L’agriculture moderne doit assurer notre sécurité alimentaire dans le contexte d’un changement climatique qui entraîne une baisse des rendements. Une meilleure compréhension des facteurs contrôlant la recombinaison méiotique ouvrirait la voie à la modification du nombre et de la répartition des crossing-overs, ce qui permettrait une localisation plus précise des facteurs génétiques contrôlant les caractères d’intérêt agronomique et faciliterait le pyramidage d’allèles favorables au sein d’un même génotype élite. Pendant ma thèse, j’ai développé une méthode de mesure à haut débit de la recombinaison chez la levure Saccharomyces cerevisiae pour étudier la diversité de la recombinaison et de l’interférence au sein d’une collection de 24 souches représentatives de la diversité de l’espèce ainsi qu’au sein d’un dispositif di-allèle à cinq parents. Les résultats montrent un nombre moyen de crossing-overs par méiose compris entre 24 et 61, ce qui est plus élevé que chez la majorité des autres espèces. Plus particulièrement, les profils de recombinaison diffèrent entre souches, atteignant un écart d’un facteur 9 dans certaines régions. Les souches originaires d’habitats peu stables n’ont cependant pas un niveau de recombinaison plus élevé que les souches originaires d’environnements stables. En outre, la plupart des souches montrent de l’interférence dont la force est corrélée positivement avec le niveau de recombinaison. L’étude de la relation entre niveau de recombinaison et similarité de séquence entre homologues, à différentes échelles locales ou globales, indique que la recombinaison est contrôlée à la fois par des éléments cis et des facteurs trans. Par ailleurs, l’hétérozygotie chez les hybrides a un effet négatif sur le niveau de recombinaison, mais les homozygotes ont aussi un niveau de recombinaison réduit par un effet de dépression de consanguinité. Ce travail permettra maintenant d’étudier la réponse de la recombinaison à la sélection et de détecter les QTL de nombre de crossing-overs, afin d’identifier des gènes qui contrôlent la recombinaison. / Modern agriculture must ensure food security in a context of climate change that will lower yields. A better understanding of the factors controlling meiotic recombination could pave the way to modifying the number and distribution of crossing-over, which would allow a more precise localization of genetic factors controlling agronomic traits, and facilitate gene pyramiding in selection programs. During my thesis, I developed a method for high-throughput measurement of recombination rates in the yeast Saccharomyces cerevisiae. This allowed me to study the diversity of recombination and interference in a collection of 24 strains representing most of the diversity of the species, as well as within a five-parent di-allele design. The results show an average number of crossovers per meiosis ranging between 24 and 61, higher than in the majority of other species. Furthermore, recombination patterns differ between strains, and ratios of local recombination rates show 9-fold differences in some regions. Strains from unstable habitats, however, do not have a higher level of recombination than those from stable environments. In addition, most strains show interference whose strength is positively correlated with the level of recombination. The study of the relationship between recombination rate and sequence similarity between homologs at different scales (from local to global) indicates that recombination is controlled by both cis elements and trans factors. Lastly, heterozygosity in hybrids has a negative effect on crossing-over, but homozygotes also have a reduced level of recombination due to inbreeding depression. This work will now be used to study the response of recombination to selection and to detect QTL of crossover number in order to identify genes controlling recombination.

Cette thèse présente une contribution à l'amélioration de certains résultats concernant les algorithmes en Algèbre linéaire et plus particulièrement les algorithmes sur les matrices structurées. Nous présentons un nouvel algorithme de diagonalisation par blocs des matrices de Hankel, particulièrement efficace. Dans le cas où la matrice de Hankel correspond à une suite récurrente linéaire, nous retrouvons ainsi l'algorithme de Berlekamp-Massey, mais dans une version simplifiée (plus facile à expliquer et à programmer) et accélérée par des troncatures. En outre notre version permet une gestion dynamique des données. Notre diagonalisation par blocs, qui s'applique sur un corps arbitraire, nous permet de donner une démonstration purement algébrique et simple d'un délicat théorème de Frobenius pour la signature d'une forme de Hankel réelle. Nous donnons également une étude approfondie de l'algorithme d'Euclide signé et de ses versions matricielles pour les matrices de Hankel et de Bezout associées à un couple de polynômes. Nous expliquons les rapports existants entre différents algorithmes connus dans la littérature.

