Advances in data collection methods, storage and processing technology are providing a unique challenge and opportunity for automated data learning techniques which aim at producing high-level information, or models, from data. A Typical knowledge discovery process consists of data selection, data preparation, data transformation, data mining and interpretation/validation of the results. Thus, we develop automatic learning techniques which contribute to the data preparation, transformation and mining tasks of knowledge discovery. In doing so, we try to improve the prediction accuracy of the overall learning process. Our work focuses on decision tree based learning and thus, we introduce various preprocessing and transformation techniques such as discretization, fuzzy partitioning and dimensionality reduction to improve this type of learning. However, these techniques can be used in other learning methods e.g. discretization can also be used for naive-bayes classifiers. The data preparation step represents almost 80 percent of the problem and is both time consuming and critical for the quality of modeling. Discretization of continuous features is an important problem that has effects on accuracy, complexity, variance and understandability of the induction models. In this thesis, we propose and develop resampling based aggregation techniques that improve the quality of discretization. Later, we validate by comparing with other discretization techniques and with an optimal partitioning method on 10 benchmark data sets.The second part of our thesis concerns with automatic fuzzy partitioning for soft decision tree induction. Soft or fuzzy decision tree is an extension of the classical crisp tree induction such that fuzzy logic is embedded into the induction process with the effect of more accurate models and reduced variance, but still interpretable and autonomous. We modify the above resampling based partitioning method to generate fuzzy partitions. In addition we propose, develop and validate another fuzzy partitioning method that improves the accuracy of the decision tree.Finally, we adopt a topological learning scheme and perform non-linear dimensionality reduction. We modify an existing manifold learning based technique and see whether it can enhance the predictive power and interpretability of classification. / La recherche avancée dans les méthodes d'acquisition de données ainsi que les méthodes de stockage et les technologies d'apprentissage, s'attaquent défi d'automatiser de manière systématique les techniques d'apprentissage de données en vue d'extraire des connaissances valides et utilisables.La procédure de découverte de connaissances s'effectue selon les étapes suivants: la sélection des données, la préparation de ces données, leurs transformation, le fouille de données et finalement l'interprétation et validation des résultats trouvés. Dans ce travail de thèse, nous avons développé des techniques qui contribuent à la préparation et la transformation des données ainsi qu'a des méthodes de fouille des données pour extraire les connaissances. A travers ces travaux, on a essayé d'améliorer l'exactitude de la prédiction durant tout le processus d'apprentissage. Les travaux de cette thèse se basent sur les arbres de décision. On a alors introduit plusieurs approches de prétraitement et des techniques de transformation; comme le discrétisation, le partitionnement flou et la réduction des dimensions afin d'améliorer les performances des arbres de décision. Cependant, ces techniques peuvent être utilisées dans d'autres méthodes d'apprentissage comme la discrétisation qui peut être utilisées pour la classification bayesienne.Dans le processus de fouille de données, la phase de préparation de données occupe généralement 80 percent du temps. En autre, elle est critique pour la qualité de la modélisation. La discrétisation des attributs continus demeure ainsi un problème très important qui affecte la précision, la complexité, la variance et la compréhension des modèles d'induction. Dans cette thèse, nous avons proposes et développé des techniques qui ce basent sur le ré-échantillonnage. Nous avons également étudié d'autres alternatives comme le partitionnement flou pour une induction floue des arbres de décision. Ainsi la logique floue est incorporée dans le processus d'induction pour augmenter la précision des modèles et réduire la variance, en maintenant l'interprétabilité.Finalement, nous adoptons un schéma d'apprentissage topologique qui vise à effectuer une réduction de dimensions non-linéaire. Nous modifions une technique d'apprentissage à base de variété topologiques `manifolds' pour savoir si on peut augmenter la précision et l'interprétabilité de la classification.

