Chez les végétaux, la défense innée est un mécanisme de protection sophistiqué qui assure la survie de l'organisme face aux stress biotiques. Ce processus comprend la perception de l'agent pathogène, sa reconnaissance, la transmission du signal, l'intégration de celui-ci et finalement la production d'une réponse adéquate. Il existe plusieurs voies de signalisation permettant la transduction du signal vers les cibles intracellulaires. Au cours de mes travaux de doctorat, j'ai étudié les cascades de MAPKs (Mitogen Activated Protein Kinases), qui sont des voies de signalisation assurant le relais vers la génération de processus physiologiques appropriés. Les cascades des MAPKs sont généralement composées de trois MAPKs (MAPKKK, MAPKK et MAPK). Ces trois kinases s'activent de façon séquentielle après la perception d'un changement environnemental intrinsèque ou extrinsèque à la cellule végétale. La cascade des MAPKs est hautement conservée chez tous les eucaryotes où elle régule divers processus, dont la réponse aux différents stress biotiques. Grâce à la disponibilité de la séquence assemblée et annotée du génome de Populus trichocarpa, 11 PtiMKKs et 21 PtiMPKs ont été répertoriées. Une analyse comparée (avec Oryzae sativa et Arabidopsis thaliana) de l'organisation génomique et de la structure de ces gènes a été faite et une nouvelle nomenclature a été proposée. Par la suite, la quantification des transcrits de toutes les PtiMKKs et PtiMPKs a été réalisée dans 17 tissus et organes de peuplier et lors de l'interaction peuplier-rouille. Des feuilles de Populus nigra x P. maximowiczii (NM6) ont été inoculées avec deux espèces de rouille, soit Melampsora medusae f. sp. deltoidae (Mmd) et Melampsora larici-populina (Mlp). Chez le peuplier, Mmd engendre une réponse intermédiaire caractérisée par une faible croissance de cet agent pathogène. Mlp provoque pour sa part une réponse de susceptibilité complète permettant sa croissance sur les feuilles de peuplier. Le patron de variation transcriptomique de certaines PtiMKKs et PtiMPKs est en général comparable à ce qui est observé chez d'autres espèces végétales. Nos résultats mettent en évidence le rôle potentiel d'un groupe de MAPKs dans l'interaction rouille-peuplier. De plus, certains paralogues dupliqués chez ces deux familles de gènes montrent des profils d'expression différents. Finalement, nous avons identifié, par double-hybride, l'aliène oxyde synthase comme cible potentielle de la PriMPK3-l. L'allène oxyde synthase est une enzyme clé de la voie de biosynthèse de l'acide jasmonique. Ces travaux suggèrent une implication possible de cette phytohormone dans l'interaction rouille-peuplier étudiée.

Cette thèse porte sur la synthèse et l'étude de nouveaux polymères dérivés du 2,7-carbazole et du 1,4-dicétopyrrolopyrrole pour applications en dispositifs photovoltaïques. Dans un premier temps, plusieurs dérivés alkyle du poIy[/V-heptadécanyl-2,7-carbàzole-(4', 7'-dithienyl-2', l', 3'-benzothiadiazole)] ou PCDTBT ont été préparés dans le but d'étudier l'effet de la nature de la chaîne alkyle sur les propriétés optiques, physiques et électroniques. Après caractérisation et fabrication des dispositifs, l'utilisation de chaînes 9-heptadécanyl sur l'unité 2,7-carbazole a permis d'obtenir la meilleure efficacité de conversion énergétique. Ensuite, pour optimiser davantage les niveaux d'énergie HOMO et LUMO du PCDTBT, le cycle benzène de l'unité benzothiadiazole a été remplacé par un cycle pyridazine. Ceci a eu pour effet d'abaisser les niveaux d'énergie HOMO et LUMO de 0^ eV et de 02 eV respectivement pour une série de trois polymères. Dans un deuxième temps, puisque la famille des poly(l, 4-dicétopyrrolopyrro!e) (DPP) est récente dans le domaine de l'optoélectronique et que peu d'exemples étaient connus dans la littérature, cette dernière a investiguée et étudiée. Pour ce faire, une série de dérivés du poly[N-9'-heptadécanyl-2,7-carbazole-alt-3,6-bis(thiophen-5-yl) -2^-dioctyl-pyrrolo[3,4-]pyrrole-l, 4-dione] ont été synthétisés. Deux polymères se sont démarqués, soit un ayant des chaînes n-octyl et un ayant des chaînes n-décyle sur les unités 2,7-carbazole et 1,4-dicétopyrrolopyrrole respectivement. Après optimisation des dispositifs au laboratoire du Pr. Alan J. Heeger, une efficacité maximale de conversion énergétique de 3,8 % a été atteinte. Finalement, une autre unité riche en électrons, le dithieno[3,2-b; 2', 3'-d]germole a été couplé avec quelques motifs pauvres en électron tel que le 1,4-dicétopyrrolpyrrole, le 2,1,3-benzothiadiazole et le thieno[3,4-c]pyrrole-4,6-dione. La meilleure performance en dispositifs photovoltaïques (4,1 %) a été atteinte avec le (poly[(4,4'-bis(2-éthylhexyl)dithieno[32-b:2', 3'-d]germole)-alt-l, 3-(5-octylthieno[3,4-c]pyrrole-4,6-dione), un polymère dérivé du thieno[3,4-c]pyrrole-4,6-dione, une toute nouvelle classe dans le domaine de l'électronique organique.

