La capacité des cellules à s'adapter au stress mécanique est essentielle. Cependant, peu est connu sur les forces relatives qui s'exercent de l'intérieur vers l'extérieur de la cellule. Ce projet a pour but de montrer que ces forces peuvent être mesurées avec l'aide de la microscopie de force photonique (MFP). Une contrainte mécanique est appliquée par une trappe optique via une bille de polystyrène. Cette bille est attachée à la cellule grâce aux points d'adhésion focaux. La mesure de la force est effectuée quand la bille est en position d'équilibre entre la force photonique et la tension cellulaire. La réponse du système a été comparée à une simulation numérique. Nous avons observé une augmentation de la déformation des cellules H4 suite à un traitement à la cytochalasineD. Cette observation corrèle avec une diminution de la force observée en MFP. Dans l'ensemble, nos résultats montrent qu'il est possible d'évaluer quantitativement la tension intracellulaire par MFP. / The ability of cells to sustain mechanical stress is essential. It is however not very well understood how tension is expressed from the inside of the cell to the exterior. Here we show that these forces can be measured by photonic force microscopy (PFM). Forces are applied to the cell by an optical trap through a polystyrene bead attached to the cell. The reaction of the cell is monitored when the bead is in an equilibrium state between the photonics forces and the membrane elasticity and cell stiffness. The calibration of the system was compared with numerical simulation. We observed increased deformation of H4 cells treated with cytocholasin D. This observation is correlated to an overall decrease in the force by the photonic force microscope. Our results suggest that cell stiffness can be assessed by the PFM, which allows quantification of a tension within cells with sufficient precision.

Les techniques dosimétriques externes, telles que les dosimètres portatifs et compteurs Geiger-Müller, sont largement utilisées dans la détection et l’interprétation de dose reçue par les employés du secteur nucléaire. Toutefois, ces techniques ne permettent pas de caractériser une contamination interne, telle que celle causée par des émetteurs alpha. Actuellement au Canada, les techniques de dosimétrie biologique sont orientées sur l’analyse d’urine, de frottis nasaux et, dans de rares cas, de sang, de tissus et exceptionnellement de matières fécales. Les matières fécales, quant à elles, procurent une voie différente et complémentaire aux autres types de prélèvement, en raison de l’interaction entre le système respiratoire et le système digestif. Il n’existe aucune procédure officielle au Canada sur ce genre d’échantillon. Une nouvelle méthodologie, basée sur la fusion boratée couplée à une méthode d’extraction, a été développée dans le cours de ce mémoire, ce qui devrait permettre de résoudre ce problème. / External dosimetric techniques, such as portable dosimeter and Geiger-Müller counter, are largely use in the detection and interpretation of received dose by employees of the nuclear sector. However, those techniques are inefficient for characterising internal contamination, such as alpha emitters. As for the moment, the techniques used in Canada for bioassay are oriented towards urine, nasal swabs sampling and on rare occasion; blood and tissue, exceptionally fecal samples. The fecal samples offer a different and complementary approach to other bioassays due to the interaction between the respiratory tract and the gastrointestinal tract. However, there is no official methodology for fecal analysis in Canada. For this thesis, a new methodology based on borated fusion coupled to column chromatography was developed to remedy this problem.

