Dans le contexte de l’augmentation de l’espérance de vie et de l’obésité ainsi qu’avec les changements environnementaux et culturels, la prévalence du diabète est à la hausse ainsi que ses complications inhérentes tels l’ulcération plantaire diabétique (UPD), l’amputation au membre inférieur (AMI) et les risques d’infection associés. Une façon efficiente de gérer ces complications est la prise en charge en équipe multidisciplinaire (ÉMD) et les soins de pieds intégrés en incluant plusieurs professionnels, dont le podiatre. Dans l’optique d’améliorer les résultats pour la santé de cette population, cette thèse a pour objectifs de développer de nouvelles connaissances pour la compréhension du rôle du podiatre et de ses interventions, réalisées en contexte seul ou en ÉMD, dans la prise en charge de l’UPD et de l’AMI ainsi que d’explorer spécifiquement une nouvelle possibilité de matériel pour la prévention de la colonisation bactérienne des UPDs principalement associée à Staphylococcus aureus. Les travaux de recherche s’insèrent dans une approche intégrative faisant appel aux domaines théorique, pratique et expérimental utilisant différentes approches méthodologiques telles la revue systématique avec méta-analyse, l’étude cohorte comparative et l’étude expérimentale in vitro. Cela a conduit à trois articles scientifiques; les deux premiers traitent spécifiquement des effets des interventions du podiatre en approche d’ÉMD sur les résultats pour la santé (données sur l’UPD, l’AMI et l’utilisation des ressources dans le système de la santé) et le dernier concerne l’effet antibactérien d’un produit potentiel pour la gestion locale des infections des UPDs. Une analyse intégrée des travaux de recherche a permis une perspective des résultats à l’aide du cadre de référence pour la prévention et gestion des maladies chroniques et du cadre d’analyse pour les résultats pour la santé, en relation avec les connaissances actuelles sur la problématique. Cette thèse a contribué à l’avancement des connaissances pour la gestion des UPDs en ÉMD incluant le podiatre et a démontré que cette pratique clinique peut avoir des répercussions sur l’UPD et l’AMI. Elle démontre également l’importance d’optimiser la prise en charge ii en ÉMD incluant le podiatre. Elle a proposé l’aspect novateur d’un matériel biomédical, la cellulose phosphorylée avec l’argent ionisé, ayant le potentiel d’être impliqué dans la prise en charge de l’infection locale de l’UPD puisque les résultats préliminaires sur ses capacités antibactériennes, dans les conditions de laboratoire, ont un effet comparable à des produits de même nature actuellement proposés par l’industrie. Somme toute, que ce soit une UPD qui résulte en une AMI ou non, avec ou sans infection, ce qui importe concrètement, c’est d’en diminuer le nombre et de contribuer à la qualité de vie de ces personnes atteinte de diabète. Les professionnels de la santé, dont les podiatres, doivent donc agir selon les meilleurs pratiques en ÉMD et les décideurs doivent mobiliser les ressources nécessaires. / In the context of increasing life expectancy and obesity rates as well as environmental and cultural changes, the prevalence of diabetes is on the rise, as are its inherent complications such as diabetic foot ulceration (DFU), lower extremity amputation (LEA) and higher infection risks. An efficient way to manage these complications is a multidisciplinary team (MDT) approach along with integrated foot care involving several professionals, including the podiatrist. In order to improve health-related outcomes for these persons, the objectives of this thesis are, first, to develop new knowledge to further understand the role of the podiatrist and his interventions, performed alone or in MDT context, in the management of DFU and LEA, and second, to specifically explore the possibility of new material for the prevention of bacterial colonization of UPDs, mainly associated with Staphylococcus aureus. These research projects adopt an integrated approach involving theoretical, practical and experimental domains and uses different methodological approaches such as systematic review with meta-analysis, comparative cohort study and in vitro experimental study. It has led to three scientific articles; the first two specifically address the effects of podiatrist interventions in the MDT approach on health-related outcomes (data on DFUs, LEAs and the usage of healthcare resources) and the last concerns the antibacterial efficacy of a potential material for local infection management. An integrated analysis of the research projects provides perspective on the results through the use of the framework for prevention and management of chronic diseases and the analytical framework for health-related outcomes, in relation with the latest scientific evidences on this issue. This thesis contributes to the advancement of knowledge for the management of DFUs in MDT approach including podiatrists and demonstrates that this type of clinical management can have significant impacts on LEAs, including decreasing rates of major and total LEAs and improvement of healing time and rate of DFUs. It also establishes the importance of optimizing MDT with the podiatrist. Furthermore, it puts forward the potential of an innovative biomedical material, phosphate cellulose fibers with ionic silver, to be involved in the management of local DFU infection, due to its antibacterial properties which, under laboratory conditions, have an effect comparable to similar products currently offered by the industry. In sum, what truly matters is that whether or not a DFU, with or without infection, results in LEA, the aim is to reduce the number of its occurrences and to contribute to the quality of life of the people it affects. Health professionals including podiatrists must therefore act according to best practices in MDT approach and decision-makers must mobilize the necessary resources.

