Titre de l'écran-titre (visionné le 29 mai 2023) / L'amplification polaire du changement climatique, qui conduit les hautes latitudes à se réchauffer près de deux fois plus vite que les régions tempérées, entraîne la diminution progressive de certaines zones englacées du globe comme celle du pergélisol en Arctique. En profondeur, le dégel du pergélisol modifie le régime hydrologique du bassin-versant associé, impactant les ressources en eau et les écosystèmes aquatiques qui en dépendent. En surface, il se traduit par une augmentation de la couche active et une fragilisation de la stabilité du sol mettant en danger la durabilité des infrastructures locales. Dans ce contexte, il parait indispensable d'établir une carte de suivi long-terme de l'évolution du pergélisol à l'échelle de l'arctique afin d'anticiper les dangers associés à son dégel. Cependant, l'accès difficile et les conditions extrêmes de l'Arctique complexifient grandement l'observation directe, continue et à grande échelle du pergélisol. Si certaines cartes du pergélisol existent déjà, leur résolution est faible et elles restent statiques dans le temps. Cette thèse présente des méthodes indirectes de suivi annuel du dégel du pergélisol, à l'échelle de l'arctique et avec une résolution de l'ordre du bassin-versant puis du pixel. Ces méthodes sont l'analyse de récession de bassin-versant et l'interférométrie d'images radar de surface (InSAR), appliquées à des régions pergélisolées. D'une part, l'analyse de récession reflète, indirectement et à l'échelle du bassin-versant, la dynamique du pergélisol souterrain. En effet, selon Brutsaert (2005), le temps de récession d'un bassin-versant pergélisolé serait inversement proportionnel à la profondeur de dégel du pergélisol. Après analyse de 336 bassins arctiques, cette relation de proportionnalité se révèle complexifiée par l'étendu du pergélisol, les conditions climatiques du bassin, sa topographie et ses propriétés hydrauliques. Ces complexifications hydrologiques sont simulées avec Hydrogeosphere (HGS) à travers un model conceptuel 3D de bassin-versant arctique. Les simulations montrent que l'ouverture de tàlik sous le cours d'eau ainsi que la pente des berges du cours d'eau participent à l'augmentation de la verticalité et de la connectivité des écoulements souterrains ainsi qu'à la non-linéarité du réservoir. Ces résultats limitent l'applicabilité de la méthode d'analyse de récession basée sur le modèle de Brutsaert (2005) aux bassins-versants plats et sous-couverts de pergélisol continu uniquement. Pour les autres bassins-versants arctiques, d'autres modèles d'analyse de récession doivent être développés pour pouvoir en déduire la dynamique du pergélisol. Par ailleurs, la méthode InSAR permet de traduire la vitesse déformation du terrain arctique en vitesse de dégel du pergélisol souterrain. Cette étude s'appuie sur la méthode d'analyse de Daout et al. (2017), appliquée à plus large échelle, sur une région de 390,000 km² dans les basses terres de la baie d'Hudson. Pour cette région, l'étude estime une épaisseur de couche active de 64 cm et un taux d'affaissement de terrain de 2.5 mm/an sur 2015-2021. Si ces résultats nécessitent 15 ans de données satellites pour pouvoir être traduits en taux de dégel du pergélisol, la méthode InSAR a l'avantage d'être applicable pour n'importe quel terrain arctique et ce quel que soit l'étendu du pergélisol souterrain ou sa topographie. Chacune des méthodes offre des solutions prometteuses de cartographie haute résolution de la dynamique du pergélisol sur une large couverture spatiale et temporelle. Cette thèse donne les clefs de traduction d'un événement de récession ou d'une déformation de surface en un taux de dégel du pergélisol associé. Finalement, la transdisciplinarité de cette étude permet de confronter les résultats issus des différentes approches pour mieux les valider. Si la flexibilité et le réalisme du model 3D HGS nous ont permis de comparer les résultats issus des simulations avec ceux issus des analyses de récession des 336 bassins arctiques, il serait intéressant d'en faire de même pour les résultats issus de l'analyse InSAR. / Due to polar amplification of climate change, high latitudes are warming up twice as fast as the rest of the world. This warming leads to permafrost thawing, which modifies the subsurface hydrologic regime of draining watersheds, therefore affecting water resources and related aquatic ecosystems. At the surface, permafrost thawing increases the thickness of the overlying active layer, decreases soil stability, and jeopardizes local infrastructure sustainability. In this context, building a map of long-term permafrost evolution in Arctic regions is essential to anticipate such hazards. However, direct, continuous, and large-scale monitoring of permafrost in the Arctic is very challenging because of difficult access and unfavorable environmental conditions. Even though maps of permafrost exist, their resolution is low and they are static in time. This research presents indirect methodologies to annually update maps of Arctic permafrost at catchment or pixel scales. These methods are the recession analysis of permafrost-dominated catchments and the interferometry of Arctic-surface SAR images (InSAR). On the one hand, recession analysis allows to reflect permafrost thawing dynamics since recession slopes of Arctic catchment hydrographs are linearly related to permafrost thawing depth under Brutsaert (2005) assumptions. The recession analysis of 336 Arctic catchments reveals that the linear relationship may be complexified by the extent of the permafrost itself, the climatic conditions, the landscape topography as well as the hydraulic properties of the catchment. Hydrological complexifications and mechanisms involved when permafrost extent decreases and landscape hillslope increases are simulated with a Hydrogeosphere (HGS) 3D model of a conceptual Arctic catchment. Simulations show that river-tàlik opening and valley incision both clearly increase the verticality and the connections of subsurface flow paths as well as the non-linearity of the reservoir. These results limit the applicability of the recession analysis to flat catchments underlain by continuous permafrost only. For catchments with steeper slopes and with discontinuous permafrost, other models than Brutsaert (2005) should be used to interpret permafrost dynamics from recession analysis. On the other hand, InSAR analysis translates ground surface displacement into permafrost thawing rate. The proposed method is based on previous local studies and tested on the 390,000 km² region of the Hudson Bay Lowlands. For this region, the study reveals a median active layer thickness of 64 cm and a median rate of subsidence of 2.5 mm/yr over 2015-2021. While this method requires at least 15 years to translate active layer thickness and subsidence rate into permafrost thawing rate, the method has the advantage to be applicable to any type of permafrost extent or topography. Both methods provide great opportunities to map permafrost dynamics with large temporal and spatial coverage at a fine resolution. This research provides the keys to relate Arctic river hydrograph dynamics and Arctic surface deformation to permafrost thawing rate. Finally, the research transdisciplinarity allows for method comparison and validation. The flexibility and realism of the HGS model allow to compare permafrost-related outputs derived from both simulations and real-catchment hydrograph analysis. In the future, these outputs could be compared to InSAR results.

