La présente étude s’inscrit à l’intérieur du programme de recherche mené par le Groupe DÉFI Apprentissage (GDA) de l’Université de Montréal. Notre projet avait pour buts de réaliser les deux premières phases précédant la conception d’une ressource pédagogique qui offrira à l’enfant (6 à 12 ans qui a des incapacités intellectuelles) et à son entourage un dispositif temporel évolutif pour l’initier à la lecture de l’heure et à la gestion des activités de son horaire quotidien à l’âge approprié. Depuis quelques années, maints organismes tels que l’American Association on Mental Retardation (AAMR) , la Classification internationale des déficiences, incapacités et handicaps (CIDIH) de l'Organisation Mondiale de la Santé (OMS), le Ministère de l’éducation, des loisirs et des sports du Québec (MELS) ainsi que le Réseau international sur le processus de production du handicap (RIPPH) soutiennent que les chercheurs doivent s’attarder aux composantes impliquées dans l’interaction Personne-Milieu pour concevoir des stratégies d’intervention auprès de diverses populations qui éprouvent des limitations. Notre recherche adoptera cette démarche en s’appuyant sur les assises suivantes : cadre méthodologique (analyse de la valeur pédagogique), cadre conceptuel (écologie de l’éducation et processus de production du handicap) et cadre technologique (ergonomie). / The present study is part of an ongoing research program which has been undertaken by the « Groupe DÉFI Apprentissage (GDA) » at « l’Université de Montréal ». Our precise mandate was to complete the two initial phases preceding the conception of a pedagogical ressource that will offer to a child (6 to 12 years old with intellectual disabilities) and to his immediate surrounding an evolutionary temporal device that will initiate him, at the appropriate age, to time telling and to daily schedule management. In recent years, a number of organizations such as the American Association on Mental Retardation (AAMR), the World Health Organization (WHO) the Ministère de l’éducation, du loisir et du sport du Québec (MEL) and the Réseau International sur le Processus de Production du Handicap (RIPPH) have recommended that researchers should take into account the components involved in the Person-Environment interaction when they are studying intervention strategies that could be used by people with various limitations. Our research has adopted this ecological approach and it will be supported by the following foundations: methodological approach (pedagogical value analysis), conceptual approach (educational ecology) and technological approach (ergonomics).

Les bâtiments à faible consommation d’énergie connaissent, ces dernières années, un grand intérêt étant donné le rôle important qu’ils jouent dans la diminution des émissions de gaz à effet de serre d’une part, et la flambée des prix des combustibles, d’autre part. Néanmoins, dans de nombreux cas la réalisation de ce type de bâtiments n’atteint pas les performances escomptées. Ce problème est dû en grande partie à : 1) la perte d’informations tout au long du cycle de vie du bâtiment, 2) la non évaluation régulière des décisions prises par les acteurs intervenants. Le commissionnement en tant que processus de contrôle qualité joue un rôle important dans le bon déroulement du processus de réalisation de bâtiments à faible consommation d’énergie. Cette recherche vise à développer une méthodologie dont l’objectif est d’assister les personnes responsables de cette mission dans la définition de plans de commissionnement adaptés à leurs projets. Nous avons réalisé en premier, un état de l’art de la réalisation des bâtiments à faible consommation d’énergie, que nous avons par la suite confronté à la réalité à travers une enquête auprès des acteurs du bâtiment et d’étude de cas réels. Cette étape nous a permis de formuler une hypothèse concernant la nécessité d’un commissionnement «évolutif» -adapté aux particularités de chaque projet - et de décrire une méthodologie globale d’assistance à la conception des bâtiments à faible consommation d’énergie, qui intègre une aide à la décision, une gestion de l’information et un commissionnement «évolutif» qui vient vérifier le bon déroulement des deux premiers. Pour mettre en application cette méthodologie, une boîte à outils a été développée. Elle est constituée de : 1) un outil dit «statique» qui permet de définir un premier plan de commissionnent générique qui répond aux caractéristiques d’un projet, à partir d’une base de données exhaustives de tâches de commissionnement, 2) un outil dit «dynamique» basé sur les probabilités, qui permet de mettre à jour le plan de commissionnement initial (générique), en l’adaptant au projet en cours. Cette mise à jour permet de prendre en compte les particularités et imprévus rencontrés lors de la réalisation d’un projet, rendant ainsi le plan de commissionnement plus précis. Une expérimentation, dans un cas réel, du premier outil et des applications du second ont été faites pour montrer leurs possibilités et leurs limites. Les résultats font apparaître deux points importants : 1) l’intérêt