L’objet de ce projet est l’étude de la rhéologie des bétons frais à base de ciment d’aluminate de calcium, soit: le LBC et le Ciment Fondu. L’utilisation de ce type de liant hydraulique présente un intérêt substantiel dans le domaine des bétons, tant pour les ouvrages structuraux que pour les réparations en béton. La motivation derrière cette recherche est de mieux comprendre le comportement rhéologique de ce type de béton et ainsi faciliter et élargir leur utilisation dans le domaine du génie civil. Le projet de recherche s’attarde sur différents paramètres spécifiques tels que l’influence du type d’adjuvant, de leurs dosages et de leurs combinaisons, ainsi que l’effet du type de malaxage employé et de sa durée. Pour répondre aux objectifs, la recherche est divisée en deux phases. Une première phase, où les adjuvants sont évalués individuellement, a permis de lancer la seconde, plus complexe, où des conditions de malaxage réalistes, camion toupie et bétonnière mobile, et une combinaison d'adjuvants complète sont mises à l’épreuve. Des résultats forts intéressants ont été obtenus dans cette deuxième phase. L’utilisation d’un superplastifiant en combinaison avec un accélérateur de prise simule l’usage d’une bétonnière mobile. Il est possible d'obtenir, de cette combinaison, de compenser le retard de prise occasionné par le superplastifiant en dosant convenablement l’accélérateur de prise, tout en conservant des propriétés rhéologiques adéquates pour une bonne mise en place. En plus, l’utilisation d’un superplastifiant en combinaison à un retardateur de prise, simulant les conditions de transport dans une bétonnière conventionnelle, a permis de retarder et contrôler le début de la prise. Au point de vue de l’évolution rhéologique, cette combinaison est très efficace lors d’un transport prolongé. Il est possible de retarder la prise en conservant des propriétés rhéologiques adéquates. Pour finir, l’utilisation d’un activateur de prise dans un mélange ayant subi un malaxage prolongé, adjuvanté de superplastifiant et de retardateur de prise, s’est révélée très efficace pour obtenir une durée pratique d’utilisation visée en chantier. / The purpose of this project is to study the rheology of fresh concrete made from calcium aluminates cement, namely: the LBC and Ciment Fondu. Using this type of hydraulic binder has a substantial interest in the field of concrete, both for structural works and concrete repair. The motivation behind this research is to better understand the rheological behaviour of this type of concrete and thus facilitate and expand their use in the field of civil engineering. The research project focuses on specific parameters such as the influence of type of admixture, their dosages and combinations as well, type of the mixing and it duration. In order to meet the objectives, the research is divided in two phases. A first phase, where the admixtures are individually evaluated, was necessary to launch the second and more complex phase, where realistic mixing conditions have been used. Very interesting results were obtained in this second phase. First, superplasticizers in combination with set accelerators were used to simulate a mobile concrete mixer. It is possible with this combination to compensate the set delay caused by the superplasticizer by using an appropriate dosage of set accelerator, while maintaining adequate rheological properties. Secondly, the use of a superplasticizer with a set retarder, simulating the transportation in a ready-mix truck showed promising results in delaying and controlling the setting time. In terms of rheological evolution, this combination is very effective during a prolonged transport; It is possible to delay the setting time while maintaining adequate rheological properties. The use of an activator added to a mixture which has undergone prolonged mixing and including superplasticizer and set retarder was found very effective in obtaining a practical opentime, or “pot life” for a construction site.