Les individus avec obésité sévère ont souvent une circonférence et une morphologie de leur bras qui nuisent au positionnement adéquat du brassard pour la mesure de la pression artérielle. Ce geste simple, complexifié en présence d’obésité sévère, a été le sujet principal de cette thèse. Notre hypothèse principale était que la mesure de la pression artérielle à l’avant-bras allait être valide chez des patients obèses sévères. Nos recherches dans le domaine de la mesure de la pression artérielle nous ont conduits à mieux comprendre deux problématiques distinctes impliquant l’installation du brassard. Une revue de littérature a été produite (1er article: « Measuring blood pressure: thoughts about arms »). L’objectif était de rassembler les évidences scientifiques sur: 1) la mesure de la pression artérielle au bras du même côté qu’une mastectomie et, 2) le choix du bras lors de l’installation d’un appareil de monitorage ambulatoire de la pression artérielle (MAPA). Nos travaux ont fait ressortir l’inexistence de preuve scientifique justifiant l’interdiction de mesurer la pression au bras du côté d’une mastectomie. Nous avons également voulu mettre l’emphase sur l’importance de déterminer l’existence ou non d’un écart de mesure de pression artérielle entre les bras pré-installation du brassard de l’appareil de MAPA. En effet, si une différence de pression systolique ≥10 mmHg est constatée, tous les suivis tensionnels subséquents devront être réalisés sur le bras ayant la mesure la plus élevée. Dans le 2ème article («Blood pressure assessment in severe obesity; validation of a forearm approach ») nous avons expérimenté une solution alternative à la mesure de la pression artérielle usuelle chez des patients obèses sévères en positionnant le brassard à l’avant-bras. Nous avons comparé les mesures de la pression artérielle obtenues au bras et à l’avant-bras avec celles prises avec une canule artérielle. Au total, 51 patients obèses sévères ont participé. Comparées aux mesures intra-artérielles, la méthode à l’avant-bras a surestimé la pression systolique et diastolique (5/5 mmHg) tandis que la méthode au bras a sous-estimé la pression systolique et surestimé la pression diastolique (-8/9 mmHg). Dans le 3ème article («Sensitivity, specificity, and predictive values of a forearm blood pressure measurement method in severe obesity») nous avons déterminé la sensibilité, la spécificité, et les valeurs prédictives de la méthode à l’avant-bras pour diagnostiquer l’hypertension artérielle en y incluant 25 patients. Comparativement à la méthode de mesure au bras, la méthode à l’avant-bras a révélé une meilleure sensibilité (0, 98 vs. 0, 68) et une valeur prédictive positive similaire (0, 93 vs. 0, 98) pour diagnostiquer l’hypertension artérielle. Cette découverte est prometteuse et laisse entrevoir le potentiel d’utiliser la méthode à l’avant-bras comme outil diagnostique. Ayant obtenu des écarts de mesures plus acceptables entre la méthode de mesure à l’avant-bras et la canule artérielle, nous avons poursuivis nos travaux en variant la position de l’avant-bras pour vérifier si cette nouvelle méthode est aussi valide dans d’autres contextes. Dans le 4èmearticle intitulé « Blood pressure measurement inseverely obese patients; validation of the forearm approach in different arm positions », l’objectif a été de comparer les mesures de pression artérielle obtenues avec la canule artérielle et la méthode à l’avant-bras dans 4 positions: 1) décubitus dorsal, 2) semi-assise, l’avant-bras au niveau du cœur, 3) semi-assise, l’avant-bras pendant le long du lit et, 4) semi-assise, le bras surélevé au-dessus de la tête. Au total, 33 patients obèses sévères et 21 témoins ont participé. Le principal résultat de cet article est celui-ci: dans le groupe d’obèses sévères, des écarts acceptables ont été constatés pour la pression systolique seulement, en position de décubitus dorsal (-4/12 mmHg) et en position semi-assise, l’avant-bras pendant le long du lit (2/21 mmHg) . Ce projet doctoral a mis en évidence la problématique de la mesure de la pression artérielle en obésité sévère. Les travaux réalisés lors de mon parcours ont révélé que la méthode à l’avant-bras permettait d’obtenir des valeurs plus précises que la méthode usuelle. On recommande de mesurer la pression artérielle à l’avant-bras lorsque la méthode au bras est techniquement problématique chez des patients obèses sévères installés en position de décubitus dorsal. / Severely obese patients has frequently arm circumference exceeding the limits of available cuff size for blood pressure measurement. Taking their blood pressure may be technically challenging as the cuff of the device may not fit adequately around their upper-arm. This problematic was the main interest of this thesis. Our general hypothesis was that the blood pressure measurement taken with the cuff at forearm will agree with the gold standard. Our research in the field of blood pressure measurement lead us to a better understanding of two different situations about the choice of arm for cuff installation prior blood pressure assessment (1st article:« Measuring blood pressure: thoughts about