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

L’objectif de cette thèse est de proposer de nouvelles solutions matériaux moins sensibles à la fissuration par fatigue thermique induite en frottement, première cause de remplacement des disques de frein de véhicule « poids lourd ». Les performances en freinage doivent être équivalentes à celles obtenues avec le couple de matériaux actuels : disque de frein en fonte à graphite lamellaire- garniture en matériau de friction composite à matrice semi-métallique. L’étude repose sur une approche multidisciplinaire des phénomènes et des couplages induits en freinage. Elle comporte quatre parties : la première partie expose les principaux enjeux industriels et scientifiques du freinage des véhicules « poids lourds » ; la seconde développe une approche modèle-expérience originale pour caractériser les sollicitations de freinage conduisant à la dégradation de disques de frein échelle 1 en fonte à graphite lamellaire ; enfin les nouvelles solutions matériaux considérées sont évaluées suivant une étude tribologique (troisième partie) et en cyclage thermique (quatrième partie), développée en laboratoire / This PhD thesis was carried out with the aim of developing new materials for truck brake discs, so as to increase disc lifespans. Premature failure is the major problem encountered in the operation. Braking performances of new materials should be equivalent to those obtained with the current material couple: lamellar grey cast iron brake disc and commercial semi-metallic brake lining material. To do this, the study is divided in four parts: Firstly, major industrial and scientific aspects in braking are identified in literature and with investigations on truck brake discs used on road. Next, a coupled numerical-experimental approach enable us to characterize thermomechanical loadings induced by braking and leading to damage mechanisms of the lamellar grey cast iron disc. Finally, two aspects of new materials solutions are investigated in laboratory: tribological behaviour and thermal cycling behaviour

Les champs électromagnétiques présents dans l’environnement - qu’ils soient d’extrêmement basses fréquences ou radiofréquences - sont responsables d’expositions continuelles des populations. Toutefois, leur potentiel impact sur la santé néonatale est encore aujourd’hui mal connu, notamment en raison des difficultés des études épidémiologiques à évaluer l’exposition ubiquitaire à ces champs de façon suffisamment détaillée et précise. Le premier objectif de cette thèse était d’étudier le lien entre l’exposition maternelle aux champs électromagnétiques d’extrêmement basses fréquences et deux indicateurs de la santé néonatale : la prématurité et le petit poids de naissance pour l’âge gestationnel. Le second objectif était de construire un outil permettant une estimation quantitative de l’exposition professionnelle aux radiofréquences. Les travaux menés en réponse au premier objectif s’appuient sur les données de deux cohortes de naissances françaises. L'exposition cumulée aux champs électromagnétiques d’extrêmement basses fréquences au cours de la grossesse a été évaluée grâce à l’application d’une matrice emploi exposition. Les résultats obtenus étaient en faveur d’une absence d’association avec le risque de petit poids de naissance pour l’âge gestationnel. Une association modeste pour le risque de prématurité spontanée a été rapportée chez les mères dont l’exposition cumulée jusqu’à 28 semaines d’aménorrhée était la plus élevée. Les travaux menés en réponse au second objectif reposent sur une collaboration internationale. A partir des calendriers professionnels recueillis dans le cadre d’une étude cas-témoins internationale et de mesures d’exposition extraites de la littérature, ces travaux ont permis la création d’une première matrice emploi exposition quantitative spécifique aux hautes fréquences et applicable dans les études épidémiologiques. / Electromagnetic fields in the environment - whether extremely low frequency or radiofrequency - are responsible for continuous population exposure. However, the potential impact of exposure to electromagnetic fields on neonatal health during pregnancy is still not well known, in particular due to the difficulties for epidemiological studies to assess in sufficient detail and precision the exposure to electromagnetic fields, which is ubiquitous. The first objective of this thesis was to study the relationship between maternal exposure to extremely low frequency electromagnetic fields and two indicators of neonatal health: prematurity and small for gestational age. The second objective was to build a tool for quantitative estimation of occupational exposure to radiofrequencies. The work carried out in response to the first objective is based on data from two French birth cohorts. Cumulative exposure to extremely low frequency electromagnetic fields during pregnancy was assessed using a job-exposure matrix. The results were in favor of an absence of association with the risk of small for gestational age. However, for the risk of spontaneous prematurity, a modest association was reported among the most exposed mothers up to 28 weeks of gestation. The work carried out in response to the second objective is based on an international collaboration. On the basis of the job calendars collected in an international case-control study and exposure measurements extracted from the literature, a first quantitative job-exposure matrix to estimate occupational exposure to high frequency electromagnetic fields in epidemiological studies was created.

