Dans ce mémoire, on présente une nouvelle architecture d’un chandail intelligent pour surveiller la respiration en temps réel. Ce vêtement intelligent comporte une architecture qui offre une méthode de détection innovante assurant une suivie de l’activité respiratoire en continue. Tout d’abord le chandail détecte la déformation du haut du thorax pendant la respiration à l’aide d’une antenne intégrée dans le chandail. L’antenne a été conçue dans les laboratoires du centre d’optique, photonique et laser de l’université Laval. Un capteur Bluetooth intégré dans le même chandail détecte par la suite la variation du signal RSSI (indicateur d’intensité du signal reçu) et l’envoie à une unité de traitement et d’analyse de données sans fils (un ordinateur ou une tablette). Une interface d’analyse des données a été crée pour permettre la détermination du rythme respiratoire et le caractériser selon le signal de respiration reçu. En plus, le chandail intelligent est alimenté par une source d’énergie sans fils et hybride fonctionnant avec une batterie rechargeable ou par un lien inductif. Deux versions de chandail ont été testées. La première contient un seul capteur alors que la deuxième possède six capteurs positionnés sur la partie frontal du vêtement. En plus, différents paramètres ont été pris en considération durant les tests citant entre autres la morphologie, l’âge et le sexe des utilisateurs. Des tests ont démontré une détection réussie de plusieurs informations pertinentes comme les cycles de respiration (inspiration, expiration), la fréquence respiratoire et d’autres mesures statistiques pour les diagnostics. / In this thesis, we present a new architecture of a smart T-shirt to monitor breathing in real time. This smart garment has an architecture that offers an innovative detection method ensuring continuous monitoring of respiratory activity. First the T-shirt detects deformation of the upper chest during breathing using an antenna built into the T-shirt. The antenna was designed in the laboratories of the optics, photonics and laser center of Laval University. A Bluetooth sensor integrated in the same T-shirt subsequently detects the variation of the RSSI signal (indicator of received signal strength) and sends it to a wireless data processing and analysis unit (a computer or tablet). A data analysis interface has been created to allow determination of the respiratory rate and characterization according to the received breathing signal. In addition, the smart T-shirt is powered by a wireless, hybrid power source powered by a rechargeable battery or by an inductive link. Two versions of the T-shirt were tested. The first contains a single sensor while the second has six sensors positioned on the front of the garment. In addition, different parameters were taken into account during the tests, citing among others the morphology, age and sex of the users. Tests have demonstrated successful detection of several relevant information such as breathing cycles (inspiration, expiration),respiratory rate and other statistical measures for diagnosis.

Les méthodes Monte Carlo pour la planification de traitement par faisceaux d'électrons représentent une avancée significative en termes de précision de calcul de dose, comparativement aux algorithmes conventionnels de faisceaux pinceaux. Le système de planification de traitement Eclipse (Varian, Palo Alto, Ca) offre un nouvel algorithme rapide de calcul de dose par méthode Monte Carlo pour des faisceaux d'électrons de hautes énergies. Plusieurs tests ont été effectués afin d'explorer le comportement du système dans plusieurs configurations rencontrées dans les pratiques cliniques. La première série de tests a été effectuée dans un fantôme homogène d'eau. Les distributions de dose mesurées et calculées ont été comparées pour différentes combinaisons d'énergie, d'ap-plicateur et de profondeur. Ensuite, quatre différents fantômes hétérogènes simulant des matériaux de haute et basse densité furent construits afin d'explorer différentes conditions d'hétérogénéités : un petit cylindre d'air, un fantôme de poumon, un fantôme de paroi thoracique et un fantôme anthropomorphique. Enfin, l'évaluation de l'algorithme Monte Carlo s'est terminée avec l'étude rétrospective de deux cas cliniques. Comparativement à l'algorithme de faisceaux pinceaux de Pinnacle, les calculs Monte Carlo prédisent plus précisément les larges perturbations de dose dues aux hétérogénéités.