Cette étude de cas représente un apport à la compréhension de la mobilité des peuples autochtones de l'Acadie continentale qui, dans le cadre de la période coloniale (1675-1763), connaissent divers déplacements et migrations les faisant passer de la Nouvelle-Angleterre à la Nouvelle-France, et inversement en période de paix. Nous nous intéressons précisément à la mobilité des Penobscots, une nation algonquienne présente dans le bassin versant du fleuve Penobscot. Ce mémoire explore ainsi cette mobilité (Mobility) à travers des concepts tels que l'agentivité (Agency) et les zones frontalières (Borderlands) afin d'en mesurer les effets dans le contexte colonial. Cette mobilité, qui entre bien souvent en sympathie avec les logiques de mobilité séculaires des Penobscots justifiées par leurs pratiques d'échanges et de subsistance, se trouve être exacerbée par la géopolitique des administrations françaises et anglaises, puis britanniques. Évoluant au carrefour des zones d'influence et d'intérêt de la Nouvelle-France et de la Nouvelle-Angleterre au cœur de l'espace atlantique, les Penobscots s'avèrent être de proches alliés de la France, en dépit de leurs relations commerciales avec les autorités de la baie du Massachusetts. La mobilité des Penobscots se produit donc à l'intérieur d'un contexte singulier, qui se définit plus largement dans le cadre des différends territoriaux et frontaliers des puissances européennes dans la région du Maine. Cette mobilité a été influencée par les missionnaires, la distribution des présents diplomatiques, maintes opportunités commerciales et des conflits militaires successifs. Ces facteurs migratoires conduisent à des déplacements ainsi qu'à des réactions migratoires plurielles et contrastées en rapport avec la survie, le statut militaire et le rôle géopolitique des Penobscots aux frontières coloniales. / This case study represents a contribution to the understanding of the mobility of the indigenous peoples of continental Acadia who, throughout the Colonial Period (1675-1763), undertook various displacements and migrations from New England to New France, and vice versa in times of peace. We are specifically interested in the mobility of the Penobscots, an Algonquian Nation of the Penobscot River watershed. This research explores this mobility through concepts like Agency and Borderlands to measure its effects in the colonial contexts. This mobility, was in harmony with the centuries-old mobility strategies of the Penobscots, justified by their practices of exchange and subsistence, is exacerbated by the geopolitics of the French and English and British authorities. Evolving at the crossroads of New France's and New England's zones of influence and interest within the Atlantic area, the Penobscots became close allies of France, despite their commercial relations with the Massachusetts Bay. The mobility of the Penobscots thus occurred within a particular context, which was more broadly defined within the territorial and border disputes of European powers in the Maine area. This mobility was influenced by missionaries, the distribution of diplomatic gifts, trade opportunities and military conflicts. These migratory factors lead to multiple displacements and contrasting migratory responses to the survival, military status, and geopolitical role of the Penobscots at the colonial borders.

Des Collèges d’enseignement général et professionnel (cégeps) situés à l’extérieur de Montréal et de la Capitale-Nationale établissent, depuis 2003, des ententes spécifiques avec les institutions régionales de l’Île de La Réunion. L’objectif est de permettre à des jeunes Réunionnais de compléter une formation professionnelle de trois ans dans l’un des cégeps participants au terme de laquelle ces jeunes peuvent faire une transition vers le statut de résident permanent. L’entente de coopération de mobilité étudiante entre le Québec et La Réunion mise sur la probabilité que ces jeunes fassent le choix de prolonger leur expérience de migration au-delà de la formation professionnelle et décident de s’établir à long terme dans leur ville d’accueil ou dans une ville de la même région administrative. L’analyse de seize entrevues semi-dirigées réalisées avec des jeunes étudiants Réunionnais étant demeurés au Québec montrent l’importance du type de projet personnel de mobilité au départ de la Réunion, des représentations de la ville d’accueil pour les études ou pour y vivre sa vie et des relations qui s’y forment dans la compréhension de l’établissement à long terme ou non de ces jeunes en région.Le projet de formation professionnelle ou de voyage d’études de sept des participants s’est transformé au fil de l’expérience en projet d’insertion professionnelle au Québec lié, dans certains cas, à un projet de vie de couple. Le projet d’un participant seul rapportant son expérience vécue ni positivement ni négativement ne reflétait aucune anticipation déterminée, se laissant la possibilité de migrer à long terme, de retourner à La Réunion ou de migrer ailleurs dans le monde selon les situations à venir. Pour les huit autres participants, l’expérience de migration au Québec se poursuivait ou allait se poursuivre au-delà de l’entente formelle, telle qu’anticipée. Si l’entente de coopération s’inscrit dans l’objectif d’une régionalisation de l’immigration au Québec, les parcours des participants sont orientés par des projets qui, bien souvent, vont à l’encontre des souhaits qu’ils restent dans la ville d’accueil après leurs études.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2007-2008. / Au début du Ier siècle de notre ère, à la suite de l'échec romain de la conquête de la Germanie transrhénane, une frontière administrative fut établie sur le Rhin inférieur. Deux tendances historiographiques orientèrent l'étude de cette région frontalière : d'abord, la conception classique des frontières romaines aborda le Rhin en tant que limite linéaire, fixe et militaire, puis, à partir de la fin des années 1980, le secteur rhénan fut plutôt étudié en tant que zone frontalière favorisant les interactions entre les deux rives. Alors que les études classiques sur la frontière linéaire s'appuyaient généralement sur les témoignages littéraires, les travaux récents sur la zone frontalière rhénane examinent principalement la documentation matérielle et abordent rarement l'apport des sources littéraires. Le présent mémoire de maîtrise cherche ainsi à démontrer l'existence au sein de la littérature ancienne d'une représentation de la frontière rhénane en tant que zone de convergence. L'objectif est donc de prouver que les deux représentations frontalières du Rhin inférieur, soit en tant que limite et en tant que zone, se retrouvent chez les auteurs anciens, sans toutefois avoir la même fonction ; ces représentations seraient en fait complémentaires plutôt qu'en opposition. Cette nouvelle approche de la frontière rhénane permet ainsi de concevoir chez les auteurs anciens un possible reflet à la fois de la réalité frontalière de la région et de la représentation sociale romaine du fleuve.

