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

Cette thèse est consacrée à l'étude de certaines questions de convergence et de récurrence multiples en théorie ergodique. Nous distinguons les systèmes munis d'une transformation et ceux munis de plusieurs transformations qui commutent. Dans les premiers, le mécanisme de facteurs caractéristiques et les nilsystèmes jouent un rôle important dans l'étude de convergence et de récurrence multiples. À l'aide de ces outils, nous étendons les résultats sur la convergence de moyennes ergodiquesmultiples pondérées de Host et Kra pour le cas linéaire au cas polynômial. En conséquence, nous montrons que pour toute fonction $f$ mesurable bornée sur un système ergodique, la suite $(f(T^n x))$ est universellement bonne pour presque tout $x$. Quand il y a plusieurs transformations qui commutent, à l'aide de la machinerie des systèmes magiques introduite récemment par Host et développée dans cette thèse, nous étendons les résultats sur la convergence de moyennes ergodiques multiples sur les cubes de Host et Kra avec une transformation à plusieurs transformations qui commutent. Nous obtenons aussi un résultat de récurrence multiple quantitatif pour deux transformations qui commutent, similaire en faveur du cas d'une transformation établi par Bergelson, Host et Kra

Cette thèse est consacrée à l'étude de certaines questions de convergence et de récurrence multiples en théorie ergodique. Nous distinguons les systèmes munis d'une transformation et ceux munis de plusieurs transformations qui commutent. Dans les premiers, le mécanisme de facteurs caractéristiques et les nilsystèmes jouent un rôle important dans l'étude de convergence et de récurrence multiples. À l'aide de ces outils, nous étendons les résultats sur la convergence de moyennes ergodiquesmultiples pondérées de Host et Kra pour le cas linéaire au cas polynômial. En conséquence, nous montrons que pour toute fonction $f$ mesurable bornée sur un système ergodique, la suite $(f(T^n x))$ est universellement bonne pour presque tout $x$. Quand il y a plusieurs transformations qui commutent, à l'aide de la machinerie des systèmes magiques introduite récemment par Host et développée dans cette thèse, nous étendons les résultats sur la convergence de moyennes ergodiques multiples sur les cubes de Host et Kra avec une transformation à plusieurs transformations qui commutent. Nous obtenons aussi un résultat de récurrence multiple quantitatif pour deux transformations qui commutent, similaire en faveur du cas d'une transformation établi par Bergelson, Host et Kra / This thesis is devoted to the study of some questions of multiple convergence and recurrence in ergodic theory. We distinguish between systems endowed with a single transformation and systems endowed with several commuting transformations. In the former, characteristic factors and nilsystemsplay an important role in the study of multiple convergence and recurrence. Using these tools, we extend results on convergence of weighted multiple ergodic averages of Host and Kra for the linear case to the polynomial case. As a consequence, we show that for any bounded measurable function $f$ on an ergodic system, the sequence $f(T^n x)$ is universally good for almost every $x$. In systems endowed with several commuting transformations, we use the machinery of magic systems introduced recently by Host and further properties of magic systems developed in this thesis,to extend results of Host and Kra on convergence of multiple ergodic averages along cubes with a single transformation to commuting transformations. We obtain a quantitative multiple recurrence result for two commuting transformations, similar in flavour to that of a single transformationestablished by Bergelson, Host and Kra, but with a different conclusion

