Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

L'objectif de ce travail de thèse est de mettre au point un dispositif dédié à la mesure de spectres bêta avec une précision métrologique. Le dispositif conçu autour d'un semi-conducteur silicium tient compte des phénomènes physiques et de détection à l'origine de déformations dans le spectre mesuré, afin de les limiter et de les réduire au maximum. Des simulations Monte-Carlo de la chambre de détection ont permis de déterminer la géométrie et les matériaux à utiliser. La qualité des sources radioactives est également déterminante pour obtenir des spectres de qualité. Après la mesure, les spectres sont traiter afin de les corriger des déformations restantes. Une fonction de réponse doit donc être déterminée pour chaque géométrie de mesure. Cette détermination se fait à l'aide des simulations MC. Nos premiers résultats montrent qu'une déconvolution du spectre mesuré avec la réponse du système de détection permet d'obtenir la forme réelle du spectre bêta avec une grande précision. / The goal of this PhD work is to build an experimental device dedicated to measuring beta spectra with a precision relevant to modern metrology requirements. The device, which is based on a silicon semi-conductor detector, must take into account certain physical phenomena and detector characteristics which could lead to deformation of the measured spectra. These must be understood and minimized. Monte-Carlo simulations have allowed the geometry and construction materials to be optimized. The quality of the radioactive sources is paramount in obtaining spectra of high-quality. Nonetheless, the measured spectra must be corrected for any remaining distortion. A response function must therefore be determined for each measurement geometry. This can be achieved via Monte-Carlo simulations. The first results show that de-convolution of the measured spectra with the response function allows the accurate determination of the true form of the beta spectra.

La correction des phénomènes physiques dégradant l'information quantitative en imagerie SPECT fait l'objet de nombreux développements. La résolution du problème est rendu particulièrement délicate pour des acquisitions à l'iode 131 compte tenu de la complexité du spectre d'émission et des nombreux biais quantitatifs qui en découlent. L'objectif de ce travail de thèse a été de mettre en oeuvre une méthode de reconstruction tridimensionnelle complète par modélisation Monte Carlo de la matrice système (F3DMC) et de l'optimiser en vue de son utilisation dans un contexte clinique. Les premiers résultats obtenus sur un fantôme analytique ont nécessité l'utilisation de l'infrastructure de calcul et de stockage massif EGEE et ont mis en évidence l'importance d'obtenir un projecteur statistiquement robuste. Afin de pallier cette difficulté nous avons utilisé une technique d'accélération des simulations fondée sur la tabulation de la fonction de réponse angulaire du couple collimateur/détecteur (ARF). Cette nouvelle méthode a été évaluée et validée pour des acquisitions à l'iode 131 et a montré que, à qualité de signal équivalente, nous pouvions atteindre un facteur d'accélération proche de 100 dans un milieu hétérogène réaliste par rapport à une simulation Monte Carlo standard. Cette méthodologie a été incorporée dans l'algorithme de construction du projecteur puis testée sur le fantôme et sur des données réelles. Cela a permis d'atteindre une robustesse statistique du projecteur nettement supérieure à celle obtenue sans utilisation de la méthode ARF avec une amélioration significative des figures de mérite quantitatives

