Une nouvelle architecture distribuée pour la reconnaissance d’activités au sein d’une maison intelligente

L’espérance de vie humaine n’a cessé de croître durant les dernières décennies. Ce phénomène, quoique bénéfique d’un certain point de vue, cause l’apparition de divers types de dégénérescences physiques et mentales au fur et à mesure du vieillissement. Ces dernières peuvent même entraîner la démence sénile dont la principale cause est la maladie d’Alzheimer dont une des conséquences est une perte de l’autonomie. Malgré celle-ci, les individus touchés désirent plus que tout rester chez eux. Cette situation force la mise en place d’une aide à domicile, onéreuse, donnée par la famille ou du personnel médical. Depuis une trentaine d’années, les domaines de l’informatique et de la microélectronique ont connu un âge d’or sans précédent. On assiste à une augmentation exponentielle de la puissance des appareils pour un prix, une taille et une consommation énergétique qui baisse au même rythme permettant notamment l’émergence de l’Intelligence Ambiante (Amb.I) dont une des applications est l’habitat intelligent où l’environnement tente de reconnaître les activités réalisées par le résident afin d’aider ce dernier si le besoin s’en fait sentir. Malheureusement, la reconnaissance des dites activités, la fiabilité ainsi que le coût des installations restent, encore aujourd’hui, des défis majeurs auxquels il convient de répondre. Dans cette thèse, nous apportons des réponses au problème de la fiabilité de ces environnements en introduisant une nouvelle façon de concevoir ceux-ci. Ainsi, en utilisant les transducteurs déjà présents dans l’environnement, nous avons réussi à construire une infrastructure distribuée, peu onéreuse, extrêmement fiable et permettant, autant que les anciennes architectures, de reconnaître les activités. Afin d’atteindre cet objectif, nous avons réalisé trois contributions principales dans différents domaines. La première est un nouveau protocole de communication appelé « Light Node Communication Framework » permettant de communiquer au sein d’un environnement intelligent sans aucun point central, travail publié dans un journal spécialisé. La seconde, objet principal d’un article soumit dans un journal, est une architecture, facile à reproduire et assurant trois points importants qui sont la fiabilité, la mise à l’échelle et le faible coût. Pour finir, nous introduisons dans cette thèse, une nouvelle façon de reconnaître les activités de manière distribuée qui est le coeur d’un papier de conférence soumis. Toutes ces contributions mises ensemble répondant au problème de fiabilité dont souffraient les précédents travaux dans le domaine

Architecture, logique floue, classification et clustering pour l’exploration de données réelles issues de multiples maisons intelligentes