La production agricole doit augmenter à un rythme jamais atteint pour faire face à la forte hausse attendue de la demande alimentaire. La sélection génomique (SG) pourrait y contribuer en donnant la possibilité de sélectionner des individus uniquement sur leur génotype, rendant ainsi l'amélioration génétique des rendements plus efficace. L'amélioration actuelle de la production du palmier à huile, première plante oléagineuse au monde, se fait par sélection récurrente réciproque pour produire des hybrides. L'intégration de la SG à ce schéma aurait des retombées majeures. Cette thèse vise à évaluer le potentiel de la SG pour prédire les aptitudes à la combinaison hybride dans les populations parentales (Deli et groupe B).Des données du dernier cycle d'amélioration ont permis d'obtenir la première estimation empirique de la précision de la SG. Malgré les petites populations disponibles pour calibrer le modèle génomique, cette étude a montré qu'avec des candidats à la sélection apparentés à la population de calibration (plein-frères, descendants), la précision était suffisante pour faire une présélection sur certaines composantes du rendement dans le groupe B. Par ailleurs, des simulations sur quatre générations ont montré que, pour plusieurs stratégies de SG (en particulier avec une calibration faite uniquement à la première génération en incluant des génotypes d'hybrides), la précision de sélection chez les individus non testés en croisement était suffisante pour sélectionner des parents uniquement sur leur génotype. Ceci a abouti à une augmentation de plus de 50% du gain génétique annuel. Une augmentation pus rapide de la consanguinité a aussi été mise en évidence, mais elle pourrait être limitée par des méthodes classiques de gestion de la consanguinité. Finalement, les données expérimentales et simulées indiquent que la SG pourrait diminuer l'intervalle moyen de génération et accroître l'intensité de sélection, accélérant ainsi considérablement le progrès génétique sur le rendement en huile de palme. Un schéma de sélection génomique récurrente réciproque est proposé pour le palmier à huile. Son application nécessite de confirmer expérimentalement les simulations en estimant sur plusieurs générations la précision de sélection sans recalibration du modèle. Ces futures recherches devraient utiliser les nouveaux modèles de SG, potentiellement plus efficaces (prise en compte des effets non additifs ou d'informations a priori sur les effets des marqueurs, etc.). / Agricultural production must increase at an unprecedented rate to meet the strong growth expected in food demand. Genomic selection (GS) could contribute to reaching this goal by allowing selection of individuals on their sole genotype, making breeding more efficient. Breeding for yield in oil palm, the first oil crop in the world, is currently based on hybrid production by reciprocal recurrent selection. The integration of GS to this scheme would have major repercussions. This thesis aims to assess the potential of GS to predict hybrid combining abilities in parental populations (Deli and group B). Data from the last breeding cycle were used to obtain the first empirical estimate of GS accuracy. Despite the small populations available to calibrate the genomic model, the study showed that with candidates related to the training population (sibs, progenies), the accuracy was sufficient to make a pre-selection in the group B on some yield components. In addition, simulations over four generations showed that the accuracy of several GS strategies (especially when training the model only in the first generation using hybrid genotypes) was high enough for non progeny tested individuals to allow selecting among them on their genotype. This resulted in an increase of more than 50% of annual genetic gain compared to traditional breeding. A faster increase in inbreeding was also demonstrated, but this could be limited by conventional methods of inbreeding management. Finally, the experimental and simulated data indicated that GS could reduce the average generation interval and increase the selection intensity, vastly speeding up the genetic progress for oil palm yield. A recurrent reciprocal genomic selection scheme was suggested for oil palm. Its application requires an experimental confirmation of the simulations, by estimating GS accuracy over several generations without retraining the model. Future research should use new GS models, potentially more effective (taking into account non additive effects or a priori information on marker effects, etc.).

