Cette recherche est centrée sur l’optimisation des réglages au cours de la ventilation artificielle ou ventilation mécanique (support respiratoire fourni aux patients atteints d’insuffisance respiratoire aigüe ou chronique, aux patients opérés ou aux patients dans le coma) avec des outils innovants. Nous avons développé et évalué un outil totalement innovant et original permettant de mesurer la taille des patients alités sous ventilation artificielle et de fournir au clinicien en charge du patient les données pour appliquer une ventilation protectrice. En effet, nous avons démontré l’importance de la taille pour optimiser ce réglage, comparé les méthodes de mesure traditionnelles à des méthodes alternatives pour mesurer les patients alités, et conclu que les méthodes alternatives étaient au moins aussi précises mais plus faciles à utiliser en pratique. Finalement, nous avons développé un outil optique original utilisable avec un iPhone permettant de faciliter la tâche du clinicien pour régler des volumes courants sécuritaires. L’idée de ce projet de doctorat est basée sur la nécessité de l’automatisation de la ventilation mécanique. Il existe un véritable bouleversement en ventilation mécanique depuis quelques années: l’apparition de systèmes réglant automatiquement certains paramètres majeurs du ventilateur sans intervention humaine. Ce virage est lié à un autre bouleversement: le doublement prévu du nombre de patients ayant recours à la ventilation mécanique d’ici à une quinzaine d’années. L’augmentation prévisible du nombre de patients sous ventilation mécanique sans augmentation du nombre de cliniciens à même de prendre en charge ces patients, est un problème majeur de santé publique. Cette augmentation est liée à la pyramide des âges et à la sévérité croissante des patients traités qui présentent de plus en plus de comorbidités. D’autre part, ces systèmes automatisés permettront de réaliser de façon automatisée le « transfert de connaissance ». En effet, il a bien été démontré les difficultés de mise en place des recommandations cliniques. L’utilisation de systèmes automatisés de ventilation pourrait permettre d’implémenter automatiquement les recommandations dans ce domaine et ainsi de réaliser automatiquement le transfert des connaissances. Par exemple, la nécessité de réduire le volume courant au cours du syndrome de détresse respiratoire aigüe (SDRA) pour réduire les lésions induites par la ventilation et la mortalité a été bien démontrée mais les difficultés d’application de ces mesures ont été rapportées dans de nombreuses études. Nous nous sommes concentrés sur ce problème en apparence simple : mesurer simplement les patients sous ventilation artificielle, calculer le poids prédit et le volume courant à utiliser chez les patients. Ce nouveau système pourra probablement aider les cliniciens pour appliquer chez un grand nombre de patients la ventilation protectrice et ainsi réduire les complications associées à la ventilation mécanique. / This research focuses on artificial ventilation or mechanical ventilation (respiratory support provided to patients with acute respiratory failure or chronic patients or operated patients in a coma) under the direction of Dr. François Lellouche at the Research Center of the Quebec Herat and Lung Institute. This research project has several themes: the automation of mechanical ventilation, the technology assessment of material used during mechanical ventilation and weaning from mechanical ventilation. My PhD project is based on the automation of mechanical ventilation (MV). There has been a revolution happening in mechanical ventilation for several years: the emergence of systems without human intervention that automatically adjust certain key parameters such as fan pressure used during the inspiratory phase or frequency of the fan cycles dispensed to patients. This move anticipates another major factor occurring in the health care system: the expected doubling of the number of patients using mechanical ventilation within the next fifteen years. The expected increase in the number of patients on mechanical ventilation without increasing the number of clinicians able to take care of these patients will be a major public health problem. This increase is related to the age and increasing severity of mechanically ventilated patients who have more co-morbidities. On the other hand, these automated systems enable automated knowledge translation (KT). It has been demonstrated that the implementation of clinical guidelines also encounters many barriers. We hope that our automated KT system will help implement recommended lower tidal volumes. For example, the need to reduce the tidal volume during acute respiratory distress syndrome (ARDS) in patients to reduce injuries and mortality has been well documented, but the difficulties in applying these measures have been reported in many studies. We focused on this seemingly simple problem: simply measuring patients with artificial ventilation, calculating the predicted body weight and the tidal volume to use for patients.