La méthode des régions-solutions a été développée par Frigon [7] en 2018 pour montrer l'existence de solutions à des équations différentielles ordinaires de premier ordre, dont le graphe d'une solution se trouve à l'intérieur d'une région-solution \(R \subset [0, T] \times \mathbb{R}^{N}\). Cette méthode est en particulier une généralisation des sous et sur-solutions et des tubes-solutions. On présente cette méthode et certains résultats d'existence qui en découlent. D'autre part, la dérivée de Stieltjes, communément appelée \(g\)-dérivée, est le fruit du travail de Pouso et Rodríguez [20] en 2014, permettant l'unification des équations différentielles classiques, des équations aux échelles de temps et des équations différentielles avec impulsions. Elle est en particulier liée au théorème fondamental du calcul pour l'intégrale de Lebesgue-Stieltjes. On présente la base de cette théorie dans un premier temps, puis la façon dont cette \(g\)-dérivée généralise d'autres types d'équations différentielles ou aux échelles de temps. On introduit en particulier la notion de \((g \times I_{\mathbb{R}^{N}})\)-différentiabilité et des résultats qui découlent de cette définition. On présente de plus une fonction exponentielle qui permet de résoudre les équations différentielles de Stieltjes linéaires, introduite par Frigon et Pouso [8]. Le but de ce mémoire est de généraliser la méthode des régions-solutions, dont la généralisation s'appellera \(g\)-région-solution, afin de montrer l'existence de solutions aux équations différentielles de Stieltjes. On présente plusieurs exemples de \(g\)-régions admissibles et de \(g\)-régions-solutions, puis des théorèmes d'existence se basant sur cette méthode. On donne de plus des exemples où on applique ces théorèmes. On termine ce mémoire en présentant deux applications des théorèmes d'existence à l'évolution d'une population de cerfs de Virginie ainsi qu'à l'évolution de la tension générée par une diode à effet tunnel résonnant (DTR) dirigée vers une diode laser (DL). / The method of solution-regions has been developed by Frigon [7] in 2018 to show the existence of solutions for first-order ordinary differential equations, where the graph of a solution is inside a solution-region \(R \subset [0, T] \times \mathbb{R}^{N}\). This method is in particular a generalization of the lower and upper solutions and of the solution-tubes. We show this method and some existence results which follow. On the other hand, the Stieltjes derivative, more commonly called \(g\)-derivative, is the fruit of the work of Pouso and Rodríguez [20] in 2014, which unifies classic differential equations, equations on time scales and differential equations with impulses. In particular, it leads to the fundamental theorem of calculus for the Lebesgue-Stieltjes integral. We start by showing the basis of this theory, and then the way this \(g\)-derivative generalizes other types of differential or time scale equations. We introduce in particular the \((g \times I_{\mathbb{R}^{N}})\)-differentiability and results that follow from this definition. Furthermore, we present an exponential function which solves linear Stieltjes differential equations. The goal of this thesis is to generalize the method of solution-regions, where the generalization will be called \(g\)-solution-region, to show the existence of solutions for Stieltjes differential equations. We present multiple examples of \(g\)-admissible regions and \(g\)-solution-regions, then we establish existence theorems based on this method. We also show examples where we apply these theorems. Finally, we end this thesis by showing two applications of the existence theorems to the evolution of a population of white-tailed deer and to the evolution of the voltage generated by a resonant tunneling diode (RTD) to a laser diode (LD).

