regions.I was also interested in the clinical impact of CNVs in common disease (chapter 4). Through an international collaboration led by the Centre Hospitalier Universitaire Vaudois (CHUV) and the Imperial College London I was involved as a main data analyst in the investigation of a rare deletion at chromosome 16p11 detected in obese patients. Specifically, we compared 8,456 obese patients and 11,856 individuals from the general population and we found that the deletion was accounting for 0.7% of the morbid obesity cases and was absent in healthy non- obese controls. This highlights the importance of rare variants with strong impact and provides new insights in the design of clinical studies to identify the missing heritability in common disease.Furthermore, I was interested in the detection of somatic copy number alterations (SCNA) and their consequences in cancer (chapter 5). This project was a collaboration initiated by the Ludwig Institute for Cancer Research and involved other groups from the Swiss Institute of Bioinformatics, the CHUV and Universities of Lausanne and Geneva. The focus of my work was to identify genes with altered expression levels within somatic copy number alterations (SCNA) in seven metastatic melanoma ceil lines, using CGH and SNP arrays, RNA-seq, and karyotyping. Very few SCNA genes were shared by even two melanoma samples making it difficult to draw any conclusions at the individual gene level. To overcome this limitation, I used a network-guided analysis to determine whether any pathways, defined by amplified or deleted genes, were common among the samples. Six of the melanoma samples were potentially altered in four pathways and five samples harboured copy-number and expression changes in components of six pathways. In total, this approach identified 28 pathways. Validation with two external, large melanoma datasets confirmed all but three of the detected pathways and demonstrated the utility of network-guided approaches for both large and small datasets analysis.RésuméBien que le génome de deux individus soit similaire à plus de 99.99%, des différences de structure peuvent être observées. Ces différences incluent les polymorphismes simples de nucléotides, les inversions et les changements en nombre de copies (gain ou perte d'ADN). Ces derniers varient de petits événements dits sous-microscopiques (moins de 1kb en taille), appelés CNVs (copy number variants) jusqu'à des événements plus large pouvant affecter des chromosomes entiers. Les petites variations sont généralement sans conséquence pour la cellule, toutefois certaines ont été impliquées dans la prédisposition à certaines maladies, et à des variations phénotypiques dans la population générale. Les réarrangements plus grands (par exemple, une copie additionnelle d'un chromosome appelée communément trisomie) ont des répercutions plus grave pour la santé, comme par exemple dans certains syndromes génomiques et dans le cancer. Les technologies à haut-débit telle les puces à ADN permettent la détection de CNVs à l'échelle du génome humain. La cartographie en 2006 des CNV du génome humain, a suscité un fort intérêt en génétique des populations et en génétique médicale. La détection de différences au sein et entre plusieurs populations est un élément clef pour élucider la contribution possible des CNVs dans les maladies. Toutefois l'analyse du génome reste une tâche difficile, la technologie évolue très rapidement créant de nouveaux besoins pour le développement d'outils, l'amélioration des précédents, et la comparaison des différentes méthodes. De plus, si le lien entre CNV et maladie a été établit, leur contribution précise n'est pas encore comprise. De même que les études sur la prédisposition aux maladies par des CNVs détectés dans la population générale n'ont pas encore été réalisées.Pendant mon doctorat, je me suis concentré sur trois axes principaux ayant attrait aux CNV. Dans le chapitre 3, je détaille mes travaux sur les méthodes d'analyses des puces à ADN. J'ai eu accès aux données du projet CoLaus, une étude de la population de Lausanne. Dans cette étude, le génome de plus de 6000 individus a été analysé avec des puces SNP et de nombreuses informations cliniques ont été récoltées. Pendant mes travaux, j'ai utilisé et comparé plusieurs méthodes de détection des CNVs. Les résultats n'étant pas complètement satisfaisant, j'ai implémenté ma propre méthode qui donne de meilleures performances que deux des trois autres méthodes utilisées. Je me suis aussi intéressé aux stratégies pour combiner les CNVs de différents individus en régions.Je me suis aussi intéressé à l'impact clinique des CNVs dans le cas des maladies génétiques communes (chapitre 4). Ce projet fut possible grâce à une étroite collaboration avec le Centre Hospitalier Universitaire Vaudois (CHUV) et l'Impérial College à Londres. Dans ce projet, j'ai été l'un des analystes principaux et j'ai travaillé sur l'impact clinique d'une délétion rare du chromosome 16p11 présente chez des patients atteints d'obésité. Dans cette collaboration multidisciplinaire, nous avons comparés 8'456 patients atteint d'obésité et 11 '856 individus de la population générale. Nous avons trouvés que la délétion était impliquée dans 0.7% des cas d'obésité morbide et était absente chez les contrôles sains (non-atteint d'obésité). Notre étude illustre l'importance des CNVs rares qui peuvent avoir un impact clinique très