Les systèmes actuels de base de données géodécisionnels (GeoBI) ne tiennent généralement pas compte de l'incertitude liée à l'imprécision et le flou des objets; ils supposent que les objets ont une sémantique, une géométrie et une temporalité bien définies et précises. Un exemple de cela est la représentation des zones à risque par des polygones avec des limites bien définies. Ces polygones sont créés en utilisant des agrégations d'un ensemble d'unités spatiales définies sur soit des intérêts des organismes responsables ou les divisions de recensement national. Malgré la variation spatio-temporelle des multiples critères impliqués dans l’analyse du risque, chaque polygone a une valeur unique de risque attribué de façon homogène sur l'étendue du territoire. En réalité, la valeur du risque change progressivement d'un polygone à l'autre. Le passage d'une zone à l'autre n'est donc pas bien représenté avec les modèles d’objets bien définis (crisp). Cette thèse propose des concepts fondamentaux pour le développement d'une approche combinant le paradigme GeoBI et le concept flou de considérer la présence de l’incertitude spatiale dans la représentation des zones à risque. En fin de compte, nous supposons cela devrait améliorer l’analyse du risque. Pour ce faire, un cadre conceptuel est développé pour créer un model conceptuel d’une base de donnée multidimensionnelle avec une application pour l’analyse du risque d’érosion côtier. Ensuite, une approche de la représentation des risques fondée sur la logique floue est développée pour traiter l'incertitude spatiale inhérente liée à l'imprécision et le flou des objets. Pour cela, les fonctions d'appartenance floues sont définies en basant sur l’indice de vulnérabilité qui est un composant important du risque. Au lieu de déterminer les limites bien définies entre les zones à risque, l'approche proposée permet une transition en douceur d'une zone à une autre. Les valeurs d'appartenance de plusieurs indicateurs sont ensuite agrégées basées sur la formule des risques et les règles SI-ALORS de la logique floue pour représenter les zones à risque. Ensuite, les éléments clés d'un cube de données spatiales floues sont formalisés en combinant la théorie des ensembles flous et le paradigme de GeoBI. En plus, certains opérateurs d'agrégation spatiale floue sont présentés. En résumé, la principale contribution de cette thèse se réfère de la combinaison de la théorie des ensembles flous et le paradigme de GeoBI. Cela permet l’extraction de connaissances plus compréhensibles et appropriées avec le raisonnement humain à partir de données spatiales et non-spatiales. Pour ce faire, un cadre conceptuel a été proposé sur la base de paradigme GéoBI afin de développer un cube de données spatiale floue dans le system de Spatial Online Analytical Processing (SOLAP) pour évaluer le risque de l'érosion côtière. Cela nécessite d'abord d'élaborer un cadre pour concevoir le modèle conceptuel basé sur les paramètres de risque, d'autre part, de mettre en œuvre l’objet spatial flou dans une base de données spatiales multidimensionnelle, puis l'agrégation des objets spatiaux flous pour envisager à la représentation multi-échelle des zones à risque. Pour valider l'approche proposée, elle est appliquée à la région Perce (Est du Québec, Canada) comme une étude de cas. / Current Geospatial Business Intelligence (GeoBI) systems typically do not take into account the uncertainty related to vagueness and fuzziness of objects; they assume that the objects have well-defined and exact semantics, geometry, and temporality. Representation of fuzzy zones by polygons with well-defined boundaries is an example of such approximation. This thesis uses an application in Coastal Erosion Risk Analysis (CERA) to illustrate the problems. CERA polygons are created using aggregations of a set of spatial units defined by either the stakeholders’ interests or national census divisions. Despite spatiotemporal variation of the multiple criteria involved in estimating the extent of coastal erosion risk, each polygon typically has a unique value of risk attributed homogeneously across its spatial extent. In reality, risk value changes gradually within polygons and when going from one polygon to another. Therefore, the transition from one zone to another is not properly represented with crisp object models. The main objective of the present thesis is to develop a new approach combining GeoBI paradigm and fuzzy concept to consider the presence of the spatial uncertainty in the representation of risk zones. Ultimately, we assume this should improve coastal erosion risk assessment. To do so, a comprehensive GeoBI-based conceptual framework is developed with an application for Coastal Erosion Risk Assessment (CERA). Then, a fuzzy-based risk representation approach is developed to handle the inherent spatial uncertainty related to vagueness and fuzziness of objects. Fuzzy membership functions are defined by an expert-based vulnerability index. Instead of determining well-defined boundaries between risk zones, the proposed approach permits a smooth transition from one zone to another. The membership values of multiple indicators (e.g. slop and elevation of region under study, infrastructures, houses, hydrology network and so on) are then aggregated based on risk formula and Fuzzy IF-THEN rules to represent risk zones. Also, the key elements of a fuzzy spatial datacube are formally defined by combining fuzzy set theory and GeoBI paradigm. In this regard, some operators of fuzzy spatial aggregation are also formally defined. The main contribution of this study is combining fuzzy set theory and GeoBI. This makes spatial knowledge discovery more understandable with human reasoning and perception. Hence, an analytical conceptual framework was proposed based on GeoBI paradigm to develop a fuzzy spatial datacube within Spatial Online Analytical Processing (SOLAP) to assess coastal erosion risk. This necessitates developing a framework to design a conceptual model based on risk parameters, implementing fuzzy spatial objects in a spatial multi-dimensional database, and aggregating fuzzy spatial objects to deal with multi-scale representation of risk zones. To validate the proposed approach, it is applied to Perce region (Eastern Quebec, Canada) as a case study.