La présente thèse propose un algorithme de segmentation de bas niveau pour des environnements complexes, allant de scènes intérieures peuplées aux scènes extérieures dynamiques. Basé sur des méthodes d'apprentissage développées pour une séquence vidéo où la caméra est fixe, le système est en mesure d'identifier les sections de l'image appartenant aux objets ou personnes d'avant-plan et ce, en dépit de perturbations temporelles de l'image de l'arrière-plan causées par les ombres, éléments naturels, changements d'illumination, etc. Nous proposons un cadre statistique d'estimation de densité de probabilité basé sur des kernels (KDE). Méthode polyvalente, les KDE requièrent toutefois des séquences d'entraînement où l'activité de l'avant-plan est minimale afin d'obtenir une bonne description initiale de la distribution de l'arrière-plan. Afin d'augmenter la flexibilité de ce type d'approche, nous exploitons la cohérence spatiale des événements d'avant-plan : en minimisant une fonction d'énergie globale par coupure de graphe, nous estimons les probabilités à priori et les densités associées à l'avant et l'arrière-plan pour chaque pixel de la scène. Pour y arriver, des indices tels la dispersion des données, la probabilité associée aux modes dans l'espace RGB, la persistance spatiale des événements et l'entropie relative des régions dans l'image sont utilisés dans un cadre statistique cohérent. Les ombres projetées qui sont détectées lors du processus de soustraction d'arrière-plan induisent des perturbations, tels la distorsion et la fusion des silhouettes, qui nuisent à la performance générale d'algorithmes de plus haut niveau dans un contexte de surveillance vidéo. Deux stratégies sont alors proposées afin de d'éliminer l'ombre projetée de la région d'intérêt. La première méthode utilise la capacité d'apprentissage de l'algorithme de Mixtures de Gaussiennes (GMM) dans le but de caractériser le comportement des ombres projetées sur les surfaces composant l'arrière-plan. La deuxième méthode s'appuie sur les propriétés physiques de l'ombre projetée et d'une mesure de gradient dans un cadre statistique non paramétrique afin d'estimer les valeurs d'atténuation des surfaces ombragées. La méthode permet la différenciation des ombres et de l'avant-plan lorsque ceux-ci partagent des valeurs de chromaticité similaire. Les résultats démontrent que notre approche est efficace dans une multitude de scénarios complexes.

L'intérêt envers la neuroscience informatique pour les applications d'intelligence arti- cielle est motivé par plusieurs raisons. Parmi elles se retrouve la rapidité avec laquelle le domaine evolue, promettant de nouvelles capacités pour l'ingénieur. Dans cette thèse, une méthode exploitant les récents avancements en neuroscience informatique est présentée: la machine à état liquide (\liquid state machine"). Une machine à état liquide est un modèle de calcul de données inspiré de la biologie qui permet l'apprentissage sur des ux de données. Le modèle représente un outil prometteur de reconnaissance de formes temporelles. Déjà, il a démontré de bons résultats dans plusieurs applications. En particulier, la reconnaissance de formes temporelles est un problème d'intérêt dans les applications militaires de surveillance telle que la reconnaissance automatique de cibles. Jusqu'à maintenant, la plupart des machines à état liquide crées pour des problèmes de reconnaissance de formes sont demeurées semblables au modèle original. D'un point de vue ingénierie, une question se dégage: comment les machines à état liquide peuvent-elles être adaptées pour améliorer leur aptitude à solutionner des problèmes de reconnaissance de formes temporelles ? Des solutions sont proposées. La première solution suggèrée se concentre sur l'échantillonnage de l'état du liquide. À ce sujet, une méthode qui exploite les composantes fréquentielles du potentiel sur les neurones est définie. La combinaison de différents types de vecteurs d'état du liquide est aussi discutée. Deuxièmement, une méthode pour entrâner le liquide est développée. La méthode utilise la plasticité synaptique à modulation temporelle relative pour modeler