Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

L'objet de cette thèse est d’explorer les mécanismes évolutionnaires à l'origine de la punition coûteuse chez les humains. Dans le chapitre 1, nous montrons que les comportements punitifs observés en laboratoire sont plus en adéquation avec des processus de sélection individuelle plutôt que de sélection de groupe. Dans le chapitre 2, nous fournissons des preuves empiriques que la décision de punir relève principalement de raisonnements intuitifs causés par une forte exposition à des environnements à réciprocité directe. Enfin, dans le chapitre 3, nous émettons quelques doutes quant à l'hypothèse (plutôt récente) que des stratégies de changement de partenaires pourraient se substituer à la punition coûteuse dans la nature. En somme, nos résultats soulignent le caractère maladaptatif du sentiment punitif tel qu'il se manifeste dans les jeux expérimentaux à un coup. / The aim of this thesis is to investigate the evolutionary roots of costly punishment in humans. In chapter 1, we show that available experimental data are more compatible with behavioral patterns sculpted by individual selective pressures than higher-population processes. In chapter 2, we provide experimental evidence that punishing decisions mostly rely on intuitive reasonings originally adapted to direct reciprocity environments. Finally, in chapter 3, we cast doubt on the (recent) claim that cheap partner switching opportunities make costly punishment anecdotal in the wild. In sum, our results emphasize the maladaptive nature of punitive behaviors observed in anonymous, one-shot laboratory settings.

Le travail présenté dans cette thèse s'inscrit dans le cadre des architectures logicielles à base de composants. Une architecture logicielle offre une description d'un système à un niveau d'abstraction élevé en terme de composants et d'interactions entre ces composants. La problématique abordée relève de l'évolution structurelle dans les architectures logicielles à base de composants. L'évolution est une nécessité importante dans le monde du logiciel et des systèmes informatiques. Elle permet, dans le cadre des architectures logicielles, d'éviter que celles-ci ne restent figées et soient obsolètes par rapport aux besoins en perpétuels changements. Un autre objectif essentiel est la possibilité de pouvoir élargir les architectures logicielles et d'appliquer le passage à l'échelle, pour prendre en compte de nouveaux besoins ou des fonctionnalités plus complexes. Une architecture doit donc pouvoir être modifiée pour rester utilisable, réutilisable et disponible pour ses utilisateurs, et cela tout au long du cycle de vie du système. Notre contribution à cette problématique se scinde en trois axes : Le premier axe consiste en la proposition d'un modèle d'évolution dénommé SAEV (Software Architecture EVolution model) permettant l'abstraction, la spécification et la gestion de l'évolution des architectures logi- cielles. SAEV se veut un modèle générique, uniforme et indépendant de tout langage de description d'archi- tectures logicielles. Le deuxième axe s'appuie sur deux constats : le premier constat est que les architectures logicielles ne véhi- culent pas assez d'informations sur le degré de corrélation entre leurs éléments constitutifs, qui permettraient de déterminer et de propager automatiquement les impacts d'une évolution. Le deuxième constat est que les connecteurs, de par leur position d'intermédiaires entre les éléments architecturaux sont des supports idéaux pour véhiculer les changements entre ces éléments. C'est ainsi que nous proposons d'enrichir les connecteurs par des propriétés sémantiques qui exprimeraient alors la corrélation entre les éléments d'une architecture logicielle qu'ils relient. Le troisième axe illustre la prise en compte des propriétés sémantiques proposées dans le cadre de l'ADL COSA (Component-Object based Software Architecture). COSA est un ADL hybride qui réifie les concepts communément admis par la majorité des langages de description d'architectures logicielles. Cet axe montre aussi l'application du modèle SAEV sur des architectures logicielles décrites en COSA et en tenant compte des propriétés sémantiques définies.

