Cette thèse regroupe nos résultats sur la prédiction de séries temporelles dépendantes. Le document comporte trois chapitres principaux où nous abordons des problèmes différents. Le premier concerne l’agrégation de prédicteurs de décalages de Bernoulli Causales, en adoptant une approche Bayésienne. Le deuxième traite de l’agrégation de prédicteurs de ce que nous définissions comme processus sous-linéaires. Une attention particulaire est portée aux processus autorégressifs localement stationnaires variables dans le temps, nous examinons un schéma de prédiction adaptative pour eux. Dans le dernier chapitre nous étudions le modèle de régression linéaire pour une classe générale de processus localement stationnaires. / This thesis regroups our results on dependent time series prediction. The work is divided into three main chapters where we tackle different problems. The first one is the aggregation of predictors of Causal Bernoulli Shifts using a Bayesian approach. The second one is the aggregation of predictors of what we define as sub-linear processes. Locally stationary time varying autoregressive processes receive a particular attention; we investigate an adaptive prediction scheme for them. In the last main chapter we study the linear regression problem for a general class of locally stationary processes.

L'estimation du maximum de vraisemblance est une méthode répandue pour l'identification d'un modèle paramétré de série temporelle à partir d'un échantillon d'observations. Dans le cadre de modèles bien spécifiés, il est primordial d'obtenir la consistance de l'estimateur, à savoir sa convergence vers le vrai paramètre lorsque la taille de l'échantillon d'observations tend vers l'infini. Pour beaucoup de modèles de séries temporelles, par exemple les modèles de Markov cachés ou « hidden Markov models »(HMM), la propriété de consistance « forte » peut cependant être dfficile à établir. On peut alors s'intéresser à la consistance de l'estimateur du maximum de vraisemblance (EMV) dans un sens faible, c'est-à-dire que lorsque la taille de l'échantillon tend vers l'infini, l'EMV converge vers un ensemble de paramètres qui s'associent tous à la même distribution de probabilité des observations que celle du vrai paramètre. La consistance dans ce sens, qui reste une propriété privilégiée dans beaucoup d'applications de séries temporelles, est dénommée consistance de classe d'équivalence. L'obtention de la consistance de classe d'équivalence exige en général deux étapes importantes : 1) montrer que l'EMV converge vers l'ensemble qui maximise la log-vraisemblance normalisée asymptotique ; et 2) montrer que chaque paramètre dans cet ensemble produit la même distribution du processus d'observation que celle du vrai paramètre. Cette thèse a pour objet principal d'établir la consistance de classe d'équivalence des modèles de Markov partiellement observés, ou « partially observed Markov models » (PMM), comme les HMM et les modèles « observation-driven » (ODM). / Maximum likelihood estimation is a widespread method for identifying a parametrized model of a time series from a sample of observations. Under the framework of well-specified models, it is of prime interest to obtain consistency of the estimator, that is, its convergence to the true parameter as the sample size of the observations goes to infinity. For many time series models, for instance hidden Markov models (HMMs), such a “strong” consistency property can however be difficult to establish. Alternatively, one can show that the maximum likelihood estimator (MLE) is consistent in a weakened sense, that is, as the sample size goes to infinity, the MLE eventually converges to a set of parameters, all of which associate to the same probability distribution of the observations as for the true one. The consistency in this sense, which remains a preferred property in many time series applications, is referred to as equivalence-class consistency. The task of deriving such a property generally involves two important steps: 1) show that the MLE converges to the maximizing set of the asymptotic normalized loglikelihood; and 2) show that any parameter in this maximizing set yields the same distribution of the observation process as for the true parameter. In this thesis, our primary attention is to establish the equivalence-class consistency for time series models that belong to the class of partially observed Markov models (PMMs) such as HMMs and observation-driven models (ODMs).