En Afrique, les fièvres récurrentes à Borrelia sont des pathologies négligées transmises par les arthropodes et responsables de septicémie mortelle et d'autres manifestations cliniques, en particulier d'avortement chez les femmes enceintes. Quatre Borrelia différentes sont actuellement cultivées de prélèvements cliniques et de vecteurs, il s'agit de Borrelia crocidurae, Borrelia duttonii, Borrelia recurrentis et Borrelia hispanica. Ces différentes espèces ont été initialement séparées les unes des autres sur la base de leur répartition géographique et de leur vecteur. Au cours de ce travail de thèse, nous avons réalisé le séquençage et l'annotation du génome de Borrelia crocidurae. Ceci nous a permis de comparer le génome de trois espèces séquencées: Borrelia crocidurae, Borrelia duttonii et Borrelia recurrentis. Cette comparaison indique que ces trois espèces sont extrêmement proches comme cela avait déjà été montré par la comparaison de la séquence du gène 16S ARN ribosomal de chacune de ces espèces, montrant une similarité comprise entre 99,7 et 99,9%. L'analyse de données génomiques permet de conforter les résultats antérieurs basés sur l'analyse de quelques gènes et de proposer que ces trois espèces ne forment qu'une seule espèce génomique présentant trois écotypes avec une relative spécificité de vecteur, de répartition géographique et d'évolution clinique. La très grande similitude entre Borrelia crocidurae, Borrelia duttonii et Borrelia recurrentis constitue un obstacle pour la mise au point de techniques de diagnostic direct de ces espèces dans les prélèvements de vecteur ou dans les prélèvements humains. / In Africa, relapsing fever borreliae are neglected arthropod-borne pathogens causing mild to deadly septicemia. Borrelia crocidurae, Borrelia duttonii, Borrelia hispanica and Borrelia recurrentis are the currently cultured causative agents in Africa. The relapsing fever borreliae species were initially distinguished one from another on the basis of geography and vector. we performed the genome sequencing of Borrelia crocidurae. At the genomic level the four species are highly similar as illustrated by the 16S rRNA gene sequence of each species, resulting in an overall high sequence similarity of 99.7 to 99.9% between the four species. Genomic analyses of Borrelia crocidurae, Borrelia duttonii and Borrelia recurrentis further indicated that they in fact forming an unique bacterial species, each one of the three species could be regarded as an ecotype of an unique species with preferential arthropod vector, geographic distribution and clinical outcome, rather than an unique bacterial species. The high similarity between species remained an obstacle for the diagnosis at the species level. Currently the identification of relapsing fever borreliae relies upon a few phenotypic traits and the detection of single nucleotide polymorphisms in the 16S rRNA and flabB, glpQ genes and the 16S-23S ribosomal RNA intergenic spacer (IGS). In this study, based on comparative genomic anaylsis between the published genomic sequence and partial sequence in the genbank, we developed multiplex, quantitative real-time PCR detecting any relapsing fever Borrelia and specifically B. crocidurae, B. hispanica and B. duttonii/B. recurrentis.

Les fièvres récurrentes héréditaires (FRH) sont des maladies auto-inflammatoires transmises selon un mode mendélien. Elles se caractérisent par des accès fébriles récurrents spontanément résolutifs accompagnés d'une inflammation systémique et d'une atteinte des séreuses. La complication la plus grave réside dans le risque de survenue d'une amylose inflammatoire, essentiellement rénale. Le diagnostic clinique des FRH est difficile à établir du fait d'une part d'une grande variabilité inter et intra familiale des phénotypes complexes qui peuvent combiner des signes évocateurs de plusieurs FRH, et d'autre part de l'absence, dans la majorité des cas, de critères objectifs de diagnostic. Alors que le diagnostic de certitude repose essentiellement sur l'identification de défauts moléculaires dans des gènes de l'immunité innée (comme NLRP3, NLRP12, ou MEFV), ces mutations ne rendent compte de la pathologie que chez moins de 30% des cas. Le retentissement fonctionnel de ces variations de séquence, qui sont essentiellement des mutations faux-sens, souvent conservatives, n'a été étudié que dans des lignées cellulaires qui n'expriment pas plusieurs acteurs clés de l'inflammasome, un complexe multiprotéique activé chez les patients présentant une FRH. Au cours de cette thèse, nous avons développé un modèle cellulaire pertinent des FRH à partir de cultures primaires de macrophages humains, dans le but d'étudier les conséquences fonctionnelles des mutations identifiées dans les gènes de FRH et de caractériser les réseaux moléculaires auxquels appartiennent les protéines codées par ces gènes. En parallèle, nous avons cherché à identifier de nouveaux gènes impliqués dans les FRH. / Hereditary recurrent fevers (HRF) define a group of auto-inflammatory diseases transmitted in a Mendelian fashion. They are characterized by recurrent episodes of fever spontaneously resolved, accompanied by systemic inflammation, usually revealed by sterile arthritis, peritonitis, and/or pleurisy. The most serious complication in HRFs is the risk of inflammatory amyloidosis, mainly renal. The clinical diagnosis of HRF is challenging due on the one hand to the inter- and intra- family variability and to complex phenotypes, which combine signs suggestive of different HRFs, and on the other hand, to the absence of objective diagnostic criteria in the majority of cases. While definitive diagnosis is mainly based on the identification of molecular defects in genes of innate immunity (as NLRP3, NLRP12 or MEFV), mutations in these genes account for the pathology in a limited number of patients (30% of cases in our experience). The functional impact of these sequence variations, which are mainly conserved missense mutations, has been studied mainly in heterologous cell lines that do not express several key players of the inflammasome, a multiprotein complex active in patients with HRF. In this thesis, we developed a physiologically relevant cell model of HRF using primary human macrophages in order to assess the functional consequences of the disease-causing mutations and to characterize the molecular networks to which the involved proteins belong. In parallel, we sought to identify novel genes involved in HRF.