L’objectif de ce travail est de qualifier l’utilisation du collage structural en remplacement des solutions d’assemblage conventionnel dans les applications lanceur spatiaux. Si les gains potentiels tant en terme opérationnel qu’en terme de performance ne sont plus à démontrer il reste à mettre en place une démarche de dimensionnement qui garantisse le niveau important de fiabilité requis. Deux adhésifs structuraux de types époxydes ont été étudiés : l’EA9394 et le SW2216. Un travail important d’analyse physico-chimique des surfaces a été mené pour mettre en place un procédé d’assemblage stable et performant. L’analyse mécanique des liaisons collées a montré que l’adhésif subit en situation des sollicitations combinées de traction et de cisaillement. Un dispositif dérivé des essais Arcan à été proposé qui permet d’obtenir la réponse du film de colle sous forme de courbe contrainte déplacement relatif des substrats. La résistance mécanique mesurée au moyen des essais Arcan mais également sur le matériau adhésif montre une forte dispersion liée à un taux de porosité important mais également à une microstructure très hétérogène constituée d’une matrice époxyde et mélangée à des particules d’aluminium (adhésif EA9394). Enfin, le collage a été étudié à une échelle plus macroscopique en tentant de proposer un dimensionnement de liaison pour le lanceur démonstrateur Arcadia. Les lanceurs étant des structures à symétrie de révolution, un modèle semi-analytique de liaison collée axisymétrique a été développé.Ce travail a permis la mise en place d’une démarche d’analyse mettant en avant les analyses à l’échelle du film, de la liaison et de la structure pour mettre en évidence les nombreux phénomènes à l’origine d’une ruine prématurée de la liaison. Cette optimisation multiéchelle doit être conduite pour maximiser la résistance spécifique de la liaison en assurant le niveau de fiabilité requis pour cette application spatiale. / The objective of this study is to qualify the use of structural bonding as a replacement for conventional assembly solutions in space launcher applications. Potential benefits in fabrication and of final performance are already known, but it remains to establish a design approach to guarantee the high level of reliability required. Two epoxy structural adhesives have been studied: EA9394 and SW2216. A study of the physico-chemistry of surfaces has been effected in order to find a stable and strong bonding process. Mechanical analysis of bonded connections revealed that the adhesives could be subjected in use to mixed loadings in tension and shear. A device derived from Arcan tests has been proposed in which it is possible to obtain adhesive layer responses as stress/relative deformation for different substrates. Mechanical strength measured with the Arcan device and also on the bulk adhesive material revealed a high variability coming from a significant porosity fraction but also due to a highly heterogeneous microstructure constituted of epoxy matrix and aluminium particles (EA9394adhesive). Bonding has been studied on a macroscopic scale proposing connection design for the demonstration Arcadia launcher. A rocket being an axially symmetrical structure, a semi-analytical model of axisymmetric bonded connections has been developed. This study resulted in the finalisation of an analysis approach pointing to scale analysis of the adhesive layer, connection and structure in order to emphasise the many phenomena which could cause early bond failure. This multiscale approach should be effected to increase specific assembly strength while assuming the required reliability level for this spatial application.

Ce mémoire de thèse décrit des développements de méthodes MALDI-MS pour la caractérisation de polymères synthétiques, ainsi que les études plus fondamentales menées pour rationaliser des résultats inattendus et contribuant à une meilleure compréhension du processus d’ionisation MALDI. Synthétisés par polymérisation radicalaire contrôlée, les polymères étudiés ont des terminaisons fragiles qui ne survivent pas à l’étape d’ionisation. Une approche multidimensionnelle, combinant la spectrométrie de masse (MS et MS/MS haute résolution) et la spectrométrie de mobilité ionique, a permis de caractériser les nouveaux bouts de chaînes générés en source dans le cas du polystyrène. Dans le cas du poly(4-vinylpyridine) (P4VP), un protocole expérimental plus spécifique a dû être développé pour s’affranchir de la propension des unités monomériques à interagir avec la matrice. Ces fortes interactions se manifestent par la détection de complexes P4VP/matrice au sein desquels la nature des liaisons (covalentes vs non covalentes) change en fonction de la pression régnant dans la source MALDI. Dans une source opérant à une pression relativement élevée, ces interactions sont à l’origine de l’incorporation d’une molécule de matrice au bout des chaînes de P4VP. Ce cas de MALDI réactif a été rationalisé par un modèle basé sur un couplage radicalaire. Dans cette source d’ionisation, la forte densité de la plume MALDI serait également à l’origine de la production atypique d’espèces doublement chargées à partir de polymères synthétiques de faible taille (Mn < 5 kDa). Ces résultats suggèrent que la cationisation des polymères synthétiques en MALDI résulte de transferts de charges en phase gazeuse. / This thesis manuscript describes methodological developments in MALDI-MS to characterize synthetic polymers, as well as associated fundamental studies carried out to rationalize unexpected results, allowing new insights in the MALDI process. Studied samples were synthesized by controlled radical polymerization and contained fragile end-groups that do not survive the ionization step. A multidimensional approach, combining high resolution mass spectrometry (MS and MS/MS) with ion mobility spectrometry, allowed a full characterization of in-source newly formed terminations in the case of polystyrene. For poly(4-vinylpyridine), a more specific experimental protocol was required to overcome the propensity of monomeric units to interact with matrix molecules. These strong interactions were revealed by P4VP/matrix complexes in which the type of bonds (covalent vs non covalent) changes with the MALDI source pressure. Using a source operated at quite high pressure, a reactive MALDI phenomenon was evidenced to generate a new P4VP species in which one matrix molecule was incorporated in the chain end. A model involving a radical coupling process was proposed to account for the formation of these covalent adducts. The high density of the MALDI plume in such "high pressure" source would also be responsible for the unexpected formation of doubly charged species for small synthetic polymers (Mn < 5 kDa). These results are consistent with charge transfers in the gas phase as the process for cation adduction of synthetic polymers in MALDI.

