Modèle et application pour la génération automatique de parcours d'apprentissage personnalisés à partir de sources de confiance

Résumé Lors d'une recherche d'information, l'apprenant est très souvent confronté à des problèmes de guidage et de personnalisation. Ceux-ci sont d'autant plus importants que la recherche se fait dans un environnement ouvert tel que le Web. En effet, dans ce cas, il n'y a actuellement pas de contrôle de pertinence sur les ressources proposées pas plus que sur l'adéquation réelle aux besoins spécifiques de l'apprenant. A travers l'étude de l'état de l'art, nous avons constaté l'absence d'un modèle de référence qui traite des problématiques liées (i) d'une part aux ressources d'apprentissage notamment à l'hétérogénéité de la structure et de la description et à la protection en terme de droits d'auteur et (ii) d'autre part à l'apprenant en tant qu'utilisateur notamment l'acquisition des éléments le caractérisant et la stratégie d'adaptation à lui offrir. Notre objectif est de proposer un système adaptatif à base de ressources d'apprentissage issues d'un environnement à ouverture contrôlée. Celui-ci permet de générer automatiquement sans l'intervention d'un expert pédagogue un parcours d'apprentissage personnalisé à partir de ressources rendues disponibles par le biais de sources de confiance. L'originalité de notre travail réside dans la proposition d'un modèle de référence dit de Lausanne qui est basé sur ce que nous considérons comme étant les meilleures pratiques des communautés : (i) du Web en terme de moyens d'ouverture, (ii) de l'hypermédia adaptatif en terme de stratégie d'adaptation et (iii) de l'apprentissage à distance en terme de manipulation des ressources d'apprentissage. Dans notre modèle, la génération des parcours personnalisés se fait sur la base (i) de ressources d'apprentissage indexées et dont le degré de granularité en favorise le partage et la réutilisation. Les sources de confiance utilisées en garantissent l'utilité et la qualité. (ii) de caractéristiques de l'utilisateur, compatibles avec les standards existants, permettant le passage de l'apprenant d'un environnement à un autre. (iii) d'une adaptation à la fois individuelle et sociale. Pour cela, le modèle de Lausanne propose : (i) d'utiliser ISO/MLR (Metadata for Learning Resources) comme formalisme de description. (ii) de décrire le modèle d'utilisateur avec XUN1 (eXtended User Model), notre proposition d'un modèle compatible avec les standards IEEE/PAPI et IMS/LIP. (iii) d'adapter l'algorithme des fourmis au contexte de l'apprentissage à distance afin de générer des parcours personnalisés. La dimension individuelle est aussi prise en compte par la mise en correspondance de MLR et de XUM. Pour valider notre modèle, nous avons développé une application et testé plusieurs scenarii mettant en action des utilisateurs différents à des moments différents. Nous avons ensuite procédé à des comparaisons entre ce que retourne le système et ce que suggère l'expert. Les résultats s'étant avérés satisfaisants dans la mesure où à chaque fois le système retourne un parcours semblable à celui qu'aurait proposé l'expert, nous sommes confortées dans notre approche.

Linking landscape- and population ecology for large population management modelling: the case of Ibex (capra ibex) in Switzerland

