Les barrages-poids en béton sont des structures essentielles afin de régulariser les apports en eau potable, la gestion des bassins hydrologiques et la génération d'électricité. Par contre, la plupart des barrages-poids, au Québec, ont été conçus et construits au cours du dernier siècle avec des méthodes d'analyse et des forces sismiques qui sont jugées inadéquates aujourd'hui. En effet, au cours des dernières décennies, les connaissances en sismologie, en dynamique des structures et en génie parasismique ont grandement évolué, rendant nécessaire la réévaluation des barrages existants afin d'assurer la sécurité du public. Actuellement, des méthodes déterministes, utilisant des facteurs de sécurité, sont utilisées pour évaluer la sécurité des barrages. Cependant, étant donné le caractère aléatoire des sollicitations sismiques et des incertitudes sur les matériaux et propriétés d'un barrage, les méthodes probabilistes se révèlent plus adaptées et deviennent de plus en plus populaires. L'une de ces méthodes est l'utilisation de courbes de fragilité. Ces courbes sont des fonctions permettant de représenter la probabilité d'endommagement ou de rupture d'une structure pour toute une gamme de chargement. Ce projet de recherche présente donc le développement de courbes de fragilité pour évaluer la vulnérabilité sismique de barrage-poids en béton. La méthodologie est appliquée à un barrage spécifique, le barrage-poids aux Outardes-3, le plus grand barrage-poids en béton au Québec. La méthode des éléments finis est utilisée pour modéliser ce barrage et prendre en compte les différentes interactions entre le barrage, le réservoir et la fondation. De plus, des résultats d'essais dynamiques in situ sont utilisés pour calibrer le modèle numérique. Les courbes de fragilité sont ensuite générées à l'aide d'analyses dynamiques temporelles non linéaires afin d'évaluer deux états limites d'endommagement : le glissement à la base du barrage et le glissement aux joints de reprise dans le barrage. Les incertitudes associées aux paramètres de modélisation et à la sollicitation sismique sont incluses dans l'analyse de fragilité et ces sources d'incertitudes sont propagées à l'aide d'une méthode d'échantillonnage. Une étude de sensibilité est également réalisée afin de déterminer les paramètres de modélisation ayant une influence significative sur la réponse sismique du système. L'incertitude associée à la variation spatiale des propriétés du barrage est également prise en compte et est modélisée à l'aide de champs aléatoires ; cette source d'incertitude peut s'avérer importante pour des ouvrages de grandes dimensions comme les barrages. Les résultats montrent que la variation spatiale des propriétés du barrage a un impact minime sur la fragilité du barrage aux Outardes-3 et qu'elle pourrait être négligée. Malgré tout, la méthodologie mise en place pour développer des courbes de fragilité applicables aux barrages-poids est efficace, pratique et donne d'excellents résultats. Par surcroît, un des grands avantages des courbes de fragilité est qu'elles permettent d'obtenir des informations quantitatives sur la vulnérabilité d'un barrage au contraire des méthodes déterministes actuelles.