important. De plus, ceci permet d'envisager une alternative aux études d'associations pour améliorer notre compréhension de l'étiologie des maladies génétiques communes.Egalement, j'ai travaillé sur la détection d'altérations somatiques en nombres de copies (SCNA) et de leurs conséquences pour le cancer (chapitre 5). Ce projet fut une collaboration initiée par l'Institut Ludwig de Recherche contre le Cancer et impliquant l'Institut Suisse de Bioinformatique, le CHUV et les Universités de Lausanne et Genève. Je me suis concentré sur l'identification de gènes affectés par des SCNAs et avec une sur- ou sous-expression dans des lignées cellulaires dérivées de mélanomes métastatiques. Les données utilisées ont été générées par des puces ADN (CGH et SNP) et du séquençage à haut débit du transcriptome. Mes recherches ont montrées que peu de gènes sont récurrents entre les mélanomes, ce qui rend difficile l'interprétation des résultats. Pour contourner ces limitations, j'ai utilisé une analyse de réseaux pour définir si des réseaux de signalisations enrichis en gènes amplifiés ou perdus, étaient communs aux différents échantillons. En fait, parmi les 28 réseaux détectés, quatre réseaux sont potentiellement dérégulés chez six mélanomes, et six réseaux supplémentaires sont affectés chez cinq mélanomes. La validation de ces résultats avec deux larges jeux de données publiques, a confirmée tous ces réseaux sauf trois. Ceci démontre l'utilité de cette approche pour l'analyse de petits et de larges jeux de données.Résumé grand publicL'avènement de la biologie moléculaire, en particulier ces dix dernières années, a révolutionné la recherche en génétique médicale. Grâce à la disponibilité du génome humain de référence dès 2001, de nouvelles technologies telles que les puces à ADN sont apparues et ont permis d'étudier le génome dans son ensemble avec une résolution dite sous-microscopique jusque-là impossible par les techniques traditionnelles de cytogénétique. Un des exemples les plus importants est l'étude des variations structurales du génome, en particulier l'étude du nombre de copies des gènes. Il était établi dès 1959 avec l'identification de la trisomie 21 par le professeur Jérôme Lejeune que le gain d'un chromosome supplémentaire était à l'origine de syndrome génétique avec des répercussions graves pour la santé du patient. Ces observations ont également été réalisées en oncologie sur les cellules cancéreuses qui accumulent fréquemment des aberrations en nombre de copies (telles que la perte ou le gain d'un ou plusieurs chromosomes). Dès 2004, plusieurs groupes de recherches ont répertorié des changements en nombre de copies dans des individus provenant de la population générale (c'est-à-dire sans symptômes cliniques visibles). En 2006, le Dr. Richard Redon a établi la première carte de variation en nombre de copies dans la population générale. Ces découvertes ont démontrées que les variations dans le génome était fréquentes et que la plupart d'entre elles étaient bénignes, c'est-à-dire sans conséquence clinique pour la santé de l'individu. Ceci a suscité un très grand intérêt pour comprendre les variations naturelles entre individus mais aussi pour mieux appréhender la prédisposition génétique à certaines maladies.Lors de ma thèse, j'ai développé de nouveaux outils informatiques pour l'analyse de puces à ADN dans le but de cartographier ces variations à l'échelle génomique. J'ai utilisé ces outils pour établir les variations dans la population suisse et je me suis consacré par la suite à l'étude de facteurs pouvant expliquer la prédisposition aux maladies telles que l'obésité. Cette étude en collaboration avec le Centre Hospitalier Universitaire Vaudois a permis l'identification d'une délétion sur le chromosome 16 expliquant 0.7% des cas d'obésité morbide. Cette étude a plusieurs répercussions. Tout d'abord elle permet d'effectuer le diagnostique chez les enfants à naître afin de déterminer leur prédisposition à l'obésité. Ensuite ce locus implique une vingtaine de gènes. Ceci permet de formuler de nouvelles hypothèses de travail et d'orienter la recherche afin d'améliorer notre compréhension de la maladie et l'espoir de découvrir un nouveau traitement Enfin notre étude fournit une alternative aux études d'association génétique qui n'ont eu jusqu'à présent qu'un succès mitigé.Dans la dernière partie de ma thèse, je me suis intéressé à l'analyse des aberrations en nombre de copies dans le cancer. Mon choix s'est porté sur l'étude de mélanomes, impliqués dans le cancer de la peau. Le mélanome est une tumeur très agressive, elle est responsable de 80% des décès des cancers de la peau et est souvent résistante aux traitements utilisés en oncologie (chimiothérapie, radiothérapie). Dans le cadre d'une collaboration entre l'Institut Ludwig de Recherche contre le Cancer, l'Institut Suisse de Bioinformatique, le CHUV et les universités de Lausanne et Genève, nous avons séquencés l'exome (les gènes) et le transcriptome (l'expression des gènes) de sept mélanomes métastatiques, effectués des analyses du nombre de copies par des puces à ADN et des caryotypes. Mes travaux ont permis le développement de nouvelles méthodes d'analyses adaptées au cancer, d'établir la liste des réseaux de signalisation cellulaire affectés de façon récurrente chez le mélanome et d'identifier deux cibles thérapeutiques potentielles jusqu'alors ignorées dans les cancers de la peau.