L'évaluation du risque d'accident relié à la consommation de drogues se heurte à des difficultés en termes d'échantillonnage et d'acquisition de données. D'autres problèmes sont attribuables à l'identification précise des drogues consommées par un individu et comment on évalue les effets. Les méthodes d'analyse de responsabilité ont été développées afin de contourner ces problèmes, mais il semble que le risque d'accident n'est pas estimé correctement par ces méthodes. La présente étude, réalisée sur un échantillon de conducteurs décédés entre 1999 et 2002, conclut que les rapports de cotes estimés correspondent au risque d'être responsable de l'accident plutôt que le risque d'accident lui-même. L'alcool est la drogue la plus fréquemment détectée, mais on retrouve également du cannabis, des benzodiazépines et de la cocaïne chez les conducteurs décédés. Le poly-usage de drogues semble très fréquent dans la population étudiée. Les résultats selon les échantillons d'urine ou de sang sont comparables.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2013-2014. / Dans le cas de portails Web donnant accès à de multiples jeux de données, il peut être difficile pour un utilisateur métier non expert en données géospatiales d’évaluer si les données présentent des risques d’utilisation, la seule information généralement disponible étant les métadonnées. Elles sont généralement présentées dans un langage technique, ce qui peut limiter la compréhension de leur portée sur les décisions de l’utilisateur. L’objectif principal de ce mémoire est de proposer une approche pour aider les utilisateurs et producteurs de données géospatiales à identifier et gérer les risques reliés à l’utilisation envisagée de données acquises dans un portail Web a posteriori de la production des données. L’approche utilisée pour répondre à nos objectifs consiste en une série de questions structurées adressées à l’utilisateur dont les réponses permettent d’identifier des risques. Dans le cas où celui-ci identifie des risques d’utilisation, des actions spécifiques de gestion du risque sont suggérées. / In the case of Web portals providing access to multiple data sets, it may be difficult for a non-expert user to assess if data may present risks; the only information generally available being metadata. These metadata are generally presented in a technical language, and it can be difficult for a non-expert user to understand the scope of the metadata on their decisions. The main objective of this thesis is to propose an approach for helping users and producers of geospatial data to identify and manage risks related to the planned use of data acquired through a Web portal, a posteriori of the production of data. The approach developed uses a series of structured questions to be answered by a user of geospatial data. Depending on the answers, the user can identify risks of use. When risks of data misuse are identified, specific risk management actions are suggested.

En théorie du risque, la tâche principale de l'actuaire consiste à gérer les risques souscrits par l'entreprise afin qu'elle soit à tout moment en mesure de remplir ses obligations. Les mesures de risque sont de précieux outils à cet effet. Dans cette thèse, les mesures de risque et méthodes d'allocation de capital en fonction de la dépendance entre les risques sont étudiées. Aussi, de nouvelles mesures de risque et méthodes d'allocation de capital sont développées, dans le cadre de portefeuilles multivariés partiellement agrégés avec dépendance entre les risques. L'introduction présente une revue de la littérature ainsi que les concepts traités dans cette thèse. Dans un second chapitre, l'allocation de capital basée sur la mesure Tail Value-at-Risk (TVaR) pour un portefeuille de risques agrégés, suivant des distributions composées multivariées avec sévérités continues est présentée. Le troisième chapitre fait l'étude de la mesure Value-at-Risk (VaR) bivariée. Cette dernière est redéfinie, afin de pouvoir étudier son comportement, en fonction de la dépendance entre les risques. Plusieurs résultats sur les conditions de convexité et par rapport aux ordres de concordance ainsi qu'aux bornes en fonction de cette mesure sont montrés. Une application intéressante en assurance est aussi présentée. Les nouvelles mesures de risque TVaR bivarié de quadrant inférieur et supérieur sont présentées dans le quatrième chapitre. Ces mesures sont motivées, étudiées et appliquées pour des annuités liées à des actifs. Le cinquième chapitre fait part de méthodes numériques efficaces pour calculer des bornes inférieures et supérieures d'une fonction de répartition représentant une somme de variables aléatoires. Cet algorithme permet aussi le calcul de bornes pour la VaR d'une somme de variables aléatoires. Une brève conclusion rappelle les apports de cette thèse et suggère quelques avenues de recherche intéressantes en lien avec les sujets traités. / In risk theory, the main task of the actuary is to manage the risks underwritten by the company so that, at any time, it will be able to fulfill its obligations. Risk measures are valuable tools for this purpose. In this thesis, risk measures and capital allocation methods based on the dependence between multivariate risks are studied. Also, new measures of risk and capital allocation methods are developed within the framework of multivariate portfolios with partially aggregated dependencies between risks. The introduction presents a literature review and the concepts discussed in this thesis. In the second chapter, the capital allocation based on the measure Tail Value-at- Risk (TVaR) for a portfolio of risks following multivariate distributions with continuous severities is presented. The third chapter is the study of the bivariate Value-at-Risk (VaR). The latter is studied and illustrated, according to the dependence between risks. Several results on the conditions of convexity and relative to concordance orders and bounds of this metric are set. An interesting application in insurance is also presented. The new bivariate lower and upper orthant TVaR are presented in chapter four. These measures are motivated, studied and applied to Equity Indexed Annuities associated with correlated assets. The fifth chapter presents a numerical algorithm in order to calculate lower and upper bounds for sums of random variables. The method suggested is concise and parsimonious. It also allows to compute bounds for the VaR for sums of random variables. A brief conclusion recalls the contributions of this thesis and suggests some interesting research venues in connection with topics discussed in the previous chapters.