Ce travail s'intéresse à l'organisation fonctionnelle du système sensorimoteur. La somatotopie est une caractéristique essentielle de M1, mais l'organisation fonctionnelle des autres aires motrices (PM, SMA, et IPL) n'est pas encore clairement établie. Premièrement, nous avons exploré par IRMf l'organisation fonctionnelle sensorimotrice chez des sujets sains exécutant des mouvements simples. Nos résultats montrent que les représentations motrices sont organisées selon des synergies musculaires et qu'une organisation somatotopique, différente de celle de M1, existe dans l'IPL. Bien qu'elle fasse régulièrement l'objet de critiques, la DES est à la base de la plupart de nos connaissances sur le cortex moteur, que confirme les études en IRMf. Ainsi, en réponse au débat en cours, nous avons passé en revue les arguments récents confortant la confiance que nous pouvons accorder à la DES. Des études récentes concluent à l'implication du PPC dans l'intention motrice, mais le débat reste ouvert sur la relation entre intention et préparation motrices. Certains prétendent que l'intention serait le sous-produit de la préparation motrice, ne laissant aucune place à la volonté dans le contrôle moteur. Pour étudier cette question, nous avons mis en place une expérience comportementale, incluant des tâches de réaction simple et de Libet pour comparer les deux processus cognitifs. Nos résultats montrent que le temps de réaction entre intention interne et réaction motrice est égal à celui séparant commande externe et réaction motrice. Cela contredit donc l'affirmation selon laquelle la préparation motrice précèderait l'intention et donc que l'intention émergerait du processus d'intention motrice / In this thesis, I am interested in the functional organization of human cortical sensorimotor system. Somatotopy is the prominent structure of the functional organization in sensory and motor cortex. However, the structure of the functional organization in higher order motor area, such as IPL is little known. Therefore, in the first part, I study the functional organization of human sensory- and motor- related brain regions using fMRI, by guiding healthy subjects to perform simple repetitive movements of different body parts. Our results demonstrate that, 1) motor synergy is the neural basis represented in the motor cortex; and 2) somatotopic organization also exists in IPL but with different structure from that of sensorimotor cortex. Despite continuous criticism on DES, most of our primitive knowledge of the sensorimotor cortex comes from DES studies, and our fMRI result supports the findings of DES. In response to the ongoing debate on DES, in the second study, we review recent evidence to re-establish the confidence on DES. Accumulating evidence indicates that PPC is related to the emergence of motor intention. However, debate on the relation between motor intention and preparation never stops, some claims that motor intention is the byproduct from motor preparation, thus denying the volition of human motor control. Besides this complexity, we design a straightforward behavior experiment, including simple reaction task and Libet task, in order to compare the cognitive process of motor preparation and motor intention. Our result shows that RT from internal motor intention to motor output is equal to the RT from external cue to motor output, thus rejecting the possibility that motor preparation starts in advance of motor intention and doesn't support that motor intention arises from the process of motor intention

L’objectif de cette thèse est la synthèse de composés de manganèse et de matériaux hybrides qui soient intéressants du point de vue bioinorganique et magnétique. Pour accomplir ce but, nous avons découpé la stratégie en trois étapes constituant les différents chapitres de ce manuscrit :(a) Synthèse et caractérisation des composés moléculaires de manganèse et l’étude de leurs propriétés magnétiques.Nous avons réussi à obtenir la structure cristalline des vingt-trois nouveaux composés de Mn de différentes nucléarités, d’état d’oxydation II, III ou IV. Nous avons étudié les propriétés magnétiques de ces composés et nous avons établi des corrélations magnéto-structurales. Les composés de MnII ont été aussi étudiés par spectroscopie RPE.(b) Synthèse et caractérisation des matériaux hybrides basés sur des composés moléculaires de manganèse insérés dans de la silice mésoporeuse. Les composés moléculaires sélectionnés ont été insérés dans de la silice mésoporeuse (du type MCM-41). Les complexes de Mn dans les supports ont été caractérisés par ATG, XPS, ICP-OES, spectroscopie IR et mesures magnétiques. (c) Étude des propriétés catalytiques des composés moléculaires et des matériaux hybrides.Une famille de composés moléculaires obtenus dans cette thèse sont des modèles structuraux et fonctionnels de la catalase à Mn, une enzyme présente dans certaines bactéries, ayant des propriétés antioxydantes (H2O2 « scavenger »). L’activité catalase pour ces composés et les matériaux hybrides dérivés a été étudiée dans l’acétonitrile et dans l’eau. / The main objective of this work is the synthesis of manganese compounds and hybrid materials that may be relevant from a bioinorganic and magnetic point of view. The developed strategy comprises three main steps that form different sections in this thesis:(a) Synthesis and characterization of molecular manganese compounds and study of the magnetic propertiesThe crystal structure of twenty-three new Mn compounds of different nucleartities were obtained in which the Mn oxidation state is II, III, or IV. The magnetic properties of all these compounds were profoundly studied and they have been rationalized with their structural and electronic parameters. The MnII compounds were also studied with EPR spectroscopy. (b) Synthesis and characterization of hybrid materials based on molecular manganese compounds inside mesoporous silica.Selected molecular compounds were inserted inside mesoporous silica (MCM-41 type). The Mn complexes inside the supports were characterized with TGA, XPS, ICP-OES, IR spectroscopy, and magnetic measurements.(c) Study of the catalytic properties of both molecular compounds and hybrid materials.A family of the molecular compounds obtained in this work are structural and functional models of the Mn catalase, an enzyme found in some bacteria with antioxidant properties (H2O2 scavenger). The catalase activity for these compounds and the hybrid materials was studied in acetonitrile and water.