La tomographie d'émission par positrons (TEP) occupe une place de choix dans le domaine de l'imagerie moléculaire par sa capacité d'obtenir des informations ultrasensibles et quantitatives sur des processus métaboliques, physiologiques ou cellulaires. De plus, grâce à la similitude des génomes de l'homme et de petits rongeurs comme la souris, elle attire un grand intérêt dans le domaine de la recherche médicale, allant de la détection précoce de différentes formes de cancers jusqu'au développement de nouveaux médicaments. Toutefois, pour tirer profit des images acquises lors d'études animales, des scanners de plus en plus performants sont nécessaires. Le LabPETTM, le scanner TEP petit animal conçu par les efforts unis du Groupe de recherche en appareillage médicale de Sherbrooke (GRAMS) et du Centre d'imagerie moléculaire de Sherbrooke (CIMS) se démarque des autres scanners d'une part par son couplage individuel des photodiodes à avalanche à une paire de cristaux scintillateurs et d'autre part par une numérisation hâtive des signaux et un traitement numérique parallèle. Cela permet d'y implanter des algorithmes de traitement de signaux puissants. Le filtre de Wiener est une des techniques utilisées dans le LabPETTM pour optimiser à la fois le rendement et la capacité d'identification du cristal (IC) excité par le rayonnement émis dans le scanner par les radioisotopes. Les travaux de cette thèse portent, dans une première partie, sur le développement et l'implantation d'une version plus complète et ajustée de la méthode d'IC basée sur le filtre de Wiener. L'amélioration de cette technique porte sur l'utilisation des deux caractéristiques élémentaires des cristaux, soit leur constante de temps et leur rendement lumineux pour une IC plus précise et rapide. Une telle IC peut être réalisée même avec des cristaux possédant des caractéristiques très similaires, et pour des énergies très basses - jusqu'à 100 keV. Dans une deuxième partie, les performances de la méthode d'IC Wiener ont été évaluées en tenant compte de la contribution des différentes sources de bruit de la chaîne d'acquisition d'un scanner TEP. L'influence du bruit de multiplication de la photodiode à avalanche (un bruit non-stationnaire et poissonien), le bruit électronique (un bruit stationnaire et gaussien), ainsi que l'effet de l'utilisation des filtres de mise en forme rapide CR-RC n sur les résultats de l'algorithme d'IC ont été étudiés grâce au développement d'un simulateur de TEP qui imite les signaux de sortie du LabPETTM. Finalement, la possibilité d'utiliser la méthode d'IC Wiener pour discriminer des détecteurs multicouches, composés de trois et quatre cristaux, a été étudiée. L'implantation de cet algorithme dans un scanner TEP permettra à court terme d'améliorer les performances de démultiplexage des détecteurs et, de ce fait, la résolution spatiale axiale du système. Des techniques de modélisations du bruit non-stationnaire sont proposées pour rehausser les résultats de l'algorithme d'IC. En se basant sur les résultats de l'algorithme d'IC, il est possible de développer des techniques pour mesurer l'énergie déposée dans les cristaux et parvenir à une séparation des évènements Compton diffusés entre les cristaux d'un même détecteur comparativement aux autres diffusions Compton. A plus long terme, ceci permettra de bonifier la sensibilité du scanner.

Background : The sources and the epidemiology of Campylobacter jejuni (CJ) in environmental water are not well understood. We developed a spatial analysis methodology able to identify the main environmental factors predicting the presence and quantity of Campylobacter in river water. Methods : For two years, water samples were collected weekly and scanned for CJ and fecal coliforms at 32 sampling sites of Estrie hydrographic network, Québec. The quantity of CJ in water was estimated using the Most Probable Number method (MPN). The 32 sampling sites were linked to their catchment area; 10 of them were excluded from the analysis, because their hydrographic basin was not independent from the other sites. For each site, the following environmental variables were included: Water flow, slope, land-cover, land-use including type of farming, animal density, total precipitation in the 3 days prior to water sampling. A stepwise multivariate regression was realized across the different analysis windows to define the size of the area upstream from the sampling sites (from 1.5 to 24 km) which was the most closely associated with the mean quantity of CJ, and which environmental factors were associated with a higher mean quantity of CJ in water. Results : Preliminary results show that an area defined by a radius of 14 km upstream of the sample site was the most contributing zone for the bacteria (r2=0.38, p=0.002). Within this 14 km area, the only significant variable associated with a higher mean quantity of CJ was bovine density (p=0.002). When analyzing the data within a 120 m buffer zone across 14 km upstream of the sampling sites (r2=0.40, p=0.001), the only significant variable associated with a higher mean quantity of CJ was the percentage of agricultural surface (p=0.001). Conclusions : These results suggest a strong implication of bovine density in conjunction with crops and associated manure spreading on the quantity of CJ in environmental water.