Cette thèse consiste en la définition d'une méthodologie de caractérisation et d'évaluation du niveau d'interopérabilité interentreprises, afin d'améliorer leur fonctionnement propre, ainsi qu'en la définition d'une méthodologie de gestion de l'évolution de ces entreprises, leur apportant ainsi un cadre pour la mise en place de projets successif ayant pour objectif l'amélioration du niveau d'interopérabilité. Ces méthodes s'appliquent à tous les niveaux, tant opérationnels que stratégiques, ainsi que pour tous types de collaboration que ce soit entre services d'une même entreprise ou entre plusieurs entreprises d'une chaîne logistique. Ces méthodes sont basées sur le fait que l'interopérabilité peut être vu comme une performance de l'entreprise. Ceci nous permet de caractériser et d'évaluer l'interopérabilité, notamment, grâce à l'utilisation de la théorie des graphes qui apporte un cadre formel, des outils mathématiques et une représentation graphique qui sont autant d'aides tant pour la conduite de l'étude que pour la communication avec les différents acteurs concernés.

L'enseignement de l'évolution du vivant en Tunisie souffre d'une précarité du statut scientifique en raison de son interférence avec les croyances religieuses des élèves, d'un contexte concordiste et d'une déficience de formation scientifique en évolution. Les élèves ont des difficultés avec la méthodologie de validation par enquête et conçoivent une équivalence argumentative entre référentiels argumentatifs scientifique et théologique. Une action innovante dans l'enseignement de l'évolution en Tunisie est proposée pour militer au statut scientifique. C'est un dispositif d'enseignement qui traite de deux obstacles au statut scientifique de l'évolution par des réflexions épistémologiques en débats de classe. Ces réflexions distanciées accompagnent une construction de savoirs en méthodologie de validation par enquête. Ces savoirs devaient aider les élèves à comprendre le statut scientifique de l'évolution du vivant. La proposition conçue est mise à l'essai et évaluée. La déstabilisation et l'identification des deux obstacles au statut scientifique de l'évolution a permis de caractériser le référentiel scientifique de l'évolution du vivant.

Pour permettre la compréhension et la manipulation d’un système complexe, le découpage en parties séparées est nécessaire. En Ingénierie Dirigée par les Modèles (ou Model Driven Engineering), ces parties sont représentées par des modèles, que nous qualifions de modèles partiels, dans la mesure où ils sont focalisés sur des domaines métiers distincts. Dans ce contexte de multi-modélisation, ces modèles sont dits hétérogènes quand ils sont décrits dans des langages de modélisation distincts dédiés à différents domaines métiers : DSML (Domain Specific Modeling language). La compréhension et l’exploitation efficace des connaissances relatives à un tel système supposent la construction d’un modèle global représentant son fonctionnement. La création du modèle global requiert l’identification des correspondances existant entre les éléments des différents modèles partiels. Dans la pratique, ces correspondances sont soit incomplètement identifiées, soit insuffisamment formalisées pour être maintenues lorsque les modèles partiels évoluent. Ceci limite leur utilisation et ne permet pas de les exploiter pleinement lors de la construction du modèle global ou du traitement de l’évolution des modèles partiels. L’apport de cette thèse est double. La première contribution est celle d’un processus permettant la création d’une vue globale du système par l’intermédiaire d’une composition fondée sur la mise en correspondance des modèles partiels. Les correspondances identifiées entres les éléments des modèles se basent sur des types de relations instanciées à partir d’un métamodèle de correspondance. Ce dernier est extensible (selon les spécificités du domaine d’application considéré) et permet de supporter les concepts relatifs à ce domaine. Les correspondances sont d’abord identifiées entre les méta-éléments des métamodèles respectifs des modèles partiels. Les correspondances entre les éléments de modèles sont ensuite obtenues par un mécanisme de raffinement, supporté par un langage d’expression sémantique ad hoc : SED (Semantic Expression DSL). La composition est dite « virtuelle » dans la mesure où les éléments figurant dans une correspondance ne sont que des références aux éléments appartenant aux modèles partiels. De ce fait, les modèles interconnectés par ces correspondances forment un modèle global virtuel. La seconde contribution est relative au maintien de la cohérence des modèles partiels et du modèle global. En effet, les modèles évoluant dans le temps, le changement d’un élément ou de plusieurs éléments participant à l’expression des correspondances, peut entrainer l’incohérence du modèle global. Pour maintenir la cohérence du modèle global, nous proposons un second processus permettant