d’avoir un plan de commissionnement structuré et évolutif pour vérifier la qualité de la réalisation des bâtiments à faible consommation d’énergie et assurer ainsi l’atteinte des performances souhaitées, 2) l’intérêt d’utiliser un outil probabiliste tel que les réseaux Bayésiens pour anticiper les dérives et prendre en charge les imprévus rencontrés lors de ce processus vivant. Cette méthodologie représente une base pour le développement d’outils d’assistance à la définition de plans de commissionnement «évolutifs» pour le neuf et l’existant, et tous les secteurs du bâtiment / The low energy buildings know, these latest years, a great interest because of the important role that they play in reducing the greenhouse gas emissions on one hand, and the rise of the combustibles prices, on the other hand. Nevertheless, in many cases, low energy consumption buildings do not achieve the expected performances. This problem is largely due to: 1) the loss of information throughout the building life cycle, 2) the non-regular evaluation of the decisions made by the actors intervening in their conception. The commissioning, as a quality control process, plays an important role in the good progress of the realization process of low energy buildings case. This research aims to develop a methodology to assist the persons responsible of the commissioning in the definition of commissioning plans adapted to their projects. Firstly, we performed a state of art of the low energy consumption buildings realisation that we then confronted, to the reality through an investigation with building actors and a study of real cases. This step allowed us to formulate a hypothesis concerning the necessity of a "progressive" commissioning -adapted to project particularities - and to describe a global methodology of assistance to the low energy consumption buildings realisation that integrates a decision making aid, an information management and a "progressive" commissioning that verify the good realisation of the two first functions. To put this methodology into application, a toolbox was developed. It comprises: 1) a tool named "static" that allows defining a first generic commission plan that satisfies the project characteristics, based on an exhaustive data of commissioning tasks, 2) a tool named "dynamic" based on the probabilities, that allows updating the initial (generic) commissioning plan. This update manages the unexpected events met during the project realization; witch permits the commissioning plan to be more precise. An experimentation of the first tool was done in a real case and applications of the second were done to show their possibilities and their limits. The results show two important points: 1) the interest of having a structured and progressive commissioning plan to verify the quality of low energy consumption buildings realisation and guarantee the achievement of the expected performances, 2) the interest of using a probabilistic tool such as the Bayésien networks to anticipate the drifts and to deal with the unexpected events met throughout the building life cycle. This methodology represents a basis for the development of assistance tools for the definition of commissioning "progressive" plans for the new and the existing, and all the building sectors

L'évolution adaptative contribue probablement à l'adaptation des populations à des changements environnementaux rapides, l'observation empirique de nombreux cas d'évolution rapide dans les populations naturelles suivant de forts changements environnementaux abondant en ce sens. Dans cette thèse, je me suis concentrée sur l'estimation du potentiel évolutif d'une population naturelle de hêtre commun (Fagus sylvatica), une espèce à long cycle de vie, subissant des stress hydriques chroniques. Je considère ici une définition du potentiel évolutif dans le sens strict de la capacité d'une population à évoluer ; c'est donc un paramètre directement lié au taux d'évolution futur de la population considérée. Cette thèse a pour but d'apporter des éléments manquants concernant l'étude de l'adaptation chez les arbres, le rôle de l'évolution adaptative dans la capacité des arbres à composer avec les changements environnementaux futurs étant encore largement méconnu.La population étudiée montre un potentiel évolutif important, imputable à divers traits (principalement la phénologie du débourrement végétatif, et le Delta13C) qui présentent une diversité génétique élevée, sont soumis à une forte pression de sélection, et contribuent significativement à la valeur adaptative. Cette thèse appuie donc l'hypothèse selon laquelle l'évolution adaptative jouera un rôle important dans l'adaptation des arbres aux changements environnementaux futurs. Le rôle de la dispersion demeure incertain du fait d'une dispersion du pollen et des graines restreinte, mais également d'indices d'évènements de dispersion à longue distances favorisés par la présence de mortalité densité dépendante. / Adaptive evolution may promote populations' adaptation to rapid environmental changes which is sustained by recurrent empirical demonstrations