La vérification automatique est aujourd'hui devenue un domaine central de recherche en informatique. Depuis plus de 25 ans, une riche théorie a été développée menant à de nombreux outils, à la fois académiques et industriels, permettant la vérification de propriétés booléennes - celles qui peuvent être soit vraies soit fausses. Les besoins actuels évoluent vers une analyse plus fine, c'est-à-dire plus quantitative. L'extension des techniques de vérification aux domaines quantitatifs a débuté depuis 15 ans avec les systèmes probabilistes. Cependant, de nombreuses autres propriétés quantitatives existent, telles que la durée de vie d'un équipement, la consommation énergétique d'une application, la fiabilité d'un programme, ou le nombre de résultats d'une requête dans une base de données. Exprimer ces propriétés requiert de nouveaux langages de spécification, ainsi que des algorithmes vérifiant ces propriétés sur une structure donnée. Cette thèse a pour objectif l'étude de plusieurs formalismes permettant de spécifier de telles propriétés, qu'ils soient dénotationnels - expressions régulières, logiques monadiques ou logiques temporelles - ou davantage opérationnels, comme des automates pondérés, éventuellement étendus avec des jetons. Un premier objectif de ce manuscript est l'étude de résultats d'expressivité comparant ces formalismes. En particulier, on donne des traductions efficaces des formalismes dénotationnels vers celui opérationnel. Ces objets, ainsi que les résultats associés, sont présentés dans un cadre unifié de structures de graphes. Ils peuvent, entre autres, s'appliquer aux mots et arbres finis, aux mots emboîtés (nested words), aux images ou aux traces de Mazurkiewicz. Par conséquent, la vérification de propriétés quantitatives de traces de programmes (potentiellement récursifs, ou concurrents), les requêtes sur des documents XML (modélisant par exemple des bases de données), ou le traitement des langues naturelles sont des applications possibles. On s'intéresse ensuite aux questions algorithmiques que soulèvent naturellement ces résultats, tels que l'évaluation, la satisfaction et le model checking. En particulier, on étudie la décidabilité et la complexité de certains de ces problèmes, en fonction du semi-anneau sous-jacent et des structures considérées (mots, arbres...). Finalement, on considère des restrictions intéressantes des formalismes précédents. Certaines permettent d'étendre l'ensemble des semi-anneau sur lesquels on peut spécifier des propriétés quantitatives. Une autre est dédiée à l'étude du cas spécial de spécifications probabilistes : on étudie en particulier des fragments syntaxiques de nos formalismes génériques de spécification générant uniquement des comportements probabilistes. / Automatic verification has nowadays become a central domain of investigation in computer science. Over 25 years, a rich theory has been developed leading to numerous tools, both in academics and industry, allowing the verification of Boolean properties - those that can be either true or false. Current needs evolve to a finer analysis, a more quantitative one. Extension of verification techniques to quantitative domains has begun 15 years ago with probabilistic systems. However, many other quantitative properties are of interest, such as the lifespan of an equipment, energy consumption of an application, the reliability of a program, or the number of results matching a database query. Expressing these properties requires new specification languages, as well as algorithms checking these properties over a given structure. This thesis aims at investigating several formalisms, equipped with weights, able to specify such properties: denotational ones - like regular expressions, first-order logic with transitive closure, or temporal logics - or more operational ones, like navigating automata, possibly extended with pebbles. A first objective of this thesis is to study expressiveness results comparing these formalisms. In particular, we give efficient translations from denotational formalisms to the operational one. These objects, and the associated results, are presented in a unified framework of graph structures. This permits to handle finite words and trees, nested words, pictures or Mazurkiewicz traces, as special cases. Therefore, possible applications are the verification of quantitative properties of traces of programs (possibly recursive, or concurrent), querying of XML documents (modeling databases for example), or natural language processing. Second, we tackle some of the algorithmic questions that naturally arise in this context, like evaluation, satisfiability and model checking. In particular, we study some decidability and complexity results of these problems depending on the underlying semiring and the structures under consideration (words, trees...). Finally, we consider some interesting restrictions of the previous formalisms. Some permit to extend the class of semirings on which we may specify quantitative properties. Another is dedicated to the special case of probabilistic specifications: in particular, we study syntactic fragments of our generic specification formalisms generating only probabilistic behaviors.

