Contexte : La dengue est une fièvre ayant pris davantage d’ampleur dans plusieurs régions du monde à climat tropical, dont le département Méta en Colombie, un lieu endémique dans la dernière décennie. Sachant que la propagation de cette maladie est entièrement dépendante des sites de reproduction du vecteur de transmission Aedes, l’investigation de prédicteurs environnementaux les affectant nous semblait pertinente d’un point de vue épidémiologique. Notre étude vise des retombées sur un plan de surveillance de santé publique et l’élaboration de programmes basés sur des observations temporelles et spatiales. Objectifs : Décrire la distribution spatio-temporelle de la dengue dans les 29 municipalités de Méta selon des prédicteurs environnementaux, soit les précipitations, la température ambiante, la température du point de rosée et la pression au niveau de la mer dans le cadre d’une étude écologique. Méthodes : Des données de surveillance SIVIGILA, de télédétection ainsi que de recensement DANE des 29 municipalités du département de Méta entre 2011 et 2019 ont été utilisées pour étudier l’association entre la dengue et les prédicteurs environnementaux. La modélisation de ces associations a été effectuée à l’aide d’un modèle de Markov cachés à changement de régime. Résultats : Des associations positives importantes ont été détectées entre les précipitations et l’incidence de la dengue atteignant des risques relatifs élevés (RR=1.97 à El Calvario à un décalage de 5 semaines ; RR=1.61 à San Juanito à un décalage de 20 semaines). La température ambiante et la température du point de rosée ont suivi en matière de pertinence n’excédant pas des RR de 1.11 pour la maladie. Or, la pression au niveau de la mer n’a pas présenté des résultats concluants. Selon les différents aspects étudiés dans les nombreuses cartes de ce mémoire, nous avons observé une dépendance géographique répétée à l’ouest du département. Conclusion : Nos conclusions recommandent qu’une attention particulière de la santé publique doit s’imposer quant à la prévention de la dengue en saison pluvieuse dans le Meta. Les hausses des valeurs de température ambiante et de la température du point de rosée peuvent expliquer certaines augmentations de l’incidence et incitent donc à la surveillance de ces paramètres également. À noter que nos résultats ont possiblement pu être influencés par un biais d’information et un biais de confusion. / Context: Dengue is a type of fever that has significantly spread in several regions of the world characterized by a tropical climate, including the Meta department in Colombia, which seemed to be an endemic place in the last decade. Knowing that the spread of this disease is entirely dependent on the reproduction sites of the Aedes transmission vector, the study of environmental predictors affecting those sites seemed relevant from an epidemiological point of view. Our study aims to add to the knowledge that can be used for public health surveillance and program elaboration based on temporal and spatial observations of dengue patterns within the region. Objectives: To describe the spatiotemporal distribution of dengue fever in the 29 municipalities of Meta according to its environmental predictors (i.e. precipitation, ambient temperature, dew point temperature and pressure at sea level) within the framework of an ecological study. Methods: SIVIGILA surveillance, remote sensing and DANE census data from 29 municipalities in the Meta department between 2011 and 2019 were used to study the association between dengue fever and environmental predictors. These associations were modeled using a regime-switching hidden Markov model. Results: Significant positive associations were detected between rainfall and dengue incidence reaching high relative risks (RR=1.97 in El Calvario at a 5-week lag; RR=1.61 in San Juanito at a 20-week lag). Ambient temperature and dew point temperature followed in terms of relevance not exceeding RRs of 1.11 for disease. However, pressure at sea level did not show conclusive results. According to the different aspects studied in the many geographical maps of this thesis, we observed a repeated geographical dependence in the west of the department. Conclusion: We recommend that special public health attention should be given to the prevention of dengue fever in the rainy season in Meta. Increases in ambient temperature values and dew point temperature may explain some increases in incidence and therefore prompt monitoring of these parameters as well. It should be noted that our results may have been influenced by an information bias and confusion bias.

