Superficial and deep changes of cellular mechanical properties following cytoskeleton disassembly.

The cytoskeleton, composed of actin filaments, intermediate filaments, and microtubules, is a highly dynamic supramolecular network actively involved in many essential biological mechanisms such as cellular structure, transport, movements, differentiation, and signaling. As a first step to characterize the biophysical changes associated with cytoskeleton functions, we have developed finite elements models of the organization of the cell that has allowed us to interpret atomic force microscopy (AFM) data at a higher resolution than that in previous work. Thus, by assuming that living cells behave mechanically as multilayered structures, we have been able to identify superficial and deep effects that could be related to actin and microtubule disassembly, respectively. In Cos-7 cells, actin destabilization with Cytochalasin D induced a decrease of the visco-elasticity close to the membrane surface, while destabilizing microtubules with Nocodazole produced a stiffness decrease only in deeper parts of the cell. In both cases, these effects were reversible. Cell softening was measurable with AFM at concentrations of the destabilizing agents that did not induce detectable effects on the cytoskeleton network when viewing the cells with fluorescent confocal microscopy. All experimental results could be simulated by our models. This technology opens the door to the study of the biophysical properties of signaling domains extending from the cell surface to deeper parts of the cell.

Interactions of diploid embryonal carcinoma cells and normal cell mass cells with 2.5 day mouse embryos following aggregation

Spontaneous teratocarcinomas are ovarian or testicular tumors which have their origins in germ cells. The tumors contain a disorganized array of benign differentiated cells as well as an undifferentiated population of malignant stem cells, the embryonal carcinoma or EC cells. These pluripotent stem cells in tissue culture share many properties with the transient pluripotent cells of the early embryo, and might therefore serve as models for the investigation of developmental events ill vitro. The property of EC cells of prime interest in this study is an in vivo phenomenon. Certain EC cell lines are known to be regulated ill vivo and to differentiate normally in association with normal embryonic cells, resulting in chimeric mice. These mice have two genetically distinct cell populations, one of which is derived from the originally malignant EC cells. This has usually been accomplished by injection of the EC cells into the Day 3 blastocyst. In this study, the interactions between earlier stage embryos and EC cells have been tested by aggregating clumps of EC cells with Day 2 embryos. The few previous aggregation studies produced a high degree of abnormality in chimeric embryos, but the EC cells employed had known chromosomal abnormalities. In this study, two diploid EC cell lines (P19 and Pi0) were aggregated with 2.5 day mouse embryos, and were found to behave quite differently in the embryonic environment. P19 containing aggregates generally resorbed early, and the few embryos recovered at midgestation were normal and non-chimeric. Pi0 containing aggregates survived in high numbers to midgestation, and the Pi0 cells were very successful in colonizing the embryo. All these embryos were chimeric, and the contribution by the EC cells to each chimera was very high. However, these heavily chimeric embryos were all abnormal. Blastocyst injection had previously produced some abnormal embryos with high Pl0 contributions in addition to the live born mice, which had lower EC contributions. This study now adds more support to the hypothesis that high EC contributions may be incompatible with normal development. The possibility that the abnormalities were due to the mixing of temporally asynchronous embryonic cell types in the aggregates was tested by aggregating normal pluripotent cells taken from 3.5 day embryos with 2.5 day embryos. Early embryo loss was very high, and histological studies showed that the majority of these embryos died by 6.5 days development. Some embryos escaped this early death such that some healthy chimeras were recovered, in contrast to recovery of abnormal chimeric embryos following Pl0-morula aggregations, and non-chimeric embryos following P19-morula aggregations. This somewhat surprising adverse effect on development following aggregation of normal cell types suggests that there are developmental difficulties associated with the mixing of asynchronous cell types in aggregates. However, the greater magnitude of the adverse effects when the aggregates contained tumor derived cells suggests that EC cells should not be considered the complete equivalent of the pluripotent cells of the early embryo.