La fièvre aphteuse (FA) est l'une des maladies infectieuses les plus importantes qui affectent les animaux biongulés. Le Brésil est libre avec vaccination depuis 2001, mais en 2005, une épidémie est survenue à la frontière entre le Brésil et le Paraguay. Identifier les exploitations agricoles ou des espaces géographiques qui sont le plus à risque de fièvre aphteuse en particulier dans les régions frontalières est l'un des principaux objectifs du service vétérinaire officiel du Brésil et aussi d'autres pays d'Amérique du Sud. Les indicateurs utilisés par le gouvernement brésilien pour indentifier les zones à risque de fièvre aphteuse prennent en considération essentiellement des informations au niveau du troupeau (structure du troupeau, la présence de jeunes animaux, rapport vache / veau, etc.). Dans ce contexte, l'objectif principal de notre recherche est d'élaborer un cadre pour l'évaluation des risques de fièvre aphteuse à la frontière entre le Brésil et le Paraguay prenant en compte les aspects géographiques liés aux systèmes de production. Afin d'atteindre cet objectif, l'étude a été divisée en trois articles. Le premier article dresse un aperçu concernant les pratiques d'hygiène et de contrôle de la FA dans cette zone particulière. Quatre-vingt-sept agriculteurs ont été interrogés sur cinq thèmes principaux: la caractérisation des agriculteurs, les indicateurs sanitaires, la vaccination de la fièvre aphteuse, la circulation des personnes et des animaux ainsi que l'opinion des agriculteurs sur les risques d'introduction de la FA. Les résultats montrent que les agriculteurs sont conscients de leur rôle dans le combat contre la fièvre aphteuse. Il montre également que les agriculteurs, surtout les petits, ont besoin d'être mieux soutenus. Ils n'ont toujours pas de contrôle sanitaire formel. Ils ont besoin de formation et d’un constant soutien. Même si cette région a le même statut sanitaire que le reste du Mato Grosso do Sul, qui est libre de fièvre aphteuse avec vaccination, le contrôle et les différentes mesures sanitaires doivent se poursuivre. Le deuxième article explore la possibilité d'utiliser la télédétection pour cartographier et pour surveiller les zones de pâturage afin d’établir des modèles localisés de prédiction de densité de bétail. Un modèle statistique afin de prédire le nombre de bovins en fonction de la superficie de pâturage déclarée par les agriculteurs, a été réalisé sur la base de données officielle concernant l'élevage de la zone d‘étude. Finalement, ce modèle a été appliqué aux zones de pâturage détectées par classification orientée objet pour prédire la densité bovine. Les résultats indiquent que la méthodologie utilisée pour estimer la densité du bétail peut être utilisée dans des régions où l'information sur l'emplacement et la densité de ferme d'élevage est inexistante. Dans le troisième article, nous avons testé l'approche à majorité floue d’analyse multicritère de décision basée sur un système d’information geographique (SIG - AMC) afin de déterminer les zones à risque d'introduction de la FA. Deux scénarios ont été comparés, le premier basé sur la ferme (où l'information officielle est disponible) et le second basé sur la télédétection (où seulement l'information géographique est disponible). Les cartes obtenues mettent en évidence la forte hétérogénéité spatiale du risque d'introduction de la FA. Une corrélation positive a été observée entre les scénarios basés sur la ferme et les scénarios basés sur la télédétection. Cette étude fournit un cadre alternatif pour détecter les zones à risque de FA et de cette manière pour renforcer les mesures sanitaires brésiliennes. Il a également un grand potentiel pour être extrapolé à d'autres régions ayant des caractéristiques similaires mais où des informations au niveau du troupeau sont rares, ou inexistantes, comme d'autres régions reculées du Brésil ou d'autres pays d'Amérique du Sud Mots-clés : régions frontalières, analyse multicritère à la décision, télédétection, analyse de risques de fièvre aphteuse / Foot and mouth disease (FMD) is one of the most important infectious diseases that can affect cloven hoofed animals. Brazil is free with vaccination since 2001, but in 2005 an outbreak occurred in the border between Brazil and Paraguay. Identifying farms or geographic spaces that are more at risk of FMD, especially in border regions, is one of the main goals of official veterinary service from Brazil and other South American countries. Indicators used by the Brazilian government to indentify FMD risk areas takes into consideration basic information at herd level. For these reasons, the principal objective of this research was to elaborate a framework for FMD risk assessment in the frontier between Brazil and Paraguay that takes in account geographic aspects associated with production systems information. In order to accomplish this objective, the study was divided in three articles. The first article draws an overview regarding sanitary practices and FMD control in this particular zone. Eighty seven farmers were interviewed regarding five main subjects: farmers’ characterization, sanitary indicators, FMD disease vaccination, people and animal movements and farmer’s opinions about FMD risks of introduction. The results show that farmers are conscious of their roles in FMD control. It also shows that among small farmers there is