Dans ce mémoire de thèse, nous nous intéressons à la modélisation non paramétrique de données spatiales et/ou fonctionnelles, plus particulièrement basée sur la méthode à noyau. En général, les échantillons que nous avons considérés pour établir les propriétés asymptotiques des estimateurs proposés sont constitués de variables dépendantes. La spécificité des méthodes étudiées réside dans le fait que les estimateurs prennent en compte la structure de dépendance des données considérées.Dans une première partie, nous appréhendons l’étude de variables réelles spatialement dépendantes. Nous proposons une nouvelle approche à noyau pour estimer les fonctions de densité de probabilité et de régression spatiales ainsi que le mode. La particularité de cette approche est qu’elle permet de tenir compte à la fois de la proximité entre les observations et de celle entre les sites. Nous étudions les comportements asymptotiques des estimateurs proposés ainsi que leurs applications à des données simulées et réelles.Dans une seconde partie, nous nous intéressons à la modélisation de données à valeurs dans un espace de dimension infinie ou dites "données fonctionnelles". Dans un premier temps, nous adaptons le modèle de régression non paramétrique introduit en première partie au cadre de données fonctionnelles spatialement dépendantes. Nous donnons des résultats asymptotiques ainsi que numériques. Puis, dans un second temps, nous étudions un modèle de régression de séries temporelles dont les variables explicatives sont fonctionnelles et le processus des innovations est autorégressif. Nous proposons une procédure permettant de tenir compte de l’information contenue dans le processus des erreurs. Après avoir étudié le comportement asymptotique de l’estimateur à noyau proposé, nous analysons ses performances sur des données simulées puis réelles.La troisième partie est consacrée aux applications. Tout d’abord, nous présentons des résultats de classification non supervisée de données spatiales (multivariées), simulées et réelles. La méthode de classification considérée est basée sur l’estimation du mode spatial, obtenu à partir de l’estimateur de la fonction de densité spatiale introduit dans le cadre de la première partie de cette thèse. Puis, nous appliquons cette méthode de classification basée sur le mode ainsi que d’autres méthodes de classification non supervisée de la littérature sur des données hydrologiques de nature fonctionnelle. Enfin, cette classification des données hydrologiques nous a amené à appliquer des outils de détection de rupture sur ces données fonctionnelles. / In this dissertation, we are interested in nonparametric modeling of spatial and/or functional data, more specifically based on kernel method. Generally, the samples we have considered for establishing asymptotic properties of the proposed estimators are constituted of dependent variables. The specificity of the studied methods lies in the fact that the estimators take into account the structure of the dependence of the considered data.In a first part, we study real variables spatially dependent. We propose a new kernel approach to estimating spatial probability density of the mode and regression functions. The distinctive feature of this approach is that it allows taking into account both the proximity between observations and that between sites. We study the asymptotic behaviors of the proposed estimates as well as their applications to simulated and real data. In a second part, we are interested in modeling data valued in a space of infinite dimension or so-called "functional data". As a first step, we adapt the nonparametric regression model, introduced in the first part, to spatially functional dependent data framework. We get convergence results as well as numerical results. Then, later, we study time series regression model in which explanatory variables are functional and the innovation process is autoregressive. We propose a procedure which allows us to take into account information contained in the error process. After showing asymptotic behavior of the proposed kernel estimate, we study its performance on simulated and real data.The third part is devoted to applications. First of all, we present unsupervised classificationresults of simulated and real spatial data (multivariate). The considered classification method is based on the estimation of spatial mode, obtained from the spatial density function introduced in the first part of this thesis. Then, we apply this classification method based on the mode as well as other unsupervised classification methods of the literature on hydrological data of functional nature. Lastly, this classification of hydrological data has led us to apply change point detection tools on these functional data.

Cette thèse présente un cadre de travail d'analyse de trajectoires contenant une phase de prétraitement et un processus d’extraction de trajectoires d’objets mobiles. Le cadre offre des fonctions visuelles reflétant le comportement d'évolution des motifs de trajectoires. L'originalité de l’approche est d’allier extraction de motifs fréquents, extraction de motifs émergents et analyse formelle de concepts pour analyser les trajectoires. A partir des données de trajectoires, les méthodes proposées détectent et caractérisent les comportements d'évolution des motifs. Trois contributions sont proposées : Une méthode d'analyse des trajectoires, basée sur les concepts formels fréquents, est utilisée pour détecter les différents comportements d’évolution de trajectoires dans le temps. Ces comportements sont “latents”, "emerging", "decreasing", "lost" et "jumping". Ils caractérisent la dynamique de la mobilité par rapport à l'espace urbain et le temps. Les comportements détectés sont visualisés sur des cartes générées automatiquement à différents niveaux spatio-temporels pour affiner l'analyse de la mobilité dans une zone donnée de la ville. Une deuxième méthode basée sur l'extraction de concepts formels séquentiels fréquents a également été proposée pour exploiter la direction des mouvements dans la détection de l'évolution. Enfin, une méthode de prédiction basée sur les chaînes de Markov est présentée pour prévoir le comportement d’évolution dans la future période pour une région. Ces trois méthodes sont évaluées sur ensembles de données réelles . Les résultats expérimentaux obtenus sur ces données valident la pertinence de la proposition et l'utilité des cartes produites / This dissertation presents a trajectory analysis framework, which includes both a preprocessing phase and trajectory mining process. Furthermore, the framework offers visual functions that reflect trajectory patterns evolution behavior. The originality of the mining process is to leverage frequent emergent pattern mining and formal concept analysis for moving objects trajectories. These methods detect and characterize pattern evolution behaviors bound to time in trajectory data. Three contributions are proposed: (1) a method for analyzing trajectories based on frequent formal concepts is used to detect different trajectory patterns evolution over time. These behaviors are "latent", "emerging", "decreasing", "lost" and "jumping". They characterize the dynamics of mobility related to urban spaces and time. The detected behaviors are automatically visualized on generated maps with different spatio-temporal levels to refine the analysis of mobility in a given area of the city, (2) a second trajectory analysis framework that is based on sequential concept lattice extraction is also proposed to exploit the movement direction in the evolution detection process, and (3) prediction method based on Markov chain is presented to predict the evolution behavior in the future period for a region. These three methods are evaluated on two real-world datasets. The obtained experimental results from these data show the relevance of the proposal and the utility of the generated maps