Machine learning for geospatial data : algorithms, software tools and case studies

Résumé Cette thèse est consacrée à l'analyse, la modélisation et la visualisation de données environnementales à référence spatiale à l'aide d'algorithmes d'apprentissage automatique (Machine Learning). L'apprentissage automatique peut être considéré au sens large comme une sous-catégorie de l'intelligence artificielle qui concerne particulièrement le développement de techniques et d'algorithmes permettant à une machine d'apprendre à partir de données. Dans cette thèse, les algorithmes d'apprentissage automatique sont adaptés pour être appliqués à des données environnementales et à la prédiction spatiale. Pourquoi l'apprentissage automatique ? Parce que la majorité des algorithmes d'apprentissage automatiques sont universels, adaptatifs, non-linéaires, robustes et efficaces pour la modélisation. Ils peuvent résoudre des problèmes de classification, de régression et de modélisation de densité de probabilités dans des espaces à haute dimension, composés de variables informatives spatialisées (« géo-features ») en plus des coordonnées géographiques. De plus, ils sont idéaux pour être implémentés en tant qu'outils d'aide à la décision pour des questions environnementales allant de la reconnaissance de pattern à la modélisation et la prédiction en passant par la cartographie automatique. Leur efficacité est comparable au modèles géostatistiques dans l'espace des coordonnées géographiques, mais ils sont indispensables pour des données à hautes dimensions incluant des géo-features. Les algorithmes d'apprentissage automatique les plus importants et les plus populaires sont présentés théoriquement et implémentés sous forme de logiciels pour les sciences environnementales. Les principaux algorithmes décrits sont le Perceptron multicouches (MultiLayer Perceptron, MLP) - l'algorithme le plus connu dans l'intelligence artificielle, le réseau de neurones de régression généralisée (General Regression Neural Networks, GRNN), le réseau de neurones probabiliste (Probabilistic Neural Networks, PNN), les cartes auto-organisées (SelfOrganized Maps, SOM), les modèles à mixture Gaussiennes (Gaussian Mixture Models, GMM), les réseaux à fonctions de base radiales (Radial Basis Functions Networks, RBF) et les réseaux à mixture de densité (Mixture Density Networks, MDN). Cette gamme d'algorithmes permet de couvrir des tâches variées telle que la classification, la régression ou l'estimation de densité de probabilité. L'analyse exploratoire des données (Exploratory Data Analysis, EDA) est le premier pas de toute analyse de données. Dans cette thèse les concepts d'analyse exploratoire de données spatiales (Exploratory Spatial Data Analysis, ESDA) sont traités selon l'approche traditionnelle de la géostatistique avec la variographie expérimentale et selon les principes de l'apprentissage automatique. La variographie expérimentale, qui étudie les relations entre pairs de points, est un outil de base pour l'analyse géostatistique de corrélations spatiales anisotropiques qui permet de détecter la présence de patterns spatiaux descriptible par une statistique. L'approche de l'apprentissage automatique pour l'ESDA est présentée à travers l'application de la méthode des k plus proches voisins qui est très simple et possède d'excellentes qualités d'interprétation et de visualisation. Une part importante de la thèse traite de sujets d'actualité comme la cartographie automatique de données spatiales. Le réseau de neurones de régression généralisée est proposé pour résoudre cette tâche efficacement. Les performances du GRNN sont démontrées par des données de Comparaison d'Interpolation Spatiale (SIC) de 2004 pour lesquelles le GRNN bat significativement toutes les autres méthodes, particulièrement lors de situations d'urgence. La thèse est composée de quatre chapitres : théorie, applications, outils logiciels et des exemples guidés. Une partie importante du travail consiste en une collection de logiciels : Machine Learning Office. Cette collection de logiciels a été développée durant les 15 dernières années et a été utilisée pour l'enseignement de nombreux cours, dont des workshops internationaux en Chine, France, Italie, Irlande et Suisse ainsi que dans des projets de recherche fondamentaux et appliqués. Les cas d'études considérés couvrent un vaste spectre de problèmes géoenvironnementaux réels à basse et haute dimensionnalité, tels que la pollution de l'air, du sol et de l'eau par des produits radioactifs et des métaux lourds, la classification de types de sols et d'unités hydrogéologiques, la cartographie des incertitudes pour l'aide à la décision et l'estimation de risques naturels (glissements de terrain, avalanches). Des outils complémentaires pour l'analyse exploratoire des données et la visualisation ont également été développés en prenant soin de créer une interface conviviale et facile à l'utilisation. Machine Learning for geospatial data: algorithms, software tools and case studies Abstract The thesis is devoted to the analysis, modeling and