a need to be better assisted. Such farmers lack formal sanitary controls and they need constant training and support. Even if this region has the same sanitary status as the rest of Mato Grosso do Sul State (which is FMD free with vaccination), differentiated sanitary measures and control should continue. The second article explores the potential use of remote sensing to map and monitor pasture areas and to establish models for predicting cattle density and location. A statistical model to predict numbers of cattle in function of declared pasture area by the farmers was produced on the basis of Brazilian official livestock databases for the studied area. Finally, this model was applied to the pasture areas detected by oriented based classification to predict cattle density. The results indicate that the methodology used for estimating cattle density has the potential to be applied in regions where no information about farm location and cattle density exists. In the third article the fuzzy majority approach for GIS based multicriteria decision analysis (GIS – MCDA) was tested to determine risk areas of FMD introduction. Two main scenarios were compared: a farm-based one (where official information is available) and a remote sensing-based one (where only geographic information is available). Resulting maps highlighted a strong spatial heterogeneity in the risk of FMD introduction. A positive correlation was observed between farm-based scenarios and remote sensing-based scenarios. This study provides an alternative framework to detect areas of higher risk of FMD and by this way reinforce Brazilian sanitary measures. It also has great potential to be extrapolated for other regions with similar characteristics but where information at herd level are sparse or inexistent such as remote regions of Brazil and other South American countries. Key-words: border regions, multicriteria decision analysis, remote sensing, FMD risk assessment.

Pour Ulrich Beck, les sociétés modernes sont des « sociétés du risque ». Alors que les développements scientifiques n’ont cessé d’accroître le potentiel technique de l’homme, les succès de la science moderne ont en contrepartie produit des risques et des menaces sans précédent dans l’histoire de l’humanité. Les experts-scientifiques peuvent néanmoins espérer prévoir ces menaces à l'aide des théories probabilistes qu’ils ont eux-mêmes développées. Ainsi, la maîtrise du calcul des aléas, un triomphe de la Raison, semble nous donner un pouvoir d’agir contre l’éventualité de l’actualisation des risques. « Savoir, c’est pouvoir », selon la formule de Francis Bacon. Calculer les risques devrait donc, selon cette même logique, nous donner ce pouvoir d’éviter le pire. Néanmoins, comme Tchernobyl et, plus récemment, Fukushima nous l'ont appris, l’inattendu peut toujours frapper. Ainsi, malgré la prétendue précision de nos calculs probabilistes, le pire demeure possible. Un optimiste pourrait toujours rétorquer que l’actualisation du pire nous permettra de perfectionner nos outils de prédictions. Pour parler en termes leibniziens, une catastrophe est un mal pour un plus grand Bien. Mais que dire alors de la logique des probabilités une fois l’aveu de l’échec de nos calculs? Est-il intrinsèquement impossible d’arriver à un calcul du risque sans risque? Faut-il alors se résigner à cette limite intrinsèque de notre savoir? Ces dernières questions nous conduisent non seulement à questionner la logique interne du calcul des probabilités, mais également la conception moderne du risque qui est au cœur des développements scientifiques modernes. / According to Ulrich Beck, modern societies are “risk societies”. On one hand, modernity has been the cradle of scientific development and, in the wake, the triumph of Reason. On another hand, its scientific successes gave rise to new technologies with such potential risks that some thinkers come to fear the worst for our modern societies. Yet, scientific-experts may hope to prevent and, therefore, rejoice the power to act against the eventuality of such disasters. Indeed, since the refinement of probabilistic theories, science now possesses a powerful tool to foresight the risks it produces. “Knowledge is power”, as Francis Bacon’s credo suggests. Hence, to calculate risks should be sufficient to seize the threats mankind is facing and, thereby, act upon it. But, what if, despite the more precise calculus possible, the worst was still to happen? As Chernobyl and, more recently, Fukushima reminded us, hazard might still have his way over the human ingenuity. Nuclear energy might be a simple example among an increasing number of emerging risk technologies. Still, the gravity of the consequences of its recent failures might whereas be the display of a deeper modern threat. We think we can learn from our experiences and, in such a way, as Leibniz would have said, a catastrophe becomes a prerequisite evil for a greater Good. Can we really learn from our experiences in a way we can, without a doubt, avoid a further catastrophe? Is there not in the epistemological optimism internal logic a greater threat that is obscured by our conception of risk as a mathematical concept? We then have to question not only the internal logic of an optimistic epistemology, but as well the modern constructed concept of risk as it presents itself as the core of modern developments.