Titre de l'écran-titre (visionné le 25 septembre 2023) / La dialyse péritonéale (DP) permet au patient insuffisant rénal terminal de réaliser son traitement de dialyse en autonomie à son domicile. Amia avec Sharesource est un appareil de DP (cycleur) innovant incluant une communication via une plateforme connectée permettant la révision à distance par l'équipe traitante des données et alarmes de la séance. L'objectif de ce mémoire est de présenter la dialyse à domicile, de la situer dans le contexte social et économique actuel, de présenter la technologie Amia avec le monitorage à distance Sharesource et déterminer via une étude si cette technologie permet de diminuer le nombre de complications, de visites hospitalières imprévues, d'appels entre le patient et l'équipe traitante, et d'hospitalisations. L'appréciation des patients ainsi que l'évolution de la cohorte en DP étaient également étudiées. Cette étude prospective, menée au CHU de Québec, Hôtel-Dieu-de-Québec, porte sur l'ensemble des patients ayant débuté la DP avec le cycleur Amia avec Sharesource entre juin 2019 et Août 2021 et comparé à une cohorte avec cycleur standard (HomeChoice) des 2 années précédentes. Les données étaient collectées à l'inclusion et à 3, 6, 9, 12 mois. Les résultats des 50 patients du groupe Amia sont comparés aux 60 patients du groupe standard ayant des caractéristiques de populations comparables. On observe une réduction du nombre de visites imprévues, d'hospitalisations et d'appels patients/équipe traitante, mais non significative cependant (respectivement p=0,76, p=0,56, et p=0,24) Il n'y avait pas de différence en terme de nombre de complications. Le score d'appréciation était excellent et la cohorte de DP a pu être maintenue malgré le contexte pandémique de SARS-COV2. / Peritoneal dialysis (PD) allows patients with end-stage renal failure to carry out their dialysis treatment independently in the comfort of their home. Amia with Sharesource is an innovative PD device (cycler) with a bidirectional communication system via a connected platform allowing remote review by the treating team (nurses and doctors) of data and alarms for each PD session. The aim of this work is to present home dialysis, place it into social and economic context, present the Amia with Sharesource distance monitoring technology and determine with a study if this technology can reduce the number of complications, unplanned hospital visits, calls between the patient and the treating team, and hospitalizations. The appreciation of the patients as well as the evolution of the PD cohort were also studied. This prospective study, conducted at the University Hospital of Québec, Hôtel-Dieu-de-Québec, includes all patients who started PD with the Amia cycler with Sharesource between June 2019 and August 2021. This Amia group was compared to a cohort using the standard cycler (HomeChoice) of the previous 2 years. Data were collected at baseline and at 3, 6, 9, and 12 months. The data of the 50 patients in the Amia group were compared to the 60 patients in the standard group with comparable population characteristics. A reduction in the number of unplanned visits, hospitalizations and patient/treating team calls was observed, but was however not statistically significant (respectively p=0.76, p=0.56, and p=0.24). There was no difference in the 2 groups complication rates. The appreciation score was excellent, and the PD cohort could be maintained despite the pandemic context of SARS-COV2.