Un programme est dit non interférent si les valeurs de ses sorties publiques ne dépendent pas des valeurs de ses entrées secrètes. Des études ont montré que par l'analyse du flot d'information, on peut établir et contrôler cette propriété ou des propriétés qui lui sont étroitement liées. Dans ce travail, nous examinons en détail les modèles d'analyse de flot d'information existants, et esquissons une nouvelle approche dans un paradigme concurrent. La première partie de ce mémoire présente les différentes formulations de la non-interférence et un survol des grandes familles de mécanismes d'analyse de flot d'information. En second lieu, nous présentons en détail quelques mécanismes récents d'analyse sensibles aux flots, applicables à la programmation séquentielle. Mécanismes statiques pour certains, dynamiques ou hybrides pour d'autres. Dans la troisième partie, nous explorons deux modèles récents de sécurisation des flots d'information dans un programme concurrent. Les deux modèles ont en commun la particularité de proposer des traitements pour sécuriser l'interaction entre les programmes et l'ordonnanceur. Nous terminons par une esquisse de notre nouvelle approche, basée sur l'analyse des dépendances entre les variables d'un programme concurrent. / A program is said to be noninterfering if the values of its public (or low) outputs do not depend on the values of its secret (or high) inputs. Various researchers have demonstrated how this property (or closely related properties) can be achieved through information flow analysis. In this work, we present in detail some existing models of information flow analysis, and sketch a new approach of analysis for concurrent programming. The first part of this thesis presents the different formulations of non-interference, and an overview of the main types of information flow analysis. In the second part, we examine in detail some recent static and dynamic (hybrid) flow-sensitive analysis models, for a simple imperative language. In the third part, we explore two recent models of secure information flow in concurrent programs, which develop a novel treatment of the interaction between threads and the scheduler to prevent undesired interleaving. We end with a sketch of the foundations for another approach, based on the analysis of dependencies between variables of concurrent programs.

L'irradiation de la paroi thoracique après mastectomie permet de diminuer les risques de récidive locorégionale du cancer du sein, et d'augmenter la survie à long terme. Lors du traitement, deux faisceaux d'électrons jointifs combinés avec la technique du générateur de pénombre s'avèrent parfois utiles, lorsque la quantité de poumon irradiée en photons est trop importante. Cependant, les logiciels de planification des traitements ne sont pas prévus pour représenter cette technique. Une méthode pour implémenter la technique dans le système de planification commercial Pinnacle3 a donc été établie : le modèle est basé sur une superposition de sous-champs suivant une distribution gaussienne d'intensités. Des mesures avec une chambre à ionisation ont permis d'optimiser le choix des paramètres de superposition selon l'énergie et les caractéristiques du générateur de pénombre. Par ailleurs, un programme qui permet l'automatisation de la création des sous-champs et du calcul de leur pondération, a été développé. Ces outils permettent pour la première fois d'illustrer fidèlement les traitements des parois en électrons avec générateurs de pénombre. D'une part, les résultats du modèle sur une surface plane correspondent aux mesures et respectent les effets du générateur de pénombre. D'autre part, la planification sur un cas clinique démontre une diminution d'environ 30% du surdosage dans la région de la jonction, ce qui rend la planification plus représentative de la réalité. La pertinence des déplacements de jonctions souvent utilisés en clinique peut maintenant être évaluée objectivement.

L’avènement d’Internet et le développement des nouvelles technologies ont révolutionné l’accès et le traitement de l’information et ont conduit la presse écrite à se renouveler. En particulier, l’apparition du Web 2.0 a bouleversé le comportement des intermédiaires techniques et des utilisateurs, rendant ainsi inadaptées les règles existantes en matière de responsabilité numérique. Les publications de presse sont en effet agrégées et traitées par des plateformes numériques, ce qui génère une valeur importante grâce notamment à la publicité et au traitement des données personnelles. Cette valeur est en pratique accaparée par les infomédiaires1, en particulier les GAFAM2. Les éditeurs en revanche ne perçoivent qu’une infime partie de la valeur générée par ces contenus alors qu’ils ont investi et contribuent de manière financière et organisationnelle à la création de ces publications de presse. La Directive européenne sur le droit d'auteur et les droits voisins dans le marché unique numérique3, adoptée le 17 avril 2019, a pour objectif de rééquilibrer cet écart de répartition de valeur, appelé Value Gap, entre les acteurs de la création et de son partage. Elle a fait le choix d’instaurer un droit voisin au profit des éditeurs et des agences de presse, en laissant une marge de manoeuvre aux États membres et au juge pour en déterminer plus précisément les contours. Une proposition de loi de transposition4 est actuellement en discussion devant le Parlement français, déposée le 5 septembre 2018, afin de transposer de manière fidèle ce droit voisin. L’efficacité et l’effectivité de ce nouveau droit voisin ne pourront être garantie que si ses exceptions sont précisées par le juge conformément à l’intention des législateurs français et européen, afin de garantir un juste équilibre entre droit de propriété intellectuelle et liberté d’expression.

Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdorales, 2014-2015 / INTRODUCTION : L’aphasie est un trouble acquis du langage qui peut survenir à la suite d’un accident vasculaire cérébral (AVC) ou dans le cadre d’une démence. Les individus souffrant d’aphasie présentent presque tous de l'anomie, soit des difficultés à trouver les mots pour nommer les objets, les actions, les personnes. Le pronostic de l’aphasie dépend de plusieurs facteurs dont l’efficacité de l’intervention orthophonique. Classiquement, l’intervention pour l’anomie consiste à fournir des indices phonologiques, sémantiques ou orthographiques pour favoriser le réapprentissage des mots. Récemment, de nouvelles interventions qui reposent sur l’observation d’actions ou l’utilisation des technologies (ex., tablettes électroniques) émergent dans les écrits scientifiques. Des études sont nécessaires pour en documenter l’efficacité. OBJECTIFS : L’objectif général du projet doctoral est d’évaluer l’efficacité de nouvelles approches orthophoniques pour le traitement de l’anomie. Plus spécifiquement, l’étude 1 compare une approche sémantique-phonologique et une approche par observation d’actions pour la rééducation de l’anomie des verbes en aphasie post-AVC. L’étude 2 mesure l’efficacité d’une intervention auto-administrée via tablette électronique pour l’anomie des verbes en aphasie post-AVC. L’étude 3 mesure l’efficacité d’une intervention compensatoire via téléphone intelligent pour l’anomie dans le cadre d’une démence (variante sémantique de l’aphasie primaire progressive (vsAPP)). MÉTHODE : Des études de cas unique ont été réalisées auprès de patients présentant une anomie post-AVC ou dégénérative (vsAPP). Quatre phases ont été complétées: (1) Évaluation cognitive, (2) Mesures des performances pré-traitement, (3) Traitement, (4) Mesures des performances post-traitement. RÉSULTATS : La rééducation de l’anomie des verbes via l’observation d’action (étude 1) n’a pas permis l’amélioration de la dénomination des verbes. L’utilisation d’indices sémantiques et phonologiques a toutefois permis d’améliorer la dénomination des verbes, autant lors de l’intervention en présence du thérapeute (étude 1) que lors d’une intervention auto-administrée via une tablette électronique (étude 2). La prise en charge de l’anomie via un téléphone intelligent a été efficace pour compenser les déficits du patient de l’étude 3. CONCLUSION : Une prise en charge efficace de l’anomie est possible et primordiale afin de favoriser une communication optimale et fonctionnelle des individus qui en souffrent. Les présents résultats s’ajoutent au peu d’études actuellement disponibles concernant la mise en place de ces nouveaux traitements pour l’anomie.

Les positions doctrinales qui alimentent le débat sur l'existence et la nature du droit devant régir le cyberespace et les activités qui s'y déroulent prolifèrent, mais s'enferment presque inévitablement dans une schématisation tripartite qui oppose « classiques », « modernistes » et partisans d'une approche intermédiaire. Notre étude rend compte de ce débat, avant de l'investir en évaluant la pertinence des approches en présence à la lumière de la problématique du contrat électronique conclu par les agents intelligents. Son dénouement suggère préalablement la définition de la notion du contrat électronique, voire l'exploration de ses assises théoriques, de manière à la distinguer de la notion traditionnelle du contrat. L'issue de cette démarche préliminaire permet d'envisager le formalisme comme élément distinctif du contrat électronique. Or, sa prise en compte lacunaire par le droit positif permet d'affirmer, déjà à cette étape, la pertinence de l'approche moderniste du droit du cyberespace. La confirmation de cette conclusion partielle viendra à l'étape subséquente, avec la considération, dans la définition du contrat électronique, de la réalité des cocontractants d'intelligence artificielle, c'est-à-dire des agents intelligents. À cette étape aussi, la convenance de l'approche moderniste découle des faiblesses des approches classique et intermédiaire en regard de l'encadrement de ce phénomène.

