Modeling the dynamical interaction between epidemics on overlay networks

Epidemics seldom occur as isolated phenomena. Typically, two or more viral agents spread within the same host population and may interact dynamically with each other. We present a general model where two viral agents interact via an immunity mechanism as they propagate simultaneously on two networks connecting the same set of nodes. Exploiting a correspondence between the propagation dynamics and a dynamical process performing progressive network generation, we develop an analytic approach that accurately captures the dynamical interaction between epidemics on overlay networks. The formalism allows for overlay networks with arbitrary joint degree distribution and overlap. To illustrate the versatility of our approach, we consider a hypothetical delayed intervention scenario in which an immunizing agent is disseminated in a host population to hinder the propagation of an undesirable agent (e.g. the spread of preventive information in the context of an emerging infectious disease).Comment: Accepted for publication in Phys. Rev. E. 15 pages, 7 figure

Exact solution of bond percolation on small arbitrary graphs

We introduce a set of iterative equations that exactly solves the size distribution of components on small arbitrary graphs after the random removal of edges. We also demonstrate how these equations can be used to predict the distribution of the node partitions (i.e., the constrained distribution of the size of each component) in undirected graphs. Besides opening the way to the theoretical prediction of percolation on arbitrary graphs of large but finite size, we show how our results find application in graph theory, epidemiology, percolation and fragmentation theory.Comment: 5 pages and 3 figure

Strategic tradeoffs in competitor dynamics on adaptive networks

Recent empirical work highlights the heterogeneity of social competitions such as political campaigns: proponents of some ideologies seek debate and conversation, others create echo chambers. While symmetric and static network structure is typically used as a substrate to study such competitor dynamics, network structure can instead be interpreted as a signature of the competitor strategies, yielding competition dynamics on adaptive networks. Here we demonstrate that tradeoffs between aggressiveness and defensiveness (i.e., targeting adversaries vs. targeting like-minded individuals) creates paradoxical behaviour such as non-transitive dynamics. And while there is an optimal strategy in a two competitor system, three competitor systems have no such solution; the introduction of extreme strategies can easily affect the outcome of a competition, even if the extreme strategies have no chance of winning. Not only are these results reminiscent of classic paradoxical results from evolutionary game theory, but the structure of social networks created by our model can be mapped to particular forms of payoff matrices. Consequently, social structure can act as a measurable metric for social games which in turn allows us to provide a game theoretical perspective on online political debates.Comment: 20 pages (11 pages for the main text and 9 pages of supplementary material

Adaptive networks: coevolution of disease and topology

Adaptive networks have been recently introduced in the context of disease propagation on complex networks. They account for the mutual interaction between the network topology and the states of the nodes. Until now, existing models have been analyzed using low-complexity analytic formalisms, revealing nevertheless some novel dynamical features. However, current methods have failed to reproduce with accuracy the simultaneous time evolution of the disease and the underlying network topology. In the framework of the adaptive SIS model of Gross et al. [Phys. Rev. Lett. 96, 208701 (2006)], we introduce an improved compartmental formalism able to handle this coevolutionary task successfully. With this approach, we analyze the interplay and outcomes of both dynamical elements, process and structure, on adaptive networks featuring different degree distributions at the initial stage.Comment: 11 pages, 8 figures, 1 appendix. To be published in Physical Review

Caractérisation génotypique et phénotypique d’isolats de Xanthomonas hortorum pv. vitians causant la tache bactérienne de la laitue au Canada