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Cette étude s’intéresse à la conception systémique intégrant simultanément les questions de dimensionnement et de gestion optimale de l'énergie. Le système étudié concerne un procédé de pompage intégrant un processus de dessalement d’eaux saumâtres alimenté par des sources de puissance hybrides renouvelable incluant un minimum de stockage électrochimique. Ce cas d’étude appartient à une classe typique de systèmes autonomes alimentés par des sources intermittentes dont profil de puissance a une forme "donnée" : « selon les conditions climatiques (ensoleillement, vent), avec un minimum de stockage d’électricité, la puissance offerte doit être convertie ou stockée hydrauliquement sous peine d’être gaspillée ». L'influence des conditions d'environnement et la robustesse du processus d’optimisation est enfin aussi discutée dans cette thèse. Deux types de modèles mathématiques, dynamiques et quasi-statiques, sont mis en œuvre pour décrire l'ensemble du dispositif. Le système est tout d’abord modélisé dynamiquement par Bond Graphs. Pour une simulation plus rapide, plus adaptée à l’optimisation globale du système, un modèle quasi-statique est créé pour être simulé dans l'environnement Matlab. Pour de tels dispositifs, étant donné une certaine puissance offerte au fil du vent et du soleil, trouver le point optimal de fonctionnement à chaque période consiste en un partage de puissance entre les sous systèmes de pompage et de traitement de l’eau : ce processus est plutôt complexe compte tenu des non linéarités (courbes rendement – puissance) et de la présence de nombreuses contraintes relatives aux limitations de puissance des pompes, aux conditions de niveau des réservoirs, ainsi qu’aux limitations de pression et de débit dans les processus hydrauliques (pompes osmoseur). Nous montrerons qu’il n’est pas si trivial de choisir une fonction objectif qui assure simultanément la performance et la robuste du système vis-à-vis des conditions d’environnement : une fonction objectif robuste quel que soit le profil de puissance des sources est ainsi proposée pour mettre en œuvre une gestion optimale de l’énergie. Le problème d’optimisation étant posé sous forme standard, consistant en la maximisation d’une fonction objectif sous contraintes, des approches d’optimisation efficaces par programmation non linéaire sont employées. La question du dimensionnement et son couplage à la gestion énergétique est finalement étudiée. En particulier, l’intérêt de la modularité des systèmes, considérant plusieurs pompes connectées en parallèle pour la même fonction, est investigué. / This study focuses on systemic design, integrating simultaneously issues of sizing and optimal energy management. The system under study consists of a pumping process including a brackish water desalination system fed by hybrid renewable power sources with minimum electrochemical storage. Such a device belongs to the class of “autonomous systems” supplied by intermittent sources whose power profile has a “given” waveform: “with minimum electrical storage, power has to be converted, stored in water tanks, or wasted following climatic (sun, wind) conditions”. Influence of environment conditions and robustness of the optimization process is then also discussed in this thesis. Both dynamic and quasi static models are implemented for representing the whole system. The device is firstly modeled dynamically by Bond Graph methodology. For faster simulations, which are more suitable for system optimization, a quasi static model is created to be simulated in the Matlab environment. For such systems, given a certain source power, finding optimal operation point at each period consists of a power sharing between all pumping devices: it is a complex process with huge nonlinearities (efficiency vs power curves) and with many constraints as for the limitation of pump powers, tank level conditions, or pressure and flow limitations in hydraulic network and pumping devices. It is not so trivial to define an objective function which ensures system performance and robustness versus environment conditions: a convenient objective function, whatever the input power profile, is then proposed to implement the optimal management. The optimization problem being mathematically expressed, consisting of objective function maximization under constraints, efficient optimization methods by non linear programming are implemented. The issue of sizing and its coupling with system management efficiency is finally studied. In particular, the interest of modular operation with several pumps connected in parallel is also concerned in this research.