Résumé : Face à l’accroissement de la résolution spatiale des capteurs optiques satellitaires, de nouvelles stratégies doivent être développées pour classifier les images de télédétection. En effet, l’abondance de détails dans ces images diminue fortement l’efficacité des classifications spectrales; de nombreuses méthodes de classification texturale, notamment les approches statistiques, ne sont plus adaptées. À l’inverse, les approches structurelles offrent une ouverture intéressante : ces approches orientées objet consistent à étudier la structure de l’image pour en interpréter le sens. Un algorithme de ce type est proposé dans la première partie de cette thèse. Reposant sur la détection et l’analyse de points-clés (KPC : KeyPoint-based Classification), il offre une solution efficace au problème de la classification d’images à très haute résolution spatiale. Les classifications effectuées sur les données montrent en particulier sa capacité à différencier des textures visuellement similaires. Par ailleurs, il a été montré dans la littérature que la fusion évidentielle, reposant sur la théorie de Dempster-Shafer, est tout à fait adaptée aux images de télédétection en raison de son aptitude à intégrer des concepts tels que l’ambiguïté et l’incertitude. Peu d’études ont en revanche été menées sur l’application de cette théorie à des données texturales complexes telles que celles issues de classifications structurelles. La seconde partie de cette thèse vise à combler ce manque, en s’intéressant à la fusion de classifications KPC multi-échelle par la théorie de Dempster-Shafer. Les tests menés montrent que cette approche multi-échelle permet d’améliorer la classification finale dans le cas où l’image initiale est de faible qualité. De plus, l’étude effectuée met en évidence le potentiel d’amélioration apporté par l’estimation de la fiabilité des classifications intermédiaires, et fournit des pistes pour mener ces estimations. / Abstract : Classifying remote sensing images is an increasingly difficult task due to the availability of very high spatial resolution (VHSR) data. The amount of details in such images is a major obstacle to the use of spectral classification methods as well as most textural classification algorithms, including statistical methods. However, structural methods offer an interesting alternative to this issue: these object-oriented approaches focus on analyzing the structure of an image in order to interpret its meaning. In the first part of this thesis, we propose a new algorithm belonging to this category: KPC (KeyPoint-based Classification). KPC is based on keypoint detection and analysis and offers an efficient answer to the issue of classifying VHSR images. Tests led on artificial and real remote sensing images have proven its discriminating power. Furthermore, many studies have proven that evidential fusion (based on Dempster-Shafer theory) is well-suited to remote sensing images because of its ability to handle abstract concepts such as ambiguity and uncertainty. However, few studies did focus on the application of this theory to complex textural data such as structural data. This issue is dealt with in the second part of this thesis; we focused on fusing multiscale KPC classifications with the help of Dempster-Shafer theory. Tests have shown that this multi-scale approach leads to an increase in classification efficiency when the original image has a low quality. Our study also points out a substantial potential for improvement gained from the estimation of intermediate classifications reliability and provides ideas to get these estimations.

La prise en compte des zones humides pour la gestion de la ressource en eau nécessite une connaissance sur l'organisation spatiale du rôle tampon de ces zones humides dans les bassins versants. L'objectif de la thèse est d'évaluer l'évolution du rôle tampon des zones humides riveraines sur les flux et teneurs en nitrate en fonction de l'ordre des cours d'eau et de la saisonnalité des écoulements. Nous posons l'hypothèse d'une augmentation de ce rôle tampon avec l'augmentation de l'ordre qui est liée à une évolution géomorphologique et paysagère des sous-bassins, aux interactions entre le cours d'eau et la zone humide riveraine lors du transfert des flux au sein du réseau hydrographique, et à un changement de fonctionnement hydrologique des zones humides. Trois approches ont été développées pour vérifier ces hypothèses au sein du bassin versant du Scorff (Morbihan). Tout d'abord, nous comparons le fonctionnement hydrologique et hydrochimique de deux zones humides riveraines, au niveau de l'ordre 2 et de l'ordre 5 du bassin, équipées de piézomètres et de capteurs de pression de nappe. Ensuite, une étude des facteurs topographiques et hydrologiques contrôlant l'extension des zones humides riveraines permet de valider sur l'ensemble du bassin le changement de fonctionnement hydrologique des zones humides observé à l'échelle locale. Enfin, une étude statistique est réalisée à partir d'un suivi des teneurs en solutés à l'exutoire de sous-bassins d'ordre différents pour quantifier l'influence de l'ordre sur le rôle tampon des zones humides riveraines. Un changement du fonctionnement hydrologique et hydrochimique entre les deux zones humides riveraines est observé et s'inscrit dans un gradient géomorphologique et pédologique en fonction de l'ordre. La saisonnalité, l'intensité du rôle tampon et l'influence du cours d'eau sur la dynamique de la nappe dans la zone humide évoluent entre ces deux sites. L'augmentation d'une influence du cours d'eau pour un ordre élevé, confirmée par la seconde approche, provoque une augmentation de l'extension des zones humides. Le suivi hydrochimique à l'exutoire des sous-bassins montre une augmentation du rôle tampon des zones humides riveraines pour des ordres élevés et en période d'étiage. Un modèle empirique est proposé. Cette influence de l'ordre est expliquée par une évolution géomorphologique et une influence importante de l'effet tampon lors du transfert des flux au sein du réseau hydrographique.