L'évaluation médico-économique (EME) joue un rôle de plus en plus important dans le développement des recommandations cliniques et les décisions de prix et remboursement des produits de santé, notamment des vaccins. L'EME des vaccins fait l'objet de procédures et de recommandations méthodologiques spécifiques, distinctes des médicaments, dans de nombreux pays. Cette thèse illustre et répertorie les différentes questions méthodologiques concernant l'EME des programmes de vaccination sur la base de six études : estimation de la morbidité, mortalité et coûts liés aux infections à cytomégalovirus chez les receveurs de greffe d'organe solide ; description de l'état de santé subjectif et qualité de vie liée à la santé chez les femmes atteintes de candidose vulvovaginale récurrente (CVVR) ; revue critique des EME de la vaccination de rappel contre la coqueluche ; revue critique des EME de la vaccination contre le rotavirus ; analyse coût-efficacité de la vaccination antigrippale chez les personnes de 50 à 64 ans ; analyse coût-efficacité d'un vaccin antigrippal quadrivalent en Ontario. L'EME des programmes de vaccination nécessite de prédire l'effet d'un vaccin dans la vie réelle à partir d'essais cliniques, ce qui est particulièrement difficile pour plusieurs raisons : l'épidémiologie d'une infection peut varier dans le temps et l'espace, la réduction du risque d'infection après vaccination est différente de celle du risque de maladie, et la vaccination peut conduire à une augmentation ou diminution du risque chez les personnes non-vaccinées. De plus, la mesure et la valorisation des effets sur la qualité de vie soulèvent des questions méthodologiques et requièrent des choix normatifs liés aux faits que de nombreux vaccins ciblent les enfants, et que la réduction du risque peut améliorer la qualité de vie en dehors des périodes de maladie. Nous établissons finalement des recommandations pour les futures EME de programmes de vaccination, concernant la définition des stratégies à comparer, le choix de structure de modèle, l'estimation des paramètres cliniques et épidémiologiques, et la mesure et la valorisation de la qualité de vie et des coûts / Economic evaluation plays an increasingly important role in the development of clinical recommendations and pricing and reimbursement decisions for healthcare interventions, and particularly for vaccination. Specific processes and methodological recommendations have been developed for the economic evaluation of vaccines in many countries. This thesis identifies and illustrates different methodological questions about the economic evaluation of vaccination programs based on six studies: estimation of morbidity, mortality and costs associated with cytomegalovirus infections among receivers of solid organ transplant; description of subjective health state and quality of life among women with recurrent vulvovaginal candidosis; critical review of economic evaluations of pertussis booster vaccination; critical review of economic evaluations of rotavirus vaccination; cost-effectiveness analysis of influenza vaccination for people aged 50 to 64 years; cost-effectiveness analysis of a quadrivalent influenza vaccine in Ontario. The economic evaluation of vaccines requires predicting the effectiveness of vaccination based on clinical trial data, which is particularly difficult for several reasons: the epidemiology of an infection may vary over time and space, the effectiveness against infection may differ from effectiveness against disease, and vaccination may lead to an increase or decrease in the burden of disease among non-vaccinated persons. In addition, the measurement and valuation of effects of vaccination on quality of life raises methodological questions and requires normative choices related to the facts that many vaccines target children and that the reduction in risk may improve quality of life outside illness periods. We finally establish recommendations for future economic evaluations of vaccination programs, related to the definition of vaccination strategies to compare, the choice of model structure, the estimation of clinical and epidemiological parameters, and the measure and valuation of quality of life and costs