Ce travail porte sur la conception de capteurs de taux de rétention d’air (εg) pour une colonne de flottation de laboratoire. Ces capteurs sont ensuite comparés à diverses méthodes de mesure du taux de rétention d’air existantes dans le but de la conduite automatisée d’une colonne de flottation de 2 ¼’’ de diamètre et de 7 mètres de hauteur. Afin de valider ces capteurs, les variables suivantes ont été manipulées : la conductivité de la phase liquide, le débit d’air, le pourcentage solide et le dosage du moussant. Deux méthodes ont été implantées : celle dite de “l’addition de standard’’ modifiée et celle qui est une modification de la méthode de la cellule siphon (McGill). Ces méthodes ont été validées en comparant leurs résultats avec ceux obtenues par l’isolement d’une section de colonne. La cellule siphon modifiée donne de bons résultats sur une large plage de taux de rétention d’air (TRA). La calibration plus ardue de la méthode d’addition de standard modifiée rend la mesure du taux de rétention d’air moins juste. En général, une fraction volumique élevée de standard (~60%) donne de meilleurs résultats, particulièrement lorsque εg ≤ 10%. Une valeur plus élevée de TRA provoque trop de turbulence. Lors des tests, il s’est avéré impossible d’obtenir de bons résultats avec la méthode conventionnelle d’addition de standard (εstd = 45%) car le capteur montre peu de sensibilité aux changement de conductivité. Ce mémoire se veut aussi un résumé de ce qui a été fait à propos de la mesure du taux surfacique de bulle (Sb), de la mesure du diamètre des bulles (db) par l’entremise d’un capteur en continu (bubble viewer) et du drift flux analysis. Un prototype du bubble viewer de McGill adaptée à la colonne de laboratoire a aussi été proposé. / This work presents the design of different gas hold-up (εg) sensors with a laboratory flotation column. These sensors are compared to existing gas hold-up measurement methodologies for the automatic control of a flotation column with an internal diameter of 2 1/4” and a 7 meters length. For the purpose of design validation, the following parameters were tested: liquid conductivity, air flow, percent solids and frother addition. Two methods were tested: the modified standard addition and the modified syphon cell (McGill). These methods were validated with the isolation of a column section. The modified syphon cell gives good results on a large range of gas hold-ups. The problematic calibration of the modified standard addition method results in a less accurate hold-up measurement. In general, a combination of high volumetric fraction of standard (~60%) with a low gas hold-up give good results. An elevated high gas hold-up causes turbulence in the sensor. The standard addition standard method (εstd = 45%) gave unreliable results due to a lack of sensitivity to conductivity changes. A summary of the research relating to the surface bubble area flux and the bubble diameter is also presented in this master thesis. A bubble viewer prototype for a column flotation was designed based on the McGill bubble viewer. / Este trabajo presenta el diseño de diferentes sensores de hold-up de gas (εg) para una columna de flotación de laboratorio. Estos sensores fueron comparados con métodos de medición existentes para el control automático de una columna de flotación de 2 ¼” de diámetro interno y 7 metros de largo. Para la validación del diseño, se analizaron los siguientes parámetros: conductividad del líquido, flujo de aire, porcentaje de sólidos y adición de espumante. Dos métodos fueron estudiados: adición modificada de standard y la celda sifón modificada (McGill). Estos métodos fueron validados mediante el aislamiento de una sección de la columna. La celda sifón modificada da buenos resultados en un amplio rango de hold-up de gas. La difícil calibración del método de adición standard modificado genera mediciones de hold-up de gas menos precisas. En general, la combinación de una alta fracción volumétrica de standard (~60%) con un bajo hold-up de gas da buenos resultados. Un elevado hold-up de gas causa turbulencia en el sensor. El método de adición de standard (εstd = 5%) dió resultados no confiables debido a la falta de sensibilidad a cambios de conductividad Un resumen de la investigación sobre la tasa de superficie de burbujas y el diámetro de burbuja es también presentado en esta memora. Un prototipo de visor de burbuja para una columna de flotación fue diseñado basado en el visor de burbujas de McGill.