La biologie de la conservation est communément associée à la protection de petites populations menacées d?extinction. Pourtant, il peut également être nécessaire de soumettre à gestion des populations surabondantes ou susceptibles d?une trop grande expansion, dans le but de prévenir les effets néfastes de la surpopulation. Du fait des différences tant quantitatives que qualitatives entre protection des petites populations et contrôle des grandes, il est nécessaire de disposer de modèles et de méthodes distinctes. L?objectif de ce travail a été de développer des modèles prédictifs de la dynamique des grandes populations, ainsi que des logiciels permettant de calculer les paramètres de ces modèles et de tester des scénarios de gestion. Le cas du Bouquetin des Alpes (Capra ibex ibex) - en forte expansion en Suisse depuis sa réintroduction au début du XXème siècle - servit d?exemple. Cette tâche fut accomplie en trois étapes : En premier lieu, un modèle de dynamique locale, spécifique au Bouquetin, fut développé : le modèle sous-jacent - structuré en classes d?âge et de sexe - est basé sur une matrice de Leslie à laquelle ont été ajoutées la densité-dépendance, la stochasticité environnementale et la chasse de régulation. Ce modèle fut implémenté dans un logiciel d?aide à la gestion - nommé SIM-Ibex - permettant la maintenance de données de recensements, l?estimation automatisée des paramètres, ainsi que l?ajustement et la simulation de stratégies de régulation. Mais la dynamique d?une population est influencée non seulement par des facteurs démographiques, mais aussi par la dispersion et la colonisation de nouveaux espaces. Il est donc nécessaire de pouvoir modéliser tant la qualité de l?habitat que les obstacles à la dispersion. Une collection de logiciels - nommée Biomapper - fut donc développée. Son module central est basé sur l?Analyse Factorielle de la Niche Ecologique (ENFA) dont le principe est de calculer des facteurs de marginalité et de spécialisation de la niche écologique à partir de prédicteurs environnementaux et de données d?observation de l?espèce. Tous les modules de Biomapper sont liés aux Systèmes d?Information Géographiques (SIG) ; ils couvrent toutes les opérations d?importation des données, préparation des prédicteurs, ENFA et calcul de la carte de qualité d?habitat, validation et traitement des résultats ; un module permet également de cartographier les barrières et les corridors de dispersion. Le domaine d?application de l?ENFA fut exploré par le biais d?une distribution d?espèce virtuelle. La comparaison à une méthode couramment utilisée pour construire des cartes de qualité d?habitat, le Modèle Linéaire Généralisé (GLM), montra qu?elle était particulièrement adaptée pour les espèces cryptiques ou en cours d?expansion. Les informations sur la démographie et le paysage furent finalement fusionnées en un modèle global. Une approche basée sur un automate cellulaire fut choisie, tant pour satisfaire aux contraintes du réalisme de la modélisation du paysage qu?à celles imposées par les grandes populations : la zone d?étude est modélisée par un pavage de cellules hexagonales, chacune caractérisée par des propriétés - une capacité de soutien et six taux d?imperméabilité quantifiant les échanges entre cellules adjacentes - et une variable, la densité de la population. Cette dernière varie en fonction de la reproduction et de la survie locale, ainsi que de la dispersion, sous l?influence de la densité-dépendance et de la stochasticité. Un logiciel - nommé HexaSpace - fut développé pour accomplir deux fonctions : 1° Calibrer l?automate sur la base de modèles de dynamique (par ex. calculés par SIM-Ibex) et d?une carte de qualité d?habitat (par ex. calculée par Biomapper). 2° Faire tourner des simulations. Il permet d?étudier l?expansion d?une espèce envahisseuse dans un paysage complexe composé de zones de qualité diverses et comportant des obstacles à la dispersion. Ce modèle fut appliqué à l?histoire de la réintroduction du Bouquetin dans les Alpes bernoises (Suisse). SIM-Ibex est actuellement utilisé par les gestionnaires de la faune et par les inspecteurs du gouvernement pour préparer et contrôler les plans de tir. Biomapper a été appliqué à plusieurs espèces (tant végétales qu?animales) à travers le Monde. De même, même si HexaSpace fut initialement conçu pour des espèces animales terrestres, il pourrait aisément être étndu à la propagation de plantes ou à la dispersion d?animaux volants. Ces logiciels étant conçus pour, à partir de données brutes, construire un modèle réaliste complexe, et du fait qu?ils sont dotés d?une interface d?utilisation intuitive, ils sont susceptibles de nombreuses applications en biologie de la conservation. En outre, ces approches peuvent également s?appliquer à des questions théoriques dans les domaines de l?écologie des populations et du paysage.<br/><br/>Conservation biology is commonly associated to small and endangered population protection. Nevertheless, large or potentially large populations may also need human management to prevent negative effects of overpopulation. As there are both qualitative and quantitative differences between small population protection and large population controlling, distinct methods and models are needed. The aim of this work was to develop theoretical models to predict large population dynamics, as well as computer tools to assess the parameters of these models and to test management scenarios. The alpine Ibex (Capra ibex ibex) - which experienced a spectacular increase since its reintroduction in Switzerland at the beginning of the 20th century - was used as paradigm species. This task was achieved in three steps: A local population dynamics model was first developed specifically for Ibex: the underlying age- and sex-structured model is based on a Leslie matrix approach with addition of density-dependence, environmental stochasticity and culling. This model was implemented into a management-support software - named SIM-Ibex - allowing census data maintenance, parameter automated assessment and culling strategies tuning and simulating. However population dynamics is driven not only by demographic factors, but also by dispersal and colonisation of new areas. Habitat suitability and obstacles modelling had therefore to be addressed. Thus, a software package - named Biomapper - was developed. Its central module is based on the Ecological Niche Factor Analysis (ENFA) whose principle is to compute niche marginality and specialisation factors from a set of environmental predictors and species presence data. All Biomapper modules are linked to Geographic Information Systems (GIS); they cover all operations of data importation, predictor preparation, ENFA and habitat suitability map computation, results validation and further processing; a module also allows mapping of dispersal barriers and corridors. ENFA application domain was then explored by means of a simulated species distribution. It was compared to a common habitat suitability assessing method, the Generalised Linear Model (GLM), and was proven better suited for spreading or cryptic species. Demography and landscape informations were finally merged into a global model. To cope with landscape realism and technical constraints of large population modelling, a cellular automaton approach was chosen: the study area is modelled by a lattice of hexagonal cells, each one characterised by a few fixed properties - a carrying capacity and six impermeability rates quantifying exchanges between adjacent cells - and one variable, population density. The later varies according to local reproduction/survival and dispersal dynamics, modified by density-dependence and stochasticity. A software - named HexaSpace - was developed, which achieves two functions: 1° Calibrating the automaton on the base of local population dynamics models (e.g., computed by SIM-Ibex) and a habitat suitability map (e.g. computed by Biomapper). 2° Running simulations. It allows studying the spreading of an invading species across a complex landscape made of variously suitable areas and dispersal barriers. This model was applied to the history of Ibex reintroduction in Bernese Alps (Switzerland). SIM-Ibex is now used by governmental wildlife managers to prepare and verify culling plans. Biomapper has been applied to several species (both plants and animals) all around the World. In the same way, whilst HexaSpace was originally designed for terrestrial animal species, it could be easily extended to model plant propagation or flying animals dispersal. As these softwares were designed to proceed from low-level data to build a complex realistic model and as they benefit from an intuitive user-interface, they may have many conservation applications. Moreover, theoretical questions in the fields of population and landscape ecology might also be addressed by these approaches.