Selon l’Organisation des Nations Unies (2019), il est estimé que le nombre de personnes âgées de 65 ans et plus dans le monde devrait doubler d’ici 2050 pour atteindre un total de 1,5 milliard d’individus. Cette évolution impacte le risque de déclarer une maladie neurodégénérative qui, selon le rapport de l’Alzheimer’s Disease International (2015), augmenterait exponentiellement avec l’âge. Or, ces maladies provoquent une perte progressive d’autonomie ce qui induit des besoins en ressources matérielles et humaines. En parallèle de ces enjeux, des progrès allient technologie et santé, comme le dépistage automatique du cancer du sein, présenté dans le travail de Karabatak (2015). Avec l’amélioration continue des environnements intelligents et du matériel, notamment suite à l’apparition de technologies comme l’Arduino (2005), la Rasbperry Pi (2012) ou la Latte Panda (2016), on est en droit d’imaginer les applications possibles de la maison intelligente aux problématiques posées par l’accroissement des maladies dégénératives. C’est ce que nous proposons dans cette thèse, où nous faisons le point sur les environnements intelligents et la reconnaissance d’activités. Point duquel nous dérivons deux propositions : d’une part, une architecture basée sur la gestion d’un flux d’événements descriptifs par des compositions d’agents autonomes permettant le support de plus de 30 environnements hétérogènes. D’autre part, une approche basée sur la logique floue permettant de conduire un processus de reconnaissance d’activités malgré la grande diversité de nos jeux de données. Ces deux solutions participant à l’élaboration d’un outil permettant aux cliniciens de suivre à distance, l’évolution du comportement de patients atteints de maladies dégénératives. According to the United Nations (2019), the world population aged 65 years and more will double up to 1.5 billion individuals before 2050. This trend will impact the growth of neurodegenerative disorders that are subject to an exponential risk of appearance with aging, as reported by Alzheimer’s Disease International (2015). As this kind of disease induces a decrease in the autonomy of the elderly, this evolution will heavily increase the need for human and material resources around the world. In parallel, various research works combine technology and healthcare, like for the automatic breast cancer detection described in the article of Karabatak (2015). This tendency, in conjunction with hardware and intelligent environments improvement, notably with the Arduino (2005), the Rasbperry Pi (2012), and the Latte Panda (2016), affords us to imagine how smart-homes could solve the implications of the aforementioned growth of degenerative diseases. To investigate this question, this thesis derivates two proposals from a careful study of intelligent environments and activity recognition methods. The first is an architecture that supports more than 30 heterogeneous environments and that works by assembling autonomous agents for processing a flux of descriptive events. Finally, the second is a model built upon fuzzy logic that enables us to recognize activities despite the inherent diversity of our datasets. These two solutions answer some aspects of the process of making a tool that allows clinicians to monitor people with degenerative diseases from their homes

Combinaison d’informations ponctuelles et volumiques pour le diagnostic d’ouvrages en terre soumis à des risques hydrauliques

In France, the river protection levees extend over more than 8,600 km. These structures are very heterogeneous, due to their construction and their history (breaks and repairs, extensions ...). Breaks of work are likely to lead to disastrous consequences such as loss of lives, economic and environmental disasters. In order to prevent the risk of breakage, special supervision of the protection levees is required. This surveillance begins with a visual recognition of the object of study as well as historical and bibliographic research. Recognized methodologies for the assessment of hydraulic structures including complementary geotechnical and geophysical reconnaissance methods are also being used. This work presents a new way of combining data from these two types of information sources, taking into account the specificities of each kind of method (level of imperfection associated with the data, spatial distribution of the information). This new methodology considers the framework fixed by the theory of belief masses and improves the characterization of lithological sets within levees by providing information on the level of conflict between information sources while proposing a confidence index associated with the results. The methodology is implemented through examples of subsoil sections characterized by synthetic and experimental data as well as by data from a real earthen levee.En France, les digues de protection fluviales s'étendent sur plus de 8 600 km. Ces ouvrages sont très hétérogènes, de par leur mode de construction et leur historique (ruptures et réparations, rehausses…). Lesruptures d'ouvrage sont susceptibles de mener à des conséquences désastreuses telles que des pertes humaines et économiques. Afin de prévenir les risques de rupture, une bonne gestion des digues de protection est requise. Elle inclut un diagnostic débutant par une reconnaissance visuelle de l'objet d'étude et par des recherches historiques et bibliographiques. Des méthodologies reconnues pour l'évaluation des ouvrages hydrauliques s’appuyant sur des méthodes complémentaires de reconnaissance géotechniques et géophysiques sont aussi employées. Ce travail présente une méthodologie de combinaisons d’informations, issues de ces deux familles de méthodes de reconnaissance, tenant compte des particularités de chaque méthode (niveau d'imperfection associé aux données, répartition spatiale de l’information). Cette nouvelle méthodologie considère le cadre fixé par la théorie des masses de croyance et améliore la caractérisation des ensembles lithologiques au sein des digues en renseignant sur le niveau de conflit entre les sources d'information tout en proposant un indice de confiance associé aux résultats. La méthodologie est mise en œuvre à travers des exemples de sections de sous-sols caractérisées à travers de données synthétiques et expérimentales ainsi qu'issues d'un véritable ouvrage hydraulique en terre