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

La thèse étudie et met en évidence les mésalignements (déviation du taux de change réel par rapport à sa valeur d'équilibre) du taux de change pour un certain nombre de pays des deux zones franc CFA, à savoir la Côte d'Ivoire et le Mali pour l'UEMOA, le Tchad, la République Centrafricaine et le Cameroun pour la CEMAC. En fait, il s'agit de savoir si l'organisation des unions monétaires en change fixe avec l'euro, avec leurs règles monétaires et les règles de convergence budgétaires adoptées ne conduisent pas à une surévaluation structurelle et chronique des taux de change réels des pays qui seraient préjudiciables à leur croissance ou plus généralement à leur développement ceci en dépit des gains de crédibilité obtenus en matière d'inflation et les avantages en terme de risque pays que procure des règles strictes, mais claires et constantes au cours du temps. Cela dit le taux de change réel d'équilibre de long terme est apprécié dans la thèse en fonction des termes de l'échange, de la part des biens non échangeables et échangeables internationalement, de la balance courante, de la demande intérieure, des droits et taxes sur les importations et exportations, du degré d'ouverture et des dépenses publiques. Nous en arrivons à la conclusion selon laquelle les taux de change réels ont été en général surévalués (en moyenne sur la période 1965-2003) quoique de manière diverse selon les pays, ce qui justifie après coup la dévaluation de 1994, les mésalignements ne se résorbant pas plus vite dans les « petits pays » que dans les « grands ». Un développement en quatre parties est proposé : la première décrit l'évolution des économies des zones franc selon le régime de change (dévaluation de 1994, passage à l'euro en 1999), la situation de la dette (crise de la dette et politiques d'ajustement structurelles entre 1986 et 1994), la spécialisation du commerce extérieur et le taux de croissance du PIB. Le problème récurrent du déficit extérieur et les taux de croissance faibles sont également mis en exergue. La seconde partie passe en revue les théories du taux de change réel d'équilibre et se termine par une évaluation très précise et originale des taux de change réels. La troisième partie étudie et discute une spécification d'une forme réduite de taux de change réel d'équilibre dans l'esprit de la théorie d'Edwards et développe les modèles VAR et VAR à correction d'erreur qui permettent de penser l'évolution du taux de change vers sa valeur de long terme considérée comme une fonction des fondamentaux décrite par une relation de cointégration. La quatrième partie enfin présente les estimations complètes pour les cinq pays étudiés, les discutent et les utilisent pour produire les conclusions rappelées au début de ce résumé.

En dosimétrie, la distribution énergétique des photons émis par une source constitue un paramètre incontournable. Dans la gamme des basses et moyennes énergies (i.e. E<150 keV ici), le LNHB possède 5 tubes à rayons X ainsi que des grains de curiethérapie à l’iode 125, présentant des hauts débits de fluence. La détermination du spectre émis par calcul (déterministe ou Monte-Carlo) est limitée, dans la gamme d’énergie considérée, par les incertitudes élevées sur les bases de données ainsi que par les approximations du modèle. La mesure directe avec un détecteur au germanium ultra-pur a donc été retenue, bien que nécessitant de lourds moyens. De plus, le spectre mesuré est le produit de convolution du spectre émis recherché par la réponse du système. Une fois la réponse du détecteur modélisée, il est possible de « déconvoluer» la mesure, i.e. de remonter au spectre réellement émis en corrigeant (par stripping, model-fitting, inférence bayésienne…) les déformations spectrales induites par le processus de détection. Pour la curiethérapie, le modèle de grain-source a ainsi pu être ajusté. Pour les tubes à rayons X, les résultats obtenus avec différents codes Monte-Carlo et 4 logiciels déterministes ont été comparés à un spectre dit de référence obtenu par mesure et déconvolué. Ainsi l’impact sur certaines grandeurs dosimétriques de la méthode utilisée a pu être quantifié. / In the field of dosimetry, the knowledge of the whole photon fluence spectrum is an essential parameter. In the low-to-medium energy range (i.e. E<150 keV), the LNHB possess 5 X-ray tubes and iodine-125 brachytherapy seeds, both emitting high fluence rates. The performance of calculation (either Monte Carlo codes or deterministic software) is flawed by increasing uncertainties on fundamental parameters at low energies, and modelling issues. Therefore, direct measurement using a high purity germanium is preferred, even though it requires a time-consuming set-up and mathematical methods to infer impinging spectrum from measured ones (such as stripping, model-fitting or Bayesian inference…). Concerning brachytherapy, the knowledge of the seed’s parameters has been improved. Moreover, various calculated X-ray tube fluence spectra have been compared to measured ones, after unfolding. The results of all these methods have then be assessed, as well as their impact on dosimetric parameters.