Introduction : Ce programme de recherche visait à étudier l'impact d'une intervention de 8 mois entrainant une perte de poids induite par l'activité physique et la nutrition sur la santé osseuse chez des adolescents obèses. L'objectif global de cette thèse était d'examiner l'impact d'une intervention de perte de poids sur les paramètres osseux chez les adolescents obèses.Méthode : Soixante-cinq adolescents ont été recrutés : 31 (6 garçons) obèses pour le groupe intervention (âge : 13,61 (1,27)), 23 adolescents de poids normal (NW) (âge : 15,90 (0,43)) et 11 (4 hommes) adolescents obèses pour le groupe témoin (14.02 (1.39)). Le critère d’évaluation principal concernait la densitométrie osseuse par DXA (corps entier, colonne vertébrale, hanche). Les critères d'évaluation secondaires comprenaient la composition corporelle (DXA), la géométrie et la résistance des os (analyse structurelle de la hanche) et des biomarqueurs osseux (propeptide N-terminal (P1NP) procollagène de type 1, estradiol C-télopeptide (CTx), leptine). Les données ont été collectées au départ à 4 mois et à 8 mois. Les données ont été ajustées en fonction des changements de poids corporel, de masse grasse et de masse maigre.Résultats : Comparés au groupe contrôle de poids normal, les adolescents obèses présentaient une densité osseuse non ajustée et ajustée inférieure. Suite à la perte de poids (~ -11%), les adolescents obèses ont augmentés leur densité osseuse au corps entier (% Ob 3,22 (3,58) p <0,001) et à la colonne lombaire (% Ob 6,27 (12,45) p = 0,014). Cependant, ces valeurs restent inférieures à celles de leurs homologues contrôle de poids normal après ajustement aux variations de poids corporel. Après l’intervention entrainant une perte de poids, les estimations du risque de fracture sont restées élevée, en particulier au niveau du col étroit (buckling ratio (BR) 8,25 (2,00) p = 0,005) et ce malgré des adaptations positives de certaines propriétés géométriques (i.e. NN CSA, NN Z). De plus, les modifications de l'accrétion osseuse chez les adolescents obèses suivent une adaptation de type androgènes, cela est démontrée par une expansion périostée (% NW ∆ 0,69 (3,71); Ob ∆ 1,67 (9,11)) et une résorption endocorticale (% NW ∆ -2,11 (11,79); Ob ∆ 4,42 (10,56)). Dans le groupe intervention, les différences au regard des marqueurs osseux favorisent la formation osseuse au cours des 4 premiers mois alors que par la suite la résorption osseuse est favorisée.Conclusion : La fragilité osseuse chez les adolescents obèses a été démontrée par (1) une densité minérale osseuse inférieure corps entier et régionale pré et post-intervention par rapport aux contrôles normo-pondérés, (2) un indice de risque de fracture élevé après intervention au niveau du cou étroit, (3) des biomarqueurs osseux démontrant des z-scores, indices de découplage (uncoupling indices) et représentations qualitatives de la distribution du remodelage osseux inférieures. Les résultats de cette thèse contribuent aux recherches futures sur les liens entre os et obésité à l’adolescence. / Introduction: This program of research targeted the impact of an 8-month weight loss intervention induced by physical activity and nutrition on bone health in adolescents with obesity. The overall aim of this thesis was to examine the impact of a lifestyle weight loss intervention on the bone parameters in adolescents with obesity. Method: Sixty-five adolescents were recruited: 31 (6 males) adolescents with obesity in the weight loss intervention (age: 13.61 (1.27)), 23 normal weight (NW) adolescents (age: 15.90 (0.43)) and 11 (4 males) adolescents with obesity in another control group (14.02 (1.39)). Primary outcomes targeted bone densitometry (whole body, spine, hip DXA). Secondary outcomes included body composition, bone geometry and strength (hip structural analysis) and bone biomarkers (procollagen type 1 N-terminal propeptide (P1NP), C telopeptide (CTx) estradiol, leptin). Data were collected at baseline, 4 months and 8 months. Data were adjusted for body weight, fat mass and lean mass changes.Results: Compared with the NW controls, adolescents with obesity displayed lower unadjusted and adjusted bone density. Following successful weight loss (~ -11%) adolescents with obesity increased whole body (%Ob ∆ 3.22 (3.58) p<0.001) and lumbar spine (%Ob ∆ 6.27 (12.45) p=0.014) BMD. However, values remain lower than their NW peers after adjustment to body weight changes. After the weight