Être médecin diplômé à l’étranger au Québec : des parcours contrastés d’intégration professionnelle

En 2015, il y aurait au Québec plus de 5 000 médecins diplômés à l’étranger, dont près de 2 500 travaillent comme médecins et possiblement autant qui ont emprunté d’autres voies professionnelles, momentanément ou durablement. Les migrants très qualifiés sont réputés faire face à de multiples barrières sur le marché du travail, particulièrement ceux membres de professions réglementées. Le cas des médecins est exemplaire compte tenu de sa complexité et de la multiplicité des acteurs impliqués au cours du processus de reconnaissance professionnelle. Ayant comme principal objectif de documenter les trajectoires d’intégration professionnelle de diplômés internationaux en médecine (DIM) et leurs expériences sur le marché du travail québécois, cette thèse s’attache à comprendre ce qui pourrait distinguer les trajectoires d’intégration en emploi pour un même groupe professionnel. En observant notamment les stratégies d’intégration et les ressources mobilisées, nous cherchons à mieux saisir les parcours des DIM qui se requalifient et qui exercent au Québec et ceux qui se réorientent vers d’autres secteurs d’activités. La démarche méthodologique est qualitative (terrain 2009 à 2012), le cœur des analyses étant basé sur 31 récits de vie professionnelle de DIM ayant migré au Québec principalement dans les années 2000. Les données secondaires incluent 22 entretiens non dirigés auprès d’acteurs clés de milieux institutionnels, communautaires ou associatifs ainsi qu’auprès de DIM très récemment immigrés ou ayant le projet d’immigrer. S’y ajoute l’observation ethnographique ponctuelle, telle que des activités associatives. La forme retenue pour cette thèse en est une par articles. Le fil directeur est l’exploration de l’interface entre les politiques, les pratiques et les individus au cœur des trajectoires d’intégration professionnelle. Les trois articles (chapitres 4 à 6) visent des focales complémentaires avec le même objectif : l’exploration de la complexité des trajectoires d’intégration professionnelle et la dialectique entre les niveaux micro, méso et macrosociaux. Ces derniers renvoient respectivement à la puissance d’agir des individus et leurs contraintes d’action, les relations sociales, les institutions et les pratiques organisationnelles et plus largement les structures sociopolitiques. Les résultats de cette thèse mettent en lumière des aspects complémentaires de l’intégration professionnelle et en interaction dynamique : 1) dimension macrosociale et politique; 2) dimensions institutionnelles et relations sociales; 3) identité professionnelle. Suite à l’introduction, la problématique (chap. 1) et la méthodologie (chap.2), le chapitre 3 expose les types des trajectoires d’intégration des DIM, leur hétérogénéité, et met en relief leurs récits de vie professionnelle. Le chapitre 4 soulève le paradoxe entre les politiques d’attraction de l’immigration déployés par les gouvernements canadien et québécois et les mécanismes de régulation opérant sur le marché du travail. Le chapitre 5 explore les stratégies et ressources mobilisées par les DIM et met en lumière l’effet positif des ressources symboliques. Les ressources institutionnelles de soutien, quoique élémentaires dans le processus de reconnaissance professionnelle, ne sont subjectivement pas considérées comme un élément central. Ce sont plutôt les ressources informelles qui jouent ce rôle d’appui significatif, en particulier les pairs DIM. Le chapitre 6 adopte une perspective microsociale et explore le caractère dynamique et relationnel de l’identité professionnelle, mais surtout, la puissance des conditions d’appartenance qui obligent à une flexibilité professionnelle et parfois au retrait de la profession ou du pays. Le chapitre 7 discute au plan théorique de l’intérêt d’une combinaison d’échelles analytiques et d’une ouverture disciplinaire afin de souligner les tensions et angles morts en ce qui concerne les mobilités