le liquide. Une nouvelle approche conditionnée par classe de données est proposée, où différents réseaux de neurones sont entraînés exclusivement sur des classes particuli ères de données. Concernant cette nouvelle approche ainsi que celle concernant l'échantillonnage du liquide, des tests comparatifs ont été effectués avec l'aide de jeux de données simulées et réelles. Les tests permettent de constater que les méthodes présentées surpassent les méthodes conventionnelles de machine à état liquide en termes de taux de reconnaissance. Les résultats sont encore plus encourageants par le fait qu'ils ont été obtenus sans l'optimisation de plusieurs paramètres internes pour les differents jeux de données testés. Finalement, des métriques de l'état du liquide ont été investiguées pour la prédiction de la performance d'une machine à état liquide. / There are a number of reasons that motivate the interest in computational neuroscience for engineering applications of artificial intelligence. Among them is the speed at which the domain is growing and evolving, promising further capabilities for artificial intelligent systems. In this thesis, a method that exploits the recent advances in computational neuroscience is presented: the liquid state machine. A liquid state machine is a biologically inspired computational model that aims at learning on input stimuli. The model constitutes a promising temporal pattern recognition tool and has shown to perform very well in many applications. In particular, temporal pattern recognition is a problem of interest in military surveillance applications such as automatic target recognition. Until now, most of the liquid state machine implementations for spatiotemporal pattern recognition have remained fairly similar to the original model. From an engineering perspective, a challenge is to adapt liquid state machines to increase their ability for solving practical temporal pattern recognition problems. Solutions are proposed. The first one concentrates on the sampling of the liquid state. In this subject, a method that exploits frequency features of neurons is defined. The combination of different liquid state vectors is also discussed. Secondly, a method for training the liquid is developed. The method implements synaptic spike-timing dependent plasticity to shape the liquid. A new class-conditional approach is proposed, where different networks of neurons are trained exclusively on particular classes of input data. For the suggested liquid sampling methods and the liquid training method, comparative tests were conducted with both simulated and real data sets from different application areas. The tests reveal that the methods outperform the conventional liquid state machine approach. The methods are even more promising in that the results are obtained without optimization of many internal parameters for the different data sets. Finally, measures of the liquid state are investigated for predicting the performance of the liquid state machine.

Ce mémoire propose une stratégie d'implantation du concept du « Lean Maintenance » pour assurer une production efficiente et sécuritaire au sein d'une installation de traitement et de valorisation des sables bitumineux. La problématique est introduite via les pratiques en vigueur dans un site actif d'exploitation de sables bitumineux. Elle est supportée par un ensemble d'observations et de données disponibles dont l'accès et la publication ont été préalablement autorisés par les autorités de l'entreprise. Les concepts du "Lean maintenance" sont introduits en prenant en considération les réalités du terrain et les apports potentiels de cette approche. Une attention particulière a été accordée à la stratégie de mise en oeuvre des concepts du "Lean Maintenance". Le mémoire examine également les contributions de la maintenance productive totale (TPM) dans un contexte où les activités de maintenance ne sont pas effectuées exclusivement par le personnel interne de l'entreprise et dans un contexte où le risque d'accident est omniprésent. Le mémoire cite plusieurs références pertinentes et fait état de quelques extensions des travaux réalisés.

