Développement et validation d'un instrument non-invasifde caractérisation du comportement musculaire respiratoire

Réalisé en cotutelle avec l'Université Joseph Fourier École Doctorale Ingénierie pour la Santé,la Cognition et l'Environnement (France)

Variabilité stylistique des occupations du Sylvicole moyen ancien (400 av. n.è. – 500 de n.è.) sur la station 3-arrière de Pointe-du-Buisson : approche typologique

Ce mémoire porte sur la variabilité observée dans un assemblage, composé à la fois d’artéfacts lithiques et céramiques, représentatif de la plus grande collection archéologique dominée par une composante du Sylvicole moyen ancien connue au Québec. Les traits caractéristiques des poteries qui ont été transportées, abandonnées, et en partie manufacturées sur la station 3-arrière du complexe de Pointe-du-Buisson, sont appréhendés à travers une acception holistique de la notion de «style», qui inclut tous les aspects des attributs qu’elle couvre, à savoir les technologiques, les morphologiques, les décoratifs et les fonctionnels. Grâce à l’application d’une méthode typologique, une approche peu utilisée depuis plusieurs décennies, du moins dans le Nord-Est américain, et dont le mérite propre réside dans sa capacité à traiter l’artéfact dans son ensemble, des schémas comportementaux (cognitifs et procéduraux) visibles sur les tessons de bord décorés ont été mis en lumière. Ces derniers sont intimement liés aux techniques décoratives employées par les potières, et semblent s’être modifiés au fil du temps de la manière suivante : type «sigillé» précédant les types plus récents «repoussé» et «basculant». Une analyse comparative, basée sur un échantillon de sites localisés dans la région de Haut-Saint-Laurent et dans celles avoisinantes, a par ailleurs souligné d’importantes similarités entre l’assemblage céramique de la composante du Sylvicole moyen ancien de BhFl-1d’ et ceux des sites de Vieux-Pont (Estrie), d’Oka (rivière des Outaouais), de Pointe-du-Gouvernement (Haut-Richelieu) et de Winooski (aux abords du Lac Champlain dans le Vermont). Ces résultats appuient l’identification d’une manifestation culturelle qui est très étroitement connectée aux phases Canoe Point et Winooski de la tradition Point Peninsula. Résultant des conclusions susmentionnées, et d’autres issues d’enquêtes récentes, des considérations d’ordre taxonomique s’ensuivent. Bien qu’une refonte complète du taxon «Sylvicole moyen» soit prématurée, une critique de ce taxon s’avère nécessaire. Aussi des taxons tels que l’Early Horticultural Period de Snow ou le «Sylvicole initial» de Wright et Clermont sont discutés, dans la mesure où ils pourraient renvoyer à une définition plus générale, mais aussi peut-être plus fidèle, des caractéristiques anthropologiques propres aux populations qui ont vécu le long du Saint-Laurent et de ses tributaires depuis le Sylvicole inférieur jusqu’à la fin du Sylvicole moyen tardif.

Apport d’une évaluation biomécanique 3D du genou dans la prise en charge orthopédique de patients ayant une rupture du ligament croisé antérieur