Dans l'Arctique, le risque de transmission de maladies zoonotiques comme la rage est encore une préoccupation pour la santé publique, avec plusieurs cas rapportés chaque année chez différentes espèces animales. L’interface entre la faune sauvage, les animaux domestiques et les humains pour la transmission de maladies sera en augmentation en raison des pressions grandissantes du développement anthropique et du réchauffement climatique. Les interactions directes entre les chiens domestiques des villages nordiques et les renards sauvages, les principales sources d’exposition à la rage, sont des évènements critiques pour l’exposition des humains au virus, mais très peu d’études se sont attardées à ce sujet. Les objectifs de ce projet sont 1- de décrire et de quantifier l’activité spatiale et temporelle des renards et des chiens libres et d’identifier les facteurs anthropiques et environnementaux qui influencent leur présence à proximité et dans les villages nordiques, 2- de quantifier les contacts directs et le potentiel d’interactions entre les renards et les chiens libres afin de mieux identifier les périodes et les zones avec un risque de transmission de la rage, 3- de comparer et discuter des résultats de l’activité des renards et des chiens libres et leur potentiel d’interactions entre les deux villages nordiques à l’étude et 4- d’identifier des méthodes de gestion pour diminuer les opportunités d’interactions entre les renards et les chiens libres. Afin de détecter la présence des deux carnivores, un réseau de caméras automatiques a été installé sur une grille spatiale autour et à l’intérieur de deux villages typiques du Nord, Kuujjuaq (près de la limite des arbres) et Inukjuak (à > 100 km de la limite des arbres). Pour chaque station caméra, différents facteurs anthropiques et environnementaux ont été évalués (distance au dépotoir, distance à l’aéroport, densité d’habitations, densité de chiens de traîneau, distance aux rues, distance à l’eau, indice de végétation). Les contacts directs et les indices d’interaction ont été calculés pour évaluer le potentiel d’interactions entre les renards et les chiens libres. Les opportunités d’interactions entre les renards et les chiens sont plus élevées à l’aube et au crépuscule pendant les mois d'octobre et de novembre en périphérie des deux villages, particulièrement près des chiens de traîneau et légèrement près du dépotoir municipal (KU) et de l’aéroport (IN). Les renards roux et les renards arctiques ont été observés à proximité et dans les deux villages, mais les renards roux sont plus souvent observés à Kuujjuaq (87% des observations) qu’à Inukjuak (renards arctiques : 74% des observations), ce qui reflète également des particularités biotiques et abiotiques uniques à chaque village. Les résultats suggèrent que les opportunités d’interactions entre les renards et les chiens représentent un risque d’exposition à la rage pour les chiens et les humains, et possiblement pour d’autres pathogènes nordiques transmissibles entre les chiens et la faune. Cependant, les évènements de contacts directs interspécifiques renard-chien sont rares et les opportunités d’interactions sont concentrées dans le temps et dans des zones restreintes, ce qui peut aider à cibler des mesures préventives visant à limiter les évènements de transmission. Cette étude fournit la première documentation sur l'activité des renards et leurs interactions avec les chiens libres dans les villages de l'Arctique. L’application d’une approche « Une seule Santé » devrait être utilisée pour prévenir ou diminuer le risque de transmission de la rage entre les renards et les chiens. / In the Arctic, the risk of transmission of zoonotic diseases like rabies is still a public health concern, with several cases reported each year in different animal species. The interface between wildlife, domestic animals and humans for disease transmission will be increasing due to pressures from anthropogenic development and global warming. Direct interactions between domestic dogs in northern communities and wild foxes, the main source of rabies exposure, are critical of human exposure to the virus, but very few studies have focused on this. The objectives of this project are 1- to describe and quantify the spatial and temporal activity of free-ranging dogs and foxes, and identify the anthropogenic and environmental factors that influence their presence near and within northern villages, 2- to quantify direct contacts and the potential for interactions between free-ranging dogs and foxes in order to better identify periods and areas of higher risk of rabies transmission, 3- to compare and contrast dog-fox activity and interactions between the two northern villages under study, and 4- to identify management methods to reduce opportunities for fox-dog interactions. To detect the presence of the two carnivores, we set up a network of automatic cameras near and within two typical northern villages, i.e., Kuujjuaq (near the tree line) and Inukjuak (> 100 km from the tree line). For each camera, different anthropogenic and environmental factors were evaluated (distance to the landfill, distance to the airport, density of dwellings, density of sled dogs, distance to streets, distance to water, vegetation index). Direct contacts and interaction index were calculated to assess the potential for interactions between foxes and free-roaming dogs. Interaction opportunities between foxes and dogs are more likely to occur at dawn and dusk during the months of October and November, and on the outskirts of both villages, particularly near sled dogs and slightly nearer to the landfill (KU) and the airport (IN). Red and Arctic foxes were observed in and around both villages, but red foxes were more frequently observed in Kuujjuaq (87% of observations) while Arctic foxes were more frequent in Inukjuak (74% of observations), which also reflects the biotic and abiotic particularities specific to each village. These results suggest that fox-dog contacts around and within the village are likely, posing a real risk of peri-domestic rabies transmission to dogs and humans, and possibly for other northern pathogens transmissible between wildlife and dogs. Nevertheless, interspecific direct contact events are rare and interaction opportunities are concentrated in time and space, which may help target preventive measures aimed at limiting transmission events. This study provides the first documentation on the activity of foxes and their interactions with dogs and humans in Arctic communities. Considering the potential risk-by-proximity described in our study, a “One Health” approach could be applied to prevent or lower fox-dog rabies transmission.