loss intervention, compromised estimates of fracture risk remained especially at the narrow neck (buckling ratio (BR) 8.25 (2.00) p=0.005), despite positive adaptations of some geometric properties (i.e. NN CSA, NN Z). Also, bone accretion changes in adolescents with obesity followed an androgen-like adaptation demonstrated by periosteal expansion (% NW ∆ 0.69 (3.71); Ob ∆ 1.67 (9.11)) and endocortical resorption (% NW ∆ -2.11 (11.79); Ob ∆ 4.42 (10.56)). Among the intervention group, differences in bone markers favoured formation during the first 4 months and favoured resorption in the remaining months.Conclusion: Bone fragility in adolescents with obesity was demonstrated by (1) baseline and post intervention lower whole body and regional BMD than NW controls, (2) post-intervention higher fracture risk index at the narrow neck, (3) bone biomarkers showing reduced z-scores, uncoupling indices and qualitative representations of the distribution of bone remodeling. Future investigations of links between bone and obesity during adolescence can be well informed by the results of this thesis.

Les caractéristiques pondérales de la portée à la naissance et au sevrage sont des caractères importants pour la survie de la portée mais aussi pour la croissance globale des porcs. L’hétérogénéité des poids intra-portée cause régulièrement des difficultés de conduite d’élevage, au moment de l’adoption ainsi qu’au moment de l’allotement des porcs charcutiers. Ce travail de thèse avait pour objectif d’analyser génétiquement la variabilité des caractères associés à la production de porcelets dans la lignée sino-européenne Tai Zumu, constituée à 50% de génétique Meishan et à 50% de génétique Large White, a été créée par l’organisation de sélection porcine GENE+. L’objectif ultime de ce travail de thèse est de proposer des pistes d’amélioration génétique de cette lignée.La première partie de cette thèse a été consacrée à l’étude de la variabilité génétique des caractères pondéraux de la portée et de leur évolution, suite à la sélection génétique menée pour améliorer la prolificité, la croissance et la condition corporelle précoces des truies Tai Zumu. Les héritabilités obtenues en lignée Tai Zumu sont d’une manière générale supérieures à la moyenne de la littérature. Les relations génétiques fortes entre la prolificité et le poids des porcelets, et entre le poids des porcelets et l’écart-type de poids intra-portée, rendent impossible une sélection conjointe sur l’ensemble de ces critères. La stratégie de sélection la plus cohérente avec les objectifs de GENE+ consisterait à intégrer l’écart-type de poids intra-portée à 3 semaines d’âge dans l’évaluation génétique des animaux. En plus de favoriser l’uniformité des porcelets, l’inclusion de ce caractère dans le schéma de sélection entraînera une augmentation du nombre de porcelets sevrés. La prise en compte de ce caractère conduira néanmoins à un léger ralentissement de la croissance des porcelets. Il a également été mis en évidence que la composante génétique directe du porcelet était autant impliquée que la composante génétique maternelle dans la croissance du porcelet en allaitement. Malgré un antagonisme fort et surprenant entre ces deux composantes, nous avons aussi montré que fixer cette corrélation à 0 ne semble pas influencer de façon importante l’évaluation génétique des animaux.Une seconde partie a été orientée sur l’analyse génétique des relations entre la mobilisation des réserves corporelles par la truie allaitante et les caractéristiques de la portée. Cette mobilisation des réserves corporelles pendant la lactation influence davantage les caractéristiques de la portée que les niveaux de réserves corporelles en entrée ou en sortie de maternité. Les truies avec une forte capacité génétique pour la mobilisation des réserves corporelles subissent une diminution de la prolificité mais au bénéfice d’une meilleure croissance de leur portée. Réduire l’adiposité des truies par sélection n’est donc pas une stratégie recommandée en lignée Tai Zumu puisque les truies assurent leur lactation majoritairement par le catabolisme des réserves corporelles.La dernière partie était dédiée à la mise en évidence de QTL pour les caractères numériques et pondéraux de la portée. Un faible nombre de QTL a été mis en évidence pour les caractères utilisés dans l’index de sélection de la lignée. Un seul QTL avec un effet modéré sur le nombre de porcelets nés vivants a été détecté sur