Résumé : La douleur lombaire (DL) est l’une des conditions musculosquelettiques les plus fréquentes et coûteuses au Canada. La prévalence annuelle de DL aigüe varierait de 19 % à 57 %, et un patient sur quatre souffrirait de récurrence dans la même année. La présente étude vise donc à produire une analyse descriptive de l’épidémiologie de la DL récurrente à l’échelle de la population. Une nouvelle approche méthodologique est proposée afin d’optimiser l’identification de vrais cas incidents de DL récurrente à partir d’une analyse secondaire de données administratives. Puisque 10 % des patients ayant de la DL seraient responsables de 80 % des coûts qui y sont associés, nous avons également déterminé la tendance séculaire des coûts d’interventions médicales des patients récurrents incidents entre 2003 et 2008. En utilisant le fichier des services médicaux rémunérés à l’acte de la Régie de l’assurance maladie du Québec, des cohortes prévalentes ont été construites à partir de 401 264 dossiers de patients ayant consulté au moins trois fois pour de la DL entre 1999 et 2008. Onze ans d’historique médical des 81 329 patients de la cohorte de 2007 ont ensuite été analysés afin d’exclure les patients ayant eu des consultations antérieures de DL. Une valeur prédictive positive et un coefficient de Kappa élevés ont permis d’identifier une clairance optimale pour récupérer les cas véritablement incidents. Les coûts de consultations ont ensuite été calculés pour tous les patients incidents de 2003 à 2007 à partir des manuels de facturation. Nous avons observé une prévalence annuelle de la DL récurrente de 1,64 % en 2000 chez les hommes diminuant à 1,33 % en 2007. Cette baisse a majoritairement eu lieu dans le groupe d’âge des 35-59 ans. Les femmes âgées (> 65 ans) étaient 1,4 fois plus à risque de consulter un médecin de manière récurrente que les hommes du même âge. L’incidence annuelle de la DL en 2007 était de 242 par 100 000 personnes. Les hommes de 18 à 34 ans étaient 1,2 fois plus à risque que les femmes de développer un premier épisode récurrent et les personnes âgées 1,9 fois plus à risque que les jeunes. L’incidence annuelle a diminué de 12 % entre 2003 et 2007 pendant que les coûts totaux augmentaient de 1,4 %. La médiane des coûts était la plus élevée chez les femmes âgées et tendait à augmenter dans le temps. Ces analyses secondaires suggèrent de s’intéresser particulièrement à la DL chez les personnes très âgées, et de déterminer si la baisse de fréquence de consultations récurrentes observée dans le temps est liée à une meilleure gestion de la DL ou à un problème d’accessibilité. Les coûts devraient faire l’objet d’un suivi continu pour limiter les hausses. // Abstract : Low back pain (LBP) is one of the most frequent and costly musculoskeletal health conditions in Canada. Annual prevalence was found to vary between 19 % and 57 % and likely one out of four patients experience a LBP recurrence within one year. The body of knowledge on the prevalence of recurrent LBP is still limited. This study sought to present a descriptive analysis on the epidemiology of recurrent LBP in a medical population. A new methodology is also proposed to identify true cases of incident recurrent LBP. Since 10 % of LBP patients have been reported to generate 80 % of the costs, we will sought to determine the secular trend of medical costs for the incident cohorts of 2003 to 2008. Using the Canadian province of Quebec medical administrative physicians’ claims database, 401 264 prevalent claims-based recurrent LBP patients were identified between 1999 to 2008 for having consulted at least three times for LBP in a period of 365 days. The medical history of 81 329 prevalent patients in 2007 was screened for a retrospective period of 11 years. High positive predictive values and Kappa statistics were used to determine the optimal clearance period for capturing true incidence cases among patients with no prior encounters for LBP. Physicians’ claims manuals were then used to apply a price for every intervention provided to LBP incident patients in their index year and follow-up years. We observed a decrease from 1.64 % to 1.33 % in the LBP annual prevalence between 2000 and 2007 for men. This decrease was mostly observed between 35 and 59 years of age. Older women (≥ 65 years) were 1.4 times more at risk to consult a physician for LBP in a recurrent manner than older men. The annual incidence in 2007 of adult claims-based recurrent LBP was 242 per 100 000 persons. Males of 18 to 34 years of age were found 1.2 times more at risk than their counterparts. Altogether, elderlies were 1.9 times more at risk than young adults to consult in a recurrent manner for LBP. The annual incidence decreased by 12 % between 2003 and 2007, while the direct costs increase by 1.4 %. The median cost for consultations was highest for elder women and increasing in time. These secondary analyses emphasize the importance to keep the watch on the elders in regards to LBP, and to determine if the timely decrease in morbidity is related to improvements in LBP management or to a medical accessibility issue. Also, costs will need to be surveyed on a regular basis to limit the impact of future increases.