Problématique: Plus de 50 millions de personnes dans le monde ont de l’épilepsie, une condition neurologique caractérisée par des crises spontanées récidivantes. Malgré les nombreux médicaments anticrises disponibles, plus du tiers des patients continue à présenter des crises invalidantes, souvent accompagnées de blessures (dues à des chutes, fractures, brûlures, etc.) et parfois même de mort subite par arrêt cardio-respiratoire. La détection de crises avec des objets connectés a été un sujet de recherche en croissance au cours des dernières années. Cependant, les études se sont principalement concentrées sur la détection de crises généralisées tonico-cloniques plutôt que sur les crises focales. Question de recherche: Ce projet porte sur la détection de crises épileptiques de types focales avec altération de l’état de conscience (FIAS) via des signaux électrophysiologiques non invasifs captés par un chandail connecté (chandail intelligent Hexoskin) et en utilisant des méthodes d’apprentissage automatique. Méthodologie: Des patients avec épilepsie ont été recrutés à l’unité de monitoring d’épilepsie (UME) du CHUM pour porter le chandail Hexoskin. Celui-ci mesure trois différents signaux, soit l’électrocardiographie (ECG), l’accélérométrie et les signaux respiratoires. De ces signaux, 82 caractéristiques ont été extraites et des classificateurs d’apprentissage automatique ont été entraînés pour détecter le début des crises épileptiques. Résultats obtenus: Vingt-sept patients ont porté le chandail de manière continue pendant plus de 4 750 heures. 113 FIAS ont été enregistrées. Un modèle XGBoost avec une fenêtre de 10 sec et un chevauchement de 5 secondes ont donné les meilleurs résultats. En utilisant un seuil de 0,65, nous avons détecté 71 crises, ce qui a donné une sensibilité de 66 %, un temps en alerte de 15 % et un taux de fausses alertes (FAR) de 30 par 24 heures. Un seuil de 0,85 a permis de réduire les fausses alertes (8 % du temps en alerte, FAR de 21 par 24 heures), mais avec une sensibilité inférieure de 57 %. Les performances ont varié d'un patient à l'autre : la sensibilité était élevée et le FAR était faible pour certains patients, et inversement pour d'autres, indiquant une variabilité dans l'efficacité de l'algorithme selon les patients. Conclusions: Les résultats suggèrent qu’il est possible de détecter les FIAS avec le chandail Hexoskin mais que le taux de fausse alarme reste en général un peu trop élevé. / Problem Statement: More than 50 million people worldwide have epilepsy, a neurological condition characterized by recurrent, spontaneous seizures. Despite the availability of numerous antiseizure drugs, more than a third of patients continue to experience seizures, often accompanied by injuries (such as falls, fractures, burns) and, in some cases, sudden death due to cardiorespiratory arrest. Seizure detection using wearable technology has become a growing research area in recent years. However, most studies have focused on generalized tonic-clonic seizures rather than focal seizures. Research Question: This project investigates the use of machine learning methods applied to non-invasive physiological signals recorded by a connected shirt (the Hexoskin smart shirt) to detect focal impaired awareness seizures (FIAS). Methodology: Patients with epilepsy were recruited from the epilepsy monitoring unit (EMU) at the University of Montreal Hospital Center (CHUM) and wore the Hexoskin shirt, which measures three different signals: electrocardiography (ECG), accelerometry, and respiratory signals. From these signals, 82 features were extracted, and machine learning classifiers were trained to detect the onset of epileptic seizures. Results: A total of 113 FIAS from 27 patients were analyzed in this study. Patients wore the shirt continuously for over 4,750 hours. A XGBoost Model using a window of 10 seconds and overlap of 5 seconds gave the best results. Using a threshold of 0.65, we detected 71 seizures, yielding a sensitivity of 66%, a warning time of 15%, and a false alarm rate (FAR) of 30 per 24 hours. A threshold of 0.85 reduced false alarms (8% warning time, FAR of 21 per 24 hours) but also resulted in lower sensitivity (57%). The performance varied between patients: some had high sensitivity and low FAR, while others showed the opposite, indicating variability in the algorithm’s effectiveness across patients. Conclusions: The results suggest that, while the false alarm rate remains somewhat high, it is possible to detect FIAS. It was also observed that seizures in some patients were more easily detectable than in others, which may be explained by the significant variability in seizure semiology.