visualisation of spatial environmental data using machine learning algorithms. In a broad sense machine learning can be considered as a subfield of artificial intelligence. It mainly concerns with the development of techniques and algorithms that allow computers to learn from data. In this thesis machine learning algorithms are adapted to learn from spatial environmental data and to make spatial predictions. Why machine learning? In few words most of machine learning algorithms are universal, adaptive, nonlinear, robust and efficient modeling tools. They can find solutions for the classification, regression, and probability density modeling problems in high-dimensional geo-feature spaces, composed of geographical space and additional relevant spatially referenced features. They are well-suited to be implemented as predictive engines in decision support systems, for the purposes of environmental data mining including pattern recognition, modeling and predictions as well as automatic data mapping. They have competitive efficiency to the geostatistical models in low dimensional geographical spaces but are indispensable in high-dimensional geo-feature spaces. The most important and popular machine learning algorithms and models interesting for geo- and environmental sciences are presented in details: from theoretical description of the concepts to the software implementation. The main algorithms and models considered are the following: multi-layer perceptron (a workhorse of machine learning), general regression neural networks, probabilistic neural networks, self-organising (Kohonen) maps, Gaussian mixture models, radial basis functions networks, mixture density networks. This set of models covers machine learning tasks such as classification, regression, and density estimation. Exploratory data analysis (EDA) is initial and very important part of data analysis. In this thesis the concepts of exploratory spatial data analysis (ESDA) is considered using both traditional geostatistical approach such as_experimental variography and machine learning. Experimental variography is a basic tool for geostatistical analysis of anisotropic spatial correlations which helps to understand the presence of spatial patterns, at least described by two-point statistics. A machine learning approach for ESDA is presented by applying the k-nearest neighbors (k-NN) method which is simple and has very good interpretation and visualization properties. Important part of the thesis deals with a hot topic of nowadays, namely, an automatic mapping of geospatial data. General regression neural networks (GRNN) is proposed as efficient model to solve this task. Performance of the GRNN model is demonstrated on Spatial Interpolation Comparison (SIC) 2004 data where GRNN model significantly outperformed all other approaches, especially in case of emergency conditions. The thesis consists of four chapters and has the following structure: theory, applications, software tools, and how-to-do-it examples. An important part of the work is a collection of software tools - Machine Learning Office. Machine Learning Office tools were developed during last 15 years and was used both for many teaching courses, including international workshops in China, France, Italy, Ireland, Switzerland and for realizing fundamental and applied research projects. Case studies considered cover wide spectrum of the real-life low and high-dimensional geo- and environmental problems, such as air, soil and water pollution by radionuclides and heavy metals, soil types and hydro-geological units classification, decision-oriented mapping with uncertainties, natural hazards (landslides, avalanches) assessments and susceptibility mapping. Complementary tools useful for the exploratory data analysis and visualisation were developed as well. The software is user friendly and easy to use.

Morphological, pedigree, and molecular distances and their association with hybrid wheat performance

The objectives of this work were to estimate the genetic distance among wheat genotypes using morphological, pedigree, molecular, and combined morphological and molecular measures, to determine the correlations between these measures, and to evaluate the combining ability of the genotypes. Three generations and two planting designs were studied. Six wheat genotypes were crossed using a diallel design. The F1, F2 and F3generations were evaluated in the field, in the crop seasons of 2003, 2004 and 2005, under spaced plant and full-row planting designs. The estimated general and specific combining abilities of tested hybrids were influenced both by the generation and the planting design. The correlation coefficients among the distance measures and between these measures and genotype performances of different generations for the two planting designs were low to moderate. In order to obtain a more precise estimate of the genetic distance among cultivars and its association with the hybrid performance, more than one generation, planting design, and genetic distance estimation technique should be employed.