Introduction : Au Canada, 100 000 personnes sont victimes d'un traumatisme craniocérébral (TCC) annuellement. Les 16-24 ans présentent l’un des taux d’incidence les plus élevés, ce qui signifie qu’une grande partie des victimes et ces personnes vivront en moyenne 50 ans avec les séquelles physiques et cognitives du TCC. De plus, 10% des personnes qui ont subi un traumatisme crânien souffriront des séquelles d’un TCC grave leur causant d’importantes difficultés de fonctionnement, particulièrement au niveau des activités plus complexes de la vie quotidienne, comme la préparation de repas. Les technologies d’assistance à la cognition (TAC) ont démontré leur pertinence pour faciliter le fonctionnement dans leurs habitudes de vie des personnes vivant avec les séquelles d’un TCC. Toutefois, aucune TAC spécifique à la préparation de repas et à cette clientèle n’est actuellement disponible. Méthodologie : La présente thèse présente le volet clinique de la conception d’une technologie d’assistance à la préparation des repas, conception réalisée dans le cadre d’un projet interdisciplinaire joignant les sciences de la réadaptation et de l’informatique. Cette technologie d’assistance nommée COOK (Cognitive Orthosis for coOKing) a été développée avec et pour des personnes qui ont subi un TCC grave vivant en résidence spécialisée. Une approche de conception centrée sur l’utilisateur a d’ailleurs été retenue et organise le projet en trois grandes étapes : 1- l’analyse des besoins 2- le design de la TAC et 3- l’évaluation de ses effets. Une analyse des besoins a d’abord été réalisée auprès des futurs utilisateurs ainsi qu’auprès des acteurs clés afin de dresser le profil des futurs utilisateurs, d’identifier les interventions pertinentes pour optimiser leur fonctionnement et pour ensuite traduire ces interventions en exigences cliniques pour faciliter le design. La phase de design a permis de développer une technologie basée sur les données probantes en réadaptation cognitive et répondant aux besoins spécifiques des futurs utilisateurs. Ces derniers ont d’ailleurs collaboré avec l’équipe tout au long de cette phase. COOK a ensuite été implanté chez les trois participants afin d’évaluer les effets de son utilisation à court et long terme (1, 3 et 6 mois post-implantation) et d’améliorer son utilisabilité. Résultats : Grâce à l’analyse des besoins, trois profils de futurs utilisateurs ont été dressés et les meilleures pratiques en réadaptation cognitive pour répondre à leurs besoins spécifiques ont été identifiées, facilitant ainsi la conception interdisciplinaire de COOK. Avec l’aide de COOK et d’interventions cliniques complémentaires, les trois participants ont tous repris la préparation des repas de façon sécuritaire. De plus, COOK a démontré une efficacité intéressante et les participants étaient satisfaits de la technologie, sauf auprès d’un participant qui ne voyait pas l’utilité pour lui. Conclusion : Cette technologie semble donc prometteuse pour la réadaptation et le maintien à domicile de clientèles présentant des incapacités cognitives. D’autres travaux seront nécessaires afin d’adapter cette technologie à d’autres clientèles et différents milieux de vie. / Introduction: In Canada, 100,000 people suffer from traumatic brain injury (TBI) each year. The incidence is highest in individuals between 16-24 years of age, which means that people living with TBI will live an average of 50 years with the physical and cognitive sequelae. Of these individuals, 5% will have sustained a severe TBI, which will cause significant difficulties in their functioning, particularly in complex daily activities such as meal preparation. Assistive Technology for Cognition (ATC) has been shown to have high potential to facilitate the functioning of people with TBI. However, no ATC for meal preparation is currently available or suitable for this clientele. Methodology: As part of an interdisciplinary project, combining the disciplines of rehabilitation and computer sciences, COOK (Cognitive Orthosis for coOKing), an assistive technology to support meal preparation, was designed with and for people with severe TBI. This thesis presents the clinical aspect of the conception. For the design phase, a user-centered design methodology was chosen and organized into 3 main steps: 1- ATC needs analysis 2-design, and 3- evaluation of usability. As a result, a needs analysis was first conducted with future users and key stakeholders (3 future users, their relatives, the staff of the living environment and their healthcare professionals, and key external stakeholders). The design addressed the needs of residents with evidence-based practice guidelines in the cognitive rehabilitation field and these were translated into technological features. Future users were constantly consulted throughout the design process. Next, COOK was implemented with 3 future users in order to evaluate and improve its usability (1-, 3- and 6-months post-implementation). In addition, COOK demonstrated interesting efficiency and participants were satisfied with the technology, except for one participant who did not see how COOK could be of use for him. Results: The 3 participants with severe TBI have all resumed safe meal preparation with COOK. This technology has high potential for rehabilitation and home care for clients with cognitive impairments. Further work will be necessary to adapt this technology to other clienteles and different living environments.

