Au hockey sur glace, les évaluations physiques utilisées jusqu’à présent sont peu spécifiques à la tâche des joueurs et elles comprennent plusieurs limitations pour la prédiction de performance. La capacité d’accélération et de vitesse maximale en patinage sont grandement liées à la performance des joueurs et seulement certaines évaluations physiques hors glace ont montré des associations avec ces variables. Peu d’études ont considéré l’implication musculaire spécifique de la hanche qui est particulièrement sollicitée pendant le cycle de patinage. La science des données et l’utilisation d’outils d’apprentissage automatique ont connu un essor ces dernières années dans le milieu sportif. Elles ont montré de bonnes capacités prédictives et permettent de reconnaître des relations complexes et non linéaires entre les variables, pouvant surpasser les modèles statistiques standards et l’intuition humaine. Notre objectif principal est de prédire la performance en patinage chez les joueurs de hockey sur glace avec des évaluations physiques hors glace au moyen de modèles d’apprentissage automatique. Nous avons utilisé les données d’évaluations physiques de 72 athlètes effectuées lors des évaluations combinées de la Ligue de Hockey Junior Majeur du Québec. Nous avons utilisé l’accélération et la vitesse de patinage avant et arrière comme variables cibles. Les évaluations physiques standards effectuées lors de cette journée ainsi que la force isométrique maximale développée à l’articulation de la hanche pour ses six degrés-de-liberté ont été les variables d’entrées pour un modèle linéaire (LassoCV) et un modèle non linéaire (xgboost). Nos modèles d’apprentissage automatique montrent de bonnes prédictions pour les variables de vitesse avant en montrant une erreur absolue moyenne en pourcentage (MAPE) inférieur à 2,96±2,15%, tandis que les erreurs de prédiction pour les variables d’accélération et de vitesse arrière demeurent élevées (MAPE : > 4,46±4,15%). Le saut en longueur et la force isométrique en flexion de la hanche ont montré le plus d’importance pour l’accélération sur 5 mètres (5F et 5B) et la vitesse sur 30 mètres en patinage dans les deux directions (30F et 30B). Suite à une validation des modèles, les entraîneurs pourraient donc utiliser les résultats obtenus aux évaluations physiques pour développer la performance en vitesse maximale avant des joueurs de hockey sur glace. / In ice hockey, the physical assessments used to date are not very specific to the task of ice hockey players and may have several limitations for predicting performance. Acceleration ability and maximum speed are highly related to player performance and only some off-ice physical assessments showed associations with these variables. Few studies have considered involvement of specific hip muscles, which are particularly solicited during the skating cycle. The data science and the use of machine learning tools have grown in recent years in the sports community. It has shown to improve prediction and has the ability to recognize complex and non-linear relationships between variables, and thus, can outperform standard statistical models and human intuition. Our main objective is the prediction of skating performance of ice hockey players with physical assessments and the use of machine learning models. We used data from physical assessment of 72 athletes who attended at the combine of the Quebec Major Junior Hockey League. We used acceleration and speed in forward and backward direction as target variables. The standard physical assessment performed on that day and isometric hip joint strength developed on its six degrees of freedom were input variables for a linear (LassoCV) and a non-linear (xgboost) model. Our machine learning models show good prediction errors by showing a mean absolute percentage error (MAPE) of less than 2.96±2.15% for the forward speed variables, while the prediction errors for acceleration and backward speed variables remain high (MAPE: > 4.46±4.15%). The broad jump and the isometric strength developed in hip flexion showed the most importance for acceleration over 5 meters (5F and 5B) and sprint over 30 meters (30F and 30B) in both skating directions. After validation of the models, coaches could use the results of these physical assessments to develop maximum forward speed performance of ice hockey players.