Chez les patients asthmatiques, on retrouve un remodelage de la matrice extracellulaire des poumons, caractérisé par une augmentation du collagène ou fibrose de la couche sous-épithéliale des voies respiratoires. Le souffle, maladie inflammatoire chronique des voies respiratoires inférieures des chevaux matures, présente des similarités physiopathologiques avec l’asthme humain, incluant le remodelage. Ceci nous conduit à l’hypothèse que la fibrose de la couche sous-épithéliale pourrait être une composante des lésions pulmonaires chez les chevaux affectés, ce que notre étude avait pour objectif d’évaluer. Des biopsies pulmonaires périphériques réalisées par voie thoracoscopique ont été obtenues chez 5 chevaux témoins et 6 chevaux atteints du souffle, avant (T0) et après une stimulation antigénique de 30 jours avec du foin moisi et de la paille. Avant le début de l’étude, les sujets étaient en rémission clinique et ne démontraient aucun signe clinique de maladie. Un examen microscopique des échantillons prélevés a été réalisé après traitement au picrosirius-rouge, colorant spécifique des fibres de collagène. La surface du collagène de la couche sous-épithéliale a été mesurée et corrigée en fonction de la taille de la voie respiratoire en utilisant des techniques morphométriques standards. Les chevaux atteints de souffle ont une surface de collagène plus grande dans la couche sous-épithéliale (p<0.1) en comparaison avec les chevaux témoins. La fibrose de la couche sous-épithéliale demeure inchangée chez les chevaux malades après la stimulation antigénique de 30 jours. À T0, la fibrose de la couche sous-épithéliale est associée positivement aux variations maximales de pression pleurale et à la résistance pulmonaire chez les chevaux atteints de souffle. Les résultats de cette étude suggèrent qu’une fibrose de la couche sous-épithéliale est présente dans les voies respiratoires périphériques des chevaux atteints de souffle et contribue au déficit de fonction résiduel pulmonaire observé lors de rémission clinique. / Extracellular matrix remodelling is present in the human asthmatic lung, and is characterized by increased collagen or fibrosis of the subepithelial area of the airway. Heaves, a naturally occurring chronic lower airway inflammatory condition in horses shares aspects of pathophysiology with asthma, including features of airway remodelling. We thus hypothesize that airway fibrosis is a characteristic of remodelling in heaves. The aim of this study was to evaluate the presence of fibrosis in the subepithelial area of the peripheral airways of heaves-affected horses. Peripheral lung biopsies acquired under thoracoscopic guidance were obtained from 5 control and 6 heaves-affected horses, both before (T0) and after a 30 day antigenic challenge with mouldy hay and straw. Prior to the study, diseased horses were in clinical remission and exhibited no clinical signs of disease. Obtained samples were microscopically examined using picrosirius-red, a collagen specific histological staining technique. Collagen area in the subepithelial layer, e.g. the region between the airway smooth muscle and the epithelial layer was measured, and corrected for airway size using standard morphometric techniques. In comparison with controls, heaves-affected horses had an increased collagen content in the airway subepithelial area (p<0.1). No change in fibrosis of the subepithelial area was observed in diseased horses after the 30 day antigenic challenge. Peripheral airway subepithelial collagen at baseline was positively associated with maximal changes in transpulmonary pressure and pulmonary resistance in horses with heaves but not in controls. Results of this study indicate that fibrosis of the subepithelial area is present in the peripheral airways of heaves-affected horses, and may play a role in residual lung function deficits observed in diseased horses even while in clinical remission.