Cette thèse examine l'association entre les taux de maltraitance et la préparation scolaire des enfants à la maternelle à l'échelle des voisinages, ainsi que leur variation dans le temps. Les données exploitées dans la thèse ont été agrégées et spatialisées en utilisant une unité géographique normalisée des recensements de Statistiques Canada (c.-à-d., les secteurs de recensement). Le premier volet de la thèse décortique l'association entre quatre indicateurs de maltraitance des enfants âgés entre 0 et 5 ans et les proportions d'enfants vulnérables dans différents domaines de développement à leur entrée à la maternelle. Des analyses de régressions spatiales contrôlant pour les caractéristiques des voisinages adjacents mettent en lumière une relation positive et significative entre chaque indicateur de maltraitance et chaque indicateur de vulnérabilité développementale. La taille de ces associations varie selon les indicateurs utilisés. L'approche d'analyse permet d'observer que sur l'ensemble des enfants d'un secteur, certains indicateurs de maltraitance au sein des communautés ont des effets sur la préparation scolaire qui vont au-delà des individus qui sont directement sujets à de la maltraitance. Les résultats suggèrent que les taux d'enfants signalés pour maltraitance dans un territoire donné pourraient aider à identifier les secteurs avec une plus grande proportion d'enfants vulnérables à la petite enfance, et guider les efforts de prévention. Le second volet de cette thèse examine ce qui peut contribuer à la variation du niveau de préparation scolaire des enfants, à l'échelle des voisinages, sur une période de cinq ans. Quatre profils latents de voisinages sont identifiés sur la base de trois indicateurs reconnus pour être associés au développement et à la préparation scolaire des enfants : le niveau socioéconomique du voisinage, le taux d'enfants ayant fait l'objet d'un signalement jugé fondé à la direction de la protection de la jeunesse et le taux d'enfants ayant fréquenté un service de garde avant la maternelle. Ces profils sont cohérents d'un temps de mesure à l'autre et illustrent une certaine hiérarchie du niveau d'adversité des caractéristiques des voisinages dans lesquels vivent les jeunes enfants et leur famille. Des patrons de changement de profil de voisinages, sur cinq ans, ont été identifiés puis utilisés afin de prédire les changements observés dans les proportions d'enfants avec une faible préparation scolaire. Les résultats indiquent que le changement de profil de voisinage sur cette période ne prédit pas la variation du niveau de vulnérabilité développementale des enfants à la maternelle dans les voisinages. Plusieurs pistes de réflexion sont discutées afin de comprendre ce résultat non significatif. De façon générale, la thèse met en valeur la pertinence d'utiliser une approche à l'échelle des voisinages pour étudier, comprendre et prévenir l'incidence de la maltraitance et de la vulnérabilité développementale des enfants. Les connaissances novatrices issues de cette thèse peuvent contribuer à soutenir le travail et l'organisation des services ainsi que les efforts de prévention et d'intervention auprès des jeunes enfants et de leur famille sur le territoire. / The aim of this thesis is to examine the association between rates of child maltreatment and school readiness at the neighborhood level, as well as their variation over time. To this end, the data used in the thesis were geocoded and aggregated at the census tract level, a geographic unit defined by Statistics Canada over small areas that are generally homogenous in terms of socioeconomic characteristics. The first part of this thesis investigates the association between each of four indicators of child maltreatment among 0-5-year-olds and the proportion of vulnerable children in different domains of development upon entering kindergarten. Spatial regression analyses (i.e., taking into account spatial correlations in the observable and unobervable characteristics of adjacent neighborhoods) highlight a positive and significant relationship between all child maltreatment indicators and each indicator of developmental vulnerability. The magnitude of these associations varies according to the indicator used. The neighborhood-level approach used allows us to observe that, for all children in an area, certain indicators of child maltreatment within communities may have effects on school readiness that go beyond those individuals who are directly subject to maltreatment. The results suggest that rates of children reported for maltreatment in a given territory could help identify areas with a higher proportion of children at risk in their early childhood, and guide prevention efforts. The second part of this thesis examines the relationship between variation in certain environmental factors and changes in children's school readiness, at the neighborhood level, over a five-year period. Neighborhood profiles are identified based on three characteristics known to be associated with children's development and school readiness: the level of material deprivation of the neighborhood, the proportion of children who were reported with substantiated case of child maltreatment, and the proportion of children who attended daycare before kindergarten. These profiles appear to be consistent over time and illustrate a certain hierarchy in the level of adversity of the characteristics of the neighborhoods where young children and their families live. Patterns of neighborhood transitions from one profile to another between a five-year period were identified and then used to predict the variation in the proportions of children with low school readiness within neighborhoods. The results indicate that a neighborhood changing profile category over this period does not predict variation in its level of developmental vulnerability among kindergarten children who live in it. Several hypotheses are discussed to better understand this finding. Overall, the thesis highlights the relevance of using a neighborhood-level approach to study the incidence of child maltreatment and developmental vulnerability, and to prevent the latter by better understanding how they relate to one another. The innovative knowledge emanating from this thesis can help support the work and organization of services, as well as prevention and intervention efforts with young children and their families in the territory.

Dans le cadre de mon projet de maîtrise, je me suis intéressée à la galaxie spirale NGC 5430 dans le but de mieux comprendre le rôle des barres sur l'évolution galactique. Pour ce faire, j'ai caractérisé les régions de formation d'étoiles jeunes (entre deux et quatorze millions d'années), communément appelées régions HII, à l'aide de données obtenues avec le nouvel instrument SpIOMM et un spectrographe conventionnel à l'Observatoire du Mont-Mégantic. Ainsi, j'ai réalisé l'étude de NGC 5430 au moyen de cartes de l'émission nébulaire, de courbes de rotation et de diagrammes diagnostiques permettant d'estimer la métallicité des régions HII ainsi que l'âge des populations d'étoiles jeunes qu'elles contiennent. J'ai, entre autres, déterminé que les régions HII situées dans la barre de cette galaxie voyageaient plus lentement et possédaient en moyenne des populations stellaires plus jeunes que les régions se trouvant dans les bras spiraux. J'ai également observé que deux vagues de formation stellaire distinctes ont eu lieu à la grandeur de la barre et des bras. De plus, aucun gradient de métallicité et d'âge en fonction du rayon de la galaxie n'a été mesuré, ce qui serait en accord avec la théorie suggérant que la barre constitue un mécanisme de mélange du gaz. Enfin, en comparant les résultats tirés de mes données à ceux présentés dans la littérature pour ce même objet, il m'a été possible de démontrer l'efficacité de SpIOMM