of rapid adaptive evolution in the wild consecutively to strong environmental changes. In this PhD, I focused on the estimation of the in-situ evolutionary potential of a wild European beech (Fagus sylvatica) population, a long-lived tree species, undergoing chronic water stresses. I here considered the evolutionary potential in the strict sense of “evolvability” i.e. the ability of population to evolve; this parameter is thus directly linked to the rate of future adaptive evolution. This PhD aimed to fill a gap in tree adaptation studies, the role of adaptive evolution in tree populations' ability to cope with future environmental changes remaining largely unresolved.The studied a population displayed a high evolutionary potential because of a strong in-natura genetic variability of some traits and the relevance of these traits in trees adaptation, this PhD support the hypothesis that adaptive evolution is likely to play a key role in trees adaptation to future environmental changes. The role of dispersal remains unclear with apparently very restricted seed and pollen dispersal but also clues of long dispersal events promoted by the occurrence of density-dependent mortality.

Le système immunitaire adaptatif est capable de produire une réponse spécifique contre presque tous le pathogènes qui agressent notre organisme. Ceci est dû aux anticorps qui sont des protéines secrétées par les cellules B. Les molécules qui provoquent cette réaction sont appelées antigènes : pendant une réponse immunitaire, les cellules B sont soumises à un processus d’apprentissage afin d’améliorer leur capacité à reconnaitre un antigène donne. Ce processus est appelé maturation d’affinité des anticorps. Nous établissons un cadre mathématique très flexible dans lequel nous définissons et étudions des modelés évolutionnaires simplifies inspirés par la maturation d’affinité des anticorps. Nous identifions les éléments constitutifs fondamentaux de ce mécanisme d’évolution extrêmement rapide et efficace : mutation, division et sélection. En commençant par une analyse rigoureuse du mécanisme de mutation dans le Chapitre 2, nous procédons à l’enrichissement progressif du modelé en ajoutant et analysant le processus de division dans le Chapitre 3 ,puis des pressions sélectives dépendantes de l’affinité dans le Chapitre 4. Notre objectif n’est pas de construire un modèle mathématique très détaillé et exhaustif de la maturation d’affinité des anticorps, mais plutôt d’enquêter sur les interactions entre mutation, division et sélection dans un contexte théorique simplifie. On cherche à comprendre comment les différents paramètres biologiques influencent la fonctionnalité du système, ainsi qu’à estimer les temps caractéristiques de l’exploration de l’espace d’états des traits des cellules B. Au-delà des motivations biologiques de la modélisation de la maturation d’affinité des anticorps, l’analyse de ce processus d’apprentissage nous a amenée à concevoir un modèle mathématique qui peut également s’appliquer à d’autres systèmes d’évolution, mais aussi à l’étude de la propagation de rumeurs ou de virus. Notre travail théorique s’accompagne de nombreuses simulations numériques qui viennent soit l’illustrer soit montrer que certains résultats demeurent extensibles a des situations plus compliquées. / The adaptive immune system is able to produce a specific response against almost any pathogen that could penetrate our organism and inflict diseases. This task is assured by the production of antigen-specific antibodies secreted by B-cells. The agents which causes this reaction are called antigens: during an immune response B-cells are submitted to a learning process in order to improve their ability to recognize the immunizing antigen. This process is called antibody affinity maturation. We set a highly flexible mathematical environment in which we define and study simplified mathematical evolutionary models inspired by antibody affinity maturation. We identify the fundamental building blocks of this extremely efficient and rapid evolutionary mechanism: mutation, division and selection. Starting by a rigorous analysis of the mutational mechanism in Chapter 2, we proceed by successively enriching the model by adding and analyzing the division process in Chapter 3 and affinity-dependent selection pressures in Chapter 4. Our aim is not to build a very detailed and comprehensive mathematical model of antibody affinity maturation, but rather to investigate interactions between mutation, division and selection in a simplified theoretical context. We want to understand how the different biological parameters affect the system’s functionality, as well as estimate the typical time-scales of the exploration of the state-space of B-cell traits. Beyond the biological motivations of antibody affinity maturation modeling, the analysis of this learning process leads us to build a mathematical model which could be relevant to model other evolutionary systems, but also gossip or virus propagation. Our method is based on the complementarity between probabilistic tools and numerical simulations.