The dependence of cardiac output measurement precision on ambient temperature and cardiac output stability was assessed by concurrent continuous and bolus thermodilution methods in postoperative cardiac surgery patients. The degree of agreement between the two methods was depended on room temperature (0.1 L/min for each degree below 25 degrees C). The agreement was also closer in trials where cardiac output was stable (< 10% variation). The continuous thermodilution method shows sufficient agreement with the bolus method for use in critical care; however, improved precision of cardiac output thermodilution measurements can be achieved by use of correction factors for cardiac instability and for ambient temperature.

Les impacts des changements climatiques sur la population sont nombreux et ont été relativement bien documentés, ce qui n’est pas le cas de ces impacts sur la santé et la sécurité des travailleurs. L’objectif de cette thèse est de documenter les effets négatifs des changements climatiques sur la santé et la sécurité des travailleurs dans une région d’un pays industrialisé à climat tempéré, comme le Québec. Pour y arriver, deux approches ont été utilisées : a) les dangers et les effets sanitaires ont été identifiés par une revue de la littérature validée par des experts nationaux et internationaux, et des priorités de recherche ont été établies à l’aide d’une méthode de consultation itérative, b) des modèles statistiques, utiles à l’estimation des impacts sanitaires des changements climatiques, ont été développés pour apprécier les associations entre la survenue de lésions professionnelles et l’exposition des travailleurs aux chaleurs estivales et à l’ozone troposphérique, deux problématiques préoccupantes pour le Québec. Le bilan des connaissances a mis en évidence cinq catégories de dangers pouvant affecter directement ou indirectement la santé et la sécurité des travailleurs au Québec (vagues de chaleur, polluants de l’air, rayonnements ultraviolets, événements météorologiques extrêmes, maladies vectorielles transmissibles et zoonoses) et cinq conditions pouvant entraîner des modifications dans l’environnement de travail et pouvant ultimement affecter négativement la santé et la sécurité des travailleurs (changements dans les méthodes agricoles et d’élevage, altérations dans l’industrie de la pêche, perturbations de l’écosystème forestier, dégradation de l’environnement bâti et émergence de nouvelles industries vertes). Quant aux modélisations, elles suggèrent que les indemnisations quotidiennes pour des maladies liées à la chaleur et pour des accidents de travail augmentent avec les températures estivales, et que ces associations varient selon l’âge des travailleurs, le secteur industriel et la catégorie professionnelle (manuelle vs autre). Des associations positives statistiquement non significatives entre les indemnisations pour des atteintes respiratoires aiguës et les concentrations d’ozone troposphérique ont aussi été observées. Dans l’ensemble, cette thèse a permis de dégager douze pistes de recherche prioritaires pour le Québec se rapportant à l’acquisition de connaissances, à la surveillance épidémiologique et au développement de méthodes d’adaptation. Selon les résultats de cette recherche, les intervenants en santé au travail et les décideurs devraient déployer des efforts pour protéger la santé et la sécurité des travailleurs et mettre en place des actions préventives en vue des changements climatiques. / The impacts of climate change on human health are multiple and have been extensively studied in the general population, whereas these impacts on the working population have received little attention. In this perspective, the objective of this research is to document the negative effects of climate change on Occupational health and safety (OHS) in northern industrialized countries with a temperate climate, such as in Quebec. To achieve this goal, two approaches were used: a) exposure/hazards and potential effects of climate change on OHS were identified using a narrative review of the scientific literature validated by a working group of international and national experts and Quebec’s stakeholders, and research priorities applicable to the Quebec context were established by a consensus approach, b) statistical models, useful for quantifying the health impacts of climate change, were developed to estimate the associations between occupational illnesses, injuries and exposure to summer outdoor temperatures or tropospheric ozone, as these climate conditions are among the most preoccupying issues related to climate change in Quebec. The literature highlighted five categories of hazards that are likely to impact OHS in Quebec (heat waves/increased temperatures, air pollutants, UV radiation, extreme weather events, vector-borne/zoonotic diseases) and five conditions that could potentially affect the working environment and negatively impact the OHS (changes in agriculture/breeding methods, alterations in the fishing industry, disruptions of the forest ecosystem, deterioration of the built environment and emerging green industries). The modeled associations suggest that daily compensations for heat-related illnesses and work-related injury increase with ambient temperature, and that these relations vary according to workers age, industries and physical demand of the occupation (i.e. manual vs other type). Positive non-statistically significant associations were observed between acute respiratory problems compensations and levels of ozone. Overall, this work produced a list of twelve research topics for the Quebec context, all related to the knowledge acquisition, the surveillance of diseases or the development of adaptation strategies. According to this thesis, stakeholders and decision-makers should make effort to increase the protection of workers health and safety in the context of climate change.