Parmi les blessures sportives reliées au genou, 20 % impliquent le ligament croisé antérieur (LCA). Le LCA étant le principal stabilisateur du genou, une lésion à cette structure engendre une importante instabilité articulaire influençant considérablement la fonction du genou. L’évaluation clinique actuelle des patients ayant une atteinte au LCA présente malheureusement des limitations importantes à la fois dans l’investigation de l’impact de la blessure et dans le processus diagnostic. Une évaluation biomécanique tridimensionnelle (3D) du genou pourrait s’avérer une avenue innovante afin de pallier à ces limitations. L’objectif général de la thèse est de démontrer la valeur ajoutée du domaine biomécanique dans (1) l’investigation de l’impact de la blessure sur la fonction articulaire du genou et dans (2) l’aide au diagnostic. Pour répondre aux objectifs de recherche un groupe de 29 patients ayant une rupture du LCA (ACLD) et un groupe contrôle de 15 participants sains ont pris part à une évaluation biomécanique 3D du genou lors de tâches de marche sur tapis roulant. L’évaluation des patrons biomécaniques 3D du genou a permis de démontrer que les patients ACLD adoptent un mécanisme compensatoire que nous avons intitulé pivot-shift avoidance gait. Cette adaptation biomécanique a pour objectif d’éviter de positionner le genou dans une condition susceptible de provoquer une instabilité antérolatérale du genou lors de la marche. Par la suite, une méthode de classification a été développée afin d’associer de manière automatique et objective des patrons biomécaniques 3D du genou soit au groupe ACLD ou au groupe contrôle. Pour cela, des paramètres ont été extraits des patrons biomécaniques en utilisant une décomposition en ondelettes et ont ensuite été classifiés par la méthode du plus proche voisin. Notre méthode de classification a obtenu un excellent niveau précision, de sensibilité et de spécificité atteignant respectivement 88%, 90% et 87%. Cette méthode a donc le potentiel de servir d’outil d’aide à la décision clinique. La présente thèse a démontré l’apport considérable d’une évaluation biomécanique 3D du genou dans la prise en charge orthopédique de patients présentant une rupture du LCA; plus spécifiquement dans l’investigation de l’impact de la blessure et dans l’aide au diagnostic.

Analyse spectroscopique d'étoiles naines blanches riches en hydrogène(DA) : vers des modèles d'atmosphère améliorés sans paramètres libres

Le but de cette thèse est de raffiner et de mieux comprendre l'utilisation de la méthode spectroscopique, qui compare des spectres visibles de naines blanches à atmosphère riche en hydrogène (DA) à des spectres synthétiques pour en déterminer les paramètres atmosphériques (température effective et gravité de surface). Notre approche repose principalement sur le développement de modèles de spectres améliorés, qui proviennent eux-mêmes de modèles d'atmosphère de naines blanches de type DA. Nous présentons une nouvelle grille de spectres synthétiques de DA avec la première implémentation cohérente de la théorie du gaz non-idéal de Hummer & Mihalas et de la théorie unifiée de l'élargissement Stark de Vidal, Cooper & Smith. Cela permet un traitement adéquat du chevauchement des raies de la série de Balmer, sans la nécessité d'un paramètre libre. Nous montrons que ces spectres améliorés prédisent des gravités de surface qui sont plus stables en fonction de la température effective. Nous étudions ensuite le problème de longue date des gravités élevées pour les DA froides. L'hypothèse de Bergeron et al., selon laquelle les atmosphères sont contaminées par de l'hélium, est confrontée aux observations. À l'aide de spectres haute résolution récoltés au télescope Keck à Hawaii, nous trouvons des limites supérieures sur la quantité d'hélium dans les atmosphères de près de 10 fois moindres que celles requises par le scénario de Bergeron et al. La grille de spectres conçue dans ces travaux est ensuite appliquée à une nouvelle analyse spectroscopique de l'échantillon de DA du SDSS. Notre approche minutieuse permet de définir un échantillon plus propre et d'identifier un nombre important de naines blanches binaires. Nous déterminons qu'une coupure à un rapport signal-sur-bruit S/N > 15 optimise la grandeur et la qualité de l'échantillon pour calculer la masse moyenne, pour laquelle nous trouvons une valeur de 0.613 masse solaire. Finalement, huit nouveaux modèles 3D de naines blanches utilisant un traitement d'hydrodynamique radiative de la convection sont présentés. Nous avons également calculé des modèles avec la même physique, mais avec une traitement standard 1D de la convection avec la théorie de la longueur de mélange. Un analyse différentielle entre ces deux séries de modèles montre que les modèles 3D prédisent des gravités considérablement plus basses. Nous concluons que le problème des gravités élevées dans les naines blanches DA froides est fort probablement causé par une faiblesse dans la théorie de la longueur de mélange.