tout d’abord d’identifier automatiquement les changements réalisés ainsi que leurs classifications et leurs répercussions sur les éléments de modèles concernés. Par la suite, les différents cycles sont gérés à l’aide de l’expert puis une liste de changements est générée en fonction de la stratégie choisie et des coefficients de pondération. Enfin, le traitement des changements est réalisé de façon semi-automatique. Ce travail a été concrétisé par le développement d’un outil support nommé HMCS (Heterogeneous Matching and Consistency management Suite), basé sur la plateforme Eclipse. L’approche a été validée et illustrée à travers un cas d’étude portant sur la gestion du Service d'Urgence d'un hôpital. Ce travail a été mené en collaboration avec le CHU de Montpellier. / To understand and manipulate a complex system, it is necessary to apply the separation of concerns and produce separate parts. In Model Driven Engineering (MDE), these parts are represented by models qualified as partial models. In this context of multi-modeling, these models are called heterogeneous when they are described in separate modeling languages dedicated to different business domains: DSML (Domain Specific Modeling Language). Global model creation requires identifying existing correspondences between the elements of the partial models. However, in practice these correspondences are either incompletely identified or not sufficiently formalized to be maintained when the partial models evolve. This restricts their use and does not allow to fully exploit them for building the global model or for treating partial models evolution. The contribution of this thesis is twofold. The first contribution deals with a process for creating a global view of the system by means of a composition based on partial models matching. Identified correspondences between models elements are based on types of relationship instantiated from a metamodel of correspondences. This latter is extensible, depending on the considered application domain, and allows supporting the concepts related to this domain. Correspondences are firstly identified between meta-elements belonging to metamodels of the respective partial models. Correspondences between model elements are then obtained by a refinement mechanism, supported by an ad hoc Semantic Expression language: SED (Semantic Expression DSL). The composition is called “virtual” since elements represented in a correspondence are only references to elements belonging to partial models. Therefore, models interconnected by this correspondences form a virtual global model. The second contribution relates the consistency of the global model. Indeed, as models evolve over time, changing one or several elements involved in a correspondence, may cause the inconsistency of the global model. To maintain its consistency, we propose a second process enabling to automatically identify the changes, classify them and treat their impacts on the involved model elements. Management of repercussions is performed semi-automatically by the expert by means of strategies and weights. This work has been implemented through a support tool named HMCS (Heterogeneous Matching and Consistency management Suite) based on the Eclipse Platform. The approach has been validated and illustrated through a case study related to the management of a Hospital Emergency Service. This work was led in collaboration with the “CHU of Montpellier”.

L'objectif de cette thèse était d'étudier la biogéographie et l'évolution de deux groupes de plantes en Iran: Verbascum et Artemisia. Pour réaliser cet objectif, plusieurs phylogénies moléculaires ont été construits pour chacun de ces deux genres, et plusieurs caractères morphologiques ont été analysés. Les échantillons pour cette thèse ont été collectés en Iran au cours de mission de terrain et comparés aux spécimens d'herbier de plusieurs herbiers en Europe et en Iran. Cette étude a permis la collecte de presque toutes les espèces d'Iran. Pour les études moléculaires des feuilles ont été prélevées et conservées dans du silica-gel, à partir duquel l'ADN a été extrait et séquencé pour plusieurs régions. Pour Verbascum nous avons construit une phylogénie moléculaire comprenant 77 taxons représentant 38 espèces, à l'aide de la région nucléaire (ITS) et de quatre régions chloroplastiques (trnL-F, trnS-G, trnH-psbA et matK en partie). Les caractères morphologiques utilisés pour délimiter les groupes taxonomiques dans ce grand genre ont été examinées attentivement et comparées à la phylogénie moléculaire. Nous avons construit une autre phylogénie pour Artemisia avec seulement deux régions nucléaires ITS et ETS, en raison de l'insuffisance de résolution des marqueurs chloroplastiques pour ce genre. Nous avons pu inclure 48 taxa dans notre analyse, 22 en provenance d'Iran et 26 en provenance de Turquie. Comme de nombreuses études ont déjà été menées sur Artemisia, nous avons inclus nos séquences dans une