Ce travail de thèse s'intéresse aux processus d'appropriation spatiale à travers l'étude des Cubano-américains et de leurs ancrages dans l'agglomération de Miami depuis la révolution cubaine. Dans une démarche entre géographies politique, culturelle et sociale, cette thèse cherche à démontrer comment la trajectoire de Miami est aujourd'hui indissociable de celle des Cubains qui ont gagné la ville. Minorité devenue majoritaire, les Cubano-américains ont bénéficié d'un contexte géopolitique particulier (la guerre froide) pour s'implanter et développer Miami. À différentes échelles, cette étude analyse les relations de pouvoir et les modalités de circulation qui font naître une multitude de territoires en perpétuelles renégociations dans cette ville en chantier. En abordant Miami comme un carrefour américain, cette thèse explore les processus en cours qui « produisent l'espace » de la ville mais font également de celle-ci le théâtre d'une « troisième Amérique » qui se forme et se transforme au gré de créolisations.

Ce travail analyse la localisation du commerce de détail bruxellois sous l'angle des facteurs de localisation différentielle, c'est-à-dire en examinant les caractéristiques des lieux qui ont une influence sur le fonctionnement du commerce, en terme de chiffre d'affaire ou de bénéfice, qui contribuent à la survie d'un commerce et qui engendrent des localisations diverses selon les types de commerces. Pour mettre en évidence ces facteurs, les analyses exploitent le postulat selon lequel la localisation à un moment donné d’un commerce ayant certaines caractéristiques répond à des contraintes, les facteurs de localisation, qui sont prises en compte de manière explicite ou implicite. La géographie du commerce dans la ville à un moment donné en traduit l'influence combinée. L'analyse mobilise un inventaire détaillé décrivant la localisation du commerce bruxellois en 1997. Une première exploitation, dans une logique déductive, a permis de tester systématiquement l'effet de distinctions spatiales jugées pertinentes sur la structure des fonctions commerciales. Cela a surtout eu pour objet de mettre en évidence, sur une base empirique cohérente (unité de temps, de lieu et de nomenclature), la sensibilité des divers types de commerces aux facteurs de localisation différentielle les plus communément cités (hiérarchie, micro-centralité, spécialisation, standing, population non-résidentes, caractéristiques de l'environnement et du bâtiment). Pour ce faire, on a d'abord cherché à classer les lieux selon leurs propriétés vis-à-vis du facteur de localisation considéré et à discerner si ces différenciations contribuaient à moduler les profils de localisation des différents types de commerces. Sur base de ce profil de localisation, la réponse des types de commerces aux contraintes imposées par le facteur de localisation et les mécanismes de différenciation qu'il entraîne ont été mis en lumière. Enfin, le classement des types de commerces vis-à-vis de chaque facteur de localisation différentielle a servi à construire de nouveaux indicateurs permettant de décrire les caractéristiques et le fonctionnement de l'espace commercial sur la base d'inventaires commerciaux. Une seconde démarche, dans une logique inductive, a consisté à explorer l'ensemble des données disponibles dans la SitEx en vue d'en dégager les discriminations les plus marquantes. Cette analyse de la structuration spatiale du commerce à Bruxelles avait pour but la recherche d'affinités spatiales, qui ont ensuite été interprétées en terme de facteur de localisation différentielle. Les résultats ont confirmé qu'il est possible de discerner par des outils géostatistiques classiques les affinités spatiales du commerce dans la ville et que ces affinités peuvent être souvent raccrochées aux facteurs de localisation énumérés par la littérature. Mais surtout, ces analyses multivariées contribuent à l'évaluation de l'importance relative de ces différents facteurs dans la différenciation des paysages commerciaux. Après avoir examiné l'impact des évolutions récentes (1997-2002, dans les principaux nodules commerçants) sur les résultats engrangés sur base des données exhaustives de 1997, les éléments en faveur d'une approche des facteurs de localisation différentielle par l'analyse des inventaires commerciaux ont été synthétisés, des applications pratiques évoquées et des compléments d'investigation proposés.