de professionnels de la santé et leur intégration professionnelle. Cette thèse explore l’interrelation complexe entre les ressources économiques, sociales et symboliques, dans un contexte de fragmentation des ressources institutionnelles et de corporatisme.Of the estimated 5000 immigrant physicians in Quebec in 2015, close to 2500 are employed as doctors while the rest work in other professions, either temporarily or permanently. Highly qualified immigrants are known to experience many barriers to employment, especially those who belong to regulated professions. This is especially true for medical doctors due to the complexity of the professional recognition process and the variety of institutional players involved. The main objective of this thesis is to document the professional integration trajectories of international medical graduates (IMG) and their experiences on the Quebec labour market. My aim is to better understand the wide variety of professional integration trajectories within this professional group. Paying close attention to the strategies and the resources mobilized by the participants IMGs, I document the situation between those who enter the medical profession and those who change careers. Using a qualitative methodology, I carried out 31 semi-structured interviews with IMGs focusing on their professional life stories pre- and post- immigration. Most of them immigrated to Quebec in the 2000s. The secondary data includes 22 non-directive interviews with different key social actors (11), as well as with IMGs (11) who had either immigrated very recently (less than two years) or were planning to. We also engaged in ethnographic observation; e.g. of associative activities. The common thread linking the three articles that comprise the thesis is the interface between policies, practices and individuals in the process of professional integration. The varying focal points of the articles have the same objective: the exploration of the complexity of professional integration trajectories and the dialectic that exists between the micro, mezzo and macro levels. In other words, what an individual can and cannot do professionally, taking into account the influence of social relationships, institutions, organizational practices, as well as sociopolitical structures. The results shed light on the complementary and dynamic interplay that affects professional integration on several levels: 1) the macrosocial and political dimension; 2) the institutional dimension and social relationships; 3) professional identity. Following the introduction, I present the research problem (chap.1) and the methodology (chap.2). Chapter 3 outlines the different types of integration paths of the IMGs, and presents their professional life stories. In Chapter 4 I examine the paradox that exists between immigration policies that aim to attract highly qualified migrants and regulatory mechanisms in the labour market that place limitations on many migrants. Chapter 5 presents the strategies and resources used by the IMGs and highlights the positive effect of symbolic resources. Institutional support resources, although basic to the professional recognition process, were not considered to be central by the IMGs. Instead, the informal resources were identified as playing a key role, especially IMG peers. Chapter 6 adopts a microsocial perspective and explores the dynamic character of the professional identity. It explores the importance of the conditions of belonging that may force an individual to be professionally flexible and sometimes to leave the medical profession or the country. Chapter 7 discusses the theoretical interest of a combination of analytical scales and disciplinary openness to highlight the tensions and blind spots in regard to the mobility of health professionals and their professional integration. Finally, this thesis explores the complex interplay of economic, social and symbolic resources in a context of highly fragmented institutional resources and corporate protectionism