arms ») . First, we searched if there was a scientific rational to avoid blood pressure measurement on the same side as previous mastectomy, particularly if the patient has undergone lymph node removal or radiation therapy. No scientific rational justified this recommendation. Secondly, we searched on which arm the ambulatory blood pressure monitoring (ABPM) cuff should be installed. Interarm blood pressure differences should be assessed for each patient during their first evaluation. If the interarm differences exceeds 10 mmHg, the arm with the highest value should be considered for blood pressure mesurement follow-up, incudind ABPM device installation, even if this arm is the dominant one. In the 2nd article («Blood pressure assessment in severe obesity; validation of a forearm approach ») we validated an alternative to the usual blood pressure measurement with the cuff positioning at forearm in severely obese patients in dorsal decubitus position. We compared upper-arm and forearm blood pressure measurements to blood pressure taken with the gold standard (intra-arterial). Fifty-one severely obese patients participated. Compared to the intra-arterial method, the forearm blood pressure measures overestimated systolic and diastolic blood pressure (5/5 mmHg) whereas the usual method underestimated systolic and overestimated diastolic blood pressure (-8/9 mmHg). In the 3rdarticle (« Sensitivity, specificity, and predictive values of a forearm blood pressure measurement method in severe obesity ») we assessed the sensitivity, specificity and predictive values of the forearm approach to diagnose systemic hypertension in 25 severely obese patients. When compared to the upper-arm method, the forearm approach showed a better sensitivity (0, 98 vs. 0, 68) and a similar predictive positive value (0, 93 vs. 0, 98) for hypertension diagnosis. Our findings are promising and has the potential to integrate forearm blood pressure measurement method in a near future to diagnose hypertension. Then we followed our experimentation of the forearm blood approach in different body and forearm positions to have a better overview of this method in different contexts. In the 4tharticle (« Blood pressure measurement in severely obese patients; validation of the forearm approach in different arm positions ») the main objective was to compare blood pressure measurement taken with the gold standard method with the forearm method in 4 positions: 1) dorsal decubitus, 2) semi-fowler, forearm at heart level, 3) semi-fowler, forearm downward and, 4) semi-fowler, arm raised over the head. Thirty-three severely obese patients and 21 controls participated. Main results were that: systolic blood pressure (but not diastolic) measured using the forearm approach in the supine (-4/12 mmHg) and the semi-fowler positions with forearm downward (2/21 mmHg) showed the best agreement when compared to the gold standard. Forearm radial systolic blood pressure consistently agreed with the gold standard in the supine position. This thesis highlighted the problematic associated to the blood pressure measurement challenge in severely obese patients. The magnitude of differences between intra-arterial and forearm method was less than differences between intra-arterial and upper-arm method. This method can be of use in clinical settings when upper-arm measurement is challenging in severe obesity with patient in dorsal decubitus position.

L'objectif de cette thèse a été d'établir l'effet, sur le temps de réaction du chronométreur étudiant un travail forestier, de l'addition au chronomètre d'une période préparatoire à la présentation du stimulus. Un chronomètre, le SONOCHRON, pourvu d'un signal auditif déclenchant une période préparatoire de une seconde avant le stimulus auquel devait répondre le chronomètreur, a été développé pour les fins de l'experience. À l'interieur d'un dispositif par blocs à effets fixes et interaction des facteurs, six séries de chronomètrage d'une opération de débroussaillage de semis ont été réalisées. Les intervalles de chronomètrage étaient fixés à 15, 30 et 60 secondes. Deux chronomètreurs et deux types de chronomètre, le SONOCHRON et un autre à affichage numérique du temps, ont été utilisés pour une première série et après permutation des chronomètres entre les chronomètreurs, pour une deuxième série, en répétant ce processus à chaque intervalle. Les temps de réaction ont été receuillis et traités au moyen de l'analyse de variance. Les résultats montrent qu'une diminution significative de la longueur des temps de réaction de l'ordre de 25 et 40%, aux intervalles de chronomètrage de 15 et 30 secondes respectivement est observable quand un chronomètreur travaille avec le SONOCHRON, plutôt qu'avec un chronomètre à affichage numérique du temps. A l'intervalle de 60 secondes, l'effet global des chronomètres est masqué à cause d'un phénomène d'anticipation de l'un des deux chronomètreurs, lorsqu'il utilisait le chronomètre à affichage. Toutefois, l'effet du SONOCHRON est significatif. Les qualités ergonomiques du SONOCHRON en font un chronomètre très efficace à utiliser dans les situations difficiles de terrain.