Le secteur du bâtiment au Canada est responsable de plus de 16% des émissions de gaz à effet de serre (GES) et de 30% de la consommation énergétique. À l’échelle mondiale, cela s’élève à 30% pour les émissions de GES et à 40% en ce qui a trait à la consommation énergétique. Ce secteur a donc un rôle majeur à jouer dans la lutte aux changements climatiques et pour la transition énergétique. L’optimisation multi-objectif fait partie des méthodes de conception reconnues par les scientifiques pour son fort potentiel d’amélioration de la durabilité des bâtiments résidentiels et commerciaux. Depuis le début des années 90, son utilisation dans le domaine n’a cessé de s’accroitre. Des algorithmes d’optimisation sont en continuel développement afin de résoudre efficacement des problèmes de conception dont les exigences sont toujours plus complexes. L’objectif de cette thèse est donc de développer et d’évaluer une méthodologie d’optimisation pour la conception de bâtiments durables tenant compte simultanément d’un ensemble de variables hétérogènes et d’objectifs contradictoires. Les solutions proposées sont complémentaires aux recherches les plus avancées dans le domaine de l’optimisation multi-objectif. Dans un premier temps, une analyse de sensibilité globale est appliquée à 30 variables de conception influençant divers critères de performances relatifs à la consommation énergétique et au confort d’un bâtiment commercial. Trois méthodes d’analyse de sensibilité sont utilisées : Coefficients de régression standard, coefficients de régression partielle par le rang et les indices de Sobol. L’analyse des résultats montre que les 3 techniques mènent à des conclusions similaires. Le rang en ce qui a trait à l’importance des variables est semblable pour chacune des techniques et pour chacune des fonctions évaluées. Les principales interactions entre variables de conception ont été identifiées avec les indices de Sobol de second ordre. Cette première analyse permet d’éliminer certaines variables qui ont peu d’impact sur les critères de performances. De plus, un cadre de conception s’apparentant à une approche de conception traditionnelle a été adopté dans lequel des variables de conception sont définies de façon séquentielle. Une seconde analyse de sensibilité a été appliquée à chacune des phases du processus, en faisant l’hypothèse que les variables définies dans une phase antérieure ont une valeur fixe, soit celle du bâtiment réel. L’analyse des résultats démontre que les méthodes de conception séquentielles tendent à réduire la possibilité d’obtenir des solutions à faible consommation énergétique. Dans un deuxième temps, le problème d’optimisation suivant est formulé : la minimisation simultanée des émissions de gaz à effet de serre résultantes de la consommation énergétique d’un bâtiment résidentiel et de celles résultantes des matériaux de construction. Ce problème implique des variables se situant à différents niveaux hiérarchiques, dont certaines peuvent devenir obsolètes selon la valeur prise par une autre variable. Un algorithme considérant cette particularité est développé et comparé à l’algorithme NSGA-II. Des indicateurs de performances (e.g. convergence et diversité) montrent que les deux algorithmes parviennent à résoudre ce problème. L’analyse du front de Pareto confirme, dans le cas présent, que l’algorithme NSGA-II est finalement plus performant dans l’identification de solutions optimales. L’ensemble des solutions optimales obtenues se définit par des bâtiments utilisant une enveloppe en bois. De plus, le système de chauffage sélectionné pour chacune des solutions repose soit sur l’utilisation d’une pompe à chaleur, soit sur l’utilisation de radiateurs électriques. Finalement, l’étude de cas du bâtiment résidentiel est reprise afin d’évaluer la performance de deux modes de conception : processus de conception séquentiel et processus de conception intégré. Avec l’approche intégrée, 39 variables de conception reliées à l’architecture du bâtiment ainsi qu’aux systèmes CVAC-R sont optimisées simultanément. Dans l’approche séquentielle, les variables architecturales sont d’abord optimisées. Plusieurs solutions optimales sont alors sélectionnées pour la deuxième phase d’optimisation qui se focalisera sur des paramètres relatifs aux systèmes de chauffage. La minimisation de l’empreinte environnementale, du cout sur le cycle de vie et la maximisation du confort thermique sont optimisés simultanément par l’algorithme NSGA-II. Avec seulement 100 heures de temps de calcul, l’approche holistique a mis en lumière 59% des solutions optimales alors qu’il a fallu 765 heures pour trouver 41% des solutions optimales avec l’approche séquentielle. La comparaison démontre les effets négatifs et irréversibles qu’il y a dans la prise de décision dès les phases préliminaires de conception. La méthodologie proposée dans ces travaux de thèse permet donc d’augmenter l’efficacité à trouver des solutions optimales.