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Dans le canal sans fil, la communication coopérative permet à un ou plusieurs relais d’aider la transmission entre la source et la destination. L'objectif de cette thèse est de développer des outils d'analyse de performance pour les systèmes coopératifs utilisant des techniques HARQ. Le premier chapitre de cette thèse donne des informations sur le codage de réseau dans les réseaux coopératifs, et introduit la motivation pour ce travail. L’objectif du deuxième chapitre est d’analyser et d’évaluer les performances de la qualité de service (QoS) des schémas ARQ-STBC, HARQ et FEC, dans le contexte de l’efficacité énergétique, aux niveaux des couches MAC et IP. Afin d’atteindre ce but, une nouvelle méthode d'analyse est dérivé et appliqué au scénario de communication point à point (P2P). Ceci nous permet de comparer les schémas avec et sans retransmissions, et d’établir la consommation d’énergie de chaque système considéré. Cela nous permet de déterminer dans quelles conditions il est énergétiquement plus efficace d’utiliser la protection cross-layer, ou le simple codage de canal. Dans le troisième chapitre une classe de protocoles coopératifs déterministes est introduite. Les protocoles que nous considérons sont différents en termes du comportement de relais(s) de source(s), et de la destination. Nous considérons deux types de protocoles coopératifs: decode-and-forward (DCF), et demodulate-and-forward (DMF). Les performances de chacun de ces protocoles sont analysés, avec et sans combining à la destination. Les évaluations de QoS qui sont examinés sont: le taux d'erreur de trame, le délai, l'efficacité, et le goodput. Les dérivations analytiques sont effectuées à l'aide de la machine à états finis de Markov, ainsi que grâce à l’approche combinatoire. Cependant, il est démontré, que la complexité de ces dérivations augmente au moment ou le crédit de retransmissions et/ou des nœuds dans le réseau est augmentée. Donc cette approche devient non-traitable pour des grands schémas coopératifs. Le quatrième chapitre présente une classe de protocoles de communication probabilistes, où les nœuds retransmettent avec une certaine probabilité. Il est démontré l'existence d'une classe de protocoles probabilistes équivalents, qui permettent d’obtenir les mêmes performances des protocoles déterministes précédemment traités. En utilisant la preuve de concept, nous démontrons que le protocole probabiliste permet d’effectuer les évaluations analytiques de réseaux multi-nœuds, même dans le cas d'un grand nombre de nœuds dans le réseau. Basée sur cela, nous déduisons les paramètres QoS, et les évaluons également par des simulations Monte-Carlo. Les paramètres d'évaluation de performances dérivées sont optimisés en limitant le taux d'erreur de trame, et en essayant de trouver le nombre de transmissions optimal et le code rate qui maximisent le goodput. Il est également démontré que la classe de protocoles probabilistes peut atteindre une région d’optimalité plus grand que la classe de protocoles déterministes. / In the wireless channel, cooperative communications allow one or many relays to assist the communication between the source and the destination. The aim of this thesis is the development of tools for the analysis of cooperative systems, when HARQ techniques are employed to provide cross-layer error protection. The first chapter of the thesis gives background information on network coding in cooperative relay networks, and introduces the motivation for this work. The second chapter is devoted to the analysis of the energetic-fair performance evaluations of FEC, ARQ-STBC and HARQ schemes at the MAC and IP layers. New analytical framework is derived and applied to a point-to-point network scenario. This framework allows to make energetic fair comparisons between the schemes with and without retransmissions. We determine under which channel conditions the cross-layer error protection is energetically more efficient than the simple channel coding. In the third chapter of this thesis we study the cooperative deterministic protocols. The protocols that we consider differ based on the behaviour of the relay(s), source(s), and destination. We consider two major types of cooperative protocols: decode-and forward (DCF), and demodulate-and-forward (DMF). Each of these protocols in its turn is analysed with and without combining mechanisms at the destination. We derive the soft decoders at the destination side for each respective case, and compare the performances of these protocols at the MAC layer. The following quality of service metrics are evaluated: frame error rate, delay, efficiency, goodput. The analysis is done evaluating the steady-state, using finite state Markov chains and a combinatorial approach. The analysis, however, becomes very complex as the number of transmissions and/or nodes in the network increases. The fourth chapter introduces a class of probabilistic communication protocols, where the devices retransmit with a given probability. We prove the existence of an equivalent class of protocols, with the same performances as the deterministic class. Using proofs of concept it is shown that the probabilistic protocol class allows for tractable steady-state analysis, even for many nodes in the network. Based on this, we then derive the QoS metrics and evalute them also by simulations. The derived performance evaluation metrics are then optimized by constraining the frame error rate, and trying to find the most optimal transmissions number and code rates which maximize the goodput. It is furthermore shown, that the equivalent protocol has larger optimal region than the deterministic one.