Development and application of computational methodologies in qualitative modeling

La présente thèse s'intitule "Développent et Application des Méthodologies Computationnelles pour la Modélisation Qualitative". Elle comprend tous les différents projets que j'ai entrepris en tant que doctorante. Plutôt qu'une mise en oeuvre systématique d'un cadre défini a priori, cette thèse devrait être considérée comme une exploration des méthodes qui peuvent nous aider à déduire le plan de processus regulatoires et de signalisation. Cette exploration a été mue par des questions biologiques concrètes, plutôt que par des investigations théoriques. Bien que tous les projets aient inclus des systèmes divergents (réseaux régulateurs de gènes du cycle cellulaire, réseaux de signalisation de cellules pulmonaires) ainsi que des organismes (levure à fission, levure bourgeonnante, rat, humain), nos objectifs étaient complémentaires et cohérents. Le projet principal de la thèse est la modélisation du réseau de l'initiation de septation (SIN) du S.pombe. La cytokinèse dans la levure à fission est contrôlée par le SIN, un réseau signalant de protéines kinases qui utilise le corps à pôle-fuseau comme échafaudage. Afin de décrire le comportement qualitatif du système et prédire des comportements mutants inconnus, nous avons décidé d'adopter l'approche de la modélisation booléenne. Dans cette thèse, nous présentons la construction d'un modèle booléen étendu du SIN, comprenant la plupart des composantes et des régulateurs du SIN en tant que noeuds individuels et testable expérimentalement. Ce modèle utilise des niveaux d'activité du CDK comme noeuds de contrôle pour la simulation d'évènements du SIN à différents stades du cycle cellulaire. Ce modèle a été optimisé en utilisant des expériences d'un seul "knock-out" avec des effets phénotypiques connus comme set d'entraînement. Il a permis de prédire correctement un set d'évaluation de "knock-out" doubles. De plus, le modèle a fait des prédictions in silico qui ont été validées in vivo, permettant d'obtenir de nouvelles idées de la régulation et l'organisation hiérarchique du SIN. Un autre projet concernant le cycle cellulaire qui fait partie de cette thèse a été la construction d'un modèle qualitatif et minimal de la réciprocité des cyclines dans la S.cerevisiae. Les protéines Clb dans la levure bourgeonnante présentent une activation et une dégradation caractéristique et séquentielle durant le cycle cellulaire, qu'on appelle communément les vagues des Clbs. Cet évènement est coordonné avec la courbe d'activation inverse du Sic1, qui a un rôle inhibitoire dans le système. Pour l'identification des modèles qualitatifs minimaux qui peuvent expliquer ce phénomène, nous avons sélectionné des expériences bien définies et construit tous les modèles minimaux possibles qui, une fois simulés, reproduisent les résultats attendus. Les modèles ont été filtrés en utilisant des simulations ODE qualitatives et standardisées; seules celles qui reproduisaient le phénotype des vagues ont été gardées. L'ensemble des modèles minimaux peut être utilisé pour suggérer des relations regulatoires entre les molécules participant qui peuvent ensuite être testées expérimentalement. Enfin, durant mon doctorat, j'ai participé au SBV Improver Challenge. Le but était de déduire des réseaux spécifiques à des espèces (humain et rat) en utilisant des données de phosphoprotéines, d'expressions des gènes et des cytokines, ainsi qu'un réseau de référence, qui était mis à disposition comme donnée préalable. Notre solution pour ce concours a pris la troisième place. L'approche utilisée est expliquée en détail dans le dernier chapitre de la thèse. -- The present dissertation is entitled "Development and Application of Computational Methodologies in Qualitative Modeling". It encompasses the diverse projects that were undertaken during my time as a PhD student. Instead of a systematic implementation of a framework defined a priori, this thesis should be considered as an exploration of the methods that can help us infer the blueprint of regulatory and signaling processes. This exploration was driven by concrete biological questions, rather than theoretical investigation. Even though the projects involved divergent systems (gene regulatory networks of cell cycle, signaling networks in lung cells), as well as organisms (fission yeast, budding yeast, rat, human), our goals were complementary and coherent. The main project of the thesis is the modeling of the Septation Initiation Network (SIN) in S.pombe. Cytokinesis in fission yeast is controlled by the SIN, a protein kinase signaling network that uses the spindle pole body as scaffold. In order to describe the qualitative behavior of the system and predict unknown mutant behaviors we decided to adopt a Boolean modeling approach. In this thesis, we report the construction of an extended, Boolean model of the SIN, comprising most SIN components and regulators as individual, experimentally testable nodes. The model uses CDK activity levels as control nodes for the simulation of SIN related events in different stages of the cell cycle. The model was optimized using single knock-out experiments of known phenotypic effect as a training set, and was able to correctly predict a double knock-out test set. Moreover, the model has made in silico predictions that have been validated in vivo, providing new insights into the regulation and hierarchical organization of the SIN. Another cell cycle related project that is part of this thesis was to create a qualitative, minimal model of cyclin interplay in S.cerevisiae. CLB proteins in budding yeast present a characteristic, sequential activation and decay during the cell cycle, commonly referred to as Clb waves. This event is coordinated with the inverse activation curve of Sic1, which has an inhibitory role in the system. To generate minimal qualitative models that can explain this phenomenon, we selected well-defined experiments and constructed all possible minimal models that, when simulated, reproduce the expected results. The models were filtered using standardized qualitative ODE simulations; only the ones reproducing the wave-like phenotype were kept. The set of minimal models can be used to suggest regulatory relations among the participating molecules, which will subsequently be tested experimentally. Finally, during my PhD I participated in the SBV Improver Challenge. The goal was to infer species-specific (human and rat) networks, using phosphoprotein, gene expression and cytokine data and a reference network provided as prior knowledge. Our solution to the challenge was selected as in the final chapter of the thesis.