Recherche des mécanismes impliqués dans les dérégulations de l'épissage alternatif à l'origine de la progéria et étude du rôle de l'étape d'épissage dans les changements globaux d'expression des gènes en réaction au choc thermique

The Hutchinson-Gilford syndrome, also called progeria, is a rare genetic disease, characterized by symptoms that can be assimilated to accelerated natural ageing. Mutations that cause progeria affect the LMNA gene, which codes the lamin A that plays a major role in the shaping, maintenance and resistance of the nucleus. These mutations lead to the activation of alternative or cryptic 5' splice sites located within the exon 11 of LMNA pre-mRNA upstream from the normal 5' splice site. Our work revealed an effect of the mutations on the 2D RNA structure of the splice sites, which contributes to the increased use of the mutant sites. On top of it, we showed the impact of several SR proteins, (SRSF1, SRSF5 and SRSF6) on the regulation of the use of the exon 11 5' splice sites. On the other hand, it was previously observed that cells from progeria patients contain nuclear stress bodies (nSB), located in chromosomal pericentromeric regions and containing satellite III RNAs and several splicing regulatory proteins. Similar bodies are formed in healthy cells submitted to various stresses such as heat shock. A work hypothesis is that those nSBs sequester splicing factors in order to regulate the global alternative splicing profile in cells during the recovery period after stress. We purified proteins associated with satellite III RNAs in vitro, to find new components of the nSBs, and analyzed the transcriptome of cells subjected to heat shock using exon junction microarrays, in order to eventually understand how nSB formation can affect alternative splicingLe syndrome de Hutchinson-Gilford, ou progéria, est une pathologie génétique rare qui se caractérise par des symptômes assimilés à un vieillissement prématuré. Les mutations à l'origine de la progéria affectent le gène LMNA, codant la lamine A, qui joue un rôle majeur dans la formation, la maintenance et la résistance du noyau. Ces mutations activent l'utilisation de sites 5' alternatif ou cryptique d'épissage présents dans l'exon 11 du pré-ARNm LMNA en amont du site normalement utilisé. Nous avons révélé un effet des mutations sur la structure secondaire de l'ARN aux alentours des mutations, qui permet l'augmentation de l'utilisation des sites d'épissage mutants. De plus, nous avons montré l'implication de plusieurs protéines SR (SRSF1, SRSF5 et SRSF6) dans la régulation de l'utilisation des différents sites d'épissage. D'autre part, il a déjà été observé que les noyaux des cellules des patients atteints de progéria contiennent des granules de stress, les nSB, situés dans les régions péricentromériques des chromosomes et contenant des ARN dits satellite III et des facteurs d'épissage. Des nSB similaires sont formés dans les cellules saines suite à divers stress, comme le stress thermique. Il est possible que ces nSB séquestrent ces facteurs d'épissage afin de réguler le profil d'épissage alternatif des cellules pendant la régénération après un stress. Nous avons purifié les protéines associées aux ARN satellite III in vitro afin de trouver de nouveaux composants des nSB et analysé, par emploi de puces jonction-exon, le transcriptome de cellules soumises à un choc thermique, pour mieux comprendre à terme comment la formation des nSB peut affecter l'épissage alternati

Système d’assistance lors d’errance nocturne chez les personnes âgées atteintes d’Alzheimer

Grâce à l’informatique ubiquitaire, il devient possible d’avoir des environnements de plus en plus intelligents offrant de l’assistance ambiante aux activités de la vie quotidienne. Dans ce mémoire, un système d’assistance est présenté offrant une assistance ambiante personnalisée aux personnes âgées avec démence d'Alzheimer souffrant d’errance nocturne. L’hypothèse de départ est que la nuit, les personnes Alzheimer font de l’errance pour satisfaire des besoins précis même si elles sont incapables de les exprimer. Notre sujet s’intéresse à trois types de besoins dans le contexte d’errance nocturne : avoir faim, avoir envie d’aller aux toilettes et avoir besoin d’être rassuré. Un système d’assistance ambiante a été conçu et implémenté pour chacun. Ce système utilise un réseau de capteurs et d’effecteurs hétérogènes. Dans un premier temps, des données sur les routines de la personne atteinte d’Alzheimer sont collectées par des questionnaires et des capteurs. Ces données sont ensuite validées pour établir les scénarios d’assistance et détecter les épisodes d’errance. Dans un second temps, grâce au profil recueilli avec la participation du proche aidant, des règles sont conçues pour décider de l’assistance à fournir pour accompagner la personne à travers la satisfaction de son besoin, puis l’inciter à retourner se coucher sans toutefois la contraindre. De plus, une application tablette est mise en place pour offrir du contrôle sur l’activation de l’assistance. Cette application est confiée au proche-aidant afin qu’il puisse décider s’il préfère offrir sa propre assistance ou celle automatisée. Le système d’assistance ambiante développé recueille donc des données dans le domicile et offre de l’accompagnement à la personne tout en offrant plus de confort à son proche-aidant. Une expérimentation dans un domicile auprès d’un binôme composé d’une mère atteinte de démence et de sa fille a été réalisée sur une période de cinq semaines. Même si aucun épisode d’errance n’a été détecté pendant cette expérimentation, les données recueillies par les différentes sources ont été comparées à celles du système pour en établir la validité. Une reconstruction des événements a été possible avec les données collectées. Celle-ci permet d’observer les activités de la personne atteinte d’Alzheimer dans son quotidien. Cette approche pour obtenir le suivi des activités est applicable aux activités nocturnes permettant ainsi le suivi pendant l’errance s’il y’a lieu