Ces travaux portent sur la conception multidisciplinaire de systèmes intégrés. Ces systèmes sont soumis à un nombre d’exigences toujours croissant, entraînant des besoins en termes d’intégration fonctionnelle et spatiale. Ces différents types d’intégration relative au produit sont également la source d’une complexité organisationnelle, provenant à la fois de la multitude d’acteurs réalisant différentes activités d’ingénierie, mais également de la diversité des domaines impliqués, désignée dans ce manuscrit par « intégration multidisciplinaire ». Pour favoriser cette intégration multidisciplinaire, les phases de « conception préliminaire » et de « conception détaillée » ont été identifiées comme déterminantes, notamment car elles se caractérisent par la collaboration de nombreux experts, manipulant un grand nombre de données techniques de définition. Les systèmes conçus lors de conceptions multidisciplinaires restent faiblement intégrés. Cela est en partie dû au cloisonnement entre les disciplines et à un mode d’organisation projet basé sur une planification prédominante, caractérisé notamment par une diffusion de l’information principalement descendante (top-down). Afin d’assurer une meilleure collaboration entre ces différentes disciplines, de permettre des prises de décision éclairées par des indicateurs opérationnels et de pouvoir analyser et mieux comprendre les phénomènes d’intégration des expertises, l’introduction d’une méthode inspirée des principes fondateurs des méthodes agiles est proposée pour la conception collaborative de systèmes intégrés.La contribution de ces travaux s’appuie sur trois concepts complémentaires. Le premier, intitulé Collaborative Actions Framework correspond à un cadre de collaboration opérationnelle autour d’actions. Un des objectifs de ce framework est de faciliter la collaboration des acteurs des projets de conception, quelle que soit leur origine disciplinaire, mais également d’assurer une traçabilité entre les prises de décision et les corrections/modifications apportées sur les données techniques. Cette traçabilité est rendue possible grâce aux liens existants avec le second concept intitulé Workspace. Apportant un nouvel éclairage sur les possibilités offertes par la collaboration autour de ces espaces de collaboration, ce concept offre un certain nombre de possibilités,notamment la mise en commun continue des travaux, l’intégration multidisciplinaire et la validation des modifications. Les échanges de données techniques entre les workspaces, ou le travail simultané sur les mêmes données techniques, s’appuient quant à eux sur la possibilité de pouvoir gérer de façon parallèle différentes versions d’une même donnée technique. Ces possibilités sont proposées par le troisième concept, intitulé branch & merge, qui permet également à différents acteurs de travailler simultanément sur les mêmes données. Enfin, ces trois concepts sont ensuite illustrés par l’intermédiaire d’un démonstrateur composé d’un scénario et d’un prototype informatique. Un produit mécatronique, combinaison synergique et systémique de la mécanique, de l'électronique et de l'informatique temps réel, est utilisé afin d’illustrer les possibilités offertes par nos travaux en termes d'intégration multidisciplinaire lors de la conception collaborative. / This work focuses on the multidisciplinary and collaborative design of integrated systems. These systems are subject to an ever increasing number of requirements, leading to the need for more comprehensive functional and spatial integration. These different types of product integration are also at the origin of organizational complexity. This complexity arises not only from the great number of actors performing various engineering activities but also from the diversity of disciplines involved (designated in this manuscript as “multidisciplinary integration”). To encourage this multidisciplinary integration, “preliminary design” and “detailed design” have been identified as the most significant steps, especially since they are characterized by the collaboration of multiple experts handling a large number of product definition’ technical data. Systems that have been designed thanks to multidisciplinary approaches are generally poorly integrated. This is partially due to the compartmentalization of disciplines, as well as to the “project-planned” method, where project planning is predominant and information is mainly spread out “top-down”. To ensure better cooperation between the various disciplines, to enable decision making based on operational indicators and to analyze and understand the multidisciplinary integration processes, a method inspired by the founding principles of agile methods (the agile manifesto) is proposed for the collaborative design of integrated systems. This work is based on three complementary concepts. The first is, the Collaborative Actions Framework, an