Au Canada, la culture de la laitue (Lactica sativa L.) demeure depuis des années un marché très lucratif parmi les autres types de cultures. Étant un légume feuille, tous facteurs biotiques et abiotiques affectant l’aspect, la quantité et la taille des feuilles d’une laitue peuvent compromettre sa valeur marchande. Parmi ces facteurs, les maladies d’origine bactérienne demeurent un enjeu important autant pour les producteurs que pour la communauté scientifique, car la laitue est très sensible à plusieurs produits phytosanitaires. Les pesticides à base de cuivre causent généralement des dommages phytotoxiques aux plants, rendant les traitements contre les agents pathogènes bactériens très difficiles. C’est en effet le cas pour la maladie de la tache bactérienne de la laitue, causée par Xanthomonas hortorum pv. vitians. En 2017, un premier pesticide fut homologué contre cet agent pathogène. Toutefois, l’usage continu du même pesticide peut mener à des cas de résistance, et les traitements chimiques sur la partie consommable du légume demeurent une préoccupation pour le consommateur. Afin de réduire l’incidence de cette maladie, l’alternative la plus prometteuse reste le développement de cultivars tolérants. Par contre, afin de permettre de bien tester la tolérance face à la maladie des nouveaux cultivars développés, une bonne connaissance de la diversité de l’agent pathogène est primordiale. Ainsi, l’objectif de ce projet de recherche était de procéder à une caractérisation génotypique et phénotypique de plusieurs isolats de X. hortorum pv. vitians recueillis dans la principale région productrice de laitue au Canada, d’identifier et de distinguer les pathotypes présents et enfin, de fournir des outils diagnostiques permettant la détection de ces pathotypes, à partir de cultures pures, en utilisant des techniques de qPCR. La réception hebdomadaire d’échantillons de laitues symptomatiques durant les saisons estivales de 2014 à 2017 a supporté la création d’une importante collection d’isolats de X. hortorum pv. vitians purifiés à partir de laitues provenant d’une dizaine de producteurs de la région de la Montérégie. L’extraction de tissus végétaux infectés, la macération dans une solution saline, une sonication et l’étalement sur milieu de culture solide a permis de purifier 694 isolats qui ont tous pu être associés au pathovar vitians par amplification PCR et séquençage Sanger de quatre gènes constitutifs. L’inoculation par aspersion de trois cultivars de laitue, classés sensible (Paris Island Cos), intermédiaire (Romora) ou tolérant (Little Gem) à la tache bactérienne, suivie d’une évaluation rigoureuse des symptômes ont permis l’identification de six pathotypes de X. hortorum pv. vitians présents dans la zone de production de laitue de la Montérégie. Ces pathotypes montrent des profils différents de pouvoir pathogène sur les cultivars testés, dont la majorité ne cause pas de symptômes sur le cultivar tolérant. De plus, deux traits phénotypiques ont été étudiés in vitro afin de distinguer les pathotypes. La sécrétion d’un exopolysaccharide, le xanthane, et la production d’un pigment jaune, la xanthomonadine, ont été caractérisées pour plusieurs isolats appartenant aux différents pathotypes. Bien que des taux de sécrétion variables entre pathotypes aient été observés pour chacun des traits phénotypiques étudiés, les résultats semblent indiquer que la caractérisation des productions in vitro de xanthane et de xanthomonadine ne constituerait pas un moyen adéquat pour distinguer ces pathotypes. Afin de caractériser plus en profondeur les pathotypes, des techniques de séquençage de nouvelle génération ont été employés afin de séquencer plusieurs isolats appartenant aux divers pathotypes. Ce séquençage a permis d’identifier plusieurs éléments, tels que du polymorphisme nucléotidique, des délétions ou encore des régions ayant un nombre de copies variable au sein des génomes, pouvant être associés significativement au pouvoir pathogène observée sur le cultivar tolérant. Enfin, à l’aide de techniques de qPCR, ces éléments ont servi au développement d’outils permettant la détection, à partir de cultures pures, d’isolats de X. hortorum pv. vitians susceptibles de causer la maladie sur le cultivar tolérant. Les travaux effectués dans le cadre de ce projet ont permis d’identifier plusieurs pathotypes de X. hortorum pv. vitians, ainsi que le développement d’outils moléculaires permettant la détection de X. hortorum pv. vitians susceptible de causer des symptômes sur le cultivar tolérant à la maladie de la tache bactérienne de la laitue

Caractérisation du fonctionnement d'une récolteuse de biomasse arbustive et analyse des coûts de récolte