Les «Niayes», zones humides côtières du Sénégal constituent des écosystèmes fragiles, richesen biodiversité tout en étant traditionnellement des zones de maraîchage dans unenvironnement sahélien. La grande sécheresse des années 1970 qui a frappé l’ensemble despays du Sahel, s’est répercutée sur les Niayes par un afflux de populations rurales venant del’intérieur du pays pour y trouver des moyens de subsistance. Outre la sécheresse, cettemigration massive a considérablement augmenté la pression foncière et engendré à la fois uneurbanisation mal maîtrisée, notamment autour des grandes agglomérations, et une mise envaleur agricole; les deux portant atteinte à la valeur environnementale de ces écosystèmescôtiers. Depuis quelques années, on assiste à des hivernages particulièrement pluvieux. Ceretour pluviométrique intervenant dans des zones urbanisées de façon anarchique provoquedes inondations accompagnées de conditions sanitaires précaires pour les populations les plusdéfavorisées. A la variabilité pluviométrique, risque d’apparence naturel, s’joutent desfacteurs de risques anthropiques comme l’aménagement du territoire non maîtrisé, le nonrespectdu cadre réglementaire, diverses pollutions d’origine agricole et industrielle.Cette thèse, après avoir introduit la notion de zone humide et avoir présenté les Niayes de laGrande Côte en général et des trois zones d’étude focus (Pikine, banlieue de Dakar ; Mboro,région de Thiès; Saint-Louis), retrace leurs problèmes environnementaux et les différentespolitiques d’environnement. L’évolution de l’occupation du sol des Niayes est étudiée parrecours à l’imagerie satellitale pour la période 1986-2010 pour la confronter à la gestion deces écosystèmes sensibles et s’interroger sur la pertinence des politiques mises en place dansun esprit de développement durable. / The “Niayes”, coastal wetlands of Senegal, constitute fragile ecosystems that are rich inbiodiversity while traditionally being gardening areas in the “Sahelien” environment. The bigdrought of the 1970s that struck all the Sahel countries also affected the “Niayes” by an influxof rural populations coming from inside the country in search of livelihood. Besides theextreme drought, mass migration considerably increased the proprietary pressure and at thesame time generated an uncontrolled urbanization, especially around the big agglomerationsand agricultural development: both of them undermine the environmental value of thesecoastal ecosystems. In recent years, we have witnessed particularly rainy seasons. This returneof rainfall involved in urbanized areas causes flooding, accompanied by precarious sanitaryconditions for the most unprivileged populations. The rainfall variability, risk of naturalappearance, is added to anthropogenic risk factors such as the non-mastered regionalplanning, the failure of the regulatory framework, and the pollution from various agriculturaland industrial sources.This thesis, after having introduced the concept of wet zones and having presented the Niayesof the Great Coast in general, and of the three study areas (Pikine, outskirts of Dakar; Mboro,Thies region; and Saint-Louis) in particular, traces their environmental problems and variouspolitical differences. Land use of the Niayes is analysed by using remote sensing data for theperiod 1986-2010 to confront its evolution to the management of the sensible ecosystems andquestion the relevance of the implemented politics in the spirit of sustainable development.