Elementary steps in aqueous proton transfer reactions : a first principles molecular dynamics study

La nature des acides dans un environnement aqueux est primordiale dans de nombreux aspects de la chimie et de la biologie. La caractéristique principale d'un acide est sa capacité à transférer un proton vers une molécule d'eau ou vers n'importe quelle base, mais ce procédé n'est pas aussi simple qu'il y paraît. Il peut au contraire être extrêmement complexe et dépendre de manière cruciale de la solvatation des différents intermédiaires de réaction impliqués. Cette thèse décrit les études computationnelles basées sur des simulations de dynamique moléculaire ab initio qui ont pour but d'obtenir une description à l'échelle moléculaire des divers procédés de transferts de proton entre acide et bases dans un milieu aqueux. Pour cela, nous avons étudié une serie de système, dont l'acide hydrofluorique aqueux, l'acide trifluoroacétique aqueux, et un système modèle constitué d'un phénol et d'une entité carboxylate reliés entre eux par une molécule d'eau en solution aqueuse. Deux états intermédiaires ont été identifiés pour le transfert d'un proton depuis un acide. Ces intermédiaires apparaissent stabilisés par un motif local de solvatation via des ponts H. Leurs signatures spectroscopiques ont été caractérisées au moyen de la spectroscopie infrarouge, en utilisant le formalisme de la dynamique moléculaire ab initio, qui inclut l'effet quantique nucléaire de manière explicite. Cette étude a aussi identifié trois chemins de réaction élémentaire, qui sont responsable pour le transfert d'un proton d'un acide à une base, ainsi que leurs échelles de temps caractéristiques. Les conclusions tirées de ces études sont discutées dans les détails, au niveau moléculaire, avec une emphase sur les comparaisons entre les résultats théoriques et les mesures expérimentales obtenues dans a littérature ou via des collaborateurs.

Identification et caractérisation des principaux fragments du collagène de type II du cartilage équin, produit in vitro par l'enzyme cathepsine K

La dégradation protéolytique du collagène de type II est considérée comme étant un facteur majeur dans le processus irréversible de dégradation de la matrice cartilagineuse lors d’ostéoarthrose. Outre les collagénases de la famille des métaloprotéinases de la matrice (MMP-1, -8, -13), la cathepsine K est parmi les seules enzymes susceptibles de dégrader la triple hélice intacte du collagène de type II, devenant ainsi un élément pertinent pour les recherches sur l’ostéoarthrose. L’objectif à court terme de notre étude consiste en l’identification et la caractérisation de sites de clivage spécifiques de la cathepsine K sur le collagène de type II équin. La technique d’électrophorèse SDS-PAGE 1D permet la visualisation des produits de digestion et la validation des résultats de la caractérisation moléculaire des fragments protéolytiques. La caractérisation est réalisée en combinant la digestion trypsique précédant l’analyse HPLC-ESI/MS. Les résultats ont permis d’établir les sites, présents sur la carte peptidique de la molécule de collagène de type II équin, des 48 résidus prolines (P) et 5 résidus lysines (K) supportant une modification post-traductionnelle. De plus, 6 fragments majeurs, différents de ceux produits par les MMPs, sont observés par SDS-PAGE 1D puis confirmés par HPLC-ESI/MS, correspondant aux sites suivants : F1 [G189-K190], F2 [G252-P253], F3 [P326-G327], F4 [P428-G429], F5 [P563-G564] et F6 [P824-G825]. Le fragment F1 nouvellement identifié suggère un site de clivage différent de l’étude antérieure sur le collagène de type II bovin et humain. L’objectif à long terme serait le développement d’anticorps spécifiques au site identifié, permettant de suivre l’activité protéolytique de la cathepsine K par immunohistochimie et ÉLISA, dans le cadre du diagnostic de l’ostéoarthrose.