Modélisation des informations et extraction des connaissances pour la gestion des crises

L’essor des technologies émergentes de collecte de données offre des opportunités nouvelles pour diverses disciplines scientifiques. L’informatique est appelé à jouer sa partition par le développement de techniques d’analyse intelligente des données pour apporter un certain éclairage dans la résolution de problèmes complexes. Le contenu de ce mémoire de recherche doctorale s’inscrit dans la problématique générale de l’extraction des connaissances à partir de données par les techniques informatiques. Ce travail de thèse s’intéresse dans un premier temps à la problématique de la modélisation des informations pour la gestion de crise nécessitant des prises en charge médicale, à l’aide d’une collaboration des applications informatiques de la télémédecine. Nous avons proposé une méthodologie de gestion d’une crise à distance en trois étapes. Elle est principalement axée sur la collaboration des actes de télémédecine (Téléconsultation, Téléexpertise, Télésurveillance, Téléassistance, et la Régulation médicale), de la phase de transport des victimes à la phase de traitements médicaux dans et/ou entre les structures de santé. Cette méthodologie permet non seulement de mettre à la disposition des gestionnaires de crise un système d'aide à la décision informatisé, mais aussi de minimiser les coûts financiers et réduire le temps de réponse des secours à travers une gestion organisée de la crise. Dans un deuxième temps, nous avons étudié en détail l’extraction de la connaissance à l’aide des techniques de data mining sur les images satellitaires afin de découvrir des zones à risques d’épidémie, dont l’étude de cas a porté sur l’épidémie de choléra dans la région de Mopti, au Mali. Ainsi, une méthodologie de six phases a été présentée en mettant en relation les données collectées sur le terrain et les données satellitaires pour prévenir et surveiller plus efficacement les crises d’épidémie. Les résultats nous indiquent qu’à 66% le taux de contamination est lié au fleuve Niger, en plus de certains facteurs sociétaux comme le jet des ordures en période hivernale. Par conséquent, nous avons pu établir le lien entre l’épidémie et son environnement d’évolution, ce qui permettra aux décideurs de mieux gérer une éventuelle crise d’épidémie. Et enfin, en dernier lieu, pendant une situation de crise d’épidémie, nous nous sommes focalisés sur l’analyse médicale, plus précisément par l’usage des microscopes portables afin de confirmer ou non la présence des agents pathogènes dans les prélèvements des cas suspects. Pour ce faire, nous avons présenté une méthodologie de six phases, basée sur les techniques du deep learning notamment l’une des techniques des réseaux de neurones convolutifs, l’apprentissage par transfert qui tirent parti des systèmes complexes avec des invariants permettant la modélisation et l'analyse efficace de grandes quantités de données. Le principe consiste à entraîner les réseaux de neurones convolutifs à la classification automatique d’images des agents pathogènes. Par exemple dans notre cas d’étude, cette approche a été utilisée pour distinguer une image microscopique contenant le virus de l’épidémie de choléra appelé Vibrio cholerae d’une image microscopique contenant le virus de l’épidémie du paludisme appelé Plasmodium. Ceci nous a permis d’obtenir un taux de réussite de classification de 99%. Par la suite, l’idée est de déployer cette solution de reconnaissance d’images d’agents pathogènes dans les microscopes portables intelligents pour les analyses de routine et applications de diagnostic médical dans la gestion de situations de crise. Ce qui permettra de combler le manque de spécialistes en manipulation microscopique et un gain de temps considérable dans l’analyse des prélèvements avec des mesures précises favorisant l’accomplissement du travail dans de meilleures conditions