La plasticité homéostatique est un processus qui consiste à réguler l'efficacité globale des entrées synaptiques (excitatrices et inhibitrices) sur un neurone afin d'empêcher des modifications trop importantes de son niveau d'activité. Afin de caractériser les mécanismes à l'origine de ce processus, la balance Excitation/Inhibition des neurones pyramidaux de couche 5 du cortex visuel a été estimée. Elle est composée de 20 % d'excitation et de 80 % d'inhibition. A l'aide de protocoles de stimulation induisant des changements à long terme de l'efficacité des entrées synaptiques, les phénomènes de potentiation homéostatique et de dépression homéostatique ont été mis en évidence. L'induction de ces phénomènes, qui requiert l'activation de récepteurs NMDA et d'un signal NO, est sous le contrôle des systèmes inhibiteurs GABAergique et glycinergique. La récurrence entre signaux excitateurs et inhibiteurs apparaît comme l'élément clé de la régulation de l'activité neuronale.

Les "Niayes", zones humides côtières du Sénégal constituent des écosystèmes fragiles, richesen biodiversité tout en étant traditionnellement des zones de maraîchage dans unenvironnement sahélien. La grande sécheresse des années 1970 qui a frappé l'ensemble despays du Sahel, s'est répercutée sur les Niayes par un afflux de populations rurales venant del'intérieur du pays pour y trouver des moyens de subsistance. Outre la sécheresse, cettemigration massive a considérablement augmenté la pression foncière et engendré à la fois uneurbanisation mal maîtrisée, notamment autour des grandes agglomérations, et une mise envaleur agricole; les deux portant atteinte à la valeur environnementale de ces écosystèmescôtiers. Depuis quelques années, on assiste à des hivernages particulièrement pluvieux. Ceretour pluviométrique intervenant dans des zones urbanisées de façon anarchique provoquedes inondations accompagnées de conditions sanitaires précaires pour les populations les plusdéfavorisées. A la variabilité pluviométrique, risque d'apparence naturel, s'joutent desfacteurs de risques anthropiques comme l'aménagement du territoire non maîtrisé, le nonrespectdu cadre réglementaire, diverses pollutions d'origine agricole et industrielle.Cette thèse, après avoir introduit la notion de zone humide et avoir présenté les Niayes de laGrande Côte en général et des trois zones d'étude focus (Pikine, banlieue de Dakar ; Mboro,région de Thiès; Saint-Louis), retrace leurs problèmes environnementaux et les différentespolitiques d'environnement. L'évolution de l'occupation du sol des Niayes est étudiée parrecours à l'imagerie satellitale pour la période 1986-2010 pour la confronter à la gestion deces écosystèmes sensibles et s'interroger sur la pertinence des politiques mises en place dansun esprit de développement durable.

Le calcul massivement parallèle a connu durant ces deux dernières décennies un fort développement. Les efforts dans ce domaine ont d'abord surtout été orientés vers les machines, plutôt qu'à la définition de langages adaptés au parallélisme massif. Par la suite, deux principaux modèles de programmation ont émergé : le parallélisme de contrôle et le parallélisme de données. Le premier a connu un vif succès. Dans ce modèle cependant, les applications massivement parallèles s'avèrent difficiles à concevoir et peu fiables, compte tenu du grand nombre de processus envisagés. En revanche, le parallélisme de données paraît aujourd'hui être un bon compromis entre les besoins des utilisateurs et les contraintes imposées par les architectures parallèles. Dans cette thèse, nous nous sommes intéressé à la validation formelle des langages à parallélisme de données. L'idée est de tirer parti de la relative simplicité de ce modèle de programmation pour développer des méthodes semblables à celles déjà éprouvées dans le cadre des langages scalaires classiques. La première partie du travail effectué concerne un langage data-parallèle simple, de type impératif. Nous avons montré qu'il était possible de définir un système de preuve complet pour ce langage, inpiré de la logique de Hoare. L'étude théorique nous a permis en outre de définir une méthodologie pratique de preuve par annotations, semblable à celle utilisée pour les langages scalaires. Nous nous sommes ensuite tourné vers le langage d'équations récurrentes Alpha. Il s'avérait nécessaire de définir pour ce langage un cadre formel de validation, plus riche que le système de transformations existant ne permettant que des preuves par équivalence. Nous avons défini un modèle d'exécution par l'intermédiaire d'une sémantique opérationnelle, et une méthodologie de preuve. Celle-ci utilise des invariants qui sont raffinés à partir d'une traduction du programme dans un langage logique jusqu'à l'obtention de la propriété voulue.