Cette étude sur l'attention comme catalyseur des communications environnementales axées sur la peur a pour but d'accroître l'efficacité des communications éco persuasives axées sur la peur, en optimisant les processus attentionnels de traitement de l'information, précisément, de définir le répertoire visuel le plus représentatif de la perception d'un risque environnemental élevé pour les jeunes québécois âgés de 18 à 25 ans, et d'identifier le type de visuels plus propices à l'adoption de comportements écologiques réels chez ces jeunes. Nous avons procédé par une approche exclusivement qualitative où nous avons présenté des images des risques climatiques susceptibles de se produire au Québec à un échantillon de 20 jeunes québécois divisés en 4 groupes de discussion composés de 5 jeunes par groupe. Nous avons ensuite procédé à l'analyse directe des enregistrements des données de chaque groupe sans transcription. Il en ressort de notre analyse, en ce qui concerne le répertoire visuel qui représente les perceptions du risque environnemental chez les jeunes que ; les images qui mettent en évidence des inondations ne sont pas automatiquement reliées aux changements climatiques ; contrairement à nos attentes, les images de canicule suscitent de l'excitation plutôt que la peur chez les jeunes qui sont au contraire heureux de pouvoir profiter du soleil plus longtemps ; l'ampleur des dégâts causés par un risque climatique est proportionnelle au niveau de perception du risque comme étant élevé. En ce qui concerne les images propices à l'adoption de comportements réels, il en ressort que ; les images qui mettent en évidence des animaux et des humains en détresse sont plus efficaces que celles reliées aux plantes ; les images qui présentent le feu ou la chaleur comme risque climatique sont tout de suite perçues comme de grandes menaces dues à la propriété de destruction du feu, contrairement à l'eau qui est vue comme un élément utile dans la vie quotidienne. Au regard de ces résultats, nous pensons que l'efficacité des communications environnementales pourrait s'améliorer si celles-ci faisaient davantage usage d'images qui présentent des animaux ou des humains en détresse sous la menace d'un risque environnemental causé par le feu, mais surtout, mettre un accent sur l'éducation des plus jeunes dès le bas âge aux risques liés aux changements climatiques. / The purpose of this study on attention as a catalyst for fear-based environmental communications is to increase the effectiveness of fear-based eco-persuasive communications by optimizing attentional information processing processes, specifically, to define the visual repertoire most representative of the perception of high environmental risk for young Quebecers aged 18 to 25, and to identify the type of visuals most conducive to the adoption of real ecological behaviors among these youth. We proceeded with an exclusively qualitative approach where we presented images of climate risks likely to occur in Quebec to a sample of 20 young Quebecers divided into 4 focus groups composed of 5 young people each. We then proceeded to directly analyze the data recordings of each group without resorting to transcription. Our analysis shows that, with regard to the visual repertoire representing the perceptions of environmental risk among young people, images that highlight flooding are not automatically linked to climate change; contrary to our expectations, images of heat waves arouse excitement rather than fear among young people, who are, on the contrary, happy to be able to enjoy the sun longer; the extent of the damage caused by a climate risk is proportional to the level of perception of the risk as being high. With regard to the images that are conducive to the adoption of real behaviors, it appears that; the images that highlight animals and humans in distress are more effective than those related to plants; the images that present fire or heat as a climate risk are immediately perceived as great threats due to the destructive property of fire, unlike water, which is seen as a useful element in everyday life. In view of these results, we believe that the effectiveness of environmental communications could be improved if they made more use of images that present animals or humans under the threat of an environmental risk caused by fire, but above all, put an emphasis on educating the youngest from an early age to the risks related to climate change.

Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2016-2017. / De nos jours, la plupart des systèmes dans divers secteurs critiques tels que l'aviation, le pétrole et les soins de santé sont devenus très complexes et dynamiques, et par conséquent peuvent à tout moment s'arrêter de fonctionner. Pour éviter que cela ne se reproduise et ne devienne incontrôlable ce qui engagera des pertes énormes en matière de coûts et d'indisponibilité; l'adoption de stratégies de contrôle et de maintenance s'avèrent plus que nécessaire et même vitale. Dans le génie des procédés, les stratégies optimales de maintenance pour ces systèmes pourraient avoir un impact significatif sur la réduction des coûts et sur les temps d'arrêt, sur la maximisation de la fiabilité et de la productivité, sur l'amélioration de la qualité et enfin pour atteindre les objectifs souhaités des compagnies. En outre, les risques et les incertitudes associés à ces systèmes sont souvent composés de plusieurs relations de cause à effet de façon extrêmement complexe. Cela pourrait mener à une augmentation du nombre de défaillances de ces systèmes. Par conséquent, un outil d'analyse de défaillance avancée est nécessaire pour considérer les interactions complexes de défaillance des composants dans les différentes phases du cycle de vie du produit pour assurer les niveaux élevés de sécurité et de fiabilité. Dans cette thèse, on aborde dans un premier temps les lacunes des méthodes d'analyse des risques/échec et celles qui permettent la sélection d'une classe de stratégie de maintenance à adopter. Nous développons ensuite des approches globales pour la maintenance et l'analyse du processus de défaillance fondée sur les risques des systèmes et machines complexes connus pour être utilisées dans toutes les industries. Les recherches menées pour la concrétisation de cette thèse ont donné lieu à douze contributions importantes qui se résument comme suit: Dans la première contribution, on aborde les insuffisances des méthodes en cours de sélection de la stratégie de maintenance et on développe un cadre fondé sur les risques en utilisant des méthodes dites du processus de hiérarchie analytique (Analytical Hierarchy Process (AHP), de cartes cognitives floues (Fuzzy Cognitive Maps (FCM)), et la théorie des ensembles flous (Fuzzy Soft Sets (FSS)) pour sélectionner la meilleure