Predictors of HIV-protection behaviour in HIV-positive men who have sex with casual male partners: a test of the explanatory power of an extended Information-Motivation-Behavioural Skills model.

This prospective study applies an extended Information-Motivation-Behavioural Skills (IMB) model to establish predictors of HIV-protection behaviour among HIV-positive men who have sex with men (MSM) during sex with casual partners. Data have been collected from anonymous, self-administered questionnaires and analysed by using descriptive and backward elimination regression analyses. In a sample of 165 HIV-positive MSM, 82 participants between the ages of 23 and 78 (M=46.4, SD=9.0) had sex with casual partners during the three-month period under investigation. About 62% (n=51) have always used a condom when having sex with casual partners. From the original IMB model, only subjective norm predicted condom use. More important predictors that increased condom use were low consumption of psychotropics, high satisfaction with sexuality, numerous changes in sexual behaviour after diagnosis, low social support from friends, alcohol use before sex and habitualised condom use with casual partner(s). The explanatory power of the calculated regression model was 49% (p<0.001). The study reveals the importance of personal and social resources and of routines for condom use, and provides information for the research-based conceptualisation of prevention offers addressing especially people living with HIV ("positive prevention").

Activities of fosfomycin, tigecycline, colistin, and gentamicin against extended-spectrum-β-lactamase-producing Escherichia coli in a foreign-body infection model.

Limited antimicrobial agents are available for the treatment of implant-associated infections caused by fluoroquinolone-resistant Gram-negative bacilli. We compared the activities of fosfomycin, tigecycline, colistin, and gentamicin (alone and in combination) against a CTX-M15-producing strain of Escherichia coli (Bj HDE-1) in vitro and in a foreign-body infection model. The MIC and the minimal bactericidal concentration in logarithmic phase (MBC(log)) and stationary phase (MBC(stat)) were 0.12, 0.12, and 8 μg/ml for fosfomycin, 0.25, 32, and 32 μg/ml for tigecycline, 0.25, 0.5, and 2 μg/ml for colistin, and 2, 8, and 16 μg/ml for gentamicin, respectively. In time-kill studies, colistin showed concentration-dependent activity, but regrowth occurred after 24 h. Fosfomycin demonstrated rapid bactericidal activity at the MIC, and no regrowth occurred. Synergistic activity between fosfomycin and colistin in vitro was observed, with no detectable bacterial counts after 6 h. In animal studies, fosfomycin reduced planktonic counts by 4 log(10) CFU/ml, whereas in combination with colistin, tigecycline, or gentamicin, it reduced counts by >6 log(10) CFU/ml. Fosfomycin was the only single agent which was able to eradicate E. coli biofilms (cure rate, 17% of implanted, infected cages). In combination, colistin plus tigecycline (50%) and fosfomycin plus gentamicin (42%) cured significantly more infected cages than colistin plus gentamicin (33%) or fosfomycin plus tigecycline (25%) (P < 0.05). The combination of fosfomycin plus colistin showed the highest cure rate (67%), which was significantly better than that of fosfomycin alone (P < 0.05). In conclusion, the combination of fosfomycin plus colistin is a promising treatment option for implant-associated infections caused by fluoroquinolone-resistant Gram-negative bacilli.