Les changements environnementaux globaux (CEG) menacent les écosystèmes marins et les populations humaines qui en dépendent. Une recherche scientifique croissante tente d’évaluer les impacts des changements environnementaux sur les écosystèmes et les services écosystémiques, notamment pour guider les politiques publiques. Focalisée sur les systèmes socio-écologiques (SSE) des récifs coralliens, cette thèse analyse les approches proposées dans la littérature et conçoit de nouvelles méthodologies, évaluations et indicateurs pour guider la science et l’action publique. Nous montrons qu’une stratégie de recherche régionale doit prendre en compte la complexité et produire de meilleures projections des impacts des CEG sur les récifs coralliens et les services associés. Nous cartographions des indicateurs à l’échelle globale pour évaluer où la dépendance des sociétés aux récifs coralliens sera affectée par les menaces globales dues à un niveau de CO2 élevé. Nous analysons comment la science répond aux impacts des CEG sur les récifs coralliens et nous identifions des pistes pour la recherche. Enfin, nous opérationnalisons une facette de la vulnérabilité, la capacité d’adaptation écologique, pour servir d’outil pour évaluer l’effectivité des actions locales dans un contexte de CEG. Ce manuscrit contribue à des avancées théoriques et méthodologiques sur l’évaluation des impacts, de la vulnérabilité et de l’adaptation aux CEG. Il développe des approches interdisciplinaires pour l’étude des SSE et des services écosystémiques, ciblant les récifs coralliens comme étude de cas. Enfin, il analyse l’émergence d’un champ scientifique sur les solutions aux GEC pour les récifs coralliens. / Global environmental change (GEC) in the ocean threatens marine ecosystems and the people who depend on them. A growing scientific effort is attempting to evaluate the impacts of environmental changes on ecosystems and ecosystem services and guide policy-making to respond to this global issue. Focusing on social-ecological systems of coral reefs, this thesis critically reviews the approaches put forward in the literature to understand gaps and to design new methodologies, assessments, and indicators to guide science and policy. Our findings show that a regionally targeted strategy of research should address complexity and provide more realistic projections about the impacts of GEC on coral reefs ecosystems and ecosystem services. We map global-scale indicators to understand where human dependence on coral reef ecosystems will be affected by globally-driven threats expected in a high-CO2 world. We then analyze how science is responding to the challenge posed by GEC on coral reefs and to identify gaps in research.Finally, we attempt to operationalize an overlooked component of vulnerability assessments, ecological adaptive capacity, to serve as a tool to help assess where local actions can be effective in the context of climate change. This manuscript contributes to theoretical and methodological advances to evaluate impacts, vulnerability and adaptation to GEC. It develops interdisciplinary approaches for the study of social-ecological systems and ecosystem services, targeting coral reefs as a case study. Finally, it synthesizes critically the emergence of a scientific field on solutions to GEC for coral reef social-ecological systems.