L’obésité et les maladies cardiométaboliques sont des problèmes de santé publique dans les populations nordiques du Canada ainsi qu’à travers le monde. Il est actuellement proposé que l’augmentation de ces désordres est en partie causée par divers facteurs environnementaux qui génèrent des changements importants du microbiote intestinal. Cette communauté microbienne qui peuple notre tractus gastrointestinal joue un rôle clé dans le métabolisme de nutriments, mais peut aussi avoir des effets néfastes lorsque son équilibre avec l’hôte est perturbé. Cette compréhension a mis en évidence le manque d’outils prédictifs permettant un diagnostic rapide et efficace dans le domaine biomédical. L’analyse actuelle du microbiote est réalisée à posteriori au niveau des selles, ce qui requiert du personnel hautement qualifié de même que des procédures longues et dispendieuses. L’objectif de ce projet est de concevoir un capteur optique qui, une fois implanté dans l’intestin, permettra de détecter en temps réel des biomarqueurs clés produit par le microbiome intestinal. Dans le cadre d’une preuve de concept, une architecture fibrée simple permettant de mesurer quantitativement des variations de pH est démontrée. Contrairement aux capteurs fibrés traditionnels, la sonde optique de ce projet exploite l’onde évanescente générée sur la périphérie de l’interface pour exciter des nanomatériaux greffés dont les propriétés de fluorescence varient selon leur environnement chimique. Les mesures sont possibles grâce à un système optique mobile contrôlé par un logiciel convivial qui permet à un utilisateur nonexpert d’utiliser l’appareil. Les résultats confirment qu’avec un étalonnage préalable il est possible avec cette sonde modèle de prendre des mesures quantitatives du pH en temps réel in vitro. Les expériences préliminaires suggèrent que la sonde permet aussi de mesurer le pH en temps réel dans l’intestin in vivo. / Obesity and cardiometabolic diseases (CMD) are major public health issues among Canada’s northern population and throughout the world. It is believed that the exponential rise in CMD incidence is due to numerous environmental factors, which are driving important changes in the gut microbiome. This microbial community which populates our intestinal tract plays a key role in nutrient and energy metabolism, but can also drive pathogenic mechanisms when its interaction with the host is disrupted. This understanding has highlighted the lack of predictive tools and biomarkers for rapid and efficient diagnostic of various diseases within the medical field. Current analysis of the gut microbiota is mostly based on sequencing technologies to determine microbial composition and gene expression, while functional analyses are limited to surrogate markers of microbial activities through stool metabolites. The goal of this study is to develop a “Sensor-in-Fibre” probe with the capacity to detect key microbiome-derived molecules relevant to CMD pathogenesis in real time in vivo. The optical probe takes advantage of evanescent fields generated on its peripheral interface to excite species-selective surface-grafted sensing nanomaterials that have varying fluorescent properties based on the target molecules present in the surrounding environment. As a model system, FITC functionalized with (3-aminopropyl)triethoxysilane was grafted on the periphery of an optical fiber, leading to qualitative pH measurements revealed through fluorescence emission qualities. These measurements are possible due to the use of a mobile signal collection apparatus in conjunction with custom software made to enable a non-expert technician to use it. The experimental results demonstrate that, with the appropriate preparation, it is possible to quantitatively measure pH with this probe structure in vitro and preliminary studies suggest that the probe is also capable of measuring pH in vivo in real time. / Résumé en espagnol