Le stress de chaleur chez la vache laitière est une problématique reconnue pour entraîner des diminutions de performances se répercutant ultimement sur la profitabilité de la filière laitière. Plusieurs technologies de refroidissement sont actuellement disponibles sur le marché. Le projet présenté dans le cadre de ce mémoire avait comme objectifs de quantifier le nombre de jours par année pouvant provoquer un stress de chaleur dans les principales régions laitières de la province, d'évaluer le taux d'adoption des technologies de refroidissement au Québec et d'évaluer leur efficacité dans le contexte québécois. Pour les années 2019-2021, une moyenne de 91,0 ± 9,9 jr/année, 171,5 ± 1,1 jr/année et 153,0 ± 2,8 jr/année étaient susceptibles de déclencher une diminution de la production de lait, de gras ou de protéines due au stress de chaleur, respectivement dans les deux régions les plus chaudes de la province (Lanaudière et Montérégie-Ouest). En comparaison, dans les deux régions les plus froides (Abitibi-Témiscamingue et Bas-Saint-Laurent), ce sont en moyenne 54,3 ± 11,3 jr/année, 118,7 ± 27,3 jr/année et 106,5 ± 20,3 jr/année qui étaient susceptibles de déclencher une baisse de production de lait, de gras ou de protéines respectivement. L'analyse de la banque de données a démontré que 23% des troupeaux ont rapporté employer une technologie de refroidissement pendant l'été. Peu importe le type de stabulation, la technologie de refroidissement la plus utilisée était les ventilateurs de recirculation. Les modèles multivariés de prédiction des performances pendant l'été ont démontré une association significative positive entre la présence d'une stratégie de refroidissement et les performances des animaux. De plus, nos résultats ont démontré que la présence de technologie de refroidissement diminue (odds ratio 0,587 ; 95% IC : 0,420-0,820 ; P = 0,002) le risque de chute de lait en été alors qu'elle n'a aucun lien (P > 0,05) avec la chute des composants. / Heat stress to dairy cattle is a known issue that leads to reduced performance that ultimately affects the profitability of the dairy industry. Several cooling technologies are currently available on the market. The objectives of the project of this M. Sc. thesis were to quantify the number of days per year that can cause heat stress in the main dairy regions of the province of Québec, to evaluate the rate of adoption of cooling technologies and to evaluate their effectiveness in the Quebec context. For the years 2019-2021, an average of 91.0 ± 9.9 days/year, 171.5 ± 1.1 days/year, and 153.0 ± 2.8 days/year were likely to trigger a decrease in production of milk, fat, or protein due to heat stress, respectively in the two warmest regions of the province (Lanaudière et Montérégie-Ouest). In comparison, in the two coldest regions (Abitibi-Témiscamingue and Bas-Saint-Laurent), the average is 54.3 ± 11.3 days/year, 118.7 ± 27.3 days/year, and 106. 5 ± 20.3 days/year which was likely to trigger a drop in milk, fat or protein production respectively. The analysis of the database showed that 23% of herds reported using cooling technology during the summer. Regardless of the type of barn, the most used cooling technology was recirculation fans. Multivariate performance prediction models during summer demonstrated a significant positive association between the presence of cooling technology and animal performance. In addition, our results demonstrated that the presence of a cooling technology decreases(odds ratio 0.587; 95% CI: 0.420-0.820; P = 0.002) the risk of suffering a milk drop in summer while it has no association (P > 0.05) with milk component drop.

La vérification de nettoyage des équipements pharmaceutiques permet de déterminer si la concentration du résidu sur la surface est inférieure à une limite acceptable afin de limiter la contamination croisée. La façon de procéder est de prélever un échantillon sur la surface par écouvillon et de l’analyser par chromatographie liquide à haute performance. Le problème avec cette approche est qu’il peut s’écouler jusqu’à 2 jours avant que le résultat soit obtenu et, durant ce temps, l’équipement nettoyé ne peut être libéré pour produire un autre lot de médicaments. Il existe une opportunité pour le développement d’une nouvelle méthode analytique permettant la quantification en temps réel et sans prise d’échantillon. La nouvelle méthode évaluée utilise la fluorescence ciblée pour la quantification directe de l’ibuprofène. Dans cette preuve de concept, les différents paramètres pouvant influencer le signal sont évalués. La façon de préparer les standards pour l’étalonnage de l’appareil (TraC) est déterminée ainsi que la façon de les analyser. Une première courbe d’étalonnage pour des surfaces en acier inoxydable est validée lors d’une collecte de données in situ et il est déterminé qu’il est impossible