Finite-Sample Diagnostics for Multivariate Regressions with Applications to Linear Asset Pricing Models

In this paper, we propose several finite-sample specification tests for multivariate linear regressions (MLR) with applications to asset pricing models. We focus on departures from the assumption of i.i.d. errors assumption, at univariate and multivariate levels, with Gaussian and non-Gaussian (including Student t) errors. The univariate tests studied extend existing exact procedures by allowing for unspecified parameters in the error distributions (e.g., the degrees of freedom in the case of the Student t distribution). The multivariate tests are based on properly standardized multivariate residuals to ensure invariance to MLR coefficients and error covariances. We consider tests for serial correlation, tests for multivariate GARCH and sign-type tests against general dependencies and asymmetries. The procedures proposed provide exact versions of those applied in Shanken (1990) which consist in combining univariate specification tests. Specifically, we combine tests across equations using the MC test procedure to avoid Bonferroni-type bounds. Since non-Gaussian based tests are not pivotal, we apply the “maximized MC” (MMC) test method [Dufour (2002)], where the MC p-value for the tested hypothesis (which depends on nuisance parameters) is maximized (with respect to these nuisance parameters) to control the test’s significance level. The tests proposed are applied to an asset pricing model with observable risk-free rates, using monthly returns on New York Stock Exchange (NYSE) portfolios over five-year subperiods from 1926-1995. Our empirical results reveal the following. Whereas univariate exact tests indicate significant serial correlation, asymmetries and GARCH in some equations, such effects are much less prevalent once error cross-equation covariances are accounted for. In addition, significant departures from the i.i.d. hypothesis are less evident once we allow for non-Gaussian errors.

Projection-Based Statistical Inference in Linear Structural Models with Possibly Weak Instruments

It is well known that standard asymptotic theory is not valid or is extremely unreliable in models with identification problems or weak instruments [Dufour (1997, Econometrica), Staiger and Stock (1997, Econometrica), Wang and Zivot (1998, Econometrica), Stock and Wright (2000, Econometrica), Dufour and Jasiak (2001, International Economic Review)]. One possible way out consists here in using a variant of the Anderson-Rubin (1949, Ann. Math. Stat.) procedure. The latter, however, allows one to build exact tests and confidence sets only for the full vector of the coefficients of the endogenous explanatory variables in a structural equation, which in general does not allow for individual coefficients. This problem may in principle be overcome by using projection techniques [Dufour (1997, Econometrica), Dufour and Jasiak (2001, International Economic Review)]. AR-types are emphasized because they are robust to both weak instruments and instrument exclusion. However, these techniques can be implemented only by using costly numerical techniques. In this paper, we provide a complete analytic solution to the problem of building projection-based confidence sets from Anderson-Rubin-type confidence sets. The latter involves the geometric properties of “quadrics” and can be viewed as an extension of usual confidence intervals and ellipsoids. Only least squares techniques are required for building the confidence intervals. We also study by simulation how “conservative” projection-based confidence sets are. Finally, we illustrate the methods proposed by applying them to three different examples: the relationship between trade and growth in a cross-section of countries, returns to education, and a study of production functions in the U.S. economy.

Models and algorithms for the capacitated location-routing problem

Le problème de localisation-routage avec capacités (PLRC) apparaît comme un problème clé dans la conception de réseaux de distribution de marchandises. Il généralisele problème de localisation avec capacités (PLC) ainsi que le problème de tournées de véhicules à multiples dépôts (PTVMD), le premier en ajoutant des décisions liées au routage et le deuxième en ajoutant des décisions liées à la localisation des dépôts. Dans cette thèse on dévelope des outils pour résoudre le PLRC à l’aide de la programmation mathématique. Dans le chapitre 3, on introduit trois nouveaux modèles pour le PLRC basés sur des flots de véhicules et des flots de commodités, et on montre comment ceux-ci dominent, en termes de la qualité de la borne inférieure, la formulation originale à deux indices [19]. Des nouvelles inégalités valides ont été dévelopées et ajoutées aux modèles, de même que des inégalités connues. De nouveaux algorithmes de séparation ont aussi été dévelopés qui dans la plupart de cas généralisent ceux trouvés dans la litterature. Les résultats numériques montrent que ces modèles de flot sont en fait utiles pour résoudre des instances de petite à moyenne taille. Dans le chapitre 4, on présente une nouvelle méthode de génération de colonnes basée sur une formulation de partition d’ensemble. Le sous-problème consiste en un problème de plus court chemin avec capacités (PCCC). En particulier, on utilise une relaxation de ce problème dans laquelle il est possible de produire des routes avec des cycles de longueur trois ou plus. Ceci est complété par des nouvelles coupes qui permettent de réduire encore davantage le saut d’intégralité en même temps que de défavoriser l’apparition de cycles dans les routes. Ces résultats suggèrent que cette méthode fournit la meilleure méthode exacte pour le PLRC. Dans le chapitre 5, on introduit une nouvelle méthode heuristique pour le PLRC. Premièrement, on démarre une méthode randomisée de type GRASP pour trouver un premier ensemble de solutions de bonne qualité. Les solutions de cet ensemble sont alors combinées de façon à les améliorer. Finalement, on démarre une méthode de type détruir et réparer basée sur la résolution d’un nouveau modèle de localisation et réaffectation qui généralise le problème de réaffectaction [48].