Chez les patients asthmatiques, on retrouve un remodelage de la matrice extracellulaire des poumons, caractérisé par une augmentation du collagène ou fibrose de la couche sous-épithéliale des voies respiratoires. Le souffle, maladie inflammatoire chronique des voies respiratoires inférieures des chevaux matures, présente des similarités physiopathologiques avec l’asthme humain, incluant le remodelage. Ceci nous conduit à l’hypothèse que la fibrose de la couche sous-épithéliale pourrait être une composante des lésions pulmonaires chez les chevaux affectés, ce que notre étude avait pour objectif d’évaluer. Des biopsies pulmonaires périphériques réalisées par voie thoracoscopique ont été obtenues chez 5 chevaux témoins et 6 chevaux atteints du souffle, avant (T0) et après une stimulation antigénique de 30 jours avec du foin moisi et de la paille. Avant le début de l’étude, les sujets étaient en rémission clinique et ne démontraient aucun signe clinique de maladie. Un examen microscopique des échantillons prélevés a été réalisé après traitement au picrosirius-rouge, colorant spécifique des fibres de collagène. La surface du collagène de la couche sous-épithéliale a été mesurée et corrigée en fonction de la taille de la voie respiratoire en utilisant des techniques morphométriques standards. Les chevaux atteints de souffle ont une surface de collagène plus grande dans la couche sous-épithéliale (p<0.1) en comparaison avec les chevaux témoins. La fibrose de la couche sous-épithéliale demeure inchangée chez les chevaux malades après la stimulation antigénique de 30 jours. À T0, la fibrose de la couche sous-épithéliale est associée positivement aux variations maximales de pression pleurale et à la résistance pulmonaire chez les chevaux atteints de souffle. Les résultats de cette étude suggèrent qu’une fibrose de la couche sous-épithéliale est présente dans les voies respiratoires périphériques des chevaux atteints de souffle et contribue au déficit de fonction résiduel pulmonaire observé lors de rémission clinique. / Extracellular matrix remodelling is present in the human asthmatic lung, and is characterized by increased collagen or fibrosis of the subepithelial area of the airway. Heaves, a naturally occurring chronic lower airway inflammatory condition in horses shares aspects of pathophysiology with asthma, including features of airway remodelling. We thus hypothesize that airway fibrosis is a characteristic of remodelling in heaves. The aim of this study was to evaluate the presence of fibrosis in the subepithelial area of the peripheral airways of heaves-affected horses. Peripheral lung biopsies acquired under thoracoscopic guidance were obtained from 5 control and 6 heaves-affected horses, both before (T0) and after a 30 day antigenic challenge with mouldy hay and straw. Prior to the study, diseased horses were in clinical remission and exhibited no clinical signs of disease. Obtained samples were microscopically examined using picrosirius-red, a collagen specific histological staining technique. Collagen area in the subepithelial layer, e.g. the region between the airway smooth muscle and the epithelial layer was measured, and corrected for airway size using standard morphometric techniques. In comparison with controls, heaves-affected horses had an increased collagen content in the airway subepithelial area (p<0.1). No change in fibrosis of the subepithelial area was observed in diseased horses after the 30 day antigenic challenge. Peripheral airway subepithelial collagen at baseline was positively associated with maximal changes in transpulmonary pressure and pulmonary resistance in horses with heaves but not in controls. Results of this study indicate that fibrosis of the subepithelial area is present in the peripheral airways of heaves-affected horses, and may play a role in residual lung function deficits observed in diseased horses even while in clinical remission.

L'objectif de ce travail de thèse est d'étudier d'une part les spécificités de la commande nerveuse lors de la contraction excentrique en explorant les mécanismes impliqués au niveau spinal et d'autre part d'examiner les mécanismes nerveux responsables de la plasticité du système neuromusculaire après un entraînement de force excentrique sous-maximal. A travers ce travail de thèse, nous mettons en évidence la contribution de l'inhibition récurrente à la réduction de l'activation musculaire classiquement observée lors de la contraction excentrique. Par ailleurs, nous montrons que l'inhibition récurrente est majorée lors des contractions sous-maximales indépendamment du mode de contraction. Ces résultats soulignent le rôle important de l'inhibition récurrente dans la spécificité de la commande nerveuse lors de la contraction excentrique. Nous confirmons que le pilotage nerveux de la contraction excentrique peut être modulé par l'entraînement de force excentrique même si les modulations de l'excitabilité spinale semblent dépendre des caractéristiques de l'entraînement. / The purpose of this PhD research is, on the one hand, to study the neural drive specificities during eccentric contractions by exploring the neural mechanisms involved at spinal level and, on the other hand, to examine the neural mechanisms responsible for the modulations of neuromuscular system following a strength submaximal eccentric training. Through this PhD research we highlight the contribution of recurrent inhibition by the Renshaw cell to the decrease of muscular activation typically observed during eccentric contraction. Furthermore, we show that recurrent inhibition is enhanced during submaximal contractions regardless of the contraction type. These results emphasize the important role of recurrent inhibition in the specificity of neural control during eccentric contractions. We confirm that the neural drive of the eccentric contraction may be modulated by eccentric strength training although modulations of spinal excitability seem to depend on the characteristics of training.