operational framework for collaboration around actions. One objective of this framework is to improve the collaboration among designers, whatever their disciplinary origin. It also ensures traceability between decision making and corrections/changes made to technical data. This traceability is made possible by the useof the second concept, called Workspace. Even if this term is already well known, we propose a new definition/usage to transform it into collaboration spaces. This concept offers great possibilities, including the continuous delivering/sharing of experts’ contributions, multidisciplinary integration and change validation. The exchange of technical data between workspaces, or simultaneous work on the same data, relies on the ability to manage several parallel versions of the same item into a single datamanagement system. These opportunities are offered by the third concept, called Branch & Merge. Finally, these three concepts are illustrated through a scenario and a computer prototype. A mechatronic product, “the synergistic combination of mechanical and electrical engineering, computer science, and information technology” (Harashima et al., 1996), is used to illustrate the opportunities offered by our work in terms of multidisciplinary integration during collaborative design.

Aujourd’hui et à l’avenir, nous devrons interagir de plus en plus avec des représentations visuelles nous invitant à poser des gestes d’achat qui contribuent, par exemple, à la lutte contre les changements climatiques. Ainsi une autodéclaration, un écolabel ou une étiquette environnementale multicritères pourront nous inciter (ou non) à recycler un produit, à le choisir ou encore à le comparer avec d’autres produits en fonction de l’information que cette représentation et les signes qui la composent lui feront dire. Ce scénario repose sur l’idée selon laquelle la typographie, les formes, les couleurs et la configuration de cet affichage environnemental possèdent de multiples formes d’agentivité, soit la capacité d'agir, autrement dit, de faire une différence (Castor & Cooren, 2006), une capacité qu’il s’agit donc d’anticiper. La conception de ces représentations visuelles, en apparence inanimées, mais qui néanmoins sont censées faire agir le public auquel elles s’adressent, s’inscrit dans ma pratique professionnelle : le design graphique. En raison de l’information plus ou moins complexe qui doit être véhiculée, ces signes — des icônes, indices et symboles (selon la classification de Peirce) — devront être choisis et conçus par une équipe multidisciplinaire d’experts en anticipant les multiples formes d’agentivité qu’ils pourraient posséder une fois configurés. Or, bien que le processus de conception des représentations visuelles ait été abondamment étudié (Self & Goldschmidt, 2018), nous en savons encore peu sur la manière dont sont anticipées les différentes formes d’agentivité que ces représentations pourront/devront posséder en aval, au terme de la trajectoire. Les études en design suggèrent qu’une « vision professionnelle partagée » du projet à concevoir émerge à travers les représentations visuelles — des objets-frontière et intermédiaires (Vinck, 2009) — rencontrées en amont de la trajectoire (Comi, Jaradat, & Whyte, 2019). Dans ce contexte, je propose de répondre à la question suivante : Quelle est la trajectoire de conception collaborative et multidisciplinaire des multiples formes d’« agentivité anticipée » d’une représentation visuelle ?Pour répondre à cette question, je me suis inspirée de l’ethnométhodologie, (Garfinkel, 1984), de la sociologie des associations (Latour, 2006 ; Callon, 1986) et de l’approche constitutive de la communication organisationnelle (CCO, Schoeneborn et al., 2014), pour étudier les interactions entre les principaux actants — des éléments humains et autres qu’humains — qui agissent lors de la trajectoire de conception d’un affichage environnemental de la durée de vie d’un appareil électronique. La trajectoire en six temps et quatre mouvements (zooming-out et passé/ futur), que j’analyse à travers la plateforme de présentation Prezi®, oscille entre les moments clés de collaboration mobilisant les membres de notre équipe multidisciplinaire de conception et les séances de consultation menées avec un comité consultatif d’experts provenant également de différentes disciplines. Le regard réflexif que je pose sur la conception de « l’agentivité anticipée » des représentations visuelles par les représentations visuelles — première contribution de cette thèse — suggère que l’affichage environnemental s’est matérialisé principalement grâce aux interactions situées avec des actants hétérogènes (in)tangibles relevant du passé, du présent ou du futur. En effet, de multiples porte-parole parlant au nom, par exemple, du public (consommateur ou usager), du fabricant, du réparateur, des autorités politiques ou des (éco)concepteurs