Titre de l'écran-titre (visionné le 26 février 2024) / Les activités minières dans les régions arctiques se développent de plus en plus en raison de la demande croissante de ressources minérales. Cependant, l'exploitation minière en conditions arctiques présente une série de défis géomécaniques. Des variations de température peuvent se produire tout au long de l'année dans les régions arctiques, ce qui peut influencer le comportement du massif rocheux et sa stabilité autour de l'excavation. Cependant, la compréhension des mécanismes de rupture du massif rocheux dans les excavations souterraines en conditions arctiques reste limitée. Ce mémoire se concentre sur le rôle des grandes structures géologiques, identifiées comme des facteurs clés affectant la stabilité des excavations développées en conditions arctiques. Une approche multidisciplinaire a été adoptée pour aborder le sujet. Le travail initial comprenait une revue de la littérature complète qui a établi le cadre théorique pour comprendre le comportement de massif rocheux dans le pergélisol. Des études de terrain menées par la suite à la Mine Raglan, au Canada, ont permis d'identifier une étude de cas pour examiner un phénomène de rupture de dièdre. Les études de terrain ont porté sur l'impact de la température sur l'étendue des surbris lors du développement de galeries souterraines dans des conditions arctiques variables. La résistance au cisaillement des discontinuités rocheuses naturelles a été évaluée par des essais de cisaillement direct sur des échantillons de péridotite dans des conditions non gelées et gelées. Les résultats sur la résistance au cisaillement des discontinuités rocheuses ont été introduits dans un modèle tridimensionnel à l'échelle du terrain utilisant la méthode des éléments discrets (DEM). Le modèle DEM intègre la géométrie complexe de l'excavation et le régime structural, qui entraîne la formation de dièdres, afin d'étudier la stabilité des excavations souterraines dans des conditions arctiques variables. Les résultats de ce mémoire révèlent que les conditions arctiques affectent considérablement la résistance au cisaillement des discontinuités, ce qui à son tour a un impact sur la rupture des dièdres souterrains par le mécanisme de glissement. Ce mémoire nous permet de mieux comprendre comment les grandes structures au sein du massif rocheux influencent la stabilité des excavations souterraines dans des conditions arctiques changeantes. / Mining activities are significantly expanding near arctic regions due to the growing demand for mineral resources. Mining in arctic conditions presents a series of geomechanical challenges. Temperature variations can occur over the year and influence the rockmass behaviour and the stability of excavations in rock. However, there has been limited understanding of the rockmass failure mechanism in underground excavations developed in permafrost regions. This thesis focuses on the role of large and persistent geological structures, identified as key factors affecting the stability of underground excavations developed under these conditions. A multi-disciplinary approach was adopted to explore the subject. A comprehensive literature review set the theoretical framework for understanding the rockmass behaviour in permafrost. Field investigations at Raglan Mine, Canada, led to the identification of a wedge failure event that was used to examine the impact of large structures on the rock mass stability in arctic conditions. The impact of temperature on overbreak extent during the development of underground drifts in varying arctic conditions was also investigated in a series of case studies. The shear strength of natural rock discontinuities was assessed through direct shear testing on peridotite samples from the mine under non frozen and frozen conditions. The results on the shear strength of rock discontinuities were introduced in a field-scale 3D Discrete Element Method (DEM) model that simulated the structurally driven mechanism of the fall of ground at the mine. The DEM model integrated the complex geometry of the excavation and the structural regime that results in wedge formation to investigate the stability underground excavations under varying arctic conditions. The results of this thesis reveal that arctic conditions significantly influence the shear resistance of rock discontinuities. Temperature variations can control the stability of underground wedges formed around underground excavations in rock. This research increases our understanding of how large structures within the rockmass govern the stability of underground excavations under varying arctic conditions.

La dernière décennie a connu un intérêt croissant pour les problèmes posés par les variables instrumentales faibles dans la littérature économétrique, c’est-à-dire les situations où les variables instrumentales sont faiblement corrélées avec la variable à instrumenter. En effet, il est bien connu que lorsque les instruments sont faibles, les distributions des statistiques de Student, de Wald, du ratio de vraisemblance et du multiplicateur de Lagrange ne sont plus standard et dépendent souvent de paramètres de nuisance. Plusieurs études empiriques portant notamment sur les modèles de rendements à l’éducation [Angrist et Krueger (1991, 1995), Angrist et al. (1999), Bound et al. (1995), Dufour et Taamouti (2007)] et d’évaluation des actifs financiers (C-CAPM) [Hansen et Singleton (1982,1983), Stock et Wright (2000)], où les variables instrumentales sont faiblement corrélées avec la variable à instrumenter, ont montré que l’utilisation de ces statistiques conduit souvent à des résultats peu fiables. Un remède à ce problème est l’utilisation de tests robustes à l’identification [Anderson et Rubin (1949), Moreira (2002), Kleibergen (2003), Dufour et Taamouti (2007)]. Cependant, il n’existe aucune littérature économétrique sur la qualité des procédures robustes à l’identification lorsque les instruments disponibles sont endogènes ou à la fois endogènes et faibles. Cela soulève la question de savoir ce qui arrive aux procédures d’inférence robustes à l’identification lorsque certaines variables instrumentales supposées exogènes ne le sont pas effectivement. Plus précisément, qu’arrive-t-il si une variable instrumentale invalide est ajoutée à un ensemble d’instruments valides? Ces procédures se comportent-elles différemment? Et si l’endogénéité des variables instrumentales pose des difficultés majeures à l’inférence statistique, peut-on proposer des procédures de tests qui sélectionnent les instruments lorsqu’ils sont à la fois forts et valides? Est-il possible de proposer les proédures de sélection d’instruments qui demeurent valides même en présence d’identification faible? Cette thèse se focalise sur les modèles structurels (modèles à équations simultanées) et apporte des réponses à ces questions à travers quatre essais. Le