grande phylogénie, incluant presque toutes les séquences publiées lors d'études précédentes en vue de construire un cadre phylogénétique robuste pour notre étude et de juger de l'apport des espèces turques et iraniennes à la phylogénie d'Artemisia. Les résultats de la phylogénie moléculaire de Verbascum montrent qu'il s'agit d'un genre monophylétique, mais n'a pas permis de proposer de classification infra-générique en accord avec la classification de Murbeck (1933) ou d'Huber-Morath (1981). Certains des caractères clés proposées par ces auteurs sont plésiomorphes et seule une combinaison de caractères peut aider à faire quelques regroupement. Au cours de cette étude deux espèces nouvelles ont été décrites: V. shahsavarensis et V. parsana et des espèces sont notées pour la première fois en Iran. L'inclusion des espèces iranienness et turques d'Artemisia a permis d'élargir les études existantes particulièrement pauvres en espèces provenant de ces deux régions. Les résultats phylogénétiques pour Artemisia ont montré que la région ETS fournit plus de sites variables et potentiellement informatifs qu'ITS. Cependant l'ajout de taxons iraniens et turcs n'a pas résolu les problèmes de délimitation des lignées majeures d'Artemisia et les résultats largement congruents avec les études précédentes. En outre, nos résultats confirment la décision d'inclure dans Artemisia certaines espèces comme Sphaeromeria capitata (A. capitata) et Sphaeromeria argentea (A. macarthuri) dans le genre Artemisia. En conclusion ce travail apporte des données nouvelles pour un genre peu étudié comme Verbascum et pour Artemisia des données sur des espèces non incluses précédemment dans les phylogénies d'Artemisia. Globalement cette étude a aussi démontré que les caractères morphologiques ne suffisent pas à définir de classification sub-générique dans ces deux genres et indiquent clairement que certains sous-genres ou des sections d'Artemisia comme Verbascum , exigent des changements dans leur délimitation. / The purpose of this doctoral thesis was to investigate the biogeography and evolution of two groups of plants in Iran: Verbascum and Artemisia. To fulfill this objective, molecular phylogenies were built for these two genera and morphological characters were analyzed. Samples were collected in Iran during field trips and compared to herbarium specimens from several herbaria in Europe and Iran. During this survey nearly all species from Iran were collected. For molecular studies they were collected in silica-gel, from which DNA was extracted and sequenced for several regions. For Verbascum we constructed a phylogeny with 77 taxa representing 38 species and sequenced them with Nuclear (ITS) and four chloroplastic regions (trnL-F, trnS-G, trnH-psbA and partial matK). Morphological characters used to delimits taxonomic groups in this large genus were closely examined and compared to the molecular phylogeny. We built another phylogeny for Artemisia with only nuclear regions ITS and ETS due to the lack of resolution of chloroplastic markers for this genus. We were able to include 48 taxa in our analysis, 22 from Iran and we added 26 from Turkey. As many studies have already been conducted on Artemisia, we also included them into a large phylogeny, with almost all the previous published sequences of Artemisia to establish a robust phylogenetic framework. The results from Verbascum's molecular phylogeny showed this is a monophyletic genus, but it cannot confirm the previous sub-genera classification provided by Murbeck (1933) and Huber-Morath (1981). Our result showed that some of the key characters proposed by those authors are plesiomorphic and probably only a combination of character states can help to do some grouping. During the survey of Verbascum species, some new records for Iran and two news species were encountered: V. shahsavarensis and V. parsana. The inclusion of Iranian and Turkish species of Artemisia widened the existing studies particularly poor in species from both regions. The phylogenetic results of Artemisia showed that partial ETS could provide more variable and potentially informative sites than the whole ITS. However the addition of Iranian and Turkish taxa did not produce topology conflicts among the major Artemisia lineages and results largely agreed with previous studies with a few exceptions. Also, our results confirm the decision to sink some species like Sphaeromeria capitata (A. capitata) and Sphaeromeria argentea (A. macarthuri) into the genus Artemisia. This work brought new data to a poorly known genus, Verbascum in that region and added species not included previously in phylogenies for Artemisia. Overal this study showed that morphological characters alone are not enough to define subgeneric classification. The result of Verbascum pave the way for future investigations, and Artemisia analysis clearly states that some subgenus or sections of Artemisia, require changes in their delimitation.