An objective anisotropic elastic plastic model and Algorithm applicable to bone mechanics

The implicit projection algorithm of isotropic plasticity is extended to an objective anisotropic elastic perfectly plastic model. The recursion formula developed to project the trial stress on the yield surface, is applicable to any non linear elastic law and any plastic yield function.A curvilinear transverse isotropic model based on a quadratic elastic potential and on Hill's quadratic yield criterion is then developed and implemented in a computer program for bone mechanics perspectives. The paper concludes with a numerical study of a schematic bone-prosthesis system to illustrate the potential of the model.

Extended family structure in the ant Formica paralugubris: the role of the breeding system

In populations of various ant species, many queens reproduce in the same nest (polygyny), and colony boundaries appear to be absent with individuals able to move fi eely between nests (unicoloniality). Such societies depart strongly from a simple family structure and pose a potential challenge to kin selection theory, because high queen number coupled with unrestricted gene flow among nests should result in levels of relatedness among nestmates close to zero. This study investigated the breeding system and genetic structure of a highly polygynous and largely unicolonial population of the wood ant Formica paralugubris. A microsatellite analysis revealed that nestmate workers, reproductive queens and reproductive males (the queens' mates) are all equally related to each other, with relatedness estimates centring around 0.14. This suggests that most of the queens and males reproducing in the study population had mated within or close to their natal nest, and that the queens did not disperse far after mating. We developed a theoretical model to investigate how the breeding system affects the relatedness structure of polygynous colonies. By combining the model and our empirical data, it was estimated that about 99.8% of the reproducing queens and males originated from within the nest, or from a nearby nest. This high rate of local mating and the rarity of long-distance dispersal maintain significant relatedness among nestmates, and contrast with the common view that unicoloniality is coupled with unrestricted gene flow among nests.

The adaptive dynamics of niche constructing traits in spatially subdivided populations: evolving posthumous extended phenotypes.

Niche construction, by which organisms modify the environment in which they live, has been proposed to affect the evolution of many phenotypic traits. But what about the evolution of a niche constructing trait itself, whose expression changes the pattern of natural selection to which the trait is exposed in subsequent generations? This article provides an inclusive fitness analysis of selection on niche constructing phenotypes, which can affect their environment from local to global scales in arbitrarily spatially subdivided populations. The model shows that phenotypic effects of genes extending far beyond the life span of the actor can be affected by natural selection, provided they modify the fitness of those individuals living in the future that are likely to have inherited the niche construction lineage of the actor. Present benefits of behaviors are thus traded off against future indirect costs. The future costs will generally result from a complicated interplay of phenotypic effects, population demography and environmental dynamics. To illustrate these points, I derive the adaptive dynamics of a trait involved in the consumption of an abiotic resource, where resource abundance in future generations feeds back to the evolutionary dynamics of the trait.

A coherent neurobiological framework for functional neuroimaging provided by a model integrating compartmentalized energy metabolism.

Functional neuroimaging has undergone spectacular developments in recent years. Paradoxically, its neurobiological bases have remained elusive, resulting in an intense debate around the cellular mechanisms taking place upon activation that could contribute to the signals measured. Taking advantage of a modeling approach, we propose here a coherent neurobiological framework that not only explains several in vitro and in vivo observations but also provides a physiological basis to interpret imaging signals. First, based on a model of compartmentalized energy metabolism, we show that complex kinetics of NADH changes observed in vitro can be accounted for by distinct metabolic responses in two cell populations reminiscent of neurons and astrocytes. Second, extended application of the model to an in vivo situation allowed us to reproduce the evolution of intraparenchymal oxygen levels upon activation as measured experimentally without substantially altering the initial parameter values. Finally, applying the same model to functional neuroimaging in humans, we were able to determine that the early negative component of the blood oxygenation level-dependent response recorded with functional MRI, known as the initial dip, critically depends on the oxidative response of neurons, whereas the late aspects of the signal correspond to a combination of responses from cell types with two distinct metabolic profiles that could be neurons and astrocytes. In summary, our results, obtained with such a modeling approach, support the concept that both neuronal and glial metabolic responses form essential components of neuroimaging signals.

Extended treatment of treatment-naive patients with chronic hepatitis c virus (HCV) genotype 1-infection and slow response to pegylated interferon-alfa and ribavirin: a meta-analysis