Il existe des molécules d'origine naturelles qui ont une activité biologique d'intérêt, mais celle-ci peut se trouver altérée par des caractères physicochimiques intrinsèques défavorables, comme par exemple une faible solubilité. Le développement d'un système colloïdale nanoparticulaire vise à améliorer la mise à disposition d'une molécule d'intérêt en agissant comme véhicule de transport pour celle-ci. Ce travail de recherche avait comme but l'utilisation d'agrégats de protéines de lactosérum de taille nanométrique pour l'amélioration des propriétés biopharmaceutiques d'un flavonoïde, la quercétine. Tout d'abord, des nanoparticles monodispersées de 41 ± 3 nm, ont été produites par agrégation thermique de protéines de lactosérum en modulant les conditions spécifiques d'agrégation en termes de concentrations protéique et calcique, de pH et de température de traitement. Ces nanoparticules ont démontré une bonne stabilité en solution aqueuse et une capacité à s'adsorber ainsi que de pénétrer les cellules épithéliales intestinales in vitro. Ensuite, l'incorporation de la quercétine aux nanoparticules a été effectuée via une agrégation thermique des protéines sous la forme de complexes avec la quercétine. La quercétine a en effet démontré une capacité à se lier à la ß-lactoglobuline et ce par une méthode spectrophotométrique et de spectrocopie de fluorescence. La quercétine en complexe avec la P-lactoglobuline a aussi démontré une capacité antioxydante totale majoritairement conservée dans les conditions de formation de nanoagrégats, comparativement la quercétine libre. Enfin, le système nanoparticulaire avec quercétine incorporée a été soumis à des conditions de digestion gastro-intestinales in vitro pour évaluer sa stabilité et sa capacité à se rendre au site d'absorption de la quercétine dans l'intestin. Les nanoparticules ont maintenu leur intégrité dans les milieux gastrique (MGS) et intestinal (MIS) simulés. Elles ont par contre été rapidement dégradées par les enzymes digestives gastriques et intestinales. Parallèlement, il a été observé par spectrocopie de fluorescence que la quercétine restait liée aux nanoparticules dans le MGS et le MIS. Le relarguage de la quercétine ainsi que sa capacité antioxydante étaient corrélées à la dégradation des nanoparticules dans le MGS et le MIS. L'ensemble de ces résultats appuie l'hypothèse selon laquelle l'incorporation de la quercétine à des nanoparticules de protéines de lactosérum permet d'améliorer les propriétés biopharmaceutiques du flavonoïde.

L'expression des facteurs de transcription sigma, leurs gènes d'intérêts placés sous leurs contrôles et la croissance ont été évalués chez Escherichia coli K12 MG1655 après un passage d'un milieu liquide riche à des matrices solides de Brain Heart Infusion gélosées (BFH), du Cooked Meat Medium (CMM) et de boeuf haché pour suivre l'état physiologique des bactéries sur les aliments. De plus, le transcriptome d'E. coli, soumis à différents traitements thermiques, a été analysé par biopuce dans le but d'identifier des biomarqueurs permettant de déterminer à quel moment la cellule n'est plus en mesure de s'adapter au traitement thermique. Des listes de gènes différentiellement exprimés entre les traitements thermiques ont été obtenues. L'ensemble de ces gènes se répartit en six profils distincts d'expression (clusters) dont l'analyse servira à mieux comprendre l'impact physiologique de divers traitements thermiques et les stratégies développées par la bactérie pour y faire face.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2012-2013. / Les sédiments lacustres constituent un véritable registre des changements environnementaux et des catastrophes naturelles du passé. Une étude récente a révélé la présence d'une importante accumulation (> 40 m) de sédiments quaternaires dans le lac Jacques-Cartier (Lajeunesse et al, 2008). Cette importante séquence sédimentaire peut nous fournir de nouvelles informations sur les changements environnementaux quaternaires ainsi que sur l'histoire de la sismicité holocène dans un secteur clé situé à proximité de la Zone sismique de Charlevoix-Kamouraska et entre deux grandes moraines frontales déposées lors du Dryas récent, soit les systèmes de St-Narcisse et de Mars-Batiscan. Cette étude vise donc à reconstituer l'évolution paléo-environnementale du lac Jacques-Cartier et de sa région à partir de l'analyse des formes et des sédiments subaquatiques. Des levés à l'échosondeur multifaisceaux et au profileur acoustique de sous-surface ont été réalisés afin de définir le cadre stratigraphique des dépôts quaternaires subaquatiques et d'identifier les diverses perturbations ayant affecté la sédimentation dans le lac au Quaternaire. Des carottes de sédiments ont également été prélevées afin d'analyser les propriétés physiques des sédiments et d'effectuer des datations au radiocarbone. Les résultats de cette étude ont révélé la présence de sédiments datés à -35 000 cal. BP et, par conséquent, que le lac était libre de glace lors de l'interstade du Wisconsinien moyen (Stade isotopique marin 3). Des sédiments glaciolacustres démontrent également une stabilisation du front glaciaire au nord du lac à la fin de la glaciation. Des couches d'hyperpycnites associées à des crues témoignent d'un apport sédimentaire dynamique et important vers ~5 000 cal. BP. Enfin, trois mécanismes déclencheurs ont été identifiés pour expliquer la récurrence des mouvements de masse subaquatiques, soit la paléosismicité de la Zone sismique de Charlevoix- Kamouraska, une surcharge sédimentaire occasionnée par des crues et la construction de la route 175 en bordure du lac.