Les génomes des eucaryotes et des procaryotes évoluent de temps en temps par un processus complexe, impliquant entre autres, des événements évolutifs tels que les spéciations, les duplications, les transferts horizontaux, et les pertes de gènes. Nous étudions ici les méthodes de réconciliation, une technique bien connue pour inférer de tels événements et retrouver leur localisation dans l'histoire d'espèces. En effet, ces méthodes construisent une correspondance entre l'histoire d'une famille de gènes (l'arbre de gènes) et l'histoire des espèces contenant ces gènes (l'arbre d'espèces) pour expliquer leurs discordances sur la base d'événements évolutifs qu'elles infèrent et positionnent sur l'arbre de gènes et l'arbre d'espèces. Les méthodes de réconciliation sont appliquées dans plusieurs domaines tels que l'étude de l'évolution du génome; l'inférence des relations d'orthologies en évolution moléculaire; l'étude de la coévolution entre hôtes et parasites en écologie, ou encore l'étude des zones de population en biogéographie. Les trois principales contributions de cette thèse sont les suivantes : premièrement, un outil nommé SEAS est proposé pour simuler l'évolution des familles de gènes dans une phylogénie d'espèces donnée. Cela permet d'obtenir des arbres de gènes synthétiques dont la réconciliation est connue et qui permettent donc d'évaluer la précision des méthodes de réconciliation. Deuxièmement, une méthode heuristique, appelée MowgliNNI, est proposée pour corriger les arbres de gènes partiellement erronés au regard des réconciliations. Cette méthode itérative réarrange les branches faiblement supportées pour rechercher une nouvelle topologie de l'arbre de gènes, dont le coût de réconciliation est moindre. Troisièmement, nous proposons une approche pour estimer la fiabilité des événements évolutifs prédits par les méthodes de réconciliation. Contrairement aux approches existantes qui ne considèrent qu'une des réconciliations optimales possible entre l'arbre de gènes et l'arbre d'espèces, notre approche prend en compte un ensemble de solutions optimales voire sous-optimales. En outre, nous introduisons le concept de réconciliations médianes symétriques et asymétriques qui servent d'éléments centraux pour représenter un ensemble de réconciliations. Nous présentons un algorithme pour calculer ces réconciliations médianes qui est en temps polynomial bien que l'ensemble de toutes les réconciliations optimales est potentiellement exponentiel. Des expériences ont été réalisées pour montrer l'exactitude, la signification et l'efficacité de nos méthodes proposées. / The genomes of eukaryotes and prokaryotes evolve over time through a complex process involving, among other things, evolutionary events such as speciations, duplications, horizontal transfers, and losses of genes. We study here reconciliation methods, a well-known technique for recovering such events as well as locating them along the species history. Indeed, reconciliation methods construct a mapping between a gene family history (a gene tree) and a species history (a species tree) to explain their incongruence thanks to the inferred evolutionary events located on both the gene and species trees. Reconciliation methods can be applied to various areas such as the study of genome evolution, the inference of orthology relationships in molecular evolution, the study of host-parasite coevolution in ecology, or the study of population areas in biogeography. The three main contributions of this thesis are as follows: First, we provide a tool, named SEAS, for simulating the evolution of gene families along a given species phylogeny. This provides synthetic gene trees along with their known reconciliations that are helpful to evaluate the accuracy of reconciliation methods. Second, we propose a heuristic method, called MowgliNNI, to correct partly erroneous gene trees based on reconciliation scores. This method iteratively rearranges the weakly supported parts of a gene tree as long as it improves the reconciliation score. Third, we propose effective solutions for estimating the reliability of the predicted evolutionary events. Unlike the currently existing approaches considering only the optimal solutions for reconciling a pair of species-gene trees, our approach additionally takes into account the nearly optimal solutions. Furthermore, we introduce the concept of symmetric and asymmetric median reconciliations, which serve as central elements to represent a set of reconciliations. We present a polynomial time algorithm computing such median reconciliations from the potentially exponential set of all optimal reconciliations for a given pair of species-gene trees. Experiments have been carried on to show the correctness, meaningfulness and effectiveness of our proposed methods.