La récolte de la biomasse arbustive en plantation peut être effectuée sous diverses formes : en copeaux, en bâtonnets, en tiges complètes ou en tiges enroulées en balles rondes. Cette dernière méthode de récolte permet de manutentionner facilement la biomasse en plus de favoriser un séchage naturel durant l’entreposage. Une nouvelle machine qui produit des balles rondes de biomasse, le Biobaler® WB-55, a été évaluée en plantations arbustives ainsi qu’en milieux naturels en 2009 et 2010. Ce mémoire étudie principalement les performances du Biobaler® lors de 19 essais en plantations pour un total de 546 balles récoltées. Le rendement récolté moyen était de 19,41 t de matière sèche (MS) /ha et variait entre 9,68 et 31,84 t MS/ha. La masse moyenne des balles était de 427 kg de matière humide (MH) (218 kg MS). La densité moyenne des balles était de 138 kg MS/m³. La teneur en eau moyenne était de 48,6% et variait entre 40,8% et 56,0% sur une basse humide (b.h.). La capacité moyenne de pressage était de 35 balles/h (7,69 t MS/h), la capacité maximum de 48 balles/h (10,53 t MS/h) et la capacité minimum de 23 balles/h (4,06 t MS/h). La consommation moyenne de diesel avec un tracteur de 138 kW était de 3,91 l/t MS et variait entre 2,12 l/t MS et 6,96 l/t MS. Les pertes moyennes relatives au champ étaient de 11,3% et variaient entre 5,7 et 20,1%. Le coût de pressage en plantation a été estimé en moyenne à 20,95 $/ t MS (4,47$/balle) et a varié entre 14,65 et 36,54 $/ t MS. Sept méthodes de récolte qui incluaient le pressage, le transport au champ et le broyage ont ensuite été évaluées à l’aide de la méthode AHP (Analytic Hierarchy Process). Le coût de récolte a varié entre 32,72 et 44,07$/t MS (1,83 et 2,46 $/GJ) en plantation et entre 57,84 et 76,74$/t MS (3,23 et 4,29 $/GJ) en milieu naturel. Suite à l’étude AHP, il a été établi que la meilleure méthode pour récolter la biomasse avec le Biobaler® incorporait une autochargeuse avec un tracteur de 86 kW et un broyeur forestier avec un moteur diesel de 242 kW. Finalement, le coût de transport de la biomasse broyée pour une distance moyenne de 50 km sur route aller-retour a été évalué à 10,72$/t MS (0,60 $/GJ). Le coût de transport en balles rondes non broyées a été évalué à 9,16$/t MS (0,51 $/GJ)Biomass harvesting in plantations can be done in various forms: chips, billets, loose stems or stems rolled up in round bales. The latter method allows easy handling and moving of the biomass in addition to promoting natural drying during storage. A new machine that produces round bales of biomass, the Biobaler ® WB-55, was tested in plantations and on fallow land in 2009 and 2010. This master’s thesis reports mainly the performance of the Biobaler ® during 19 trials in plantations for a total of 546 bales harvested. The average harvested yield was 19.41 t dry matter (DM) / ha and ranged from 9.68 to 31.84 t DM / ha. The average mass of a bale was 427 kg wet matter (WM) (218 kg DM). The average density of bales was 138 kg DM / m³. The moisture content averaged 48.6$ 20.95 / t DM ($4.47 / bale) and varied between$ 14.65 and $36.54 / t DM. Seven harvest methods that included baling, displacement of bales in the field and grinding were evaluated using the AHP method (Analytic Hierarchy Process). The cost of harvesting ranged between$ 32.72 and 44.07 / t DM ($1.83 and 2.46 / GJ) in plantations and between$ 57.84 and 76.74 / t DM ($3.23 and 4.29 / GJ) in fallow land. Following the AHP study, it was determined that the best method for harvesting biomass with the Biobaler ® incorporated a self loading bale carrier with a tractor of 86 kW and a forestry grinder with a diesel engine of 242 kW. Finally, the biomass transport cost for an average round-trip distance of 50 km was estimated at$ 10.72 / t DM ($0.60 / GJ). The transport cost of unprocessed round bales was estimated at$ 9.16 / t DM ($ 0.51 / GJ)

PRISMA: a new model of integrated service delivery for the frail older people in Canada

PURPOSE: PRISMA is an innovative co-ordination-type Integrated Service Delivery System developed to improve continuity and increase the efficacy and efficiency of services, especially for older and disabled populations. DESCRIPTION: The mechanisms and tools developed and implemented by PRISMA include: (1) co-ordination between decision-makers and managers, (2) a single entry point, (3) a case management process, (4) individualised service plans, (5) a single assessment instrument based on the clients' functional autonomy, and (6) a computerised clinical chart for communicating between institutions for client monitoring purposes. PRELIMINARY RESULTS: The efficacy of this model has been tested in a pilot project that showed a decreased incidence of functional decline, a decreased burden for caregivers and a smaller proportion of older people wishing to be institutionalised. CONCLUSION: The on-going implementation and effectiveness study will show evidence of its real value and its impact on clienteles and cost

Two-dimensional superflow past an obstacle of arbitrary penetrability: Exact results for the critical velocity

We report analytical and numerical results for the critical velocity for dissipationless motion of a two-dimensional scalar superfluid past a localized and static repulsive obstacle. In contrast to most of the state of the art, our study is not restricted to an impenetrable obstacle, nor to a quartic interaction. This makes it possible to get closer to recent experiments with atomic Bose-Einstein condensates and paraxial superfluids of light.Comment: 9 pages, 2 figure