premier essai est publié dans Journal of Statistical Planning and Inference 138 (2008) 2649 – 2661. Dans cet essai, nous analysons les effets de l’endogénéité des instruments sur deux statistiques de test robustes à l’identification: la statistique d’Anderson et Rubin (AR, 1949) et la statistique de Kleibergen (K, 2003), avec ou sans instruments faibles. D’abord, lorsque le paramètre qui contrôle l’endogénéité des instruments est fixe (ne dépend pas de la taille de l’échantillon), nous montrons que toutes ces procédures sont en général convergentes contre la présence d’instruments invalides (c’est-à-dire détectent la présence d’instruments invalides) indépendamment de leur qualité (forts ou faibles). Nous décrivons aussi des cas où cette convergence peut ne pas tenir, mais la distribution asymptotique est modifiée d’une manière qui pourrait conduire à des distorsions de niveau même pour de grands échantillons. Ceci inclut, en particulier, les cas où l’estimateur des double moindres carrés demeure convergent, mais les tests sont asymptotiquement invalides. Ensuite, lorsque les instruments sont localement exogènes (c’est-à-dire le paramètre d’endogénéité converge vers zéro lorsque la taille de l’échantillon augmente), nous montrons que ces tests convergent vers des distributions chi-carré non centrées, que les instruments soient forts ou faibles. Nous caractérisons aussi les situations où le paramètre de non centralité est nul et la distribution asymptotique des statistiques demeure la même que dans le cas des instruments valides (malgré la présence des instruments invalides). Le deuxième essai étudie l’impact des instruments faibles sur les tests de spécification du type Durbin-Wu-Hausman (DWH) ainsi que le test de Revankar et Hartley (1973). Nous proposons une analyse en petit et grand échantillon de la distribution de ces tests sous l’hypothèse nulle (niveau) et l’alternative (puissance), incluant les cas où l’identification est déficiente ou faible (instruments faibles). Notre analyse en petit échantillon founit plusieurs perspectives ainsi que des extensions des précédentes procédures. En effet, la caractérisation de la distribution de ces statistiques en petit échantillon permet la construction des tests de Monte Carlo exacts pour l’exogénéité même avec les erreurs non Gaussiens. Nous montrons que ces tests sont typiquement robustes aux intruments faibles (le niveau est contrôlé). De plus, nous fournissons une caractérisation de la puissance des tests, qui exhibe clairement les facteurs qui déterminent la puissance. Nous montrons que les tests n’ont pas de puissance lorsque tous les instruments sont faibles [similaire à Guggenberger(2008)]. Cependant, la puissance existe tant qu’au moins un seul instruments est fort. La conclusion de Guggenberger (2008) concerne le cas où tous les instruments sont faibles (un cas d’intérêt mineur en pratique). Notre théorie asymptotique sous les hypothèses affaiblies confirme la théorie en échantillon fini. Par ailleurs, nous présentons une analyse de Monte Carlo indiquant que: (1) l’estimateur des moindres carrés ordinaires est plus efficace que celui des doubles moindres carrés lorsque les instruments sont faibles et l’endogenéité modérée [conclusion similaire à celle de Kiviet and Niemczyk (2007)]; (2) les estimateurs pré-test basés sur les tests d’exogenété ont une excellente performance par rapport aux doubles moindres carrés. Ceci suggère que la méthode des variables instrumentales ne devrait être appliquée que si l’on a la certitude d’avoir des instruments forts. Donc, les conclusions de Guggenberger (2008) sont mitigées et pourraient être trompeuses. Nous illustrons nos résultats théoriques à travers des expériences de simulation et deux applications empiriques: la relation entre le taux d’ouverture et la croissance économique et le problème bien connu du rendement à l’éducation. Le troisième essai étend le test d’exogénéité du type Wald proposé par Dufour (1987) aux cas où les erreurs de la régression ont une distribution non-normale. Nous proposons une nouvelle version du précédent test qui est valide même en présence d’erreurs non-Gaussiens. Contrairement aux procédures de test d’exogénéité usuelles (tests de Durbin-Wu-Hausman et de Rvankar- Hartley), le test de Wald permet de résoudre un problème courant dans les travaux empiriques qui consiste à tester l’exogénéité partielle d’un sous ensemble de variables. Nous proposons deux nouveaux estimateurs pré-test basés sur le test de Wald qui performent mieux (en terme d’erreur quadratique moyenne) que l’estimateur IV usuel lorsque les variables instrumentales sont faibles et l’endogénéité modérée. Nous montrons également que ce test peut servir de procédure de sélection de variables instrumentales. Nous illustrons les résultats théoriques par deux applications empiriques: le modèle bien connu d’équation du salaire [Angist et Krueger (1991, 1999)] et les rendements d’échelle [Nerlove (1963)]. Nos résultats suggèrent que l’éducation de la mère expliquerait le décrochage de son fils, que l’output est une variable endogène dans l’estimation du coût de la firme et que le prix du fuel en est un instrument valide pour l’output. Le quatrième essai résout deux problèmes très importants dans la littérature économétrique. D’abord, bien que le test de Wald initial ou étendu permette de construire les régions de confiance et de tester les restrictions linéaires sur les covariances, il suppose que les paramètres du modèle sont identifiés. Lorsque l’identification est faible (instruments faiblement corrélés avec la variable à instrumenter), ce test n’est en général plus valide. Cet essai développe une procédure d’inférence robuste à l’identification (instruments faibles) qui permet de construire des régions de confiance pour la matrices de covariances entre les erreurs de la régression et les variables explicatives (possiblement endogènes). Nous fournissons les expressions analytiques des régions de confiance et caractérisons les conditions nécessaires et suffisantes sous lesquelles ils sont bornés. La procédure proposée demeure valide même pour de petits échantillons et elle est aussi asymptotiquement robuste à l’hétéroscédasticité et l’autocorrélation des erreurs. Ensuite, les résultats sont utilisés pour développer les tests d’exogénéité partielle robustes à l’identification. Les simulations Monte Carlo indiquent que ces tests contrôlent le niveau et ont de la puissance même si les instruments sont faibles. Ceci nous permet de proposer une procédure valide de sélection de variables instrumentales même s’il y a un problème d’identification. La procédure de sélection des instruments est basée sur deux nouveaux estimateurs pré-test qui combinent l’estimateur IV usuel et les estimateurs IV partiels. Nos simulations montrent que: (1) tout comme l’estimateur des moindres carrés ordinaires, les estimateurs IV partiels sont plus efficaces que l’estimateur IV usuel lorsque les instruments sont faibles et l’endogénéité modérée; (2) les estimateurs pré-test ont globalement une excellente performance comparés à l’estimateur IV usuel. Nous illustrons nos résultats théoriques par deux applications empiriques: la relation entre le taux d’ouverture et la croissance économique et le modèle de rendements à l’éducation. Dans la première application, les études antérieures ont conclu que les instruments n’étaient