Cette thèse est composée de deux parties. Dans la première partie, nous proposons une théorie pour l'interaction entre l'apprentissage par renforcement et les processus de régulation homéostatique. En fait, la régulation efficace de l'homéostasie interne et la défendre contre les perturbations a besoin des stratégies comportementales complexes pour obtenir des ressources physiologiquement épuisés. À cet égard, il est essentiel que les processus cérébraux de régulation homéostatique et les processus d'apprentissage associatifs travaillent de concert. Nous proposons une théorie computationnelle normative pour régulation homéostatique par l'apprentissage associatif, où la stabilité physiologique et l'acquisition de récompense s'avèrent les mêmes objectifs, réalisables simultanément. En théorie, le cadre résout la question de longue date de la façon dont le comportement manifeste est modulée par l'état interne, et comment les animaux apprennent à agir de manière prédictive pour empêcher des défis homéostasie potentiels (répondre par anticipation). Il fournit en outre une explication normative pour choix intertemporel, aversion au risque, la concurrence entre les systèmes de motivation, et le manque de motivation pour l'injection intraveineuse de produits alimentaires. Neurobiologiquement, la théorie suggère une explication pour le rôle de l'interaction par orexine entre les circuits hypothalamiques et les noyaux dopaminergiques du mésencéphale, comme une interface entre les états internes et les comportements motivés. Dans la deuxième partie de la thèse, nous utilisons le modèle présenté dans la première partie, comme base du développement d'une théorie de la dépendance à la cocaïne. Nous soutenons que la dépendance à la cocaïne provient du système de régulation homéostatique être détourné par les effets pharmacologiques de la cocaïne sur le cerveau. Nous démontrons que le modèle réussit à expliquer une variété des aspects comportementaux et neurobiologiques de la dépendance à la cocaïne , à savoir la grandissant de l’administration de cocaine sous les conditions de long accès a cocaïne, fonction dose-réponse pour la cocaïne , rechute à l'addiction à la cocaïne provoquée par amorçage, et l'interaction entre la disponibilité du récepteur de la dopamine D2 et dépendance à la cocaïne. / This thesis is composed of two parts. In the first part, we propose a theory for interaction between reinforcement learning and homeostatic regulation processes. In fact, efficient regulation of internal homeostasis and defending it against perturbations requires complex behavioral strategies to obtain physiologically-depleted resources. In this respect, it is essential that brains homeostatic regulation and associative learning processes work in concert. We propose a normative computational theory for homeostatically-regulated reinforcement learning (HRL), where physiological stability and reward acquisition prove to be identical objectives achievable simultaneously. Theoretically, the framework resolves the long-standing question of how overt behavior is modulated by internal state, and how animals learn to predictively act to preclude prospective homeostatic challenges (anticipatory responding). It further provides a normative explanation for temporal discounting of reward, and accounts for risk-aversive behavior, competition between motivational systems, taste-induced overeating, and lack of motivation for intravenous injection of food. Neurobiologically, the theory suggests a computational explanation for the role of orexin-based interaction between the hypothalamic circuitry and the midbrain dopaminergic nuclei, as an interface between internal states and motivated behaviors. In the second part of the thesis, we use the HRL model presented in the first part, as the cornerstone for developing an Allostatic Reinforcement Learning (ARL) theory of cocaine addiction. We argue that cocaine addiction arises from the HRL system being hijacked by the pharmacological effects of cocaine on the brain. We demonstrate that the model can successfully capture a wide range of behavioral and neurobiological aspects of cocaine addiction, namely escalation of cocaine self-administration under long- but not short-access conditions, U-shaped dose-response function for cocaine, priming-induced reinstatement of cocaine seeking, and interaction between dopamine D2 receptor availability and cocaine seeking.