L’intégrité fonctionnelle des organismes vivants, Homme y compris dépend des rythmes biologiques. La perturbation de ces rythmes due aux conditions de vie du monde moderne (travail posté, jet-lag,…) ou des circonstances naturelles (vieillissement), favorise l’installation de pathologies spécifiques (troubles du sommeil, l’obésité, le diabète,…). Afin de retarder l’apparition de ces troubles, la conception des projets expérimentaux sur des modèles d’animaux diurnes et des modèles d’animaux vivants dans des biotopes particuliers où l’Homme est présent (zone désertique) est nécessaire. Le but de ma thèse est d’essayer de comprendre les mécanismes neurophysiologiques d’adaptation aux conditions environnementales extrêmes chez le dromadaire (adapté à la chaleur) et le hamster d’Europe (adapté au froid). Une première partie révèle qu’en plus de la photopériode, la température ambiante est un véritable synchroniseur de l’horloge biologique du moins en absence du cycle lumière-obscurité. Dans une seconde partie, notre objectif était de vérifier si les variations saisonniers de la température ambiante sont capables comme les changements photopériodiques d’induire des modifications saisonnières sur le rythme de mélatonine et/ou de la température corporelle. Nous avons commencé par la vérification de l’existence de l’hétérothermie adaptative chez le dromadaire surtout que ce phénomène a été contesté récemment. Nos résultats démontrent que le dromadaire privé d’eau de boisson et placé sous des températures ambiantes élevées, adopte une régulation complexe de thermorégulation caractérisée par une alternance quotidienne de phase de poïkilothermie et d’homéothermie. Cet état d’hétérothermie a également été observé chez des dromadaires parfaitement hydratés, sujet d’une restriction alimentaire. Nos résultats concluent donc que l’hétérothermie adaptative chez le dromadaire est une combinaison de plusieurs facteurs qui interagissent le long du cycle lumière-obscurité, à savoir la température ambiante, la privation hydrique et la prise alimentaire. Finalement, nous avons démontré chez le hamster d’Europe que les neurones des noyaux arqués sont capables d’intégrer le signal photopériodique et cela indépendamment de la présence de la mélatonine. L’existence de ce mécanisme particulier d’intégration de la photopériode chez d’autres mammifères y compris l’Homme doit maintenant être recherchée. Nos résultats ouvrent la voie à la mise en évidence de son intérêt pratique dans le contrôle des rythmes biologiques en particulier dans celui des rythmes circannuels. / The functional integrity of living organisms, including human, depends on the biological rhythms. Disruption of these rhythms due to the living conditions of the modern world (shift work, jet lag ...) or natural circumstances (aging), leads various abnormalities (sleep disorders, obesity, diabetes ...). In order to understand pathophysiology of these abnormalities and adaptation in extreme environment, we need to design experiments on diurnal animals that cohabitate with human in specific biotopes. The aim of my thesis is to understand the neurophysiological mechanisms of adaptation to extreme environmental conditions in the camel (adapted to heat) and the European hamster (adapted to cold). Earlier we found that in addition to photoperiod, ambient temperature is a real synchronizer of the biological clock, at least in the absence of light-dark cycle. In the second part of my project, we investigated if seasonal variations of ambient temperature are capable to changes the rhythm of melatonin secretion and/or body temperature like photoperiod. Since heterothermy in camel challenged recently, we started our study by confirming the existence of adaptive heterothermy in camels. Our results demonstrate that dehydrated camels during exposure to daily heat show adaptive heterothermy. This mechanism is more complex because it is characterized by a daily alternation of two periods of poikilothermy and homeothermy. This adaptive heterothermy was also observed when camels are hydrated and food deprived. Based on our results, we can conclude that adaptive heterothermy in the Arabian camel is a combination of three factors interacting throughout the light-dark cycle: heat stress, water restriction, and level of food intake. Finally, we have demonstrated in European hamster that neurons of the arcuate nucleus are able to integrate photoperiodic signal, independent of melatonin. The existence of this particular mechanism of integration of photoperiod in other mammals including humans must be investigated. Our results promote to study the role of this new mechanism of integration of photoperiod in the control of biological rhythms in particular the circannual rhythms