d’évaluer la propreté de certains équipements dû à la limite de quantification du TraC et que le TraC possède un biais positif par rapport à la méthode traditionnelle. Suite à cette étude, l’appareil a subi des modifications, une nouvelle courbe d’étalonnage est réalisée et la limite de quantification est réduite. Il est déterminé que la méthode est exacte (pourcentage de récupération situé entre 85 et 115%), précise (écart-type relatif inférieur à 5%) et que les excipients testés n’ont aucun impact sur le signal. L’étalonnage sur l’aluminium, le bronze, le polypropylène et le laiton est réalisé. La preuve de concept pour l’utilisation du TraC pour la quantification de l’ibuprofène est démontrée et il est recommandé d’implanter la méthode dans une première usine. / Cleaning verification is used to assess the cleanliness of pharmaceutical process equipment. Cleanliness is established when the concentration of the residue of a pharmaceutical ingredient is lower than an acceptance limit. The method used to perform this verification consists of collecting a sample using a swab, and to analyze it using high performance liquid chromatography. The issue with this method is that it can take up to 2 days before the results are obtained, and before the equipment can be released for the production of another batch of drugs. Therefore, there is an opportunity to develop a new analytical method to quantify cleanliness in real-time without sampling (contactless). The new method investigated in this thesis uses fluorescence for direct quantification of ibuprofen residue. In this proof of concept, the impact of various parameters on the fluorescence signal was assessed. The best way to prepare the standards and how to analyze them with the instrument (the TraC) were determined. Following the verification of a first calibration curve using in situ data collection, the equipment was modified to allow the evaluation of equipment with an acceptance limit lower than the quantification limit of the TraC. The plant tests also revealed that the TraC always gives a higher concentration than the traditional method. An upgraded unit was calibrated, and the limit of quantification was lowered. It was established that the method is accurate (recovery is between 85 and 115%) and precise (relative standard deviation is lower than 5%), and that the excipients studied have no impact on the signal. Calibration curves were also built for aluminum, bronze, polyethylene and brass. Finally, the proof of concept for the use of the TraC for the cleaning verification of ibuprofen was demonstrated, and it is recommended to implement the method at a first plant.

La production et le coût d'exploitation des mines modernes dépendent beaucoup de la performance des équipements employés. Avec le progrès technologique, ces derniers deviennent de plus en plus sophistiqués et de taille de plus en plus imposante. Ces deux facteurs entraînent une hausse de l'investissement initial (coût d'acquisition) et le coût d'opération, ce qui affecte directement la rentabilité de la mine et la compétitivité de sa compagnie propriétaire. Il est donc évident qu'un des meilleurs moyens pour accroître la rentabilité et des profits des opérations est de maximiser l'efficacité globale des équipements employés. Cette dernière est une résultante de plusieurs facteurs techniques, opérationnels et économiques qui comprennent entre autres la fiabilité, la maintenance, sa gestion et son support, l'utilisation et la gestion de la flotte d'équipements. Pour parvenir à l'amélioration de l'efficacité globale, il est crucial de pouvoir mesurer ou quantifier divers aspects contributeurs à l'aide d'indicateurs de performance (KPI, Key Performance Indicators) adéquats et significatifs. Malgré l'importance de ce fait, il paraît que l'industrie minière accuse un retard considérable aux autres industries, plus particulièrement celle manufacturière. Dans ce contexte, il a été décidé de faire une étude ayant pour but de répertorier et d'analyser les pratiques et les procédures de suivi de la performance et de l'efficacité des équipements de production dans un certain groupe de mines canadiennes. L'accent a été porté particulièrement sur les mines souterraines. Cette étude a permis de distinguer les indices de performance techniques et opérationnels ainsi que leurs facteurs contributeurs, d'évaluer la précision et la signification des mesures couramment utilisées, et finalement discuter et émettre les recommandations sur les points à améliorer à court et long terme. Suite à la discussion des résultats, les mines recensées mesurent peu d'indices de performance et plusieurs problèmes ont été détectés pour leur interprétation et leur précision. Dans la lumière de la situation actuelle, certaines recommandations générales sur les points à améliorer à court et à moyen terme ont été formulées.