Depuis l’avènement de l’agriculture productiviste, les paysages des zones d’intensification agricole des pays industrialisés ont été marqués par la perte sévère de leur diversité et la dégradation de leurs fonctions environnementales, récréatives, esthétiques et sociales. Au moment où la qualité des paysages constitue un facteur clé du dynamisme des collectivités rurales, il devient urgent de développer des stratégies d’aménagement aptes à réintroduire le caractère multifonctionnel de ces paysages. Dans ce contexte, cette thèse propose un éclairage sur les enjeux d’aménagement de ces paysages sous l’angle des approches dialectiques en paysage issues de la Holistic Landscape Ecology. En développant un modèle conceptuel des trajectoires des paysages s’inscrivant dans les approches intégrées en paysage, elle établit une double lecture des dynamiques physico-spatiale et socioculturelle des paysages des zones d’intensification agricole afin d’en arriver à qualifier les écarts entre celles-ci. Pour y parvenir, elle prend appui sur une étude de cas d’un bassin versant agricole du sud du Québec. En puisant tantôt dans l’écologie du paysage, tantôt dans la sociologie du paysage, les résultats de cette thèse soulignent d’une part le poids des forces politiques et économiques dans le façonnement de ces paysages. Mais ils révèlent également le rôle des valorisations paysagères des agriculteurs dans la modulation de ces forces. Plus encore, l’étude des dynamiques socioculturelles révèle une diversité au sein des populations locales au plan des valorisations de ces paysages et des pratiques qui les façonnent qui vient renouveler l’image d’uniformité de ces territoires. Le maintien et l’accentuation de cette diversité apparaissent susceptibles de contribuer significativement à la réintroduction du caractère multifonctionnel des paysages au sein des zones d’intensification agricole. Des pistes concrètes pour l’aménagement concluent cette thèse. / Since the advent of productivist agriculture, the landscapes in areas of intensive agriculture of industrialized countries have been affected by a drastic reduction in their diversity and the degradation of their environmental, recreational and aesthetic functions. At a time when the quality of landscapes is a key factor in the vitality of rural communities, it is becoming urgent to develop management strategies designed to reintroduce the multifunctional nature of these landscapes. Within this context, this thesis proposes to address the landscape management issues of areas of intensive agriculture under the perspective of dialectic approaches in landscape studies originating from Holistic Landscape Ecology. By developing a conceptual model of landscape trajectories, based on integrated landscape methods, it establishes a double interpretation of the physical-spatial and the social-cultural dynamics of the landscapes in areas of intensive agriculture in order to assess the degree of divergence between the two. To achieve this, an agricultural watershed of southern Québec was used as a case study. Sometimes using landscape ecology, sometimes using landscape sociology, the results of this thesis underline the strong influence of political forces in the shaping of these landscapes. However, they also reveal the important role of the landscape values of farmers in altering these forces. Moreover, the study of the social-cultural dynamics reveals that a diversity of landscape valuations, and of practices affecting landscapes, coexist within local populations, thus shedding new light on the usual image of uniformity of these landscapes. The maintenance and increase of this diversity appears likely to contribute significantly to the reintroduction of the multifunctional character of landscapes within areas of intensive agriculture. Concrete management recommendations conclude this thesis.