Aims: Recently, several clinical trials analyzed if extended duration of treatment with pegylated interferon-alfa and ribavirin over 48 weeks can improve sustained virologic response (SVR) rates in HCV genotype 1-infected patients with slow virologic response. Because results of these clinical trials are conflicting, we performed a metaanalysis to determine the overall impact of extended treatment compared to standard treatment on virologic response rates in treatment-naive HCV genotype 1 slow responders. Methods: Literature search was performed independently by two observers using Pub Med, EMBASE, CENTRAL and abstracts presented in English at international liver and gastroenterology meetings. Randomized controlled clinical trials (RCTs; but studies that re-analyzed data retrospectively RCTs were also allowed) were considered if they included monoinfected treatment-naive HCV genotype 1 patients and compared treatment with pegIFN-alfa 2a or 2b in combination with ribavirin for 48 weeks versus extended treatment (up to 72 weeks) in slow responders. Primary and secondary end points were SVR rates and end-of-treatment (EOT) and relapse rates, respectively. In the present meta-analysis, study endpoints were summarized with a DerSimonian-Laird estimate for binary outcome basing on a random effects model. Results: Literature search yielded seven RTCs addressing the benefit of extended treatment with pegylated interferon-alfa and ribavirin in treatment-naive HCV genotype 1 slow responders. In total, 1330 slow responders were included in our meta-analysis. We show that extended treatment duration compared to the standard of care significantly improves SVR rates in HCV genotype 1 slow responders (12.4% improvement of overall SVR rate, 95% CI 0.055- 0.193, P = 0.0005). In addition, we show that rates of viral relapse were significantly reduced by extended treatment (24.1% reduction of relapse, 95% CI −0.3332 to −0.1487, P < 0.0001), whereas no significant impact of extended treatment on EOT response rates was found. Though extended treatment was burdened with an enhanced rate of premature treatment discontinuation due to interferonalfa- and ribavirin-related side effects, the frequency of serious adverse events was not increased. Conclusions: Treatment extension in HCV genotype 1 slow responders can improve SVR rates in difficult to treat patients and should be considered in patients who need to be treated before specific antivirals will be approved.

Stricture prevention after extended circumferential endoscopic mucosal resection by injecting autologous keratinocytes in the sheep esophagus.

BACKGROUND: During the past decades, endoscopic mucosal resection (EMR) has been developed to treat early intramucosal esophageal cancers and dysplastic Barrett's esophagus. The primary drawback of this method is severe postsurgical esophageal stricture formation. The purpose of this preclinical study was to assess strategies for prevention of this major complication by injecting autologous keratinocytes in the EMR mucosal defect in the sheep model. METHODS: Circumferential, 6-cm-long EMRs were performed in the esophagus of nine sheep. Autologous keratinocytes were harvested 2 weeks before EMR and cultured. Circumferential resection consisted of two opposite hemicircumferential mucosectomies allowing a widespread resection of 24 cm(2). Immediately after EMR, autologous keratinocytes were endoscopically injected in the mucosal defect. Animals were sacrificed after 6 months. RESULTS: Circumferential EMRs were successfully performed in all animals. There were no intra- or postoperative complications. None of the animals developed strictures. All animals were sacrificed at 6 months as planned. Histological examinations showed fibrotic changes in 10 % (range 0-25 %) of the circumferential muscularis propria interna layer and 7.2 % (range 0-25 %) in the muscularis propria externa layer at the midportion of the EMR. No circumferential transmural fibrosis was identified. CONCLUSIONS: Prevention of stricture formation after extensive (6-cm long) circumferential EMR of the sheep esophagus can be achieved by injecting autologous keratinocytes into the wound of the resected mucosal segment.

Extended access cocaine self-administration differentially activates dorsal raphe and amygdala corticotropin-releasing factor systems in rats.

Cocaine-induced neuroadaptation of stress-related circuitry and increased access to cocaine each putatively contribute to the transition from cocaine use to cocaine dependence. The present study tested the hypothesis that rats receiving extended versus brief daily access to cocaine would exhibit regional differences in levels of the stress-regulatory neuropeptide corticotropin-releasing factor (CRF). A secondary goal was to explore how CRF levels change in relation to the time since cocaine self-administration. Male Wistar rats acquired operant self-administration of cocaine and were assigned to receive daily long access (6 hours/day, LgA, n = 20) or short access (1 hour/day, ShA, n = 18) to intravenous cocaine self-administration (fixed ratio 1, ∼0.50 mg/kg/infusion). After at least 3 weeks, tissue CRF immunoreactivity was measured at one of three timepoints: pre-session, post-session or 3 hours post-session. LgA, but not ShA, rats showed increased total session and first-hour cocaine intake. CRF immunoreactivity increased within the dorsal raphe (DR) and basolateral, but not central, nucleus of the amygdala (BLA, CeA) of ShA rats from pre-session to 3 hours post-session. In LgA rats, CRF immunoreactivity increased from pre-session to 3 hours post-session within the CeA and DR but tended to decrease in the BLA. LgA rats showed higher CRF levels than ShA rats in the DR and, pre-session, in the BLA. Thus, voluntary cocaine intake engages stress-regulatory CRF systems of the DR and amygdala. Increased availability of cocaine promotes greater tissue CRF levels in these extrahypothalamic brain regions, changes associated here with a model of cocaine dependence.