Spectrum simulation of rough and nanostructured targets from their 2D and 3D image by Monte Carlo methods

Corteo is a program that implements Monte Carlo (MC) method to simulate ion beam analysis (IBA) spectra of several techniques by following the ions trajectory until a sufficiently large fraction of them reach the detector to generate a spectrum. Hence, it fully accounts for effects such as multiple scattering (MS). Here, a version of Corteo is presented where the target can be a 2D or 3D image. This image can be derived from micrographs where the different compounds are identified, therefore bringing extra information into the solution of an IBA spectrum, and potentially significantly constraining the solution. The image intrinsically includes many details such as the actual surface or interfacial roughness, or actual nanostructures shape and distribution. This can for example lead to the unambiguous identification of structures stoichiometry in a layer, or at least to better constraints on their composition. Because MC computes in details the trajectory of the ions, it simulates accurately many of its aspects such as ions coming back into the target after leaving it (re-entry), as well as going through a variety of nanostructures shapes and orientations. We show how, for example, as the ions angle of incidence becomes shallower than the inclination distribution of a rough surface, this process tends to make the effective roughness smaller in a comparable 1D simulation (i.e. narrower thickness distribution in a comparable slab simulation). Also, in ordered nanostructures, target re-entry can lead to replications of a peak in a spectrum. In addition, bitmap description of the target can be used to simulate depth profiles such as those resulting from ion implantation, diffusion, and intermixing. Other improvements to Corteo include the possibility to interpolate the cross-section in angle-energy tables, and the generation of energy-depth maps.

Spatial and Temporal Variability of some Meteorological Parameters over Tropical Indian Ocean

The objective of the present study is to understand the spatial and temporal variability of sea surface temperature(SST), precipitable water, zonal and meridional components of wind stress over the tropical Indian Ocean to understand the different scales of variability of these features of Indian Ocean. Empirical Orthogonal Function (EOF) and wavelet analysis techniques are utilized to understand the standing oscillations and multi scale oscillations respectively. The study has been carried out over Indian Ocean and South Indian Ocean. For the present study, NCEP/NCAR(National Center for Environmental Prediction National Center for Atmospheric Research) reanalyzed daily fields of sea surface temperature, zonal and meridional surface wind components and precipitable water amount during 1960-1998 are used. The principle of EOF analysis and the methodology used for the analysis of spatial and temporal variance modes.

Some Efficient Representations of 3D Information based on Octress

The thesis introduced the octree and addressed the complete nature of problems encountered, while building and imaging system based on octrees. An efficient Bottom-up recursive algorithm and its iterative counterpart for the raster to octree conversion of CAT scan slices, to improve the speed of generating the octree from the slices, the possibility of utilizing the inherent parallesism in the conversion programme is explored in this thesis. The octree node, which stores the volume information in cube often stores the average density information could lead to “patchy”distribution of density during the image reconstruction. In an attempt to alleviate this problem and explored the possibility of using VQ to represent the imformation contained within a cube. Considering the ease of accommodating the process of compressing the information during the generation of octrees from CAT scan slices, proposed use of wavelet transforms to generate the compressed information in a cube. The modified algorithm for generating octrees from the slices is shown to accommodate the eavelet compression easily. Rendering the stored information in the form of octree is a complex task, necessarily because of the requirement to display the volumetric information. The reys traced from each cube in the octree, sum up the density en-route, accounting for the opacities and transparencies produced due to variations in density.