Les Inuits sont le plus petit groupe autochtone au Canada. Les femmes inuites présentent des risques beaucoup plus élevés d’issues de grossesse défavorables que leurs homologues non autochtones. Quelques études régionales font état d’une mortalité fœtale et infantile bien plus importante chez les Inuits canadiens par rapport aux populations non autochtones. Des facteurs de risque tant au niveau individuel que communautaire peuvent affecter les issues de grossesse inuites. Les relations entre les caractéristiques communautaires et les issues de grossesse inuites sont peu connues. La compréhension des effets des facteurs de risque au niveau communautaire peut être hautement importante pour le développement de programmes de promotion de la santé maternelle et infantile efficaces, destinés à améliorer les issues de grossesse dans les communautés inuites. Dans une étude de cohorte de naissance reposant sur les codes postaux et basée sur les fichiers jumelés des mortinaissances/naissances vivantes/mortalité infantile, pour toutes les naissances survenues au Québec de 1991 à 2000, nous avons évalué les effets des caractéristiques communautaires sur les issues de grossesse inuites. Lorsque cela est approprié et réalisable, des données sur les issues de grossesse d’un autre groupe autochtone majeur, les Premières Nations, sont aussi présentées. Nous avons tout d'abord évalué les disparités et les tendances temporelles dans les issues de grossesse et la mortalité infantile aux niveaux individuel et communautaire chez les Premières Nations et les Inuits par rapport à d'autres populations au Québec. Puis nous avons étudié les tendances temporelles dans les issues de grossesse pour les Inuits, les Premières Nations et les populations non autochtones dans les régions rurales et du nord du Québec. Les travaux concernant les différences entre milieu rural et urbain dans les issues de grossesse chez les peuples autochtones sont limités et contradictoires, c’est pourquoi nous avons examiné les issues de grossesse dans les groupes dont la langue maternelle des femmes est l’inuktitut, une langue les Premières Nations ou le français (langue majoritairement parlée au Québec), en fonction de la résidence rurale ou urbaine au Québec. Finalement, puisqu'il y avait un manque de données sur la sécurité des soins de maternité menés par des sages-femmes dans les communautés éloignées ou autochtones, nous avons examiné les issues de grossesse en fonction du principal type de fournisseur de soins au cours de l'accouchement dans deux groupes de communautés inuites éloignées. Nous avons trouvé d’importantes et persistantes disparités dans la mortalité fœtale et infantile parmi les Premières Nations et les Inuits comparativement à d'autres populations au Québec en se basant sur des évaluations au niveau individuel ou communautaire. Une hausse déconcertante de certains indicateurs de mortalité pour les naissances de femmes dont la langue maternelle est une langue des Premières Nations et l’inuktitut, et pour les femmes résidant dans des communautés peuplées principalement par des individus des Premières Nations et Inuits a été observée, ce qui contraste avec quelques améliorations pour les naissances de femmes dont la langue maternelle est une langue non autochtone et pour les femmes résidant dans des communautés principalement habitées par des personnes non autochtones en zone rurale ou dans le nord du Québec. La vie dans les régions urbaines n'est pas associée à de meilleures issues de grossesse pour les Inuits et les Premières Nations au Québec, malgré la couverture d'assurance maladie universelle. Les risques de mortalité périnatale étaient quelque peu, mais non significativement plus élevés dans les communautés de la Baie d'Hudson où les soins de maternité sont prodigués par des sages-femmes, en comparaison des communautés de la Baie d'Ungava où les soins de maternité sont dispensés par des médecins. Nos résultats sont peu concluants, bien que les résultats excluant les naissances extrêmement prématurées soient plus rassurants concernant la sécurité des soins de maternité dirigés par des sages-femmes dans les communautés autochtones éloignées. Nos résultats indiquent fortement le besoin d’améliorer les conditions socio-économiques, les soins périnataux et infantiles pour les Inuits et les peuples des Premières Nations, et ce quel que soit l’endroit où ils vivent (en zone éloignée au Nord, en milieu rural ou urbain). De nouvelles données de surveillance de routine sont nécessaires pour évaluer la sécurité et améliorer la qualité des soins de maternité fournis par les sages-femmes au Nunavik. / Inuit are the smallest Aboriginal group in Canada. Inuit women are at much higher risks of adverse birth outcomes than their non-indigenous counterparts. Both fetal and infant mortality has been reported to be much higher among Canadian Inuit vs. non-indigenous populations in some regional studies. Both individual and community-level risk factors may affect Inuit birth outcomes. Little is known about the relationships between community characteristics and Inuit birth outcomes. Understanding the effects of community-level risk factors may be critically important for developing effective maternal and infant health promotion programs to improve birth outcomes in Inuit communities. In a postal code linkage-based birth cohort study based on the already linked stillbirth/live birth/infant death data files for all births in Quebec, from 1991 to 2000, we assessed the effects of community characteristics on Inuit birth outcomes. While appropriate and feasible, birth outcomes data on another major Aboriginal group, First Nations, are also presented. We first assessed individual- and community-level disparities and trends in birth outcomes and infant mortality among First Nations and Inuit versus other populations in Quebec. Then we studied trends in Inuit, First Nations and non-Aboriginal birth outcomes in the rural and northern regions of Quebec. Because there is limited and inconsistent evidence concerning rural versus urban differences in birth and infant outcomes for Indigenous peoples, we investigated birth and infant outcomes among Inuit, First Nations and French (the majority in Quebec) mother tongue groups by rural versus urban residence in Quebec. Finally, since there was a lack of data on the safety of midwife-led maternity care in remote or Aboriginal communities, we examined birth outcomes by primary birthing attendant type in two sets of remote Inuit communities. We found large and persistent disparities in fetal and infant mortality among First Nations and Inuit versus other populations in Quebec based on individual- or community-level assessments. There was also a disconcerting rise of some mortality outcomes for births to First Nations and Inuit mother tongue women and to women in predominately First Nations and Inuit communities, in contrast to some improvements for births to non-Aboriginal mother tongue women and to women in predominately non-Aboriginal communities in rural or northern Quebec. Living in urban areas was not associated with better birth and infant outcomes for Inuit and First Nations in Quebec despite universal health insurance coverage. Risks of perinatal death were somewhat but not significantly higher in the Hudson Bay communities with midwife-led maternity care as compared to the Ungava Bay communities with physician-led maternity care. Our findings are inconclusive, although the results excluding extremely preterm births are more reassuring concerning the safety of midwife-led maternity care in remote Aboriginal communities. Our results strongly indicate a need for improved socioeconomic conditions, perinatal and infant care for First Nations and Inuit peoples, no matter where they live (remote northern, rural or urban areas). Further routine surveillance data are needed for assessing the safety and improving the quality of midwife-led maternity care in Nunavik.