Dans un problème de prédiction à multiples pas discrets, la prédiction à chaque instant peut dépendre de l’entrée à n’importe quel moment dans un passé lointain. Modéliser une telle dépendance à long terme est un des problèmes fondamentaux en apprentissage automatique. En théorie, les Réseaux de Neurones Récurrents (RNN) peuvent modéliser toute dépendance à long terme. En pratique, puisque la magnitude des gradients peut croître ou décroître exponentiellement avec la durée de la séquence, les RNNs ne peuvent modéliser que les dépendances à court terme. Cette thèse explore ce problème dans les réseaux de neurones récurrents et propose de nouvelles solutions pour celui-ci. Le chapitre 3 explore l’idée d’utiliser une mémoire externe pour stocker les états cachés d’un réseau à Mémoire Long et Court Terme (LSTM). En rendant l’opération d’écriture et de lecture de la mémoire externe discrète, l’architecture proposée réduit le taux de décroissance des gradients dans un LSTM. Ces opérations discrètes permettent également au réseau de créer des connexions dynamiques sur de longs intervalles de temps. Le chapitre 4 tente de caractériser cette décroissance des gradients dans un réseau de neurones récurrent et propose une nouvelle architecture récurrente qui, grâce à sa conception, réduit ce problème. L’Unité Récurrente Non-saturante (NRUs) proposée n’a pas de fonction d’activation saturante et utilise la mise à jour additive de cellules au lieu de la mise à jour multiplicative. Le chapitre 5 discute des défis de l’utilisation de réseaux de neurones récurrents dans un contexte d’apprentissage continuel, où de nouvelles tâches apparaissent au fur et à mesure. Les dépendances dans l’apprentissage continuel ne sont pas seulement contenues dans une tâche, mais sont aussi présentes entre les tâches. Ce chapitre discute de deux problèmes fondamentaux dans l’apprentissage continuel: (i) l’oubli catastrophique d’anciennes tâches et (ii) la capacité de saturation du réseau. De plus, une solution est proposée pour régler ces deux problèmes lors de l’entraînement d’un réseau de neurones récurrent. / In a multi-step prediction problem, the prediction at each time step can depend on the input at any of the previous time steps far in the past. Modelling such long-term dependencies is one of the fundamental problems in machine learning. In theory, Recurrent Neural Networks (RNNs) can model any long-term dependency. In practice, they can only model short-term dependencies due to the problem of vanishing and exploding gradients. This thesis explores the problem of vanishing gradient in recurrent neural networks and proposes novel solutions for the same. Chapter 3 explores the idea of using external memory to store the hidden states of a Long Short Term Memory (LSTM) network. By making the read and write operations of the external memory discrete, the proposed architecture reduces the rate of gradients vanishing in an LSTM. These discrete operations also enable the network to create dynamic skip connections across time. Chapter 4 attempts to characterize all the sources of vanishing gradients in a recurrent neural network and proposes a new recurrent architecture which has significantly better gradient flow than state-of-the-art recurrent architectures. The proposed Non-saturating Recurrent Units (NRUs) have no saturating activation functions and use additive cell updates instead of multiplicative cell updates. Chapter 5 discusses the challenges of using recurrent neural networks in the context of lifelong learning. In the lifelong learning setting, the network is expected to learn a series of tasks over its lifetime. The dependencies in lifelong learning are not just within a task, but also across the tasks. This chapter discusses the two fundamental problems in lifelong learning: (i) catastrophic forgetting of old tasks, and (ii) network capacity saturation. Further, it proposes a solution to solve both these problems while training a recurrent neural network.