The health promotion model and rare disease patients : a mixed methods study examining adherence to treatment in men with congenital hypogonadotropic hypogonadism

Rare diseases are typically chronic medical conditions of genetic etiology characterized by low prevalence and high complexity. Patients living with rare diseases face numerous physical, psychosocial and economic challenges that place them in the realm of health disparities. Congenital hypogonadotropic hypogonadism (CHH) is a rare endocrine disorder characterized by absent puberty and infertility. Little is known about the psychosocial impact of CHH on patients or their adherence to available treatments. This project aimed to examine the relationship between illness perceptions, depressive symptoms and adherence to treatment in men with CHH using the nursing-sensitive Health Promotion Model (HPM). A community based participatory research (CBPR) framework was employed as a model for empowering patients and overcoming health inequities. The study design used a sequential, explanatory mixed-methods approach. To reach dispersed CHH men, we used web-based recruitment and data collection (online survey). Subsequently, three patient focus groups were conducted to provide explanatory insights into the online survey (i.e. barriers to adherence, challenges of CHH, and coping/support) The online survey (n=101) revealed that CHH men struggle with adherence and often have long gaps in care (40% >1 year). They experience negative psychosocial consequences because of CHH and exhibit significantly increased rates of depression (p<0.001). Focus group participants (n=26) identified healthcare system, interpersonal, and personal factors as barriers to adherence. Further, CHH impacts quality of life and impedes psychosexual development in these men. The CHH men are active internet users who rely on the web forcrowdsourcing solutions and peer-to-peer support. Moreover, they are receptive to web-based interventions to address unmet health needs. This thesis contributes to nursing knowledge in several ways. First, it demonstrates the utility of the HPM as a valuable theoretical construct for understanding medication adherence and for assessing rare disease patients. Second, these data identify a range of unmet health needs that are targets for patient-centered interventions. Third, leveraging technology (high-tech) effectively extended the reach of nursing care while the CBPR approach and focus groups (high-touch) served as concurrent nursing interventions facilitating patient empowerment in overcoming health disparities. Last, these findings hold promise for developing e-health interventions to bridge identified shortfalls in care and activating patients for enhanced self- care and wellness -- Les maladies rares sont généralement de maladies chroniques d'étiologie génétique caractérisées par une faible prévalence et une haute complexité de traitement. Les patients atteints de maladies rares sont confrontés à de nombreux défis physiques, psychosociaux et économiques qui les placent dans une posture de disparité et d'inégalités en santé. L'hypogonadisme hypogonadotrope congénital (CHH) est un trouble endocrinien rare caractérisé par l'absence de puberté et l'infertilité. On sait peu de choses sur l'impact psychosocial du CHH sur les patients ou leur adhésion aux traitements disponibles. Ce projet vise à examiner la relation entre la perception de la maladie, les symptômes dépressifs et l'observance du traitement chez les hommes souffrant de CHH. Cette étude est modélisée à l'aide du modèle de la Promotion de la santé de Pender (HPM). Le cadre de l'approche communautaire de recherche participative (CBPR) a aussi été utilisé. La conception de l'étude a reposé sur une approche mixte séquentielle. Pour atteindre les hommes souffrant de CHH, un recrutement et une collecte de données ont été organisées électroniquement. Par la suite, trois groupes de discussion ont été menées avec des patients experts impliqués au sein d'organisations reliés aux maladies rares. Ils ont été invités à discuter certains éléments additionnels dont, les obstacles à l'adhésion au traitement, les défis généraux de vivre avec un CHH, et l'adaptation à la maladie en tenant compte du soutien disponible. Le sondage en ligne (n = 101) a révélé que les hommes souffrant de CHH ont souvent de longues périodes en rupture de soins (40% > 1 an). Ils vivent des conséquences psychosociales négatives en raison du CHH et présentent une augmentation significative des taux de dépression (p <0,001). Les participants aux groupes de discussion (n = 26) identifient dans l'ordre, les systèmes de soins de santé, les relations interpersonnelles, et des facteurs personnels comme des obstacles à l'adhésion. En outre, selon les participants, le CHH impacte négativement sur leur qualité de vie générale et entrave leur développement psychosexuel. Les hommes souffrant de CHH se considèrent être des utilisateurs actifs d'internet et comptent sur le web pour trouver des solutions pour trouver des ressources et y recherchent le soutien de leurs pairs (peer-to-peer support). En outre, ils se disent réceptifs à des interventions qui sont basées sur le web pour répondre aux besoins de santé non satisfaits. Cette thèse contribue à la connaissance des soins infirmiers de plusieurs façons. Tout d'abord, elle démontre l'utilité de la HPM comme une construction théorique utile pour comprendre l'adhésion aux traitements et pour l'évaluation des éléments de promotion de santé qui concernent les patients atteints de maladies rares. Deuxièmement, ces données identifient une gamme de besoins de santé non satisfaits qui sont des cibles pour des interventions infirmières centrées sur le patient. Troisièmement, méthodologiquement parlant, cette étude démontre que les méthodes mixtes sont appropriées aux études en soins infirmiers car elles allient les nouvelles technologies qui peuvent effectivement étendre la portée des soins infirmiers (« high-tech »), et l'approche CBPR par des groupes de discussion (« high-touch ») qui ont facilité la compréhension des difficultés que doivent surmonter les hommes souffrant de CHH pour diminuer les disparités en santé et augmenter leur responsabilisation dans la gestion de la maladie rare. Enfin, ces résultats sont prometteurs pour développer des interventions e-santé susceptibles de combler les lacunes dans les soins et l'autonomisation de patients pour une meilleure emprise sur les auto-soins et le bien-être.