politique de maintenance tout en considérant les incertitudes. La deuxième contribution aborde les insuffisances de la méthode de l'analyse des modes de défaillance, de leurs effets et de leur criticité (AMDEC) et son amélioration en utilisant un modèle AMDEC basée sur les FCM. Les contributions 3 et 4, proposent deux outils de modélisation dynamique des risques et d'évaluation à l'aide de la FCM pour faire face aux risques de l'externalisation de la maintenance et des réseaux de collaboration. Ensuite, on étend les outils développés et nous proposons un outil d'aide à la décision avancée pour prédire l'impact de chaque risque sur les autres risques ou sur la performance du système en utilisant la FCM (contribution 5). / Dans la sixième contribution, on aborde les risques associés à la maintenance dans le cadre des ERP (Enterprise Resource Planning (ERP)) et on propose une autre approche intégrée basée sur la méthode AMDEC floue pour la priorisation des risques. Dans les contributions 7, 8, 9 et 10, on effectue une revue de la littérature concernant la maintenance basée sur les risques des dispositifs médicaux, puisque ces appareils sont devenus très complexes et sophistiqués et l'application de modèles de maintenance et d'optimisation pour eux est assez nouvelle. Ensuite, on développe trois cadres intégrés pour la planification de la maintenance et le remplacement de dispositifs médicaux axée sur les risques. Outre les contributions ci-dessus, et comme étude de cas, nous avons réalisé un projet intitulé “Mise à jour de guide de pratique clinique (GPC) qui est un cadre axé sur les priorités pour la mise à jour des guides de pratique cliniques existantes” au centre interdisciplinaire de recherche en réadaptation et intégration sociale du Québec (CIRRIS). Nos travaux au sein du CIRRIS ont amené à deux importantes contributions. Dans ces deux contributions (11e et 12e) nous avons effectué un examen systématique de la littérature pour identifier les critères potentiels de mise à jour des GPCs. Nous avons validé et pondéré les critères identifiés par un sondage international. Puis, sur la base des résultats de la onzième contribution, nous avons développé un cadre global axé sur les priorités pour les GPCs. Ceci est la première fois qu'une telle méthode quantitative a été proposée dans la littérature des guides de pratiques cliniques. L'évaluation et la priorisation des GPCs existants sur la base des critères validés peuvent favoriser l'acheminement des ressources limitées dans la mise à jour de GPCs qui sont les plus sensibles au changement, améliorant ainsi la qualité et la fiabilité des décisions de santé. / Today, most systems in various critical sectors such as aviation, oil and health care have become very complex and dynamic, and consequently can at any time stop working. To prevent this from reoccurring and getting out of control which incur huge losses in terms of costs and downtime; the adoption of control and maintenance strategies are more than necessary and even vital. In process engineering, optimal maintenance strategies for these systems could have a significant impact on reducing costs and downtime, maximizing reliability and productivity, improving the quality and finally achieving the desired objectives of the companies. In addition, the risks and uncertainties associated with these systems are often composed of several extremely complex cause and effect relationships. This could lead to an increase in the number of failures of such systems. Therefore, an advanced failure analysis tool is needed to consider the complex interactions of components’ failures in the different phases of the product life cycle to ensure high levels of safety and reliability. In this thesis, we address the shortcomings of current failure/risk analysis and maintenance policy selection methods in the literature. Then, we develop comprehensive approaches to maintenance and failure analysis process based on the risks of complex systems and equipment which are applicable in all industries. The research conducted for the realization of this thesis has resulted in twelve important contributions, as follows: In the first contribution, we address the shortcomings of the current methods in selecting the optimum maintenance strategy and develop an integrated risk-based framework using Analytical Hierarchy Process (AHP), fuzzy Cognitive Maps (FCM), and fuzzy Soft set (FSS) tools to select the best maintenance policy by considering the uncertainties. / The second contribution aims to address the shortcomings of traditional failure mode and effect analysis (FMEA) method and enhance it using a FCM-based FMEA model. Contributions 3 and 4, present two dynamic risk modeling and assessment tools using FCM for dealing with risks of outsourcing maintenance and collaborative networks. Then, we extend the developed tools and propose an advanced decision support tool for predicting the impact of each risk on the other risks or on the performance of system using FCM (contribution 5). In the sixth contribution, we address the associated risks in Enterprise Resource Planning (ERP) maintenance and we propose another integrated approach using fuzzy FMEA method for prioritizing the risks. In the contributions 7, 8, 9, and 10, we perform a literature review regarding the risk-based maintenance of medical devices, since these devices have become very complex and sophisticated and the application of maintenance and optimization models to them is fairly new. Then, we develop three integrated frameworks for risk-based maintenance and replacement planning of medical devices. In addition to above contributions, as a case study, we performed a project titled “Updating Clinical Practice Guidelines; a priority-based framework for updating existing guidelines” in CIRRIS which led to the two important contributions. In these two contributions (11th and 12th) we first performed a systematic literature review to identify potential criteria in updating CPGs. We validated and weighted the identified criteria through an international survey. Then, based on the results of the eleventh contribution, we developed a comprehensive priority-based framework for updating CPGs based on the approaches that we had already developed and applied success fully in other industries. This is the first time that such a quantitative method has been proposed in the literature of guidelines. Evaluation and prioritization of existing CPGs based on the validated criteria can promote channelling limited resources into updating CPGs that are most sensitive to change, thus improving the quality and reliability of healthcare decisions made based on current CPGs. Keywords: Risk-based maintenance, Maintenance strategy selection, FMEA, FCM, Medical devices, Clinical practice guidelines.