Objectif de l’étude. La compréhension des émotions est un sujet qui intéresse les chercheurs puisqu’elle contribue à la régulation des émotions, l’intégration et la réussite scolaire. Dans la présente étude, on cherche à évaluer la contribution de l’attachement et du langage réceptif à 5 ans sur le développement de la compréhension des émotions à 6 ans et ce en contrôlant pour l’âge de l’enfant et le risque familial (immigration des parents, revenu familial, statut familial, éducation de la mère). Ensuite, on cherche à évaluer le rôle modérateur du sexe de l’enfant sur les liens étudiés. Méthode. Les participants proviennent de l’étude longitudinale 3D transition pour un échantillon de 196 enfants. Les mères ont complété l’échelle du Attachment Insecurity Screening Inventory (AISI). L’échelle de vocabulaire en image de Peabody (EVIP) et le test de compréhension des émotions (TEC) ont été mesurés directement auprès de l’enfant. Résultats et conclusion. Les analyses de régression linéaires démontrent la présence d’un lien significatif entre le langage réceptif à 5 ans et la compréhension des émotions à 6 ans. Également, à 6 ans les filles ont un niveau plus élevé de compréhension des émotions que les garçons. En ce qui concerne l’attachement, les résultats n’indiquent pas de lien avec la compréhension des émotions. Les résultats soulignent l’importance d’intervenir dès un jeune âge sur le langage réceptif qui peut avoir une influence sur le développement des compétences socioémotionnelles de l’enfant et ce particulièrement auprès des garçons. / Study aims. Emotion understanding is a topic of interest to researchers as it contributes to the regulation of emotions, integration and academic success. In the present study, we seek to assess the contribution of attachment and receptive language at age 5 on the development of emotional understanding at age of 6, controlling for child age and family risk (parents' immigration status, family income, family structure, mothers’ education). Then, we tested the moderating role of child sex on the links studied. Method. The participants came from the longitudinal 3D transition study with a sample of 196 children. Mothers completed the Attachment Insecurity Screening Inventory (AISI) scale. The Peabody Picture Vocabulary Scale (EVIP) and the Test of Emotion Understanding (TEC) were administered directly to the child. Results and conclusion. Linear regression analyses show a significant association between receptive language at age 5 and emotion understanding at age 6. Also, at 6 years, girls have a higher level of emotion understanding than boys. Regarding attachment, the results do not show any connection with emotion understanding. The results underline the importance of intervening from an early age on receptive language which can influence the emotional development of children, especially for boys.