de produits se sont ainsi exprimés par l’entremise des représentations visuelles conçues tout au long de cette trajectoire. La configuration de ces signes — lettres, chiffres, formes, etc. — a provoqué de multiples (dés)accords générés par nos visions professionnelles et/ou personnelles respectives. Ces visions « (dé)partagées » de l’« agentivité anticipée » des représentations visuelles ont cependant grandement contribué au processus de conception en dévoilant des actants (in)visibles jusqu’alors ainsi que leurs relations de pouvoir. Cette « compréhension (dé)partagée » collaborative et multidisciplinaire lors du processus de conception — deuxième contribution de cette thèse — pourrait être une voie à suivre pour créer des dispositifs visuels mobilisant davantage les êtres humains et autres qu’humains vers une transition écologique réussie (Brullot et al., 2017). / Nowadays and in the future, we will interact more and more often with visual representations that will invite us to take actions that contribute, for example, to the fight against climate change. Thus, a self-declaration, an eco-label or a multi-criteria environmental label will encourage us (or not) to recycle a product, to choose it or to compare it with other products according to the information that this representation and the signs that constitutes it should convey. In this scenario, the typography, shapes, colors and configuration of this environmental label will possess multiple forms of agency, the capacity to act, that is, to make a difference (Castor & Cooren, 2006), a capacity that has to be anticipated. The design of these visual representations, apparently inanimate but which nevertheless communicate and make people do things, is part of my professional practice: graphic design. Because of the more or less complex information they convey, these signs — icons, index and symbols, according to Peirce’s classification — will often have to be designed by a multidisciplinary team of experts, anticipating the multiple forms of agency they might possess once configured. However, although the process of designing visual representations has been extensively studied, we still know little about the collaborative design of the different forms of agency these representations may (or should) possess at the end of the process. Design studies suggest that a “shared professional vision” of the project to be designed emerges through visual representations — boundary and intermediary objects (Vinck, 2009) — encountered early in the trajectory (Comi, Jaradat, & Whyte, 2019). In this context, I propose to address the following research question: What is the collaborative and multidisciplinary design trajectory of the multiple forms of “anticipated agency” of a visual representation? To answer this question, I drew on ethnomethodology, (Garfinkel, 1984), the sociology of associations (Latour, 2006; Callon, 1986) as well as the communicative constitution of organization approach (CCO, Schoeneborn et al., 2014) to document and analyze the interactions between key actants — humans and other-than-human — that are making a difference during the design trajectory of an environmental label conceived to inform about the life span of an electronic device. The six-beat and four-movement trajectory (zooming-out and past/ future), that I analyse through the Prezi® presentation online platform, oscillates between key moments of collaboration between members of our multidisciplinary design team and consultation sessions conducted with an advisory committee of experts also from different disciplines. My reflective vision through the design of the “anticipated agency” of visual representations with visual representations — the first contribution of this dissertation — suggests that the environmental label materialized primarily through situated interactions with heterogeneous (in)tangible actants belonging to the past, present, or future. Indeed, multiple spokespersons speaking on behalf of, for example, the public (the consumer or the user), the manufacturer, the repairer, the political authorities or the (eco)designers of products have thus expressed themselves through the visual representations designed. The configuration of these signs — letters, numbers, shapes, colors, etc. — has induced multiple (dis) agreements generated by our respective professional and/or personal visions. However, these (un)shared visions of the “anticipated agency” of those visual representations, however, greatly contributed to the design process by revealing previously unseen actants and their power relations. This collaborative and multidisciplinary “(un)shared understanding” of the design process — the second contribution of this dissertation — could be a way forward to create visual devices that further mobilize human and other-than-human toward a successful ecological transition (Brullot et al., 2017).