le chromosome 14 ; il semble ségréger dans la population. Ce résultat peut être le fait de la pression de sélection forte appliquée sur la prolificité, puisque les QTL de la bibliographie sont majoritairement situés dans des régions du génome où les allèles Meishan sont en partie fixés en lignée Tai Zumu. Dans ce contexte, une sélection de type Sélection Assistée par Marqueur est difficilement envisageable. Si la variabilité génétique des caractères est le fruit de nombreux QTL à effets faibles, la sélection génomique devrait être plus adaptée. / Les caractéristiques pondérales de la portée à la naissance et au sevrage sont des caractères importants pour la survie de la portée mais aussi pour la croissance globale des porcs. L’hétérogénéité des poids intra-portée cause régulièrement des difficultés de conduite d’élevage, au moment de l’adoption ainsi qu’au moment de l’allotement des porcs charcutiers. Ce travail de thèse avait pour objectif d’analyser génétiquement la variabilité des caractères associés à la production de porcelets dans la lignée sino-européenne Tai Zumu, constituée à 50% de génétique Meishan et à 50% de génétique Large White, a été créée par l’organisation de sélection porcine GENE+. L’objectif ultime de ce travail de thèse est de proposer des pistes d’amélioration génétique de cette lignée.La première partie de cette thèse a été consacrée à l’étude de la variabilité génétique des caractères pondéraux de la portée et de leur évolution, suite à la sélection génétique menée pour améliorer la prolificité, la croissance et la condition corporelle précoces des truies Tai Zumu. Les héritabilités obtenues en lignée Tai Zumu sont d’une manière générale supérieures à la moyenne de la littérature. Les relations génétiques fortes entre la prolificité et le poids des porcelets, et entre le poids des porcelets et l’écart-type de poids intra-portée, rendent impossible une sélection conjointe sur l’ensemble de ces critères. La stratégie de sélection la plus cohérente avec les objectifs de GENE+ consisterait à intégrer l’écart-type de poids intra-portée à 3 semaines d’âge dans l’évaluation génétique des animaux. En plus de favoriser l’uniformité des porcelets, l’inclusion de ce caractère dans le schéma de sélection entraînera une augmentation du nombre de porcelets sevrés. La prise en compte de ce caractère conduira néanmoins à un léger ralentissement de la croissance des porcelets. Il a également été mis en évidence que la composante génétique directe du porcelet était autant impliquée que la composante génétique maternelle dans la croissance du porcelet en allaitement. Malgré un antagonisme fort et surprenant entre ces deux composantes, nous avons aussi montré que fixer cette corrélation à 0 ne semble pas influencer de façon importante l’évaluation génétique des animaux.Une seconde partie a été orientée sur l’analyse génétique des relations entre la mobilisation des réserves corporelles par la truie allaitante et les caractéristiques de la portée. Cette mobilisation des réserves corporelles pendant la lactation influence davantage les caractéristiques de la portée que les niveaux de réserves corporelles en entrée ou en sortie de maternité. Les truies avec une forte capacité génétique pour la mobilisation des réserves corporelles subissent une diminution de la prolificité mais au bénéfice d’une meilleure croissance de leur portée. Réduire l’adiposité des truies par sélection n’est donc pas une stratégie recommandée en lignée Tai Zumu puisque les truies assurent leur lactation majoritairement par le catabolisme des réserves corporelles.La dernière partie était dédiée à la mise en évidence de QTL pour les caractères numériques et pondéraux de la portée. Un faible nombre de QTL a été mis en évidence pour les caractères utilisés dans l’index de sélection de la lignée. Un seul QTL avec un effet modéré sur le nombre de porcelets nés vivants a été détecté sur le chromosome 14 ; il semble ségréger dans la population. Ce résultat peut être le fait de la pression de sélection forte appliquée sur la prolificité, puisque les QTL de la bibliographie sont majoritairement situés dans des régions du génome où les allèles Meishan sont en partie fixés en lignée Tai Zumu. Dans ce contexte, une sélection de type Sélection Assistée par Marqueur est difficilement envisageable. Si la variabilité génétique des caractères est le fruit de nombreux QTL à effets faibles, la sélection génomique devrait être plus adaptée.