Le pergélisol est omniprésent dans l’Arctique et l’Antarctique, et il est présent en haute altitude partout dans le monde. Les communautés et le développement industriel des régions pergélisolées ont besoin d’infrastructures de transport (routes, aéroports, chemins de fer, etc.), sachant que le transport y revêt une importance vitale au niveau social, économique et politique (Regehr, Milligan et Alfaro 2013). Toutefois, les changements climatiques auront des répercussions sur les infrastructures de transport existantes et futures en Alaska de l’ordre de 282 à 550 M$ (2015 USD), selon les scénarios d’émissions (Melvin et al. 2016). Vu ces conditions, des outils sont nécessaires pour aider les décideurs à prioriser l’entretien, le remplacement et la construction des infrastructures, et potentiellement justifier l’utilisation des stratégies de mitigation pour les remblais sur pergélisol. Des méthodes d’analyse de risque peuvent être utilisées, mais leur application en ingénierie du pergélisol est actuellement limitée. Le risque est un produit du hasard, de la conséquence et de la vulnérabilité pour chacun des dangers considérés. La probabilité et le coût de l’occurrence d’un danger sont respectivement un hasard et une conséquence, tandis que la vulnérabilité corrèle le dommage possible avec la conséquence. Comme il existe peu de données de défaillance pour les installations sur pergélisol, le risque doit être déterminé à l’aide des méthodes d’analyse de fiabilité (premier-ordre deuxièmemoment ou simulations de Monte Carlo), qui intègrent les incertitudes des paramètres d’entrée pour déterminer la variabilité des résultats. Ces méthodes exigent la caractérisation de l’incertitude des variables aléatoires, ce qui peut être difficile en l’absence de données suffisantes, souvent plus que nécessaire dans la pratique actuelle. En outre, ces méthodes d’analyse de fiabilité exigent une fonction d’état limite pour que le danger soit analysé. Les dangers communs qui affectent les remblais sur pergélisol incluent : le tassement, la fissuration, la rupture soudaine, le déplacement latéral du remblai, le drainage et l’accumulation d’eau en pied de remblai, et les glissements de la couche active. Parmi ces dangers, seuls quelques-uns ont des fonctions d’état limite déterminées ou qui peuvent être approfondies par l’auteure. Les dangers associés à ces fonctions d’état limite ou de hasard comprennent : les tassements totaux et différentiels au dégel, la formation d’arche par le positionnement de particules audessus de cavité, les glissements de la couche active, la rupture de la pente du ponceau et l’affaissement de la structure du ponceau. Un programme a été créé sur le logiciel Excel pour calculer le risque des installations linéaires construites sur un remblai de pergélisol en utilisant les méthodes statistiques appliquées aux fonctions d’état limite afin de déterminer les dangers communs aux infrastructures sur pergélisol, ainsi que d'estimer les coûts directs de réparation et les facteurs d’échelle permettant de tenir compte des coûts indirects des dommages causés aux utilisateurs de l’infrastructure et aux communautés concernées. Les calculs des risques sont basés sur les propriétés géotechniques et l’incertitude climatique, telles que caractérisées par des fonctions de densité de probabilité, en utilisant les méthodes statistiques de simulations de Monte Carlo. Une analyse de la fragilité du réchauffement climatique permet de recalculer les dangers à partir des variations des températures de l’air. Les analyses répétées le long de l’infrastructure fournissent un profil de risque actuel ainsi qu'un profil tenant compte du réchauffement climatique. Le programme a servi à déterminer les dangers pour la route d’accès à l’aéroport de Salluit, et l'évaluation des dangers, des risques et de la rentabilité a été effectuée pour l’aéroport international d’Iqaluit / Permafrost is ubiquitous in the Arctic and Antarctic, and present in high elevation regions throughout the world. The communities and industrial development in permafrost regions require transportation infrastructures (roadways, airports, railways, etc.) and, in these regions, transportation is of vital social, economic, and political importance (Regehr, Milligan, and Alfaro 2013). However, warming climate conditions will endanger existing and future transportation infrastructure in Alaska to the tune of $282 to $550 million (2015 USD) depending on future emission scenarios (Melvin et al. 2016). Given these conditions, tools are required to aid decisionmakers in prioritizing infrastructure maintenance, replacement, and construction, and potentially justifying the use of mitigation strategies of permafrost embankments. Risk analysis methods can be used but their existing application to permafrost engineering is limited. Risk is a product of hazard, consequence and vulnerability for each of the dangers under consideration. The probability and costs of a danger’s occurrence is a hazard and the consequence, respectively, while vulnerability correlated the damage with the consequence. Since little failure data is available for permafrost infrastructure, the hazard must be determined from reliability analysis methods (First-Order Second-Moment or Monte Carlo Simulation), which aggregate the uncertainty of input parameters to determine the result’s variation. These methods require the characterization of random variable uncertainty, which can be difficult without sufficient data, often more than the current standard-of-practice. Additionally, the method requires a limit state function for the danger to be analyzed. Common dangers effecting permafrost embankment infrastructure included: settlement, cracking, sudden collapse, lateral embankment spreading, drainage and ponding water, and active layer detachment landslides. Of these dangers, only a few have existing limit state functions or have limit state functions that can be developed by the author. The dangers with limit state functions or hazard functions include: total and differential thaw settlement, particle position bridging over voids, active layer detachment landslides, and culvert gradient and structural failure. A Microsoft Excel-based program was created to calculate the risk for permafrost embankment linear infrastructure, using statistical methods applied to limit state functions to determine hazards for common permafrost dangers, estimated direct costs for the repair of a hazard’s occurrence, and scaling factors to account for the indirect costs of damage to the infrastructure’s users and connected communities. Hazard calculations are based on geotechnical property and climate uncertainty, as characterized by probability density functions, using Monte Carlo Simulation methods. A climate change fragility analysis recalculates the hazard with warming air temperatures. Repeated analyses along the infrastructure provide a risk profile of the infrastructure, now and with a warming climate. The program is used to determine hazard for the Airport Access Road in Salluit, and hazard, risk and cost/benefit assessments were conducted using this program for the Iqaluit International Airport.