Depuis la préhistoire, plusieurs matériaux ont été utilisés pour fabriquer des instruments et des appareils de santé. Au cours des dernières décennies, avec l’apparition du terme « biomatériau », les matériaux ont été conçus pour contrôler des réactions biologiques spécifiques, pour augmenter la durée de vie des biodispositifs et la qualité de vie des patients dans le monde. Cependant, indépendamment de la nature du matériau, ou au sens strict du biomatériau, et de la fonction remplie, ils sont susceptibles aux phénomènes de surface causés par son environnement. Certains phénomènes intéressants incluent l’action des protéines, des électrolytes et des cellules sur les surfaces métalliques. Ces interactions peuvent entraîner le développement de complications telles que la formation de thrombus, la corrosion et la calcification, qui affecteront le fonctionnement des dispositifs, et la contamination bactérienne qui peut transformer la surface en vecteur de propagation de maladies. Des recherches ont exploité des stratégies de modification de surface pour minimiser ou éviter ces complications. Ces approches demandent du temps et des efforts pour développer une surface efficace pour chaque cas. Sur cette base, l’objectif principal de ce travail était de concevoir et de développer des revêtements à base de chitosane à utiliser dans le revêtement de surfaces métalliques et de dispositifs utilisés dans le système de santé et de modifier ces surfaces pour moduler la réponse biologique. Pour atteindre cet objectif, le projet de recherche a été divisé en trois parties. La première était le greffage du chitosane utilisant de la dopamine comme ancre. La deuxième était le développement d’un greffage original en une étape remplaçant la dopamine par l’acide caféique. La dernière était la modification du revêtement de chitosane pour moduler la réponse biologique de la surface. À chaque étape, les surfaces revêtues ont été caractérisées par analyses biologiques et physico-chimiques. Les résultats ont démontré que la méthodologie développée produisait des revêtements de chitosane qui possédait des réponses biologiques et des performances physico-chimiques favorables et qui pouvait être modifiés pour améliorer ou conférer la propriété souhaitée. De plus, cette méthodologie permet de produire une plateforme capable d’être appliquée sur une large gamme de complications en raison de sa modulabilité. Cela représente une diminution de la consommation de temps pour créer une nouvelle surface à partir du zéro pour chaque situation. / Since prehistoric times, several materials have been used to make health instruments and devices. In recent decades, with the appearance of the term "biomaterial", materials have been designed to control specific biological reactions, to increase the lifespan of biodevices and the quality of life of patients around the world. However, regardless of the nature of the material, or in the strict sense of the biomaterial, and the function fulfilled, they are susceptible to the surface phenomena caused by its environment. These phenomena include the action of proteins, electrolytes, and cells on metal surfaces. These interactions can lead to the development of complications such as thrombus formation,corrosion, and calcification, which will affect the functioning of the devices, and bacterial contamination, which can transform the surface into a vector for the spread of disease. Researches were made on the use of surface modification strategies to minimize or avoid these complications. These approaches require time and effort to develop an effective surface for each case. On this basis, the main objective of this work was to design and develop chitosan-based coatings to coat metallic surfaces and devices used in the health care system and to modify these surfaces to modulate the biological response. To accomplish this objective, the research project was divided into three parts. The first was the grafting of chitosan using dopamine as an anchor. The second was the development of an original one step graft replacing dopamine with caffeic acid. The last was the modification of the chitosan coating to modulate the biological response of the surface. At each stage, the coated surfaces were characterized by biological and physicochemical analyzes. The results obtained showed that the developed methodology produced chitosan coatings that had favorable biological responses and physicochemical performances, and that it could be modified to improve or confer the desired property. Besides, this methodology makes it possible to produce a platform able to be applied to many complications due to its modularity. It represents a reduction in the consumption of time to create a new surface from scratch for each situation.