Les changements climatiques constituent l’un des enjeux les plus importants en santé publique du XXIème siècle. En effet, une hausse des températures provoquera une hausse de la mortalité attribuable à la chaleur. En outre, certaines populations et territoires sont particulièrement vulnérables aux effets de la chaleur. Il est donc nécessaire de les identifier clairement ainsi que les impacts futurs pour orienter avec équité les politiques publiques aujourd’hui et à l’avenir. L’objectif de cette thèse est de documenter les facteurs de vulnérabilité à la chaleur dans le présent et les éléments permettant leur prise en compte pour l’avenir dans le contexte des changements climatiques. Quatre étapes ont été menées pour répondre à cet objectif : a) Mener une revue systématique et une méta-Analyse des facteurs de vulnérabilité face aux risques de mortalité en lien avec la chaleur ; b) Analyser si l’exposition chronique à la pollution atmosphérique modifie la relation entre la chaleur et la mortalité dans un contexte urbain (Paris) et explorer la double interaction avec la défaveur sociale ; c) Développer une méthode de quantification des impacts liés à la chaleur en lien avec les changements climatiques en intégrant une grande diversité de simulations climatiques ; d) Estimer les inégalités d’années de vies perdues attribuables à la chaleur et leurs projections futures dans deux contextes distincts (Montréal et Paris) et comparer ces inégalités. Cette thèse a permis de mettre en évidence sur la base de la littérature épidémiologique les groupes de population qui sont les plus vulnérables face aux effets de la chaleur et de montrer qu’il y a plusieurs divergences par rapport aux recommandations émises par les institutions de santé publique vis-À-Vis de l’identification de populations vulnérables. Cette thèse a permis également d’identifier l’exposition chronique à la pollution atmosphérique comme nouveau facteur de vulnérabilité à la chaleur et que cette vulnérabilité était encore plus prononcée lorsqu’il s’agissait de populations défavorisées socialement. Puis, une méthode permettant de quantifier l’impact des changements climatiques sur les décès attribuables à la chaleur et ses sources d’incertitudes a été développée, et a permis de mettre en évidence que la probabilité que les changements climatiques conduisent à une augmentation de la mortalité en lien avec la chaleur est très forte. Cette méthode a ensuite été utilisée pour estimer que l’augmentation de la température conduira à une augmentation des inégalités sociales d’années de vie perdues à la fois à Montréal et à Paris, l’effet des changements climatiques sur l’accroissement de ces inégalités étant plus fort à Montréal qu’à Paris. Cette thèse, en se basant sur diverses méthodes épidémiologiques, a permis dans l’ensemble de clarifier quelles populations étaient particulièrement à risque face aux effets de la chaleur et de questionner les recommandations émises par les organismes tels que l’OMS. Elle a également permis de montrer l’effet des changements climatiques sur l’évolution de vulnérabilités face à la chaleur pour inciter dès aujourd’hui la mise en place de politiques publiques équitables et limiter l’impact des changements climatiques sur l’accroissement des inégalités de santé. / Climate change is one of the biggest public health threats in the 21th century. An increase in temperatures will lead to an increase in mortality attributable to temperature. In addition, some populations and territories are particularly vulnerable to the impact of increases in heat. It is thus necessary to identify these populations and territories as well as examine future heat-Related health impacts in order to recommend equity-Oriented policies today and in the future. The general objective of this thesis is to document current and future heat-Related vulnerability factors in the context of climate change. In order to address this general objective, the thesis involved four components: a) to conduct a systematic review and a meta-Analysis to assess the heterogeneity in the heat-Mortality associations with respect to individual and contextual population characteristics; b) to identify whether and how the magnitude of mean temperature effects on all-Cause mortality were modified by chronic air pollution exposure, social deprivation, and a combination of these two dimensions; c) to develop a method to quantify the climate change impacts on heat-Related mortality using climate modeling; d) to assess historical and future social disparities in