Chaque année, plus de 400 catastrophes naturelles frappent le monde. Pour aider les populations touchées, les organisations humanitaires stockent par avance de l’aide d’urgence dans des entrepôts. Cette thèse propose des outils d’aide à la décision pour les aider à localiser et dimensionner ces entrepôts. Notre approche repose sur la construction de scénarios représentatifs. Un scénario représente la survenue d’une catastrophe dont on connaît l’épicentre, la gravité et la probabilité d’occurrence. Cette étape repose sur l’exploitation et l’analyse de bases de données des catastrophes passées. La seconde étape porte sur la propagation géographique de la catastrophe et détermine son impact sur la population des territoires touchés. Cet impact est fonction de la vulnérabilité et de la résilience du territoire. La vulnérabilité mesure la valeur attendue des dégâts alors que la résilience estime la capacité à résister au choc et à se rétablir rapidement. Les deux sont largement déterminées par des facteurs économiques et sociaux, soit structurels (géographie, PIB…) ou politiques (existence d’infrastructure d’aide, normes de construction…). Nous proposons par le biais d’analyses en composantes principales (ACP) d’identifier les facteurs influents de résilience et de vulnérabilité, puis d’estimer le nombre de victimes touchées à partir de ces facteurs. Souvent, les infrastructures (eau, télécommunication, électricité, voies de communication) sont détruits ou endommagés par la catastrophe (ex : Haïti en 2010). La dernière étape a pour objectif d’évaluer les impacts logistiques en ce qui concerne : les restrictions des capacités de transport existant et la destruction de tout ou partie des stocks d’urgence. La suite de l’étude porte sur la localisation et le dimensionnement du réseau d’entrepôt. Nos modèles présentent l’originalité de tenir compte de la dégradation des ressources et infrastructures suite due à la catastrophe (dimension résilience) et de chercher à optimiser le rapport entre les coûts engagés et le résultat obtenu (dimension efficience). Nous considérons d’abord un scénario unique. Le problème est une extension d’un problème de location classique. Puis, nous considérons un ensemble de scénarios probabilisés. Cette approche est indispensable à la considération du caractère très incertain des catastrophes humanitaires. L’ensemble de ces contributions a été confronté à la réalité des faits dans le cadre d’une application au cas des crises récurrentes du Pérou. Ces crises, essentiellement dues aux tremblements de terre et aux inondations (El Niño), imposent la constitution d’un réseau logistique de premiers secours qui soit résilient et efficient. / Every year, more than 400 natural disasters hit the world. To assist those affected populations, humanitarian organizations store in advance emergency aid in warehouses. This PhD thesis provides tools for support decisions on localization and sizing of humanitarian warehouses. Our approach is based on the design of representative and realistic scenarios. A scenario expresses some disasters’ occurrences for which epicenters are known, as well as their gravity and frequency. This step is based on the exploitation and analysis of databases of past disasters. The second step tackles about possible disaster’s propagation. The objective consists in determining their impact on population on each affected area. This impact depends on vulnerability and resilience of the territory. Vulnerability measures expected damage values meanwhile resilience estimates the ability to withstand some shock and recover quickly. Both are largely determined by social and economic factors, being structural (geography, GDP, etc.) or political (establishment or not relief infrastructure, presence and strict enforcement of construction standards, etc.). We propose through Principal Component Analysis (PCA) to identify, for each territory, influential factors of resilience and vulnerability and then estimate the number of victims concerned using these factors. Often, infrastructure (water, telecommunications, electricity, communication channels) are destroyed or damaged by the disaster (e.g. Haiti in 2010). The last step aims to assess the disaster logistics impact, specifically those related to with: transportation flows capacity limitations and destruction of all or part of emergency relief inventories. The following of our study focuses on location and allocation of a warehouses’ network. The proposed models have the originality to consider potential resources and infrastructure degradation after a disaster (resilience dimension) and seek optimizing the equilibrium between costs and results (effectiveness dimension). Initially we consider a single scenario. The problem is an extension of classical location studies. Then we consider a set of probable scenarios. This approach is essential due to the highly uncertain character of humanitarian disasters. All of these contributions have been tested and validated through a real application case: Peruvian recurrent disasters. These crises, mainly due to earthquakes and floods (El Niño), require establishment of a first aid logistics network that should be resilient and efficient.