Thèse ou mémoire avec insertion d'articles. / La gestion des ressources hydriques passe inévitablement par une multitude de mesures qualitatives et quantitatives. Ces évaluations servent à accentuer la connaissance et la compréhension de l'eau qui se trouve à l'intérieur d'un territoire d'intérêt et représente des outils d'aide à la décision essentiels. Bien que les méthodes de mesures aient grandement évoluées avec le temps, il est toujours bien complexe d'évaluer les quantités d'eau présente dans les différents réservoirs compris dans le cycle de l'eau, tel que l'eau infiltrée dans les sols. Le mouvement perpétuel des ressources hydriques accentue cette complexité et pousse les chercheurs à continuellement proposer de nouvelles méthodes de mesure de la teneur en eau du sol. Les capteurs se distinguent par plusieurs aspects dont leur étendue spatiale mais servent bien souvent à alimenter ou calibrer des modèles d'apports hydriques. Ces modèles mathématiques visent à quantifier les processus hydrologiques qui influencent la gestion de l'eau (précipitation, écoulement, évapotranspiration, etc.). Cependant, les capteurs actuellement disponibles ont soit une étendue spatiale très fine (< m²) ou très large (≥ 100 km²) ce qui génère un manque à moyenne échelle. Pour pallier ce manque, le CS725 est un appareil qui a été conçu par Campbell Scientific principalement pour évaluer l'équivalent en eau de la neige, mais qui permet également d'estimer la teneur en eau du sol sur une surface allant jusqu'à 100 m². En captant le rayonnement gamma naturellement émis par le sol minéral, il est possible d'estimer la quantité d'eau qui y est contenue puisque cette eau représente la principale source d'atténuation de ce rayonnement, qu'elle soit sous forme solide ou liquide. La présente étude a permis de démontrer la capacité du CS725 à estimer le contenu en eau des premières couches de sol minéral (≤ 20 cm). De plus, une méthode d'intégration de variables décrivant l'humus de surface est proposée et les avantages de l'utilisation de cette méthode en forêt boréale sont démontrées. Les retombées de ces recherches permettront une utilisation du CS725 adaptée aux réalités pédologiques de la station et ce particulièrement en forêt boréale. De ce fait, le potentiel d'utilisation du CS725 pour l'estimation de la teneur en eau du sol minéral peut accroître la compréhension du comportement de l'eau infiltrée à moyenne échelle et ainsi alimenter davantage les modèles d'apports hydriques. / The management of water resources inevitably involves a variety of qualitative and quantitative measures. These measurements provide a better knowledge and understanding of the water in a specific area of interest and are essential decision-making aids. Although measurement methods have greatly evolved over time, it is still quite complex to estimate the amount of water present in the various reservoirs within the water cycle, such as infiltrated water. The perpetual movement of water resources increases this complexity and drives researchers to constantly propose new approaches to soil water content measurement. These sensors differ in several aspects such as spatial extent, but ultimately serve to supply or to adjust water supply models. These mathematical models which are intended to quantify the hydrological processes that influence water management (precipitation, runoff, evapotranspiration, etc.). Yet, currently available sensors have either a very fine (< m²) or very large (≥ 100 km²) spatial extent which generates a medium-scale deficiency. To address this limitation, the CS725 was designed by Campbell Scientific mainly to measure snow water equivalent, but also allows soil water content to be estimated over an area of up to 100 m². By capturing the gamma radiation naturally emitted by the mineral soil, it is possible to estimate the amount of water (solid or liquid) contained in the soil since this water represents the main source of the attenuation of this radiation. Subsequently presented research has shown the ability of CS725 to estimate the water content of the first few layers of mineral soil (≤ 20 cm). In addition, a method for integrating variables describing surface humus is proposed and the advantages of using this method are proven. The results of this research will allow the use of the CS725 to be adapted to the pedological characteristics of the station, particularly in the boreal forest. Thus, the potential use of CS725 for mineral soil water content estimation can increase the understanding of infiltrated water behavior on a medium scale and thus improve water supply modeling.