L'effet de la pollution atmosphérique se fait de plus en plus ressentir de nos jours. Plusieurs études font valoir la nécessité de développer des techniques de mesures et de simulations pour la surveillance continue de son évolution dans l'atmosphère. La modélisation numérique est de plus en plus utilisée pour estimer la dispersion des nuages de polluants dans le temps et dans l'espace. Elle présente a priori des avantages certains par rapport aux techniques physiques que sont les essais in situ ou à échelle réduite. La présente étude consiste en une modélisation inverse des concentrations de CO₂ obtenues à l'été 2007 par la mesure en continu sur le site de Lethbridge, Alberta (Fluxnet Canada). Cette première étape dite de "calage de modèle" a permis ainsi d'optimiser les paramètres d'entrée du modèle de chimie-transport. Il a ainsi été possible de s'assurer de la qualité et de la reproductibilité des simulations par rapport aux observations. L'écart relatif maximal (de l'ordre de 12,3 %) entre simulations et observations sur le site (mai-août 2007) démontrent la bonne qualité des données d'entrée du modèle. Nos résultats ont montré également la grande influence des vents sur ce site dans la dispersion atmosphérique des polluants. Les vents de l'ordre de 44 km/h dispersent les polluants (ici le CO₂), tandis que ceux de l'ordre de 7 km/h favorisent l'accumulation des polluants sur le site de mesure. Dans une seconde étape, les concentrations de CO₂ et de CH₄ mesurées sur le champ expérimental de culture de l'Université Laval au cours de l'été 2005, grâce au dispositif conçu au LP AM (Laboratoire de physique atomique et moléculaire, Département de physique de génie physique et d'optique, Université Laval), ont été calculées grâce à nos codes (TRANSCHIM). Une erreur relative maximale de ~7 % pour le CH₄ et de ~2 % pour le CO₂ ont été observées entre les mesures et les simulations. Une fois de plus la grande influence du vent sur la dispersion atmosphérique des polluants a été mise en évidence. Les indicateurs statistiques, choisis pour déterminer la qualité des résultats dans cette deuxième étape, ont été généralement meilleurs malgré certaines données qui semblaient parfois physiquement irréalistes. Néanmoins le but de jeter les jalons d'une recherche combinée de mesures expérimentales et de simulations numériques conduisant à des résultats convergents a été atteint.

Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2017-2018 / La validité des modèles des générateurs est essentielle aux analyses de stabilité et de performance dynamique des réseaux électriques. Les producteurs d’énergie doivent fournir aux transporteurs d’électricité les paramètres électriques dynamiques du modèle de tous les générateurs mis en service après 1990. Les paramètres fournis doivent obligatoirement être validés par des mesures expérimentales. En Amérique du Nord, la procédure d’estimation des paramètres la plus acceptée est l’essai de courtcircuit brusque. Pour des cas de réfection, les risques élevés de bris peuvent devenir inacceptables. L’essai SSFR (« Standstill Frequency Response ») décrit dans la norme ANSI/IEEE Std 115-2009 comporte plusieurs avantages par rapport aux méthodes plus traditionnelles, notamment l’amélioration de la précision des modèles sur une bande passante plus large (> 200 Hz) et l’élimination des risques d’endommager le générateur. L’objectif du projet de recherche est de développer un système de mesure automatisé répondant à des contraintes industrielles afin d’assister la réalisation de l’essai SSFR sur de grands alternateurs hydrauliques. La solution proposée vise à maximiser la qualité des mesures tout en minimisant le nombre d’interventions manuelles et la complexité du montage expérimental. Le système a été utilisé pendant plus de deux mille heures afin de réaliser des essais de validation sur des générateurs de 5.4 kVA. Les essais ont permis de démontrer que le système est robuste et qu’il possède les spécifications requises pour effectuer des essais SSFR répondant aux exigences de la norme ANSI/IEEE Std 115- 2009. Les trois premiers chapitres du mémoire introduisent les bases théoriques liées à la modélisation dq0 d’un générateur synchrone, puis décrivent les principaux essais permettant l’identification des paramètres du modèle. La seconde partie du mémoire se concentre sur les divers aspects de conception du système de mesure automatisé. / Generator models validity is essential to analyze power grids stability and dynamic performance. Energy producers must provide power carriers with the model parameters of all generators commissioned after 1990. The parameters supplied must be validated by experimental measurements. In North America, the most accepted parameter estimation procedure is the short-circuit test. For repair cases, the high risk of damaging the alternator may become unacceptable. The SSFR (« Standstill Frequency Response ») test described in the ANSI / IEEE Std 115-2009 standard has several advantages over more traditional methods, namely an improvement of the models accuracy over a wider bandwidth (> 200 Hz) and the elimination of the risk of damaging the generator. The research project objective is to develop an automated measurement system meeting industrial constraints in order to assist the realization of the SSFR test on large hydraulic alternators. The proposed solution aims to maximize the quality of measurements while minimizing the number of manual interventions and the complexity of the experimental setup. The system has been used for more than two thousand hours to perform validation tests on 5.4 kVA generators. The tests demonstrated that the system is robust and has the required specifications to perform SSFR tests that meet the requirements of the ANSI / IEEE Std 115-2009 standard. The first three chapters of the thesis introduce the theoretical framework related to the dq0 modelisation of a synchronous generator, then describe the main tests allowing the identification of the model parameters. The second part of the thesis focuses on the various design considerations of the automated measurement system.

Titre de l'écran-titre (visionné le 11 janvier 2024) / Avec les années, la taille des navires ne cesse d'augmenter. Ceci pose un problème pour la navigation marchande, car de nombreux obstacles peuvent limiter le passage de ces navires de plus grande taille. Lorsqu'un navire a pour destination le port de Montréal, le pont Laviolette est l'obstacle aérien principal à considérer. C'est dans ce contexte que l'Administration portuaire de Montréal (APM) a lancé le projet d'auscultation du pont Laviolette. Cette auscultation a pour but d'analyser la variation du dégagement vertical dynamique sous le pont sur une période d'un an. Pour y parvenir, quatre antennes GNSS, un distancemètre laser, un distancemètre radar et une station météorologique ont été installés sur le pont. Ces instruments ont permis de quantifier les mouvements du pont en fonction de facteurs tels le vent, la température et la circulation automobile ainsi que leur incidence sur le dégagement vertical dynamique. Les résultats démontrent que la différence de température entre l'hiver et l'été cause des variations altimétriques atteignant 6 cm au sommet du pont et 3 cm au niveau de la chaussée du pont. C'est toutefois le niveau d'eau du fleuve Saint-Laurent qui est le facteur ayant le plus d'influence. Le fleuve varie d'environ 3 m entre la crue des eaux et son niveau le plus bas. Deux modèles indépendants du dégagement vertical dynamique ont été comparés. Le premier considère que le pont a une hauteur fixe et fait uniquement varier le niveau du fleuve. Le deuxième utilise les mesures du distancemètre radar installé sous le pont ce qui donne des dégagements qui tiennent aussi compte des mouvements du pont. En général, l'écart entre les deux modèles est de quelques cm et cet écart varie légèrement en fonction des saisons. En appliquant une correction thermique au premier modèle, l'écart entre les deux techniques est réduit de 1,6 cm. / As time goes on, the size of vessels keeps increasing. This causes a problem for the merchant navy, as many obstacles can limit the passage of these larger vessels. When a ship sets sail for the Port of Montreal, the Laviolette Bridge is the main aerial obstacle. It is why the Montreal Port Authority launched the Laviolette Bridge monitoring project. The purpose of this monitoring is to analyze the variation of the dynamic vertical clearance under the bridge over a period of one year. To achieve this, four GNSS antennas, a laser range finder, a radar range finder and a weather station were installed on the bridge. These instruments helped to quantify the bridge's movement according to factors such as wind, temperature and traffic, as well as their impact on the dynamic vertical clearance. The results show that the temperature difference between winter and summer causes altimetric variations reaching 6 cm at the top of the bridge and 3 cm at the deck level. The water level of the St. Lawrence River is by far the most influential factor. The water level can vary up to approximately 3 m due to seasonal fluctuations. Two independent vertical clearance models were compared. The first one considers that the bridge has a fixed height and that only the water level varies. The second model uses the radar range finder installed under the bridge, which measures vertical clearances that also take into account the movements of the bridge. In general, the two models agree within a few cm and this difference slightly varies according to the seasons. By applying a thermal correction to the first model, the gap between the two models is reduced by 1.6 cm.

Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2019-2020 / L’utilisation de données quantitatives afin de diminuer la prévalence des blessures musculosquelettiques liées au travail est souhaitée et le développement de systèmes portables permettant de mesurer l’amplitude articulaire (capteurs inertiels; IMU) et l’activité musculaire (électromyographie; EMG) pourrait permettre d’obtenir ce type de données. La revue systématique de la littérature sur la validité des capteurs inertiels effectuée dans le cadre de ce mémoire a permis d’identifier un manque d’évidence scientifique pour l’évaluation des mouvements complexes à l’épaule. L’objectif principal de ce mémoire est donc (1) d’évaluer la validité concourante d’IMU (Xsens) dans le calcul d’élévation du bras comparé à un système de capture de mouvements (Vicon) lors de mouvements simples et lors de tâches de manutention; et (2) d’établir la validité discriminante du système d’EMG (Trigno) pour évaluer l’activité musculaire. Méthodologie : Seize sujets ont participé à une séance d’évaluation demandant la réalisation de mouvements simples à l’épaule et de transport de charges (poids et hauteurs de transport variables). Le coefficient de corrélation et l’erreur de mesure (RMSE) ont été calculés afin de comparer les mesures d’amplitude articulaire obtenues à l’aide du Xsens et du Vicon et le root mean square (RMS) ainsi que le pic d’activité musculaire des deltoïdes (antérieurs et moyens) ont été calculés pour déterminer l’effet du poids et de la hauteur (ANOVA à mesures répétées). Résultats : Les coefficients de corrélation entre les amplitudes articulaires obtenues par le Xsens et le Vicon sont élevés (>0,84) et les RMSE sont bas (<11,5°). Un effet significatif du poids et de la hauteur, et un effet d’interaction poids x hauteur ont été observés pour le RMS du deltoïde antérieur (p<0,001) et moyen (p<0,03) et pour le pic d’activité du deltoïde antérieur (p<0,003). Conclusion : L’utilisation combinée du Xsens et du Trigno est un outil intéressant afin d’identifier le niveau de demande de l’emploi, puisqu’ils recueillent des données valides d’amplitude articulaire et d’activité musculaire. / Quantitative assessments of workplace settings are required to diminish the prevalence of work-related shoulder disorders. Recent development of wearable sensors to record muscle activity (electromyography [EMG]; Trigno, Delsys) as well as shoulder range of motion (inertial measurement unit; MVN, Xsens) could potentially be used for such workplace assessments. A systematic review on the validity and reliability of IMUs performed within this thesis identified a knowledge gap for shoulder joint movements during complex tasks. The primary objective of this thesis was therefore (1) to assess the concurrent validity of the Xsens system for assessment of shoulder range of motion compared to a motion capture system (Vicon) during simple movements and working tasks and (2) to establish the discriminative validity of the Trigno EMG system for the evaluation of muscle activity. Methodology: Sixteen subjects participated in one session in which they performed simple movements and work lifting tasks (different weights and lifting heights). The correlation coefficient (r) and the root mean square error (RMSE) were used to compare the data collected by the Xsens and the Vicon. The root mean square EMG envelope (RMS) and the peak EMG activity of anterior and middle deltoids were used to establish the effect of weight and height (repeated measure ANOVA). Results: The correlation coefficient between joint angles measured with the Xsens and the Vicon was high (>0.84) and the RMSE was low (<12.82°). A significant effect of weight, height and a weight x height interaction effect were observed for the RMS (anterior; p<0.001; middle: p<0.03) and the peak EMG activity (anterior; p<0.003). Conclusion: The combination of an inertial measurement unit system and a wireless EMG is a potentially useful tool to assess physical demand in real work context as it provides valid data on muscular activity and range of motion.