Les athlètes qui reprennent le sport après avoir subi une commotion cérébrale sont considérés comme « prêts » lorsqu'ils ont complété un processus de six étapes qui augmente l'effort physique et cognitif. Cependant, ce processus néglige largement les facteurs psychosociaux impliqués dans le retour au sport après une commotion cérébrale. Cette étude qualitative a utilisé une méthodologie narrative et une position philosophique constructiviste pour explorer les perceptions de 12 (n = 6 femmes) étudiants-athlètes universitaires canadiens ayant subi une commotion dans la préparation psychologique pour reprendre le sport. Les participants étaient âgés de 18 à 25 ans au moment de leur commotion et ont été absents du sport pendant au moins un mois. Chaque athlète a participé à deux entrevues via Zoom (entrevue 1 : M = 103 min ; entrevue 2 : M = 88 min). Les données ont été analysées en utilisant la non-fiction créative. Six thèmes narratifs ont été interprétés à partir des données : confiance, peur, identité, soutien, pression et cas par cas. Deux récits composites ont été écrits pour illustrer les thèmes narratifs impliqués dans la préparation psychologique. L'histoire de Pierre-Olivier dépeint ses pensées, ses émotions et les interactions en tant que joueur de hockey universitaire masculin de deuxième année qui était prêt à retourner au sport et qui a connu des résultats positifs. L'histoire de Pierre-Olivier se concentre sur les jours précédant son retour au sport après avoir reçu l’autorisation médicale. L'histoire d'Andrea présente le portrait d'une capitaine d'une équipe féminine de rugby qui n'était pas prête à son retour et qui a connu des résultats négatifs. L'histoire d'Andrea est un retour sur son autorisation médicale lorsqu'elle parle avec son médecin, et ses interactions avec une ancienne co-équipière qui cherchent ses avis. Cette étude est l'une des premières à examiner la préparation psychologique des athlètes ayant subi une commotion cérébrale. Ces résultats indiquent la nécessité d'une évaluation plus globale des athlètes ayant subi une commotion cérébrale afin d'aider à déterminer qui est (et qui n'est pas) prêt à reprendre le sport après une commotion cérébrale. / Athletes returning to sport following a concussion are deemed ‘ready’ once they have completed a six-step process that increases in physical and cognitive exertion. However, this process largely overlooks psychosocial factors involved in returning to sport following a concussion. This qualitative study used a narrative methodology underpinned by a constructivist philosophical position to understand 12 (n = 6 females) formerly concussed Canadian university student-athletes’ perceptions of the factors they believed were involved in feeling psychologically ready to return to sport. Participants were aged 18 to 25 years during their concussion and experienced a minimum of one-month absence from sports. Each athlete participated in two Zoom interviews (interview 1: M = 103 min; interview 2: M = 88 min). The data was analyzed using creative non-fiction. Six themes were interpreted from the data: confidence, fear, identity, pressure, support, and case-by-case. Two composite narratives were written to depict the themes involved in psychological readiness. Pierre-Olivier’s story portrays the thoughts, emotions, and interactions of a second-year university men’s ice hockey player who was ready to return to sport and experienced successful outcomes. Pierre-Olivier’s story focuses on his growing readiness leading up to his first game following his medical clearance. Andrea’s story portrays a women’s rugby captain who was not ready to return to sport and experienced an unsuccessful return to sport. Andrea’s story depicts a flashback to a conversation with her doctor during her medical clearance and her interactions with a former teammate seeking advice. This study is among the first to examine psychological readiness among concussed athletes. These results indicate a need for a more holistic assessment of concussed athletes to help identify who is (and who is not) ready to return to sport following a concussion.

Due to their unique properties, engineered nanomaterials are now widely used in numerous commercial products. Cerium oxide (CeO2) nanoparticles (NPs) are among the most commonly used engineered NPs, with applications in surface coatings, catalysis, the manufacturing of semiconductors, biomedicine and agriculture. With the significant increase in the production and use of CeO2 NPs, concern is increasing over their release into the environment and their subsequent fate and toxicity. In order to evaluate their environmental risk, it is necessary to detect, quantify and characterize the NPs in all environmental compartments. Unfortunately, analyses of NPs in natural systems are challenging due to their small sizes, their low concentrations (∼ ng L-1) and the complexity of environmental matrices, which also contain natural colloids. Single particle inductively coupled plasma mass spectrometry (SP-ICP-MS) is a specific and sensitive technique that enables the detection of very low concentrations (∼ ng L-1) of NPs and it can provide information on their number concentrations, sizes, and size distributions. This technique is often limited by high size detection limits (SDL). However, it is especially important to obtain rigorous size, concentration, and fate data for the smallest NPs, since they are expected to have the greatest environmental risk. To that end, the specific objective of this thesis was to develop an improved method for the detection, quantification, and characterization of CeO2 NPs in complex natural waters using SP-ICP-MS. The project was then divided into several objectives: (1) decrease the SDL for CeO2 NPs; (2) optimize the preparation method for natural water samples; (3) apply the preparation and the analysis methods to detect, quantify, and characterize CeO2 NPs in several natural water samples and commercial products, such as a paint and a