pas trop faibles [Dufour et Taamouti (2007)] alors qu’ils le sont fortement dans la seconde [Bound (1995), Doko et Dufour (2009)]. Conformément à nos résultats théoriques, nous trouvons les régions de confiance non bornées pour la covariance dans le cas où les instruments sont assez faibles. / The last decade shows growing interest for the so-called weak instruments problems in the econometric literature, i.e. situations where instruments are poorly correlated with endogenous explanatory variables. More generally, these can be viewed as situations where model parameters are not identified or nearly so (see Dufour and Hsiao, 2008). It is well known that when instruments are weak, the limiting distributions of standard test statistics - like Student, Wald, likelihood ratio and Lagrange multiplier criteria in structural models - have non-standard distributions and often depend heavily on nuisance parameters. Several empirical studies including the estimation of returns to education [Angrist and Krueger (1991, 1995), Angrist et al. (1999), Bound et al. (1995), Dufour and Taamouti (2007)] and asset pricing model (C-CAPM) [Hansen and Singleton (1982, 1983), Stock and Wright (2000)], have showed that the above procedures are unreliable in presence of weak identification. As a result, identification-robust tests [Anderson and Rubin (1949), Moreira (2003), Kleibergen (2002), Dufour and Taamouti (2007)] are often used to make reliable inference. However, little is known about the quality of these procedures when the instruments are invalid or both weak and invalid. This raises the following question: what happens to inference procedures when some instruments are endogenous or both weak and endogenous? In particular, what happens if an invalid instrument is added to a set of valid instruments? How robust are these inference procedures to instrument endogeneity? Do alternative inference procedures behave differently? If instrument endogeneity makes statistical inference unreliable, can we propose the procedures for selecting "good instruments" (i.e. strong and valid instruments)? Can we propose instrument selection procedure which will be valid even in presence of weak identification? This thesis focuses on structural models and answers these questions through four chapiters. The first chapter is published in Journal of Statistical Planning and Inference 138 (2008) 2649 – 2661. In this chapter, we analyze the effects of instrument endogeneity on two identificationrobust procedures: Anderson and Rubin (1949, AR) and Kleibergen (2002, K) test statistics, with or without weak instruments. First, when the level of instrument endogeneity is fixed (does not depend on the sample size), we show that all these procedures are in general consistent against the presence of invalid instruments (hence asymptotically invalid for the hypothesis of interest), whether the instruments are "strong" or "weak". We also describe situations where this consistency may not hold, but the asymptotic distribution is modified in a way that would lead to size distortions in large samples. These include, in particular, cases where 2SLS estimator remains consistent, but the tests are asymptotically invalid. Second, when the instruments are locally exogenous (the level of instrument endogeneity approaches zero as the sample size increases), we find asymptotic noncentral chi-square distributions with or without weak instruments, and describe situations where the non-centrality parameter is zero and the asymptotic distribution remains the same as in the case of valid instruments (despite the presence of invalid instruments). The second chapter analyzes the effects of weak identification on Durbin-Wu-Hausman (DWH) specification tests an Revankar-Harttley exogeneity test. We propose a finite-and large-sample analysis of the distribution of DWH tests under the null hypothesis (level) and the alternative hypothesis (power), including when identification is deficient or weak (weak instruments). Our finite-sample analysis provides several new insights and extensions of earlier procedures. The characterization of the finite-sample distribution of the test-statistics allows the construction of exact identificationrobust exogeneity tests even with non-Gaussian errors (Monte Carlos tests) and shows that such tests are typically robust to weak instruments (level is controlled). Furthermore, we provide a characterization of the power of the tests, which clearly exhibits factors which determine power. We show that DWH-tests have no power when all instruments are weak [similar to Guggenberger(2008)]. However, power does exist as soon as we have one strong instruments. The conclusions of Guggenberger (2008) focus on the case where all instruments are weak (a case of little practical interest). Our asymptotic distributional theory under weaker assumptions confirms the finite-sample theory. Moreover, we present simulation evidence indicating: (1) over a wide range cases, including weak IV and moderate endogeneity, OLS performs better than 2SLS [finding similar to Kiviet and Niemczyk (2007)]; (2) pretest-estimators based on exogeneity tests have an excellent overall performance compared with usual IV estimator. We illustrate our theoretical results through simulation experiment and two empirical applications: the relation between trade and economic growth and the widely studied problem of returns to education. In the third chapter, we extend the generalized Wald partial exogeneity test [Dufour (1987)] to non-gaussian errors. Testing whether a subset of explanatory variables is exogenous is an important challenge in econometrics. This problem occurs in many applied works. For example, in the well know wage model, one should like to assess if mother’s education is exogenous without imposing additional assumptions on ability and schooling. In the growth model, the exogeneity of the constructed instrument on the basis of geographical characteristics for the trade share is often questioned and needs to be tested without constraining trade share and the other variables. Standard exogeneity tests of the type proposed by Durbin-Wu-Hausman and Revankar-Hartley cannot solve such problems. A potential cure for dealing with partial exogeneity is the use of the generalized linear Wald (GW) method (Dufour, 1987). The GW-procedure however assumes the normality of model errors and it is not clear how robust is this test to non-gaussian errors. We develop in this chapter, a modified version of earlier procedure which is valid even when model errors are not normally distributed. We present simulation evidence indicating that when identification is strong, the standard GW-test is size distorted in presence of non-gaussian errors. Furthermore, our analysis of the performance of different pretest-estimators based on GW-tests allow us to propose two new pretest-estimators of the structural parameter. The Monte Carlo simulations indicate that these pretest-estimators have a better performance over a wide range cases compared with 2SLS. Therefore, this can be viewed as a procedure for selecting variable where a GW-test is used in the first stage to decide which variables should be instruments and which ones are valid instruments. We illustrate our theoretical results through two empirical applications: the well known wage equation and the returns to scale in