La désinfection de l’eau de consommation et des piscines induit la formation de sous-produits (SPD) potentiellement nocifs pour la santé, parmi lesquels les trihalométhanes (THM), les acides haloacétiques (HAA) et les chloramines (CAM). La difficulté d’estimer l’exposition humaine à ces SPD empêche de cerner précisément les risques sanitaires possiblement associés (i.e., cancérigènes, reprotoxiques, irritatifs). Nos travaux s’articulent autour d’une méthodologie consistant à intégrer des données d’occurrence environnementales à des modèles toxicocinétiques à base physiologique (TCBP) pour améliorer les mesures de l’exposition aux SPD. Cette approche multidisciplinaire veut prendre en compte de manière aussi appropriée que possible les deux composantes majeures des variations de cette exposition : les variations spatio-temporelles des niveaux de contamination environnementale et l’impact des différences inter- et intra-individuelles sur les niveaux biologiques. Cette thèse, organisée en deux volets qui explorent chacun successivement des aspects environnemental et biologique de la problématique, vise à contribuer au développement de cette stratégie innovante d’estimation de l’exposition et, plus généralement, à des meilleures pratiques en la matière. Le premier volet de la thèse s’intéresse à l’exposition en milieu domestique (i.e., résultant de l’utilisation de l’eau potable au domicile) et est consacré au cas complexe des THM, les plus abondants et volatils des SPD, absorbables par ingestion mais aussi par inhalation et voie percutanée. Les articles I et II, constitutifs de ce volet, documentent spécifiquement la question des variations inter- et intra- journalières de présence des SPD en réseau et de leurs impacts sur les estimateurs de l’exposition biologique. Ils décrivent l’amplitude et la diversité des variations à court terme des niveaux environnementaux, présentent les difficultés à proposer une façon systématique et « épidémiologiquement » pratique de les modéliser et proposent, de manière originale, une évaluation des mésestimations, somme toute modestes, des mesures biologiques de l’exposition résultant de leurs non-prise en compte. Le deuxième volet de la thèse se penche sur l’exposition aux SPD en piscine, d’un intérêt grandissant au niveau international, et se restreint au cas jugé prioritaire des piscines publiques intérieures. Ce volet envisage, pour quantifier l’exposition dans ce contexte particulier, l’extension de l’approche méthodologique préconisée, élaborée originellement pour application dans un contexte domestique : d’abord, à travers une analyse approfondie des variations des niveaux de contamination (eau, air) des SPD en piscine en vue de les modéliser (article III); puis en examinant, dans le cas particulier du chloroforme, le THM le plus abondant, la possibilité d’utiliser la modélisation TCBP pour simuler des expositions en piscine (article IV). Les résultats mettent notamment en évidence la difficulté d’appréhender précisément la contamination environnementale autrement que par un échantillonnage in situ tandis que la modélisation TCBP apparait, sur le plan toxicologique, comme l’outil le plus pertinent à ce jour, notamment au regard des autres approches existantes, mais qu’il convient d’améliorer pour mieux prédire les niveaux d’exposition biologique. Finalement, ces travaux illustrent la pertinence et la nécessité d’une approche multidisciplinaire et intégratrice et suggère, sur cette base, les pistes à explorer en priorité pour mieux évaluer l’exposition aux SPD et, in fine, cerner véritablement les risques sanitaires qui en résultent. / Disinfection of drinking and swimming pool waters disinfection is unavoidable but induces the formation of by-products (DBPs), such as trihalomethanes (THMs), haloacetic acids (HAAs) and chloramines (CAMs), that could be harmful to human health. The still challenging DBP exposure assessment prevent their suspected adverse effects (i.e., cancers, adverse pregnancy outcomes, irritations) to be clearly established. A methodology has been conceptualized which consists of integrating environmental occurrence data with physiologically based toxicokinetic (PBTK) modeling to improve DBP exposure assessment. It was designed to allow both spatial and temporal variations of the environmental contamination and the biological impacts of between- and within- individual differences to be accounted for. This thesis comprised of two parts. Each one investigates successively both environmental and biological aspects. The objective is to contribute to the development of an innovative integrated strategy and to the definition of best practices for DBP exposure assessment. The first part of the thesis, comprising papers I and II, focuses on household exposure (i.e., resulting from drinking water use at home) and on THMs, the most abundant and volatile DBPs that can be absorbed not only by ingestion but also by inhalation