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 lacs du Québec méridional sont soumis à des pressions humaines croissantes. Conséquemment, on observe une accélération de l’eutrophisation avec les effets indésirables y étant associés, comme un accroissement des cyanobactéries. La disponibilité du phosphore est l’élément « clé » de l’état de santé d’un lac, ce nutriment est essentiel à la croissance des cyanobactéries et des algues. Un excès de phosphore favorisera la prolifération des cyanobactéries. Ainsi, un juste équilibre est recherché pour maintenir un lac en santé et éviter son vieillissement prématuré. Bien que l’accroissement du phosphore s’inscrit dans le processus naturel de l’eutrophisation, l’enrichissement d’un lac devrait s’échelonner sur des millénaires plutôt que sur des dizaines d’années, comme observé dans certains lacs subissant l’influence des activités humaines. La gamme des conditions rencontrée au cours du processus d’eutrophisation a permis d’établir une échelle de qualité des lacs basée sur les différentes espèces de diatomées. En s’appuyant sur les préférences écologiques des diatomées, des outils ont été créés pour documenter, d’une part, les concentrations en phosphore qui prévalaient dans les lacs par le passé, et d’autre part, l’évolution de leur état trophique. Nous avons démontré que la composition des assemblages de diatomées était principalement influencée par la physico-chimie de l’eau et la morphométrie des lacs, et que les changements engendrés par l’eutrophisation sur ces derniers facteurs transformaient la composition des assemblages de diatomées. Conséquemment, la similarité entre les assemblages a permis de départager plusieurs groupes de diatomées correspondants à des états trophiques particuliers. Une typologie des lacs a été développée pour les communautés moderne et fossile de diatomées. Incidemment, la différence entre les assemblages de diatomées permet maintenant d’estimer l’ampleur des changements trophiques survenus dans un lac au cours du temps. Finalement, les outils développés et les connaissances acquises dans le cadre de cette thèse ont été utilisés pour la création de « MILQ », soit une Méthode pour évaluer l'Intégrité écologique des Lacs tempérés du Québec. MILQ permettra d’établir l’état de santé actuel d’un lac et l’ampleur des changements trophiques survenus depuis l’arrivée des colons européens. / The lakes of southern Québec are under increasing human pressure. Consequently, increased eutrophication often generates an increase of cyanobacteria. Based on the ecological preferences of diatoms, diagnostic and biomonitoring tools were developed to document baseline conditions of total phosphorus in the water column of lakes and the evolution of trophic status. Our series of lakes represent a range of trophic states representing different levels of eutrophication. We have demonstrated that the composition of diatom assemblages in the study sites was mainly influenced by the water chemistry and lake morphometry, and changes of these factors caused by eutrophication transformed the community of diatoms. The similarity or discrepancy among the diatom assemblages allowed for the separation of several groups of assemblages corresponding to different trophic states. A typology of lakes has been developed for both modern and fossil diatom communities. The comparison between the two typologies was used to assess the maximum distance between assemblage groups representing oligotrophic and hypereutrophic conditions. In this way, we estimated the extent to which trophic changes occurred over time in a lake. It has also been possible to develop inference models to document historical changes in total phosphorus concentrations in lake water columns. Finally, the monitoring tools developed and the knowledge acquired as part of this thesis were used to create "MILQ”: A Method for the evaluation of the ecological Integrity of temperate Lakes in Quebec.