Les découpeurs d'images sont devenus des équipements essentiels dans le domaine de l'astronomie, particulièrement pour la spectroscopie intégrale de champ. La conception et l'usinage des découpeurs d'images, principalement du miroir découpeur qui en est la pièce centrale, est complexe et présente de nombreux défis techniques. Suivant sa fabrication, la caractérisation des découpeurs d'images est donc capitale afin de s'assurer que le dispositif rencontre les spécifications établies. Dans le cadre du développement de GIRMOS¹ (un spectrographe infrarouge multi-objets destiné aux télescopes jumeaux de 8,1 m de l'Observatoire Gemini), qui emploie la technologie des découpeurs d'images, il devient ainsi primordial de mettre en place une procédure pour en assurer la caractérisation. Dans ce contexte, l'objectif de ce projet de maîtrise est d'élaborer une méthodologie permettant de caractériser et de valider des découpeurs d'images. Les travaux présentés dans ce mémoire détaillent les concepts entourant les découpeurs d'images avancés et mettent de l'avant l'ensemble des tests nécessaire à la caractérisation du miroir découpeur. De plus, le développement d'un outil de caractérisation pour les pupilles intermédiaires, soit un banc de tests, y est décrit. Afin de valider la méthodologie établie, la série de tests métrologiques est menée sur un prototype de miroir découpeur. En comparant les résultats expérimentaux avec les résultats des simulations et la théorie, il a été possible de conclure que la méthodologie établie permet de caractériser partiellement le découpeur d'images. En effet, des améliorations restent à faire sur le banc de tests afin d'augmenter la précision de ce dernier. De surcroît, certains tests identifiés dans la méthodologie n'ont pu être mis en œuvre notamment dû au fait que les miroirs pupille et les miroirs fente n'avaient pas encore été fabriqués. Ces tests n'ayant pu être menés, il n'est pas possible de conclure que la méthodologie permet de valider le découpeur d'images menant à une l'atteinte partielle de l'objectif. / Image slicers have become essential equipment in the field of astronomy, particularly for Integral Field Spectroscopy. The design and manufacture of an image slicer, mainly the slicer mirror, which is the central part, is complex and presents many technical challenges. Following its fabrication, the characterization of an image slicer is therefore essential to ensure that the device meets the established specifications. As part of the development of GIRMOS² (a multi-object infrared spectrograph for twin 8.1 m telescopes of the Gemini Observatory), which uses image slicer technology, it becomes essential to set up a procedure to ensure its characterization. In this context, the objective of this master's project is to develop a methodology to characterize and validate image slicers. The work presented in this master's thesis details the concepts surrounding advanced image slicers and highlights all the tests necessary for the characterization of slicer mirrors. In addition, the development of a characterization tool for intermediate pupils, namely a test bench, is described therein. To validate the established methodology, a series of metrological tests are carried out on a slicer mirror prototype. By comparing the experimental results with the results of the simulations and the theory, it was possible to conclude that the established methodology allows to partially characterize the image slicer. Indeed, improvements remain to be made on the test bench to increase the accuracy of the latter. In addition, certain tests identified in the methodology could not be implemented, in particular since the pupil mirrors and the slit mirrors had not yet been manufactured. As these tests could not be carried out, it is impossible to conclude that the methodology allows to validate the image slicer leading to a partial achievement of the objective.

En milieu pergélisolé, les modifications environnementales telles que la construction d’infrastructures et les changements climatiques ont des répercussions sur le régime thermique du sol et peuvent entraîner une fonte inhabituelle du pergélisol, provoquant une dégradation de ses propriétés mécaniques. La connaissance des caractéristiques du pergélisol est donc primordiale pour faire les bons choix lors des projets de construction. L’objectif de ce projet est de faciliter l’exécution des campagnes d’évaluation du tassement de fonte des sols gelés, en développant un outil de forage capable de réaliser ces essais in situ. Un prototype dont l’apparence est celle d’un carottier avec tarière double a été construit. Des tests en laboratoire ont été réalisés dans des barils de glace pure et de pergélisol synthétique. La capacité de carottage ainsi que la fiabilité des essais de tassement de fonte pour différents types de sols, fins et plus grossiers, ont été évaluées. / In permafrost areas, environmental changes such as infrastructure building and climate change have effects on the thermal regime of soil and can prompt unusual permafrost melt. As a consequence, this will lead to degradation of the mechanical properties of the soil. Thus, good knowledge about permafrost characteristics is essential to make right decisions during building projects. The goal of this project is to facilitate the execution of campaigns related to thaw settlement assessment of frozen soils. This can be achieved by developing a drilling tool that is able to carry out these in situ tests. A prototype was built. From the outside, the invention looks like an ice coring auger. Laboratory tests were made in pure ice and synthetic permafrost barrels. The coring ability and the reliability of the thaw settlement tests were appreciated for different kind of soils, fine and coarser.