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Les compromis évolutifs ou trade-offs occupent une place centrale dans l'évolution des traits d'histoire de vie car ils contraignent l'univers des possibles. Les trade-offs dans l'allocation d'énergie vers la reproduction et la maintenance sont essentiellement liés, chez les insectes parasitoïdes, à la disponibilité en hôtes et en nourriture de l'environnement et au nombre d'œufs dont disposent les femelles. Nos expériences relevant de l'écologie comportementale et de l'éco-physiologie démontrent, chez le parasitoïde Venturia canescens, (i) que les caractéristiques de l'environnement sélectionnent une allocation différentielle des ressources vers la fabrication des œufs et la mise en place des réserves énergétiques pendant la phase larvaire ; et (ii) qu'un ajustement des stratégies d'allocation d'énergie en réponse à la disponibilité en hôtes existe pendant la phase adulte. Nos travaux théoriques révèlent le rôle central de la qualité de la nourriture dans l'évolution du trade-off entre recherche d'hôtes et de nourriture, et suggère son importance dans la structuration des communautés de parasitoïdes.

La présente étude s’inscrit à l’intérieur du programme de recherche mené par le Groupe DÉFI Apprentissage (GDA) de l’Université de Montréal. Notre projet avait pour buts de réaliser les deux premières phases précédant la conception d’une ressource pédagogique qui offrira à l’enfant (6 à 12 ans qui a des incapacités intellectuelles) et à son entourage un dispositif temporel évolutif pour l’initier à la lecture de l’heure et à la gestion des activités de son horaire quotidien à l’âge approprié. Depuis quelques années, maints organismes tels que l’American Association on Mental Retardation (AAMR) , la Classification internationale des déficiences, incapacités et handicaps (CIDIH) de l'Organisation Mondiale de la Santé (OMS), le Ministère de l’éducation, des loisirs et des sports du Québec (MELS) ainsi que le Réseau international sur le processus de production du handicap (RIPPH) soutiennent que les chercheurs doivent s’attarder aux composantes impliquées dans l’interaction Personne-Milieu pour concevoir des stratégies d’intervention auprès de diverses populations qui éprouvent des limitations. Notre recherche adoptera cette démarche en s’appuyant sur les assises suivantes : cadre méthodologique (analyse de la valeur pédagogique), cadre conceptuel (écologie de l’éducation et processus de production du handicap) et cadre technologique (ergonomie). / The present study is part of an ongoing research program which has been undertaken by the « Groupe DÉFI Apprentissage (GDA) » at « l’Université de Montréal ». Our precise mandate was to complete the two initial phases preceding the conception of a pedagogical ressource that will offer to a child (6 to 12 years old with intellectual disabilities) and to his immediate surrounding an evolutionary temporal device that will initiate him, at the appropriate age, to time telling and to daily schedule management. In recent years, a number of organizations such as the American Association on Mental Retardation (AAMR), the World Health Organization (WHO) the Ministère de l’éducation, du loisir et du sport du Québec (MEL) and the Réseau International sur le Processus de Production du Handicap (RIPPH) have recommended that researchers should take into account the components involved in the Person-Environment interaction when they are studying intervention strategies that could be used by people with various limitations. Our research has adopted this ecological approach and it will be supported by the following foundations: methodological approach (pedagogical value analysis), conceptual approach (educational ecology) and technological approach (ergonomics).