years of life lost caused by ambient temperature in Montreal and Paris, and compare these estimates as well as the impact of climate change on social disparities between the two cities. This thesis highlights which populations are more vulnerable to heat and shows that several differences exist with regard to guidelines from international public health institutions for the identification of vulnerable populations. This thesis also identified chronic air pollution exposure as a new vulnerability factor in heat-Related mortality and that it has a double interaction with social deprivation. Furthermore, in this thesis a novel method to quantify future heat-Related mortality was developed which emphasized the strong evidence of an increase in heat-Related mortality under climate change. This method was then applied to estimate the increase in daily years of life lost social disparities in both Montreal and Paris under climate change which showed that this increase would be greater in Montreal compared to Paris in the future. Thus, this thesis which used a variety of epidemiologic methods has clarified which populations are particularly vulnerable to heat impacts and challenges guidelines for the identification of vulnerable populations from international public health institutions. It has also highlighted the climate change impacts on health inequalities and aims to reorient equity-Focused policies.

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This work deal with taking advatage of ballance thermodynamic sensors as the replacement of commercial temperature sensors.

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thermal manikin, thermophysiological model, thermal comfort, climatic chamber, clothing thermal resistence

This study centered on a novel thermoelectric generator (TEG) integrated into the built environment. Designed by Watts Thermoelectric LLC, the TEG is essentially a novel assembly of thermoelectric modules whose required temperature differential is supplied by hot and cold streams of water flowing through the TEG. Per its recommended operating conditions, the TEG nominally generates 83 Watts of electrical power. In its default configuration in the built environment, solar-thermal energy serves as the TEG’s hot stream source and geothermal energy serves as its cold stream source. Two systems-level, thermodynamic analyses were performed, which were based on the TEG’s upcoming characterization testing, scheduled to occur later in 2011 in Detroit, Michigan. The first analysis considered the TEG coupled with a solar collector system. A numerical model of the coupled system was constructed in order to estimate the system’s annual energetic performance. It was determined numerically that over the course of a sample year, the solar collector system could deliver 39.73 megawatt-hours (MWh) of thermal energy to the TEG. The TEG converted that thermal energy into a net of 266.5 kilowatt-hours of electricity in that year. The second analysis focused on the TEG itself during operation with the purpose of providing a preliminary thermodynamic characterization of the TEG. Using experimental data, this analysis found the TEG’s operating efficiency to be 1.72%. Next, the annual emissions that would be avoided by implementing the zero-emission TEG were considered. The emission factor of Michigan’s electric grid, RFCM, was calculated to be 0.830 tons of carbon dioxide-equivalent (CO2e) per MWh, and with the TEG’s annual energy output, it was concluded that 0.221 tons CO2e would be avoided each year with the TEG. It is important to note that the TEG can be linearly scaled up by including additional modules. Thus, these benefits can be multiplied through the incorporation of more TEG units. Finally, the levelized cost of electricity (LCOE) of the TEG integrated into the built environment with the solar-thermal hot source and passive ground-based cold source was considered. The LCOE of the system was estimated to be approximately $8,404/MWh, which is substantially greater than current generation technologies. Note that this calculation was based on one particular configuration with a particular and narrow set of assumptions, and is not intended to be a general conclusion about TEG systems overall. It was concluded that while solar-thermal energy systems can sustain the TEG, they are capital-intensive and therefore not economically suitable for the TEG given the assumptions of this analysis. In the end, because of the large costs associated with the solar-thermal system, waste heat recovery is proposed as a potentially more cost-effective provider of the TEG’s hot stream source. / text