Introduction L’oxygène est l’un des traitements les plus répandus en soins de santé. Un ajustement fin du débit administré est primordial afin d’éviter les conséquences de l’hypoxémie et de l’hyperoxémie, et c’est dans cette optique que des systèmes de titration automatique de l’oxygène ont été conçus dans les dernières années. Les objectifs de ce mémoire sont d’évaluer les impacts physiologiques et cliniques de ces dispositifs, et de démontrer leur utilité comme outil méthodologique. Méthodes Tout d’abord, une méta-analyse d’essais cliniques randomisés a comparé l’effet de la titration automatique et de la titration manuelle de l’oxygène sur la durée d’hospitalisation, ainsi que sur plusieurs issues secondaires cliniques et physiologiques. La deuxième étude est un essai clinique randomisé avec devis croisé qui a employé un dispositif de titration automatique de l’oxygène pour évaluer le risque d’hypercapnie induite par l’hyperoxie chez des patients obèses en post-opératoire de pontages aorto-coronariens. Enfin, un protocole propose d’évaluer l’impact de l’oxygène titré automatiquement sur la performance à l’effort chez des patients atteints d’hypertension pulmonaire. Résultats La titration automatique de l’oxygène a été associée à une diminution de la durée d’hospitalisation et d’oxygénothérapie, de même qu’à une amélioration de tous les paramètres d’oxygénation. Dans la seconde étude, l’utilisation d’un dispositif de titration automatique de l’oxygène a permis d’obtenir deux groupes d’intervention distincts, et donc de démontrer qu’une oxygénation libérale n’est pas associée à une élévation de la pression artérielle partielle de dioxyde de carbone (PaCO2) chez des patients obèses en post-opératoire de chirurgie cardiaque. Conclusion Les dispositifs de titration automatique améliorent les paramètres d’oxygénation et diminuent la durée d’hospitalisation et d’oxygénothérapie en comparaison avec la titration manuelle. Des études de coût-efficacité évaluant différents dispositifs et contextes cliniques sont nécessaires afin de mieux apprécier leur impact sur le système de santé. / Introduction Oxygen is a widely used treatment in medicine. Flow adjustment is a matter of fine tuning to avoid the deleterious effects of both hypoxemia and hyperoxemia, thus automatic oxygen titration devices have been created in the last few years. The objectives of this research thesis are to summarize the physiological and clinical impacts of these systems, and to demonstrate their usefulness as a methodological tool in research. Methods First, a meta-analysis of randomized controlled trials compared the effect of automatic versus manual oxygen titration on hospital length of stay in hospitalized patients requiring supplemental oxygen. Other clinical and physiological secondary outcomes were also analyzed. The second study is a randomized crossover trial that used an automatic oxygen titration device to evaluate the risk of hyperoxia-induced hypercapnia in obese patients after cardiac surgery. The protocol at the end presents a methodology to evaluate the impact of automatic oxygen titration on exercise performance in pulmonary hypertension patients. Results A reduction in the length of hospital stay and oxygen therapy, as well as an improvement in oxygenation parameters were associated with automatic oxygen titration. In the second study, using an automatic oxygen titration device resulted in two distinct groups regarding oxygenation, and thus allowed a truthful comparison between liberal and conservative oxygenation strategies. There was no statistically significant elevation in PaCO2 associated with liberal oxygen administration in this population of obese patients after cardiac surgery. Conclusion Automatic oxygen titration systems improve oxygenation parameters and shorten hospital stay as well as the duration of oxygen therapy compared to standard manual adjustment. Cost-effectiveness studies examining various devices and clinical settings are required to fully appreciate their impact on the healthcare system.