stain; (4) identify the origin (natural or engineered) of the detected CeO2 NPs; (5) quantify and characterize the release of CeO2 NPs from paint and stain under natural weathering scenarios; and (6) evaluate the effect of different physicochemical conditions (pH, ionic strength, and NOM) on the fate of CeO2 NPs after their release. A high sensitivity sector field ICP-MS (SF-ICP-MS) with microsecond dwell times (50 μs) was used to lower the SDL of CeO2 NPs to below 4.0 nm. While filtration is often used as a preparation method for SP-ICP-MS, its effect on the concentrations and sizes of NPs is unknown. For this purpose, the interactions between six different membrane filters and CeO2 NPs in aqueous samples were examined. The highest recoveries were observed for polypropylene membranes, where 60 % of the pre-filtration NPs were found in a rainwater and 75% were found in a river water. Recoveries could be increased to over 80% by pre-conditioning the filtration membranes with a multi-element solution. Similar recoveries were obtained when samples were centrifuged at low centrifugal forces (≤1000xg). SF-ICP-MS was then used to detect CeO2 NPs in Montreal rainwater, St. Lawrence River water, a paint, and a stain. A significant decrease in the concentrations of CeO2 NPs, initially contained in paint and stain, was measured over time under different conditions, which was attributed to agglomeration and/or dissolution. Finally, when painted and stained panels were placed outside, the released Ce in the precipitation was mainly in the dissolved form with no significant release of CeO2 NPs. / En raison de leurs propriétés uniques, les nanomatériaux manufacturés sont maintenant largement utilisés dans de nombreux produits commerciaux. Les nanoparticules (NPs) de dioxyde de cérium (CeO2) sont parmi les NPs manufacturées les plus couramment utilisées, avec des applications dans les revêtements de surface, la catalyse, la fabrication de semi-conducteurs, la biomédecine et l’agriculture. Avec l’augmentation significative de la production et l’utilisation des NPs de CeO2, l’inquiétude grandit quant à leur rejet dans l’environnement et à leur devenir et toxicité subséquente. Afin d’évaluer leur risque environnemental, il est nécessaire de détecter, quantifier et caractériser les NPs dans tous les compartiments environnementaux. Malheureusement, les analyses des NPs dans les systèmes naturels sont difficiles en raison de leurs petites tailles, de leurs faibles concentrations (∼ ng L-1) et de la complexité des matrices environnementales, qui contiennent également des colloïdes naturels. La spectrométrie de masse à plasma à couplage inductif en mode particule unique (SP-ICP-MS) est une technique spécifique et sensible qui permet la détection de très faibles concentrations (∼ ng L-1) de NPs en fournissant des informations sur leurs concentrations en nombre, leurs tailles et leurs distributions de taille. Cette technique est souvent limitée par des limites de détection de taille (SDL) élevées. Cependant, il est particulièrement important d’obtenir des données précises sur la taille, la concentration et le devenir des plus petites NPs, qui présentent un plus grand risque environnemental. À cette fin, l’objectif spécifique de cette thèse était de développer une méthode améliorée pour la détection, la quantification et la caractérisation des NPs de CeO2 dans les eaux naturelles complexes à l’aide de SP-ICP-MS. Le projet a ensuite été divisé en plusieurs parties : (1) diminuer la SDL pour les NPs de CeO2; (2) optimiser la méthode de préparation des échantillons d’eau naturelle; (3) appliquer les méthodes de préparation et d’analyse pour détecter, quantifier et caractériser les NPs de CeO2 dans plusieurs échantillons d’eau naturelle et produits commerciaux, telles qu’une peinture et une teinture; (4) identifier l’origine (naturelle ou manufacturée) des NPs de CeO2 détectées; (5) quantifier et caractériser le relargage des NPs de CeO2 de la peinture et de la teinture sous différents scénarios météorologiques; et (6) Évaluer l’effet des différentes conditions physicochimiques (pH, force ionique, et la présence de la matière organique naturelle) sur le devenir des NPs de CeO2 après le relargage. Un ICP-MS à secteur magnétique (SF-ICP-MS) à haute sensibilité avec des temps d’acquisition (i.e. ‘dwell times’) à l’échelle de microsecondes (50 μs) a été utilisé pour diminuer la SDL des NPs de CeO2 à moins de 4.0 nm. Alors que la filtration est souvent utilisée comme méthode de préparation pour le SP-ICP-MS, son effet sur les concentrations et les tailles des NPs est inconnu. Pour cela, les interactions entre six filtres avec des membranes différentes et les NPs de CeO2 dans des échantillons aqueux ont été examinées. Les recouvrements les plus élevés ont été observés pour la membrane de polypropylène, où 60% des NPs de pré-filtration ont été trouvées dans l’eau de pluie et 75% dans les eaux de rivière. Les recouvrements pourraient être augmentés à plus de 80% en préconditionnant les membranes des filtres avec une solution multi-éléments. Des recouvrements similaires ont été obtenus lorsque les échantillons ont été centrifugés à une faible vitesse de rotation (≤1000xg). Le SF-ICP-MS a ensuite été utilisé pour détecter des NPs de CeO2 dans une eau de pluie de Montréal, une eau du fleuve St. Laurent, une peinture et une teinture. En se basant sur le rapport de cérium/lanthane (Ce/La), les NPs de CeO2 détectées dans la pluie sont majoritairement d’origine naturelle alors que celles dans la peinture et la teinture sont manufacturées. Une diminution significative des concentrations des NPs de CeO2, originairement contenues dans la peinture et la teinture, a été mesurée avec le temps, sous l’effet de différentes conditions, ce qui a été attribué à l’agglomération et/ou la dissolution. Finalement, lorsque des panneaux peints et teints ont été placés à l’extérieur, le Ce relargué était principalement sous la forme dissoute, sans relargage significatif des NPs de CeO2.