Les architectures logicielles ont été introduites en réponse à l'accroissement de la complexité des systèmes, en favorisant leurs descriptions à un haut niveau d'abstraction. Dans cette thèse, nous proposons d'aborder la problématique de leurs évolutions avec comme objectif, de capitaliser les évolutions récurrentes et de favoriser leur réutilisation. Notre contribution se décline en deux volets majeurs. Le premier volet concerne la proposition du modèle d'évolution SAEM (Style-based Architectural Evolution Model), permettant l'abstraction, la spécification et la gestion de l'évolution dans les architectures logicielles au travers du concept de style d'évolution. SAEM se veut un modèle d'évolution générique, uniforme et indépendant de tout langage de description d'architecture. Le formalisme proposé décrit les concepts du style d'évolution selon un tryptique : domaine, entête et compétence. Le deuxième volet concerne le développement d'une approche de réutilisation par dessus SAEM pour tenter de rendre les activités d'évolution plus rentables. Nous proposons une démarche pour la construction de bibliothèques pour les styles d'évolution, orchestrée par différentes catégories d'intervenants. Les bibliothèques sont élaborées selon deux types de processus complémentaires : « pour la réutilisation » et « par la réutilisation ». Nous présentons une technique de raisonnement classificatoire pour permettre aux bibliothèques d'être peuplées et interrogées dans le but de gérer les savoir et savoir-faire relatifs à l'évolution architecturale.

Selon la théorie de la double hérédité, les processus de transmission sociale des connaissances permettraient aux cultures humaines d'évoluer de manière darwinienne. On parvient à cette conclusion en inférant que, étant donné qu'une analogie profonde peut être établie entre les mécanismes de transmission génétique et ceux de transmission sociale, on devrait non seulement concevoir que les processus cognitifs d'apprentissage social constituent bel et bien un système d'hérédité distinct du système d'hérédité génétique, mais qu’il est aussi légitime, sur la base de cette même analogie, de transférer les concepts explicatifs et outils formels issus de la biologie évolutionnaire et de les adapter à l'étude des cultures humaines en vue de constituer une théorie darwinienne de l'évolution culturelle. Cette analogie de l’hérédité culturelle fait depuis longtemps l'objet de controverses tant au sein de la littérature scientifique que dans les discussions philosophiques. On ne semble pas s'entendre sur la nature même de cette analogie ni non plus sur la force de justification épistémique qu'une telle analogie donnerait à la mise en place d'une théorie darwinienne de l'évolution culturelle. Néanmoins, à travers plus de quarante années de débats, la structure de cette analogie n'a jamais été examinée en détail et on a rarement examiné l'épistémologie des inférences par analogie dans un tel contexte. L'objectif principal de la présente thèse consistera à offrir une première analyse systématique de la nature, de la structure, de la fonction et de la justification épistémique de l'analogie de l'hérédité culturelle, fondement conceptuel de la théorie de la double hérédité. En portant ici une attention particulière à la structure logique de cette analogie, on pourra constater l'ampleur de sa complexité, complexité passant souvent inaperçue dans les critiques de la théorie de la double hérédité. On défendra ici la thèse selon laquelle l'analogie de l'hérédité culturelle est en fait composée de deux analogies constitutives qui, conjointement, ouvrent la voie à la mise en place et à l’organisation d’un programme de recherche visant à mettre au point une théorie darwinienne de l’évolution culturelle. / According to the dual-inheritance theory, processes of social transmission of ideas should allow human cultures to evolve in a Darwinian fashion. This conclusion is obtained by an explanatory inference according to which a profound analogy can be established between the cognitive processes of social learning and those of genetic transmission mechanisms. Not only should we understand social learning as a genuine cultural inheritance system, distinct although complementary to the genetic inheritance system, but, on the basis of the very same analogy, it would also be legitimate to transfer and adapt the theoretical concepts, explanatory formats and formal tools of evolutionary biology to the study of cultural dynamics so as to constitute a Darwinian theory of cultural evolution. The cultural inheritance analogy has been controversial since it was first suggested. A lack of consensus amongst scientists and philosophers about the proper meaning and epistemic reach of such an analogy has impeded the acceptance that human cultures might evolve. Nonetheless, through the forty years of controversy, the structure of the cultural inheritance analogy has never been systematically scrutinized and its relevance as an epistemic foundation for theory construction seldom examined. The main objective of this dissertation is to offer a first systematic analysis of the nature, structure, function and epistemic reach of the cultural inheritance analogy as the conceptual foundation of the dual-inheritance theory. By insisting on its logical structure, it is argued here that it is a complex analogy, the complexity of which is often misunderstood by the criticisms levelled against the dual-inheritance theory. It is argued here that the cultural inheritance analogy is in fact composed of two constitutive analogies that conjointly justify and organize a Darwinian research program of cultural evolution.