Au Québec, dans toutes les provinces canadiennes et dans 18 États américains, la méthode de détermination des besoins en chaux des sols agricoles est basée sur l'analyse du pH[indice SMP]. Cependant, cette méthode pose des problèmes de précision par rapport aux sols dont les besoins en chaux sont faibles. Ainsi cette méthode n'est pas trop en phase avec la réalité agronomique d'une majorité de sols du Québec ayant de faibles besoins et entretenus chaque année par des pratiques de chaulage. L'objectif de cette étude était de développer une nouvelle procédure d'évaluation des besoins en chaux basée sur les analyses routinières des sols (pH[indice eau], MO, P[indice M3], K[indice M3], Ca[indice M3], Mg[indice M3], Al[indice M3]) et leur calibration par apprentissage supervisé sur les courbes de titrage de l'acidité des sols. Pour réaliser cette étude, 270 courbes de titrage ont été élaborés à partir d'expériences de laboratoire, ensuite ces courbes ont été paramétrisés et les covariables découlant de cette paramétrisation sont prédits par intelligence artificielle à partir de caractéristiques physico-chimiques de base des sols analysés. Ce projet de recherche a été réalisé de façon à prendre le plus en considération possible la réalité des sols agricoles au Québec, l'échantillonnage a été faite au niveau de 9 régions du Québec. Les résultats obtenus prouvent qu'il est possible de paramétriser une courbe de titration d'un sol et de prédire ses besoins en chaux à partir de ses paramètres physico-chimiques routinières. / In Quebec, in all Canadian provinces and in 18 American states, the method for determining the lime requirements of agricultural soils is based on pHSMP analysis. However, this method poses accuracy problems for soils with low lime requirements. Thus, this method is not in phase with the agronomic reality of a majority of Quebec soils with low needs and maintained each year by liming practices. The objective of this study was to develop a new procedure for evaluating lime requirements based on routine soil analyses (pH[subscript water], MO, PM3, KM3, CaM3, MgM3, AlM3) and their calibration by supervised learning on soil acidity titration curves. To carry out this study, 270 titration curves were elaborated from laboratory experiments, then these curves were parameterized and the covariates resulting from this parameterization are predicted by artificial intelligence from basic physicochemical characteristics of the analyzed soils. This research project was carried out in such a way as to take into account the reality of agricultural soils in Quebec as much as possible. The sampling was done in 9 regions of Quebec. The results obtained prove that it is possible to parameterize a soil titration curve and to predict its lime needs from its routine physico-chemical parameters.

L’augmentation considérable de l’eutrophisation des eaux de surface dans les dernières décennies a mené à la création de stations de récupération des ressources de l’eau (StaRRE) de plus en plus instrumentées pouvant procéder à l’élimination des nutriments. Pour assurer l’efficacité des procédés de récupération, plusieurs paramètres de qualité des eaux doivent être surveillés. Des méthodes en ligne et hors-ligne existent pour réaliser cette surveillance. Cependant, certains paramètres sont difficilement mesurés en ligne, alors des analyses en laboratoire sont toujours de mise. La titrimétrie est une méthode hors-ligne permettant la surveillance de la qualité des eaux en laboratoire. Un appareil Titrino a été installé afin de procéder à l’analyse titrimétrique des eaux usées de l’usine pilEAUte, une StaRRE de traitement expérimentale de 12 m3 située sur le campus de l’Université Laval. L’eau usée de cette station provient d’une résidence étudiante du campus et de ses environs. L’eau pompée vers la station est stockée dans un bassin de 5 m3 avant d’être acheminée à un décanteur primaire. L’effluent du décanteur est alors envoyé vers deux chaînes de traitement biologique composées de cinq bioréacteurs chacune. Enfin, l’eau est acheminée vers deux décanteurs secondaires. Dans le cadre de ce projet, des campagnes de mesure ont été réalisées afin de comparer les données provenant de capteurs en ligne avec l’information extraite d’expériences de titrimétrie pour la mesure de la qualité des eaux usées de la station. Ces campagnes de mesure ont été réalisées en lien avec de projets menés avec des partenaires industriels. L’objectif de cette étude est d’évaluer l’efficacité des analyses de titrimétrie pour la mesure de la qualité de l’eau à l’affluent et à l’effluent d’une StaRRE. Les données extraites de la titrimétrie sont analysées de deux façons différentes: la modélisation de la capacité tampon de l’eau et la modélisation de l’équilibre chimique via le logiciel PHREEQC. Ces méthodes ont été mises en place, puis comparées sur la base de leur efficacité pour mesurer la concentration de certaines substances tampon présentes dans les eaux usées. Pour améliorer les estimations des modèles, des améliorations au protocole d’utilisation du Titrino ont été développées. Il a été déterminé que l’utilisation d’une couverture d’azote gazeux et le stripage du CO2 dissout dans les échantillons sont nécessaires à la réalisation de titrations fiables, et sont donc aussi nécessaires à la mesure de substances tampon autre que l’alcalinité, soit l’ammoniaque et les acides gras volatils (AGV). Afin de valider les résultats obtenus à l’aide du modèle de capacité tampon et afin d’obtenir une description complète de l’équilibre chimique des solutions analysées, un modèle de simulation de la procédure de titration a été développé avec le logiciel PHREEQC et l’interface PHREEQXCEL. Cet environnement de simulation a été supplémenté du solveur OpenSolver, un complément Excel à licence libre capable de réaliser les estimations de paramètres requises pour estimer la concentration de chaque espèce chimique présente dans les échantillons. De plus, la base de données de réactions chimiques de PHREEQC a été modifiée afin d’inclure toute l’information chimique nécessaire à la modélisation des spéciations se produisant dans les eaux usées. Après avoir proposé ces améliorations et avoir comparé les résultats des analyses de titration à des analyses chimiques conventionnelles, il a été déterminé que la titrimétrie est une alternative fiable pour la surveillance de la performance des procédés de récupération des nutriments des eaux usées. / The considerable rise of eutrophication in water bodies has led to highly instrumented water resource recovery facilities (WRRFs) that can perform nutrient removal processes. To ensure the efficiency of these processes, several parameters that influence the performance of WRRFs need to be well thought out. The latter requires monitoring strategies composed of on-line and off-line methods. Lately, on-line measurements have contributed significantly to monitor and characterize the quality of water and wastewater. However, on-line measurements are not applicable or not implemented yet for some specific areas. For this, off-line laboratory methods are welcome alternatives. Titrimetry is one of the examples of a low-cost off-line method that allows characterizing aquatic streams. Concerning titrimetric monitoring of wastewater, a Titrino device was installed in the laboratory of the 12 m3 pilEAUte WRRF located at Université Laval. The wastewater feeding the plant is coming from a student residence building on campus. The water pumped to the station is feeding a storage tank with a volume of 5 m3 , from which it is then pumped to a primary clarifier. The influent stream is then split into two similar treatment lines, composed of several bioreactors. These two lanes are followed by two secondary settling tanks. In this work, sampling campaigns were performed to compare the sensor data and the off-line titrimetric measurements in a framework of research projects in which industrial partners are involved. The goal of this study was to investigate the efficiency of using titrimetry to analyze and characterize influent and effluent samples of a WRRF. Two data interpretation methods, buffer capacity and PHREEQC, were tested and their performances in estimating the concentration of the concerned buffers were evaluated. For better model estimation, first, some of the lab procedures were improved. It was found out that nitrogen blanketing and CO2 stripping are necessary to perform reliable titration, and thus, to measure other concerned buffers besides alkalinity, such as ammonia and volatile fatty acids (VFA). Moreover, to validate the results of the buffer capacity model and to have a complete description of the equilibrium reactions of the chemical system under study, a titration simulation model was successfully built in PHREEQC with the PHREEQXCEL interface. This titration lab simulation was extended with the OpenSolver, an open-source Excel add-in, which allows to reliably perform the parameter estimation needed to find the concentration of the different species in the sample. In addition, PHREEQC’s database was modified to include all the model components and their essential chemical information for the speciation calculations.After introducing the mentioned lab and modelling improvements, the reliability of the titrimetric measurements for monitoring the performance of nutrient removal was enhanced.