electricity supply. The results show that the GW-tests cannot reject the exogeneity of mother’s education, i.e. mother’s education may constitute a valid IV for schooling. However, the output in cost equation is endogenous and the price of fuel is a valid IV for estimating the returns to scale. The fourth chapter develops identification-robust inference for the covariances between errors and regressors of an IV regression. The results are then applied to develop partial exogeneity tests and partial IV pretest-estimators which are more efficient than usual IV estimator. When more than one stochastic explanatory variables are involved in the model, it is often necessary to determine which ones are independent of the disturbances. This problem arises in many empirical applications. For example, in the New Keynesian Phillips Curve, one should like to assess whether the interest rate is exogenous without imposing additional assumptions on inflation rate and the other variables. Standard Wu-Durbin-Hausman (DWH) tests which are commonly used in applied work are inappropriate to deal with such a problem. The generalized Wald (GW) procedure (Dufour, 1987) which typically allows the construction of confidence sets as well as testing linear restrictions on covariances assumes that the available instruments are strong. When the instruments are weak, the GW-test is in general size distorted. As a result, its application in models where instruments are possibly weak–returns to education, trade and economic growth, life cycle labor supply, New Keynesian Phillips Curve, pregnancy and the demand for cigarettes–may be misleading. To answer this problem, we develop a finite-and large-sample valid procedure for building confidence sets for covariances allowing for the presence of weak instruments. We provide analytic forms of the confidence sets and characterize necessary and sufficient conditions under which they are bounded. Moreover, we propose two new pretest-estimators of structural parameters based on our above procedure. Both estimators combine 2SLS and partial IV-estimators. The Monte Carlo experiment shows that: (1) partial IV-estimators outperform 2SLS when the instruments are weak; (2) pretestestimators have an excellent overall performance–bias and MSE– compared with 2SLS. Therefore, this can be viewed as a variable selection method where the projection-based techniques is used to decide which variables should be instrumented and which ones are valid instruments. We illustrate our results through two empirical applications: the relation between trade and economic growth and the widely studied problem of returns to education. The results show unbounded confidence sets, suggesting that the IV are relatively poor in these models, as questioned in the literature [Bound (1995)].

Le développement sexuel est un processus complexe qui dépend de nombreux gènes, une mutation pouvant entraîner un développement sexuel anormal. Par ailleurs, des anomalies chromosomiques peuvent avoir des répercussions importantes sur la détermination gonadique, surtout lorsqu'il s'agit du chromosome Y puisqu'il porte le gène clé du développement sexuel masculin. Premièrement, nous avons identifié par cytogénétique moléculaire le point de cassure chez 5 patients avec une translocation X;Y et 10 patients avec un chromosome Y isodicentrique. Nous avons ainsi démontré que certaines régions sont plus à risque d'être remaniées, notamment lorsqu'elles contiennent des palindromes ou d'autres séquences répétées. Nous avons également établi une relation entre la distance séparant le centromère et le point de cassure et l'instabilité des chromosomes Y isodicentriques lors des divisions cellulaires. Deuxièmement, nous avons étudié en cytogénétique les gonades de 22 patients avec un chromosome Y normal ou remanié et présentant un développement sexuel anormal. Nous avons mis en évidence la perte du chromosome Y remanié dans une majorité de cellules gonadiques des 10 patients étudiés, expliquant leur phénotype sexuel anormal. Cependant, chez 11 des 12 patients avec un chromosome Y normal, aucun mosaïcisme expliquant clairement leur détermination gonadique anormale n'a été retrouvé. Finalement, nous avons analysé par immunohistochimie les gonades dysgénésiques de 30 patients avec une anomalie du développement sexuel et un chromosome Y normal ou remanié. Nos travaux ont montré la présence de cellules germinales immatures au sein de cordons sexuels primitifs sous forme de tissu gonadique indifférencié dans 15 gonades, dont 9 ont évolué en tumeur gonadique. Dans 13 autres gonades, ces cellules germinales immatures avaient disparues par apoptose. Dans l'ensemble, notre recherche met en évidence la susceptibilité du chromosome Y à subir des remaniements et à être instable lors des divisions cellulaires, et indique que le mosaïcisme peut avoir des répercussions sur la détermination gonadique. Nos travaux montrent également que le tissu gonadique indifférencié peut évoluer vers deux entités, une tumeur gonadique ou une bandelette suite à l'apoptose des cellules germinales, mettant en lumière la nécessité d'analyser le tissu gonadique des patients XY avec dysgénésie gonadique dont les gonades sont laissées en place. / Sexual development is a complex process which depends on numerous genes, mutations possibly resulting in an abnormal sexual development. Furthermore, chromosome abnormalities can have important repercussions on gonadal determination, especially when it comes to the Y chromosome since it carries the master gene of male sexual development. First, we identified by molecular cytogenetics the breakpoint in 5 patients with an X;Y translocation and 10 patients with an isodicentric Y chromosome. We were thus able to show that some regions are more at risk of being rearranged, especially when they contain palindromes or other repeated sequences. We were also able to establish a relationship between the distance separating the centromere from the breakpoint and instability of isodicentric Y chromosomes during cell divisions. Second, we studied by cytogenetics the gonads of patients with a normal or rearranged Y chromosome and presenting an abnormal sexual development. We demonstrated loss of the rearranged Y chromosome in a majority of gonadal cells of the 10 analyzed patients, explaining their abnormal sexual phenotype. On the other hand, in 11 of the 12 patients with a normal Y chromosome, no mosaicism clearly explaining their abnormal gonadal determination was found. Finally, we also analyzed by immunohistochemistry the dysgenetic gonads of 30 patients with an abnormal sexual developement and a normal or rearranged Y chromosome. We showed the presence of immature germ cells in primitive sex cords as undifferentiated gonadal tissue in 15 gonads, including 9 that evolved in a gonadal tumor. In 13 other gonads, these immature germ cells had disappeared through apoptosis. Altogether, our research demonstrates that the Y chromosome is susceptible to rearrangements and can be unstable through cell divisions, and that mosaicism may have repercussions on gonadal determination. Our work also shows that undifferentiated gonadal tissue can evolve in two entities, a gonadal tumor or a streak following apoptosis of germ cells, thus emphasizing the necessity of studying the gonads of XY patients with gonadal dysgenesis when gonads are left in place.