Characteristics of Upper Troposphere and Lower Stratosphere in Relation to Asian Summer Monsoon

The present work is an attempt to understand the characteristics of the upper troposphere and lower stratosphere over the Asian summer monsoon region, more specifically over the Indian subcontinent. Mainly three important parameters are taken such as zonal wind, temperature and ozone over the UT/LS of the Asian summer monsoon region. It made a detailed study of its interannual variability and characteristics of theses parameters during the Indian summer monsoon period. Monthly values of zonal wind and temperature from the NCEP/NCAR reanalysis for the period 1960-2002 are used for the present study. Also the daily overpass total ozone data for the 12 Indian stations (from low latitude to high latitudes) from the TOMS Nimbus 7 satellite for the period 1979 to 1992 were also used to understand the total ozone variation over the Indian region. The study reveals that if QBO phases in the stratosphere is easterly or weak westerly then the respective monsoon is found to be DRY or below Normal . On the other hand, if the phase is westerly or weak easterly the respective Indian summer monsoon is noted as a WET year. This connection of stratospheric QBO phases and Indian summer monsoon gives more insight in to the long-term predictions of Indian summer monsoon rainfall. Wavelet analysis and EOF methods are the two advanced statistical techniques used in the present study to explore more information of the zonal wind that from the smaller scale to higher scale variability over the Asian summer monsoon region. The interannual variability of temperature for different stratospheric and tropospheric levels over the Asian summer monsoon region have been studied. An attempt has been made to understand the total ozone characteristics and its interannual variablilty over 12 Indian stations spread from south latitudes to north latitudes. Finally it found that the upper troposphere and lower stratosphere contribute significantly to monsoon variability and climate changes. It is also observed that there exists a link between the stratospheric QBO and Indian summer monsoon

Comparison Study of Pattern Synthesis Techniques Using Neural Networks

In this paper, a comparison study among three neuralnetwork algorithms for the synthesis of array patterns is presented. The neural networks are used to estimate the array elements' excitations for an arbitrary pattern. The architecture of the neural networks is discussed and simulation results are presented. Two new neural networks, based on radial basis functions (RBFs) and wavelet neural networks (WNNs), are introduced. The proposed networks offer a more efficient synthesis procedure, as compared to other available techniques

An investigation into observational characteristics of rainfall and temperature in Central Northeast India—a historical perspective 1889–2008

Mann–Kendall non-parametric test was employed for observational trend detection of monthly, seasonal and annual precipitation of five meteorological subdivisions of Central Northeast India (CNE India) for different 30-year normal periods (NP) viz. 1889–1918 (NP1), 1919–1948 (NP2), 1949–1978 (NP3) and 1979–2008 (NP4). The trends of maximum and minimum temperatures were also investigated. The slopes of the trend lines were determined using the method of least square linear fitting. An application of Morelet wavelet analysis was done with monthly rainfall during June– September, total rainfall during monsoon season and annual rainfall to know the periodicity and to test the significance of periodicity using the power spectrum method. The inferences figure out from the analyses will be helpful to the policy managers, planners and agricultural scientists to work out irrigation and water management options under various possible climatic eventualities for the region. The long-term (1889–2008) mean annual rainfall of CNE India is 1,195.1 mm with a standard deviation of 134.1 mm and coefficient of variation of 11%. There is a significant decreasing trend of 4.6 mm/year for Jharkhand and 3.2 mm/day for CNE India. Since rice crop is the important kharif crop (May– October) in this region, the decreasing trend of rainfall during themonth of July may delay/affect the transplanting/vegetative phase of the crop, and assured irrigation is very much needed to tackle the drought situation. During themonth of December, all the meteorological subdivisions except Jharkhand show a significant decreasing trend of rainfall during recent normal period NP4. The decrease of rainfall during December may hamper sowing of wheat, which is the important rabi crop (November–March) in most parts of this region. Maximum temperature shows significant rising trend of 0.008°C/year (at 0.01 level) during monsoon season and 0.014°C/year (at 0.01 level) during post-monsoon season during the period 1914– 2003. The annual maximum temperature also shows significant increasing trend of 0.008°C/year (at 0.01 level) during the same period. Minimum temperature shows significant rising trend of 0.012°C/year (at 0.01 level) during postmonsoon season and significant falling trend of 0.002°C/year (at 0.05 level) during monsoon season. A significant 4– 8 years peak periodicity band has been noticed during September over Western UP, and 30–34 years periodicity has been observed during July over Bihar subdivision. However, as far as CNE India is concerned, no significant periodicity has been noticed in any of the time series.