Characterization of a MAF1 knockout mouse model

L'ARN polymérase 3 transcrit un petit groupe de gènes fortement exprimés et impliqués dans plusieurs mécanismes moléculaires. Les ARNs de transfert ou ARNt représentent plus ou moins la moitié du transcriptome de l'ARN polymérase 3. Ils sont directement impliqués dans la traduction des protéines en agissant comme transporteurs d'acides aminés qui sont incorporés à la chaîne naissante de polypeptides. Chez des levures cultivées dans un milieu jusqu'à épuisement des nutriments, Maf1 réprime la transcription par l'ARN polymérase 3, favorisant ainsi l'économie énergétique cellulaire. Dans un modèle de cellules de mammifères, MAF1 réprime aussi la transcription de l'ARN polymérase 3 dans des conditions de stress, cependant il n'existe aucune donnée quant à son rôle chez un mammifère vivant. Pendant mon doctorat, j'ai utilisé une souris délétée pour le gène Maf1 afin de connaître les effets de ce gène chez un mammifère. Etonnamment, la souris Maf1-­‐/-­‐ est résistante à l'obésité même si celle-­‐ci est nourrie avec une nourriture riche en matières grasses. Des études moléculaires et de métabolomiques ont montré qu'il existe des cycles futiles de production et dégradation des lipides et des ARNt, ce qui entraîne une augmentation de la dépense énergique et favorise la résistance à l'obésité. En plus de la caractérisation de la souris Maf1-­‐/-­‐, pendant ma thèse j'ai également développé une méthode afin de normaliser les données de ChIP-­‐sequencing. Cette méthode est fondée sur l'utilisation d'un contrôle interne, représenté ici par l'ajout d'une quantité fixe de chromatine provenant d'un organisme différent de celui étudié. La méthode a amélioré considérablement la reproductibilité des valeurs entre réplicas biologiques. Elle a aussi révélé des différences entre échantillons issus de conditions différentes. Une occupation supérieure de l'ARN polymérase 3 sur les gènes Pol 3 chez les souris Maf1 KO entraîne une augmentation du niveau de précurseurs d'ARNt, ayant pour effet probable la saturation de la machinerie de maturation des ARNt. En effet, chez les souris Maf1 KO, le pourcentage d'ARNt modifiés est plus faible que chez les souris type sauvage. Ce déséquilibre entre le niveau de précurseurs et d'ARNt matures entraîne une diminution de la traduction protéique. Ces résultats ont permis d'identifier de nouvelles fonctions pour la protéine MAF1, comme étant une protéine régulatrice à la fois de la transcription mais aussi de la traduction et en étant un cible potentielle au traitement à l'obésité. -- RNA polymerase III (Pol 3) transcribes a small set of highly expressed genes involved in different molecular mechanisms. tRNAs account for almost half of the Pol 3 transcriptome and are involved in translation, bringing a new amino into the nascent polypeptide chain. In yeast, under nutrient deprivation, Maf1 acts for cell energetic economy by repressing Pol 3 transcription. In mammalian cells, MAF1 also represses Pol 3 activity under conditions of serum deprivation or DNA damages but nothing is known about its role in a mammalian organism. During my thesis studies, I used a Maf1 KO mouse model to characterize the effects of Maf1 deletion in a living animal. Surprisingly, the MAF1 KO mouse developed an unexpected phenotype, being resistant to high fat diet-­‐induced obesity and displaying an extended lifespan. Molecular and metabolomics characterizations revealed futile cycles of lipids and tRNAs, which are produced and immediately degraded, which increases energy consumption in the Maf1 KO mouse and probably explains in part the protection to obesity. Additionally to the mouse characterization, I also developed a method to normalize ChIP-­‐seq data, based on the addition of a foreign chromatin to be used as an internal control. The method improved reproducibility between replicates and revealed differences of Pol 3 occupancy between WT and Maf1 KO samples that were not seen without normalization to the internal control. I then established that increased Pol 3 occupancy in the Maf1 KO mouse liver was associated with increased levels of tRNA precursor but not of mature tRNAs, the effective molecules involved in translation. The overproduction of precursor tRNAs associated with the deletion of Maf1 apparently overwhelms the tRNA processing machinery as the Maf1 KO mice have lower levels of fully modified tRNAs. This maturation defect directly impacts on translation efficiency as polysomic fractions and newly synthetized protein levels were reduced in the liver of the Maf1 KO mouse. Altogether, these results indicate new functions for MAF1, a regulator of both transcription and translation as well as a potential target for obesity treatment.