De nombreux programmes de construction écologique ont vu le jour depuis la dernière décennie visant à promouvoir la construction de bâtiments plus durables. Considérant que les matériaux biosourcés peuvent aider à réduire l’empreinte environnementale des bâtiments, il est judicieux d’en étendre leur utilisation. Un récent engouement s’est créé pour les sous-produits de culture céréalière en guise de remplacement aux fibres isolantes non renouvelables dans les structures en bois. De nombreux chercheurs ont étudié certaines isolations naturelles alternatives utilisées de nos jours. En comparaison aux matériaux d’isolations commerciaux, ces matériaux ont un impact environnemental remarquablement faible. Dans cette optique, l’utilisation de la paille compressée comme isolant offre un très faible impact dans l’analyse de son cycle de vie. Cependant, la sécurité incendie a toujours été une grande préoccupation pour les constructeurs utilisant des matériaux naturels combustibles. L'objectif de cette étude est de documenter le risque incendie de la paille compressée lorsqu'elle est utilisée comme matériau isolant dans des assemblages à ossature en bois. Trois densités de paille comprimée (75, 125 et 175 kg/m3) ont été sélectionnées pour évaluer leurs propriétés de combustion et leur conductivité thermique, en essayant de déterminer laquelle avait la meilleure combinaison de propriétés. La paille de la densité sélectionnée a ensuite été comparée aux matériaux d'isolation combustibles disponibles sur le marché pour comparer leur risque d'incendie. Par la suite, cet isolant de même densité a été testé dans un assemblage à ossature en bois à moyenne échelle pour évaluer l'impact de sa charge combustible comparativement à un matériau d'isolation incombustible. Les résultats ont démontré que la paille compressée d'une densité de 75 kg/m3 avait les meilleures propriétés de combustion et d'isolation. Les résultats suggèrent que la paille compressée aurait très probablement un meilleur comportement au feu par rapport à ceux des matériaux d'isolation combustibles disponibles sur le marché. Malgré la nature combustible de la paille compressée, l'impact de sa charge combustible dans un système de construction en bois a été moins important que prévu. Les propriétés de combustion de la paille compressée étant moins dangereuses que les matériaux d'isolation combustibles disponibles sur le marché, ainsi que l'impact de sa charge calorifique dans une structure à ossature de bois, l'utilisation de ce matériau comme isolant principal dans un bâtiment est, par bonne conception, gérable sans augmenter les risques / Many green building programs have emerged since the last decade to promote the construction of more sustainable buildings. Considering those biobased materials can help reduce the environmental footprint of buildings, it is wise to expand their use. A recent craze has emerged for cereal crop byproducts as a substitute for nonrenewable insulation fibers in wood structures. Many researchers have studied some of the alternative natural insulation materials used today. Compared to commercial insulation materials, these materials have a remarkably low environmental impact. In this context, the use of compressed straw as insulation offers a very low impact in the analysis of its life cycle. However, fire safety has always been a big concern for builders using natural combustible materials. The objective of this study is to document the fire hazard of compressed straw when it is used as an insulating material in wood frame assemblies. Three compressed straw densities (75, 125 and 175 kg/m3) were selected to evaluate their combustion properties and thermal conductivity, in attempt to determine which had the best combination of properties. The selected density straw was then compared to commercially available combustible insulation materials to compare their fire risk. Subsequently, this same density straw was tested in a medium-scale wood frame assembly to evaluate the impact of its fuel load comparatively to a non-combustible insulation material. The results showed that compressed straw with a density of 75 kg/m3 had the best properties of combustion and insulation. The results suggest that compressed straw would most likely have better fire performance compared to combustible insulation materials available on the market. Despite the combustible nature of the compressed straw, the impact of its fuel load in a wooden construction system was less than expected. Because the burning properties of compressed straw are less hazardous than commercially available combustible insulation materials and the impact of its heat load in a wood frame structure, the use of this material as an insulator in a building is, by design, manageable without increasing risks.