Les performances en mathématiques sont associées à de nombreux enjeux dans notre société, des enjeux de nature individuelle et des enjeux de nature sociétale. Malgré le fait que les élèves québécois réussissent très bien sur la scène internationale en mathématiques, dans le cadre des évaluations à grande échelle en éducation, les analyses selon le genre, elles, font état d’écarts préoccupants. En effet, à plusieurs des cycles de ces grandes enquêtes, les filles ont obtenu des résultats statistiquement inférieurs à ceux des garçons. L’anxiété mathématique, pourrait expliquer, à tout le moins en partie, les écarts de performances observés entre les filles et les garçons (Stoet et al., 2016). En effet, les recherches menées sur le sujet depuis les années 70 révèlent que, de manière générale, chez les adolescents et les adultes, les filles ont tendance à se dire davantage anxieuses à l’égard des mathématiques que les garçons (p.ex. Else-Quest et al., 2010; Hyde et al., 1990; Stoet et al. 2016). Également, dans ces mêmes groupes d’âge, une corrélation linéaire négative est observée entre le niveau d’anxiété mathématique des individus et leurs performances en mathématiques (p.ex. Barroso et al.,2021; Hembree, 1990; Ma, 1999; Zhang et al., 2019). En 2003 et en 2012, le PISA s’est intéressé à l’anxiété mathématique. En effet, comme les mathématiques ont constitué le domaine majeur d’évaluation lors de ces deux enquêtes, l’anxiété mathématique a été documentée, à ces occasions, au même titre que bon nombre d’autres facteurs non-cognitifs liés aux performances dans le domaine. Le portrait canadien, issu du PISA de 2003 et de 2012, supporte et renforce l’idée selon laquelle l’anxiété mathématique pourrait contribuer aux écarts de performance observés entre les garçons et les filles, en mathématiques, au Québec. Devant l’absence de portrait québécois en regard du phénomène, et souhaitant, à terme, fournir des leviers en vue de réduire les écarts de performances observés entre les filles et les garçons québécois, nous énonçons l’objectif général de recherche comme suit : quantifier les écarts d’anxiété mathématique entre les filles et les garçons, étudier le lien anxiété mathématique/performances en mathématiques et ensuite, identifier des facteurs ayant le potentiel de réduire les écarts d’anxiété mathématique observés, chez les élèves québécois francophones de 15 ans, à partir d’une analyse secondaire des données du PISA de 2003 et de 2012. Afin de répondre à cet objectif général de recherche, nous définissons trois objectifs spécifiques de recherche. Chacun d’eux est traité dans un des trois articles de cette thèse par articles. Le premier objectif spécifique de notre recherche vise à identifier les considérations méthodologiques inhérentes aux données issues du PISA et à proposer des techniques d’analyse qui permettent de les traiter, adéquatement. Cet objectif spécifique est traité dans le premier article, un article de nature méthodologique. Les deuxième objectif spécifique de notre recherche vise à quantifier les écarts d’anxiété mathématique entre les garçons et les filles francophones de 15 ans du Québec, à partir d’une analyse secondaire des données du PISA de 2003 et de 2012, et à étudier le lien négatif anxiété mathématique/performances en mathématiques, chez ces mêmes élèves. Cet objectif spécifique est traité dans le second article de la thèse, un article de nature empirique, qui prend appui sur les fondements méthodologiques proposés dans l’article 1. Le troisième objectif spécifique de notre recherche vise à identifier des facteurs qui permettent d’expliquer les écarts d’anxiété mathématique observés entre les garçons et les filles francophones du Québec et qui ont le potentiel de guider, à terme, la mise en œuvre d’interventions visant à réduire les écarts observés. Répondre à cet objectif spécifique fait l’objet du troisième article de la thèse. Cet article prend également appui sur les fondements méthodologiques exposés dans l’article 1. Des résultats issus de l’article 2, il ressort que : 1) en moyenne, les filles francophones de 15 ans du Québec font état d’un niveau d’anxiété mathématique statistiquement plus élevé que les garçons et 2) le lien entre l’anxiété mathématique et les performances en mathématiques est un lien négatif et équivalent entre les garçons et les filles francophones du Québec. Des résultats issus de l’article 3, il ressort que les écarts d’anxiété mathématique observés entre les filles et les garçons québécois francophones ayant participé au PISA de 203 et de 2012 pourraient s’expliquer par : 1) un concept de soi en mathématiques plus faible chez les filles et 2) un lien direct genre/anxiété mathématique. Des implications scientifiques et pratiques de ces résultats découlent des recommandations