and dermal absorption. These two papers investigate particularly the short-term (day-to-day and within-day) variations of THM levels in the drinking water and then their impact on the internal exposure indicators. They described the amplitudes and the diversity of the environmental variations, failed to model them in a systematic and practical way for epidemiological purposes but assessed, for the first time, their impacts on the predicted biological levels which appeared quite low. The second part concerns the exposure to DBPs in swimming pool which is of a growing international interest. Only the allegedly worrying case of public indoor swimming pool was regarded. This section focuses on the feasibility of using the previously mentioned approach, which was first designed for dealing with household exposure, for DBP exposure assessment in swimming pools. First, Paper III investigated the occurrence and spatial and temporal variations of DBPs in both water and air of swimming pools to model them. Focusing on chloroform, the most abundant THM, Paper IV examined the ability and reliability of PBTK modeling to simulate various swimming pool exposure events and predict the resulting biological levels in individuals. The results show, among other things, the difficulty of explaining precisely the environmental contamination and point out the necessity to carry out a minimal in situ sampling to monitor the environmental levels of DBPs. Compared to other approaches, PBTK modeling is a powerful but still to be improved tool for predicting swimming pool exposure. Eventually, these works underline the relevance and the necessity of a multidisciplinary and integrating approach for better estimating exposure to DBPs and therefore health risks. Further issues that should be addressed are recommended.

Ce travail est consacré à la problématique du suivi des systèmes répartis temps réel. Plus précisément, il se concentre sur les aspects formels de la supervision basée sur des modèles ainsi que sur les problèmes qui lui sont liés. Dans la première partie du travail, nous présentons les propriétés de base de deux modèles formels bien connus utilisés pour la modélisation de systèmes répartis : les réseaux d'automates temporisés et les réseaux de Petri temporels. Nous montrons que le comportement de ces modèles peut être représenté par les procédés dits de branchement. Nous introduisons également les éléments conceptuels clés du système de surveillance. La deuxième partie du travail est consacrée à la question des dépliages avec contraintes qui permettent le suivi des relations causales entre les événements dans un système réparti. Ce type de structure peut reproduire des processus sur la base d'un ensemble totalement non-ordonné d'évènements. Dans notre travail, nous soulevons les problèmes des contraintes de temps et de leurs paramétrages. Les méthodes proposées sont illustrées par des études de cas. La troisième partie du travail traite de la problématique des boucles inobservables qui peuvent résulter de comportements cycliques inobservables des systèmes considérés. Ce type de comportement conduit à un nombre infini d'événements dans les dépliages avec contraintes. La quatrième et dernière partie du travail est consacrée à l'implémentation des méthodes décrites précédemment. / This work is devoted to the issue of monitoring of distributed real-time systems. In particular, it focuses on formal aspects of model-based supervision and problems which are related to it. In its first part, we present the basic properties of two well-known formal models used to model distributed systems: networks of timed automata and time Petri nets. We show that the behavior of these models can be represented with so-called branching processes. We also introduce the key conceptual elements of the supervisory system. The second part of the work is dedicated to the issue of constrained unfoldings which enable us to track causal relationships between events in a distributed system. This type of structure can be used to reproduce processes of the system on the basis of a completely unordered set of previously observed events. Moreover, we show that time constraints imposed on a system and observations submitted to the supervisory system can significantly affect a course of events in the system. We also raise the issue of parameters in time constraints. The proposed methods are illustrated with case studies. The third part of the work deals with the issue of unobservable cyclical behaviors in distributed systems. This type of behaviors leads to an infinite number of events in constrained unfoldings. We explain how we can obtain a finite structure that stores information about all observed events in the system, even if this involves processes that are infinite due to such unobservable loops. The fourth and final part of the work is dedicated to implementation issues of the previously described methods.