L'accès à l'information géographique sous forme électronique s'ouvre de plus en plus au grand publique. Des interfaces intuitives ne nécessitant pas ou peu d'apprentissage apparaissent alors dans le domaine. Néanmoins, lorsqu'il s'agit de spécifier plus finement l'information recherchée, le pouvoir expressif de ces interfaces est limité. <br />Le projet Antéserveur Géographique propose un environnement complet pour permettre d'exprimer une requête de manière bi-modale (schéma + étiquette textuelle). Nous verrons alors les problèmes d'ambiguïtés dûs aux différents sens qu'une telle modalité peut véhiculer. Pour lever ces ambiguïtés notre interface propose un fonctionnement multimodal utilisant notamment la complémentarité du texte et du schéma grâce à une interaction contrôlée, celle-ci reposant sur un mécanisme appelé glissement de sens. Le mode textuel et les glissements de sens nécessitent une analyse spatiale adaptée du schéma. <br />Nous aborderons alors le domaine de l'analyse spatiale qualitative, au coeur de ce travail de recherche, dans lequel une utilisation récurrente par centre d'intérét du modèle 9-intersections de M.J. Egenhofer est proposée. <br />Grâce à cette méthode, nous disposons d'un modèle d'analyse spatiale unique permettant de relever différentes contraintes relevées jusqu'ici par des modèles distincts et sans lien. C'est cette unité qui nous permet de mettre en oeuvre notre mécanisme de glissement de sens. Nous présenterons alors notre réalisation informatique qui met en oeuvre ces mécanismes et nous permet ainsi de tester les concepts de multimodalité et de glissement de sens présentés plus haut.

Le corps s'est installé en géographie dans la clandestinité, il n'a pas encore gagné le statut d'objet scientifique à part entière et reste non élucidé. Et pourtant le corps définit des espaces autour et à partir de lui qui sont fluides, labiles, éphémères. Nous proposons dans cet article de poser le corps comme une herméneutique qui servirait de grille interprétative à la géographie. Cela suppose de partir d'une échelle celle du corps et d'appréhender ensuite les systèmes de relations et les modalités de leur interaction à partir de cette échelle. Les natures et les dimensions du corps se lient directement à la matière spatiale et la transforment.

Tout observateur peut constater la diversité des milieux sur Terre. La compréhension des liens entre cette diversité des habitats et la biodiversité est l'un des thèmes centraux en Écologie, en Évolution et en Biologie de la conservation. Je m'intéresse dans cette thèse aux conséquences écologiques (à court terme) et évolutives (à plus long terme) de la structuration spatiale et de l'hétérogénéité de l'environnement. Je développe et analyse plusieurs modèles mathématiques, combinant différents formalismes théoriques (dynamiques adaptatives, génétique des populations, génétique quantitative). Ces modèles permettent d'explorer les conséquences de l'hétérogénéité spatiale de l'environnement sur (1) les conditions de persistance des populations ; (2) la coexistence entre différents phénotypes et (3) la dynamique évolutive des populations. Je montre ainsi l'importance (i) de l'intensité et de la place de la migration dans le cycle de vie ; (ii) du type de structure spatiale (explicite ou implicite, continu ou discret) ; (iii) de la forme du compromis évolutif, et donc des coûts d'adaptation à une autre ressource ; et enfin (iv) des éventuels rétrocontrôles démographiques. J'illustre à l'aide des interactions entre hôtes et parasites l'importance des hétérogénéités spatiales. Un premier exemple concerne leur utilisation dans la gestion des pharmacorésistances ou des résistances aux insecticides : une répartition hétérogène du traitement permet d'éviter la propagation de parasites ou de nuisibles résistants. Un second exemple, enfin, illustre comment les hétérogénéités dues à l'auto-structuration spatiale influencent l'évolution de stratégies de défense des hôtes, et permettent l'évolution de défenses altruistes. / Any observer can notice the diversity of habitats on Earth. Understanding the links betweenthis diversity of habitats and biodiversity is a core topic in Ecology, Evolution andConservation Biology.In this thesis, I study the ecological (short-term) and evolutionary (long-term) consequencesof spatial structuring and environmental heterogeneities. I develop and analyzeseveral mathematical models, which combine different theoretical frameworks (adaptivedynamics, population genetics, and quantitative genetics). I explore the consequences ofspatial heterogeneities on (1) the conditions for population persistence; (2) the coexistenceof different phenotypes, and (3) evolutionary dynamics of populations. I show that theresults depend on (i) the life-cycle, and in particular whether migration influences local regulation;(ii) the choice of the spatial structure (explicit or implicit, continuous or discrete);(iii) the shape of the trade-off, and hence the costs of adaptation to another resource, andfinally (iv) the potential demographical feedbacks.I use the specific case of hosts and parasites interactions to illustrate the importanceof spatial heterogeneities. As a first example, I show that a heterogeneous application oftreatments can help prevent the spread of resistant parasites or pests. Secondly, I show howspatial heterogeneities due to self-structuring influence the evolution of host defense strategies,and allow for the evolution of altruistic defense strategies.