La plupart des systèmes de surveillance vidéo que l’on retrouve actuellement sur le marché utilisent uniquement la région visible du spectre électromagnétique. De plus, les solutions proposées à ce jour afin de suivre automatiquement les objets en mouvement dans une scène sont souvent trop exigeantes numériquement pour pourvoir être effectuées en temps réel et présentent une dégradation significative des performances en environnement extérieur. L’objectif de cette thèse est d’exploiter la combinaison d’informations thermique et visible afin d’améliorer l’efficacité de détection et de suivi d’objets d’intérêt en environnement non contrôlé. Dans le cadre de ce projet, un seul nœud d’acquisition fixe est considéré. Un nœud est constitué d’une caméra thermique LWIR (8 - 12 m) et d’une caméra visible couleur. Trois défis techniques majeurs sont abordés : le développement d’une plateforme d’acquisition thermique / visible optimisée pour les applications de surveillance vidéo en environnement extérieur, la segmentation, en temps réel, d’objets en mouvement en environnement non contrôlé, et finalement, la combinaison de l’information thermique et couleur. Un intérêt soutenu est porté à la rapidité d’exécution afin d’atteindre une vitesse de traitement minimale de 10 trames par secondes. Il importe de mentionner que cette thèse a principalement été orientée selon les besoins du programme de Vision de l’INO, conférant ainsi un caractère très pratique et concret à la recherche. De ce fait, les algorithmes développés ont été continuellement testés et améliorés dans le cadre d'applications réelles. Les éléments relatifs à la mise en correspondance d'images thermique et visible ont permis le développement et la fabrication de le caméra VIRXCam, un produit offert par l'INO. Les algorithmes de détection constituent pour leur part le cœur du logiciel de surveillance vidéo AWARE, déjà utilisé depuis 2007 par un partenaire de l'INO s'intéressant au positionnement des objets en mouvement sur les pistes, voies de circulation et aires de stationnement d'aéroports. Cette thèse constitue un recueil très complet des éléments à considérer lors du développement d’une plateforme de vidéo surveillance en environnement extérieur. Tant les aspects matériels que logiciels sont traités. Nous espérons qu’elle constituera un ouvrage de référence pour les personnes qui s’intéressent au développement d’algorithmes temps réel pour des applications de détection de cibles en environnement non-contrôlé ou à la conception d’un capteur hybride thermique / visible. / Most existing video monitoring systems only use the visible range of the electromagnetic spectrum. Moreover, approaches proposed until now for automated target detection and tracking are often too computationally expensive for real-time applications and suffer significant performance degradation in outdoor environment. The purpose of this thesis is to make the most of thermal and visible information in order to improve efficiency of detection and tracking of moving target in uncontrolled environment. Within the framework of this project, only one motionless acquisition node is considered. A node includes a LWIR thermal camera (8 - 12 m) and a color electro-optical camera. Three main technical challenges are tackled: development of an hybrid thermal / visible acquisition platform optimized for video monitoring applications in outdoor environment, segmentation of moving targets in uncontrolled environment, and finally, combination of thermal and color information. For every aspect, special attention is addressed to computational efficiency to reach a minimum processing rate of 10 frames per second. It is worth to mention that this thesis has mainly been oriented along needs of INO's Vision program, conferring a very concrete and practical aspect to the research. Hence, developed algorithms have been continually assessed and improved in the context of real applications. Notions related to thermal / visible images registration have lead to development and manufacturing of the INO's VIRXCam camera, while detection algorithms are the grounding elements of INO's AWARE video monitoring library, used since 2007 by an INO's partner interested in positioning of moving targets on airport aprons, taxiways and runways. This thesis regroups most notions to be considered in the development of an outdoor video monitoring system. Both hardware and software aspects are addressed. We hope that this document will be used as a work of reference for those interested in the development of algorithms devoted to real-time detection of moving targets in uncontrolled environment, or interested in the design of hybrid thermal/electro-optical acquisition platform.