Les sols agricoles fertilisés et les sols cultivés avec des légumineuses peuvent constituer une source considérable de N2O dans l'atmosphère. Le mode de travail de sol modifie considérablement les propriétés physiques, chimiques et biologiques régulant la production de ce gaz dans le sol. Puisque le N2O possède un pouvoir de réchauffement élevé pouvant contribuer au phénomène d'effet de serre, il importe de savoir dans quelles situations et dans quelle mesure la pratique du semis direct et du labour conventionnel est susceptible d'influencer les émissions de ce gaz. Au cours de la saison 2004 et 2005, des flux gazeux ont été mesurés à l'aide de chambres à régime variable sur des parcelles expérimentales soumises à différentes régies de travail de sol (semis direct et labour) et de fertilisation azotée. En 2004, les flux de N2O ont été évalués dans les parcelles sous semis direct et labourées cultivées en maïs fertilisées à un taux de 0, 80 ou 160 kg N ha"1 sous forme de NH4NO3. En 2005, les flux de N2O ont été mesurés dans les mêmes parcelles cultivées en soya (glycine max.) et n'ayant reçu aucun apport azoté minéral. En 2004, les émissions de N2O cumulées sur l'ensemble de la saison de croissance ont été grandement corrélées avec la dose d'azote (p<0.0001) avec des pertes de 1.0, 2.0 et 2.5 kg N ha"1 pour les parcelles ayant reçues respectivement 0, 80 et 160 kg N ha"1 . Aucune différence significative n'a toutefois été observée en ce qui a trait aux pertes cumulées sur la saison en fonction des modes de travail de sol. En 2005, des pertes de N2O supérieures ont été notées dans les parcelles en semis direct comparativement aux parcelles labourées (2.52 kg N ha"1 et 1.52 kg N ha"1 respectivement) mais aucun effet résiduel de la fertilisation de 2004 n'a été observé. Les flux ont été corrélés avec les concentrations en N2O dans le profil de sol, les teneurs en NO3-N, le taux de saturation en eau de la porosité du sol (TSPS) et les précipitations. Cette étude a permis de démontrer que, sous nos conditions, 1% de l'azote minéral ajouté est perdu sous forme de N2O et que l'effet du mode de travail du sol sur les émissions de N2O est variable selon les conditions pédoclimatiques rencontrées au cours de la saison. / Fertilized agricultural soils and soil cropped with legumes can be a significant source of N2O emission into the atmosphere. By modifying soil physical, chemical and biological properties, tillage may considerably influence N2O emission from soil. Considering that N2O has a high global warming potential, it is essential to evaluate when and how reduced tillage and conventional tillage may increase the magnitude of N2O fluxes from soil. In 2004 and 2005, non steady-state chambers were used to evaluate N2O fluxes from plots that were managed under different tillage intensity (no-till and moldboard plowing) and different rates of mineral nitrogen fertilizers application. In 2004, N2O emissions were evaluated under no-till and moldboard plowed plots planted in corn where different rates of nitrogen fertilizers (0, 80 and 160 kg N ha"1 as NH4NO3) were applied to all main plots. In 2005, N2O fluxes were evaluated under non-fertilized no-till and moldboard plowed plots planted in soybean (glycine max). In 2004, the cumulative N2O-N lost from soil increased linearly with the amount of mineral nitrogen (N) fertilizer applied (1.0, 2.0 et 2.5 kg N ha"1 in plot fertilized with 0, 80 and 160 kg N ha"' respectively). However, the cumulative N2O-N lost from soil did not vary with tillage. In 2005, cumulative N2O-N emissions in soybean planted plot were higher under no-till than under conventional tillage (2.52 kg N ha"1 and 1.52 kg N ha" respectively). On the other hand, no residual effect of fertilizers applications of 2004 were observed on the final cumulative N2O-N lost of 2005. At different sampling periods, N2O concentration in soil and fluxes were correlated to soil parameters of NO3-N, water filled pore space (WFPS) and rain intensity. This study demonstrates that the rate of nitrogen fertilizers application and the tillage intensity may increase the potential of N2O production in agricultural soils depending of the climatic conditions observed in the season.