La présente thèse propose un système complet de placement de capteurs mobiles dans un environnement pleinement tridimensionnel et préalablement inconnu. Les capteurs mobiles sont des capteurs placés sur des unités robotiques autonomes, soit des véhicules possédant une unité de calcul et pouvant se déplacer dans l’environnement. Le placement de capteur est fondé sur une vue désirée par un utilisateur du système nommé vue virtuelle. La vue virtuelle est contrôlée à distance en changeant les paramètres intrinsèques et extrinsèques du capteur virtuel, soit sa position, sa résolution, son champ de vue, etc. Le capteur virtuel n’est alors soumis à aucune contrainte physique, par exemple il peut être placé à n’importe quelle hauteur dans l’environnement et avoir un champ de vue et une résolution arbitrairement grande. Les capteurs mobiles (réels) ont pour tâche de récupérer toute l’information contenue dans le point de vue virtuel. Ce n’est qu’en combinant leur capacité sensorielle que les capteurs mobiles pourront capter l’information demandée par l’utilisateur. Tout d’abord, cette thèse s’attaque au problème de placement de capteurs en définissant une fonction de visibilité servant à évaluer le positionnement d’un groupe de capteurs dans l’environnement. La fonction de visibilité développée est applicable aux environnements tridimensionnels et se base sur le principe de ligne de vue directe entre un capteur et la cible. De plus, la fonction prend en compte la densité d’échantillonnage des capteurs afin de reproduire la densité désirée indiquée par le capteur virtuel. Ensuite, ce travail propose l’utilisation d’un modèle de l’environnement pleinement tridimensionnel et pouvant être construit de manière incrémentale, rendant son utilisation possible dans un environnement tridimensionnel non convexe préalablement inconnu. Puis, un algorithme d’optimisation coopératif est présenté afin de trouver simultanément le nombre de capteurs et leur positionnement respectif afin d’acquérir l’information contenue dans la vue virtuelle. Finalement, la thèse démontre expérimentalement dans diverses conditions que le système proposé est supérieur à l’état de l’art pour le placement de capteurs dans le but d’observer une scène bidimensionnelle. Il est aussi établi expérimentalement en simulation et en réalité que les performances se transposent à l’observation d’environnements tridimensionnels non convexes préalablement inconnus. / This Thesis proposes a novel mobile sensor placement system working in initially unknown three dimensional environment. The mobile sensors are fix sensors placed on autonomous robots, which are ground and aerial vehicles equipped with computing units. The sensor placement is based on a user-defined view, named the virtual view. This view is manipulated through a virtual sensor intrinsic and extrinsic parameters, such as its position, orientation, field of view, resolution, etc. The virtual sensor is not subject to any physical constraint, for example it can be place where no sensor could be or it possess an arbitrary large field of view and resolution. The mobile (real) sensors have to acquire the entire information contained in this virtual view. It is only by combining the sensory capacity of an unknown number of sensors that they can acquire the necessary information. First, this Thesis addresses the sensor placement problem by defining a visibility function to qualify a group of sensor configurations in the environment. This function is applicable to three dimensional environments and is based on direct line of sight principle, where we compute the sensor sampling density in its visibility region. Then, this Thesis proposes the use of an incrementally built model of the environment containing all the information needed by the objective function. Next, a cooperative optimization algorithm is put forward to simultaneously find the number of sensors and their respective position required to capture all the information in the virtual view. Finally, the proposed system is experimentally shown to use less sensor to acquire the scene of interest at a higher resolution than state of the art methods in initially known two dimensional environments. It is also shown in simulation and practice that the performance of the system can be transposed to initially unknown non-convex three dimensional environments.

Dans les années à venir, l'industrie de la microélectronique doit développer de nouvelles filières technologiques qui pourront devenir des successeurs ou des compléments de la technologie CMOS ultime. Parmi ces technologies émergentes relevant du domaine ''Beyond CMOS'', ce travail de recherche porte sur les transistors mono-électroniques (SET) dont le fonctionnement est basé sur la quantification de la charge électrique, le transport quantique et la répulsion Coulombienne. Les SETs doivent être étudiés à trois niveaux : composants, circuits et système. Ces nouveaux composants, utilisent à leur profit le phénomène dit de blocage de Coulomb permettant le transit des électrons de manière séquentielle, afin de contrôler très précisément le courant véhiculé. Ainsi, le caractère granulaire de la charge électrique dans le transport des électrons par effet tunnel, permet d'envisager la réalisation de transistors et de cellules mémoires à haute densité d'intégration, basse consommation. L'objectif principal de ce travail de thèse est d'explorer et d'évaluer le potentiel des transistors mono-électroniques double-grille métalliques (DG-SETs) pour les circuits logiques numériques. De ce fait, les travaux de recherches proposés sont divisés en trois parties : i) le développement des outils de simulation et tout particulièrement un modèle analytique de DG-SET ; ii) la conception de circuits numériques à base de DGSETs dans une approche ''cellules standards'' ; et iii) l'exploration d'architectures logiques versatiles à base de DG-SETs en exploitant la double-grille du dispositif. Un modèle analytique pour les DG-SETs métalliques fonctionnant à température ambiante et au-delà est présenté. Ce modèle est basé sur des paramètres physiques et géométriques et implémenté en langage Verilog-A. Il est utilisable pour la conception de circuits analogiques ou numériques hybrides SET-CMOS. A l'aide de cet outil, nous avons conçu, simulé et évalué les performances de circuits logiques à base de DG-SETs afin de mettre en avant leur utilisation dans les futurs circuits ULSI. Une bibliothèque de cellules logiques, à base de DG-SETs, fonctionnant à haute température est présentée. Des résultats remarquables ont été atteints notamment en terme de consommation d'énergie. De plus, des architectures logiques telles que les blocs élémentaires pour le calcul (ALU, SRAM, etc.) ont été conçues entièrement à base de DG-SETs. La flexibilité offerte par la seconde grille du DG-SET a permis de concevoir une nouvelle famille de circuits logiques flexibles à base de portes de transmission. Une réduction du nombre de transistors par fonction et de consommation a été atteinte. Enfin, des analyses Monte-Carlo sont abordées afin de déterminer la robustesse des circuits logiques conçus à l'égard des dispersions technologiques.