L’explosion du nombre de séquences permet à la phylogénomique, c’est-à-dire l’étude des liens de parenté entre espèces à partir de grands alignements multi-gènes, de prendre son essor. C’est incontestablement un moyen de pallier aux erreurs stochastiques des phylogénies simple gène, mais de nombreux problèmes demeurent malgré les progrès réalisés dans la modélisation du processus évolutif. Dans cette thèse, nous nous attachons à caractériser certains aspects du mauvais ajustement du modèle aux données, et à étudier leur impact sur l’exactitude de l’inférence. Contrairement à l’hétérotachie, la variation au cours du temps du processus de substitution en acides aminés a reçu peu d’attention jusqu’alors. Non seulement nous montrons que cette hétérogénéité est largement répandue chez les animaux, mais aussi que son existence peut nuire à la qualité de l’inférence phylogénomique. Ainsi en l’absence d’un modèle adéquat, la suppression des colonnes hétérogènes, mal gérées par le modèle, peut faire disparaître un artéfact de reconstruction. Dans un cadre phylogénomique, les techniques de séquençage utilisées impliquent souvent que tous les gènes ne sont pas présents pour toutes les espèces. La controverse sur l’impact de la quantité de cellules vides a récemment été réactualisée, mais la majorité des études sur les données manquantes sont faites sur de petits jeux de séquences simulées. Nous nous sommes donc intéressés à quantifier cet impact dans le cas d’un large alignement de données réelles. Pour un taux raisonnable de données manquantes, il appert que l’incomplétude de l’alignement affecte moins l’exactitude de l’inférence que le choix du modèle. Au contraire, l’ajout d’une séquence incomplète mais qui casse une longue branche peut restaurer, au moins partiellement, une phylogénie erronée. Comme les violations de modèle constituent toujours la limitation majeure dans l’exactitude de l’inférence phylogénétique, l’amélioration de l’échantillonnage des espèces et des gènes reste une alternative utile en l’absence d’un modèle adéquat. Nous avons donc développé un logiciel de sélection de séquences qui construit des jeux de données reproductibles, en se basant sur la quantité de données présentes, la vitesse d’évolution et les biais de composition. Lors de cette étude nous avons montré que l’expertise humaine apporte pour l’instant encore un savoir incontournable. Les différentes analyses réalisées pour cette thèse concluent à l’importance primordiale du modèle évolutif. / The explosion of sequence number allows for phylogenomics, the study of species relationships based on large multi-gene alignments, to flourish. Without any doubt, phylogenomics is essentially an efficient way to eliminate the problems of single gene phylogenies due to stochastic errors, but numerous problems remain despite obvious progress realized in modeling evolutionary process. In this PhD-thesis, we are trying to characterize some consequences of a poor model fit and to study their impact on the accuracy of the phylogenetic inference. In contrast to heterotachy, the variation in the amino acid substitution process over time did not attract so far a lot of attention. We demonstrate that this heterogeneity is frequently observed within animals, but also that its existence can interfere with the quality of phylogenomic inference. In absence of an adequate model, the elimination of heterogeneous columns, which are poorly handled by the model, can eliminate an artefactual reconstruction. In a phylogenomic framework, the sequencing strategies often result in a situation where some genes are absent for some species. The issue about the impact of the quantity of empty cells was recently relaunched, but the majority of studies on missing data is performed on small datasets of simulated sequences. Therefore, we were interested on measuring the impact in the case of a large alignment of real data. With a reasonable amount of missing data, it seems that the accuracy of the inference is influenced rather by the choice of the model than the incompleteness of the alignment. For example, the addition of an incomplete sequence that breaks a long branch can at least partially re-establish an artefactual phylogeny. Because, model violations are always representing the major limitation of the accuracy of the phylogenetic inference, the improvement of species and gene sampling remains a useful alternative in the absence of an adequate model. Therefore, we developed a sequence-selection software, which allows the reproducible construction of datasets, based on the quantity of data, their evolutionary speed and their compositional bias. During this study, we did realize that the human expertise still furnishes an indispensable knowledge. The various analyses performed in the course of this PhD thesis agree on the primordial importance of the model of sequence evolution.