Cette thèse propose une nouvelle approche de prédiction de risques d'accident liés aux poids lourds. Le but est d'alerter le conducteur ou le système de contrôle actif, suffisamment tôt, pour leur permettre d'anticiper et de réagir avant d'entrer en situation accidentogène. La prédiction du risque est fondée sur la prise en compte des incertitudes du système véhicule-conducteur-infrastructure. Celles-ci sont modélisées par des quantités aléatoires, conduisant à évaluer le risque par la probabilité de dépassement d'un seuil critique de sécurité. Cependant, étant donnée la complexité du système, le calcul embarqué de cette probabilité n'est pas évident, les méthodes classiques de type Monte-Carlo étant prohibitifs en temps de calcul. Dès lors, notre contribution réside dans l'introduction d'une approche fiabiliste, initialement employée dans la sécurité des structures, dans le but de réaliser un tel calcul probabiliste en temps réel. Une grandeur, dite indice de fiabilité, est introduite pour caractériser le risque d'accident au lieu d'une évaluation déterministe. Dans ce travail, nous traitons principalement le cas de renversement. Deux dispositifs de prédiction fiabiliste du risque sont développés : une prédiction à long terme avant l'entrée dans la zone de risque, et une prédiction à court terme menée tout au long de l'évolution dynamique du véhicule. Afin d'optimiser le temps de calcul, une modélisation empirique du risque par les machines à vecteurs supports est mise en ½uvre. Le modèle empirique fournit des expressions explicites de la limite de sécurité en fonctions des incertitudes du système. Les méthodes proposées s'appliquent aussi bien à d'autres types de véhicules qu'à d'autres types de risque d'accident.

La cachexie cancéreuse est caractérisée principalement par une perte de poids progressive qui concerne 30% à 80 % des patients selon le type su cancer. Elle conduit au décès du patient cancéreux dans 20 % des cas. Ce syndrome implique de nombreux troubles métaboliques susceptibles d'altérer le métabolisme énergétique ainsi qu'une fonte des tissus adipeux et musculaires. Le patient cachectique semble présenter un déséquilibre énergétique. Le muscle squelettique représente près de 40 % du poids corporel. Une chute de sa capacité à produire de l'énergie est susceptible de créer un déficit énergétique au niveau du corps entier et une oxydation des réserves de l'organisme en compensation .<br />Nous avaons comparé le métabolisme énergétique de patients cancéreux cachectiques ou non-cachectiques. Nos résultats montrent qu'au repos, malgré un état inflammatoire chronique, les patients cachectiques présentent une dépense énergétique identique à celle de patients cancéreux non-cachectiques. En dépit de la perte de poids des patients cachectiques, les deux groupes étudiés présentent une efficacité et une fonction mitochondriales musculaires similaires. L'analyse transcriptionnelle réalisée grâce à notre puce à ADN (Mitoligo) ne révèle aucune différence d'expression de gènes liés au métabolisme énergétique entre les deux groupes.<br />La perte de poids observée au stade précoce de cachexie cancéreuse que nous avons étudié n'est pas associée à une élévation de la dépense énergétique de repos ou à un déficit énergétique musculaire.

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L'objectif de cette thèse est de donner les outils fondamentaux de la théorie des opérateurs de multiplications ponctuelle basés principalement sur la théorie des distributions et l'analyse de Fourier, et d'en donner des applications aux dérivées partielles. L'étude des opérateurs de multiplication ponctuelle examine à quelle conditions on a des inégalité de type capacitaire. Elle intervienne dans l'étude des opérateurs différentiels à coéfficients irréguliers. Le but principal de cette yhèse est de généraliser le théorème de Maz'ya - Verbitsky. Les outils utilisés sont la théorie des opérateurs d'intégrales singulières, la théorie de Littlewood-Paley, la théorie de la capacité et le poids de Muckenhoupt.