Intraseasonal oscillation of total precipitable water over North Indian Ocean and its application in the diagnostic study of coastal rainfall

TRMM Microwave Imager (TMI) is reported to be a useful sensor to measure the atmospheric and oceanic parameters even in cloudy conditions. Vertically integrated specific humidity, Total Precipitable Water (TPW) retrieved from the water vapour absorption channel (22GHz.) along with 10m wind speed and rain rate derived from TMI is used to investigate the moisture variation over North Indian Ocean. Intraseasonal Oscillations (ISO) of TPW during the summer monsoon seasons 1998, 1999, and 2000 over North Indian Ocean is explored using wavelet analysis. The dominant waves in TPW during the monsoon periods and the differences in ISO over Arabian Sea and Bay of Bengal are investigated. The northward propagation of TPW anomaly and its coherence with the coastal rainfall is also studied. For the diagnostic study of heavy rainfall spells over the west coast, the intrusion of TPW over the North Arabian Sea is seen to be a useful tool.

PSWT Based Linear Predictive Coding and Development of a Parallel Multiple Subsequence Structure for DWT Computation

During 1990's the Wavelet Transform emerged as an important signal processing tool with potential applications in time-frequency analysis and non-stationary signal processing.Wavelets have gained popularity in broad range of disciplines like signal/image compression, medical diagnostics, boundary value problems, geophysical signal processing, statistical signal processing,pattern recognition,underwater acoustics etc.In 1993, G. Evangelista introduced the Pitch- synchronous Wavelet Transform, which is particularly suited for pseudo-periodic signal processing.The work presented in this thesis mainly concentrates on two interrelated topics in signal processing,viz. the Wavelet Transform based signal compression and the computation of Discrete Wavelet Transform. A new compression scheme is described in which the Pitch-Synchronous Wavelet Transform technique is combined with the popular linear Predictive Coding method for pseudo-periodic signal processing. Subsequently,A novel Parallel Multiple Subsequence structure is presented for the efficient computation of Wavelet Transform. Case studies also presented to highlight the potential applications.

Design Considerations of Sonar Projector Arrays with Improved Performance

Systems which employ underwater acoustic energy for observation or communication are called sonar systems. The active and passive sonars are the two types of systems used for the detection and localisation of targets in underwater. Active sonar involves the transmission of an acoustic signal which, when reflected from a target, provides the sonar receiver with a basis for the detection and estimation. Passive sonar bases its detection and estimation on sounds which emanate from the target itself--Machinery noise, flow noise, transmission from its own active sonar etc.Electroacoustic transducers are used in sonar systems for the transmission and detection of acoustic energy. The transducer which is used for the transmission of acoustic energy is called projector and the one used for reception is called hydrophone. Since a single transducer is not sufficient enough for long range and directional transmission, a properly distributed array of transducers are to be used [9-11].The need and requirement for spatial processing to generate the most favourable directivity patterns for transducer systems used in underwater applications have already been analysed by several investigators [12-21].The desired directivity pattern can be either generated by the use of suitable focussing techniques or by an array of non-directional sensor elements, whose arrangements, spacing and the mode of excitation provide the required radiation pattern or by the combination of these.While computing that the directivity pattern, it is assumed strength of the elements are unaffected by the the source acoustic pressure at each source. However, in closely packed a r r a y s , the acoustic interaction effects experienced among the elements will modify the behaviour of individual elements and in turn will reduce the acoust ic source leve 1 wi t h respect to the maximum t heoret i cal va 1ue a s well as degrade the beam pa t tern. Th i s ef fect shou 1d be reduced in systems that are intended to generate high acoustic power output and unperturbed beam patterns [2,22-31].The work herein presented includes an approach for designing efficient and well behaved underwater transd~cer arrays, taking into account the acoustic interaction effect experienced among the closely packed multielement arrays.Architectural modifications reducing the interaction effect different radiating apertures.