Le présent travail essaye de démontrer que le littoral, à l’échelle du temps, est un domaine d’appropriation multiple par les sociétés. Il l’établit en trois étapes : définition de l’entité « littoral », prise en considération de l’eau dans l’aménagement et empreinte humaine néfaste. Il considère le littoral tel un organisme riche en vie et une interface entre les mondes terrestre et maritime. Il utilise les approches multiscalaire et géométrique pour appréhender l’hétérogénéité morphologique, la diversité biologique et la dimension spatiale. Il quantifie et qualifie, afin de caractériser les phénomènes naturels et les événements induits et afin d’énoncer une dominante révélatrice, l’eau, qui est à prendre en considération dans un aménagement respectueux de l’environnement littoral. Il analyse et synthétise les données des quatre terrains sélectionnés, fait émerger les spécificités et les problèmes environnementaux et recherche un état d’équilibre par une mise en valeur de la dynamique endogène. Il expose la relation diachronique de l’homme avec ces milieux et la prise de conscience a posteriori de la communauté scientifique sur le devenir des territoires littoraux, face aux nouvelles conditions climatiques. L’objectif de cette thèse est de mettre en évidence l’utilisation optimale de la ressource « littoral » et de révéler ses potentialités plurielles en vue d’un développement durable, où l’aménagement est la clé de voûte d’un nouveau modèle d’organisation bio–spatio–temporelle (BST). Cette approche holistique introduit la politique adaptative et la conscience collective, en vue d’un aménagement évolutif et d’une moralisation des usages du littoral et du 6ème continent. / This work tries to demonstrate, on the time scale, that the littoral is a domain of multiple appropriations by the human societies. It is made up of three stages: the definition of the « coast » entity, the water consideration in the management and the negative human influences. It considers the coast as a lifelike organism and an interface between land and sea worlds. It uses the multistage and geometrical approach to apprehend the morphological heterogeneity, the biological diversity and the spatial dimension. It quantifies and qualifies to characterize the natural phenomenon and the induced events by human beings and to announce the importance of the water, which has to be considered into a respectful management of the coastal environment. It analyzes and synthesizes the data from four selected sites, it brings out the specificities and the environmental problems and looking for a steady state by an enhancement of endogenous dynamics. It describes the diachronic relationship of man with this environment of transition and the awareness subsequent of the scientific community on the future of the coastal areas, face to new climatic conditions. The aim of this thesis is to prove the optimized use of « coast » resource and to valorize its plural potentialities for a sustainable development, where the management is the keystone of a new model, the bio-spatial-temporal (BST) organization. This holistic approach introduces the adaptive politics and the collective consciousness, for an evolutionary management and for a moralization of coast and of 6th continent use.

Depuis son introduction en 1982, la carte auto-organisatrice de Kohonen (Self-Organizing Map : SOM) a prouvé ses capacités de classification et visualisation des données multidimensionnelles dans différents domaines d’application. Les implémentations matérielles de la carte SOM, en exploitant le taux de parallélisme élevé de l’algorithme de Kohonen, permettent d’augmenter les performances de ce modèle neuronal souvent au détriment de la flexibilité. D’autre part, la flexibilité est offerte par les implémentations logicielles qui quant à elles ne sont pas adaptées pour les applications temps réel à cause de leurs performances temporelles limitées. Dans cette thèse nous avons proposé une architecture matérielle distribuée, adaptable, flexible et extensible de la carte SOM à base de NoC dédiée pour une implantation matérielle sur FPGA. A base de cette approche, nous avons également proposé une architecture matérielle innovante d’une carte SOM à structure croissante au cours de la phase d’apprentissage / Since its introduction in 1982, Kohonen’s Self-Organizing Map (SOM) showed its ability to classify and visualize multidimensional data in various application fields. Hardware implementations of SOM, by exploiting the inherent parallelism of the Kohonen algorithm, allow to increase the overall performances of this neuronal network, often at the expense of the flexibility. On the other hand, the flexibility is offered by software implementations which on their side are not suited for real-time applications due to the limited time performances. In this thesis we proposed a distributed, adaptable, flexible and scalable hardware architecture of SOM based on Network-on-Chip (NoC) designed for FPGA implementation. Moreover, based on this approach we also proposed a novel hardware architecture of a growing SOM able to evolve its own structure during the learning phase