en vue de réduire les écarts d’anxiété mathématique observés entre les filles et les garçons francophones du Québec, de même que des avenues de recherche à explorer dans le futur. Ces recommandations et avenues de recherches sont présentées au terme de la thèse. / Performance in mathematics is linked to a number of issues in our society, both individual and societal. Even though Quebec students are doing very well internationally in mathematics, in large-scale educational assessments, gender-based analyses reveal disturbing gaps. Over the course of several cycles of these large-scale surveys, girls achieved statistically lower results than boys. Mathematics anxiety could at least partially explain the performance gaps observed between girls and boys (Stoet et al., 2016). Indeed, research conducted since the 1970s has shown that, in general, in adolescents and adults, girls tend to report greater anxiety about mathematics than boys (e.g.Else-Quest et al., 2010; Hyde et al., 1990; Stoet et al. 2016). Furthermore, in these same age groups, there is a negative linear correlation between individuals' level of anxiety in mathematics and their performance in mathematics (e.g.Hembree, 1990; Ma, 1999; Zhang et al., 2019). In 2003 and 2012, PISA turned its attention to mathematics anxiety. Indeed, since mathematics was the main domain of assessment in both surveys, mathematical anxiety was documented on these occasions, along with many other non-cognitive factors related to performance in the domain. The Canadian portrait, from both the 2003 and 2012 PISA surveys, supports and reinforces the idea that mathematics anxiety could explain, at least in part, the observed performance gaps between boys and girls in mathematics in Quebec. Given the absence of a Quebec portrait of the phenomenon, and wishing, in the long run, to provide levers for reducing the observed performance gaps between Quebec girls and boys, we state the general research objectives as follows: 1) quantify the gaps between girls and boys with respect to mathematics anxiety, 2) study the link between mathematics anxiety and mathematical performance, and finally 3) identify factors that may reduce the gaps observed in mathematical anxiety among 15-year-old French-speaking students in Québec, based on a secondary analysis of the 2003 and 2012 PISA data. 7 In order to meet this overall research objective, three specific research objectives are identified. Each of these is discussed in one of the three articles of the present thesis per article. The first specific objective of our research is to identify the methodological considerations inherent to the PISA data and to propose analytical techniques that will allow us to adequately address them. This specific objective is discussed in the first article, a methodology article. The second specific objective of our research is to quantify the differences in mathematical anxiety between 15-year-old French-speaking boys and girls in Quebec, based on a secondary analysis of the 2003 and 2012 PISA data, and to investigate the negative relation between mathematical anxiety and mathematical performance in these same students. This specific objective is discussed in the second article of the thesis, an empirical article, which is based on the methodological bases proposed in Article 1. The third specific objective of our research is to identify factors that contribute to explaining the differences observed in mathematical anxiety between French-speaking boys and girls in Quebec and have the potential to guide, over the long run, the implementation of interventions aimed at reducing the observed gaps. The third paper in the thesis focuses on this specific objective. This article is also based on the methodological bases set out in Article 1. The results of Article 2 show that: 1) on average, French-speaking 15-year-old girls in Quebec report a statistically higher level of mathematical anxiety than boys and 2) the relationship between mathematical anxiety and mathematical performance is negative and equivalent between French-speaking boys and girls in Quebec. From the results of Article 3, it appears that the differences in mathematical anxiety observed between Quebec French-speaking girls and boys who participated in PISA 2003 and 2012 can be explained by: 1) a lower perception of mathematical competence among girls and 2) a direct gender/mathematical anxiety link. The scientific and practical implications of these results lead to recommendations to reduce the differences observed in mathematical anxiety among French-speaking girls and boys in Quebec, as well as lines of future research. These recommendations and lines of research are presented at the end of the thesis.

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