Estimation of State Space Models and Stochastic Volatility

Ma thèse est composée de trois chapitres reliés à l'estimation des modèles espace-état et volatilité stochastique. Dans le première article, nous développons une procédure de lissage de l'état, avec efficacité computationnelle, dans un modèle espace-état linéaire et gaussien. Nous montrons comment exploiter la structure particulière des modèles espace-état pour tirer les états latents efficacement. Nous analysons l'efficacité computationnelle des méthodes basées sur le filtre de Kalman, l'algorithme facteur de Cholesky et notre nouvelle méthode utilisant le compte d'opérations et d'expériences de calcul. Nous montrons que pour de nombreux cas importants, notre méthode est plus efficace. Les gains sont particulièrement grands pour les cas où la dimension des variables observées est grande ou dans les cas où il faut faire des tirages répétés des états pour les mêmes valeurs de paramètres. Comme application, on considère un modèle multivarié de Poisson avec le temps des intensités variables, lequel est utilisé pour analyser le compte de données des transactions sur les marchés financières. Dans le deuxième chapitre, nous proposons une nouvelle technique pour analyser des modèles multivariés à volatilité stochastique. La méthode proposée est basée sur le tirage efficace de la volatilité de son densité conditionnelle sachant les paramètres et les données. Notre méthodologie s'applique aux modèles avec plusieurs types de dépendance dans la coupe transversale. Nous pouvons modeler des matrices de corrélation conditionnelles variant dans le temps en incorporant des facteurs dans l'équation de rendements, où les facteurs sont des processus de volatilité stochastique indépendants. Nous pouvons incorporer des copules pour permettre la dépendance conditionnelle des rendements sachant la volatilité, permettant avoir différent lois marginaux de Student avec des degrés de liberté spécifiques pour capturer l'hétérogénéité des rendements. On tire la volatilité comme un bloc dans la dimension du temps et un à la fois dans la dimension de la coupe transversale. Nous appliquons la méthode introduite par McCausland (2012) pour obtenir une bonne approximation de la distribution conditionnelle à posteriori de la volatilité d'un rendement sachant les volatilités d'autres rendements, les paramètres et les corrélations dynamiques. Le modèle est évalué en utilisant des données réelles pour dix taux de change. Nous rapportons des résultats pour des modèles univariés de volatilité stochastique et deux modèles multivariés. Dans le troisième chapitre, nous évaluons l'information contribuée par des variations de volatilite réalisée à l'évaluation et prévision de la volatilité quand des prix sont mesurés avec et sans erreur. Nous utilisons de modèles de volatilité stochastique. Nous considérons le point de vue d'un investisseur pour qui la volatilité est une variable latent inconnu et la volatilité réalisée est une quantité d'échantillon qui contient des informations sur lui. Nous employons des méthodes bayésiennes de Monte Carlo par chaîne de Markov pour estimer les modèles, qui permettent la formulation, non seulement des densités a posteriori de la volatilité, mais aussi les densités prédictives de la volatilité future. Nous comparons les prévisions de volatilité et les taux de succès des prévisions qui emploient et n'emploient pas l'information contenue dans la volatilité réalisée. Cette approche se distingue de celles existantes dans la littérature empirique en ce sens que ces dernières se limitent le plus souvent à documenter la capacité de la volatilité réalisée à se prévoir à elle-même. Nous présentons des applications empiriques en utilisant les rendements journaliers des indices et de taux de change. Les différents modèles concurrents sont appliqués à la seconde moitié de 2008, une période marquante dans la récente crise financière.

Effet du stress prolifératif sur la fonction des cellules souches hématopoïétiques : rôles des gènes Scl, E2A et Heb

Le système hématopoïétique est un tissu en constant renouvellement et les cellules souches hématopoïétiques (CSHs) sont indispensables pour soutenir la production des cellules matures du sang. Deux fonctions définissent les CSHs; la propriété d’auto-renouvellement, soit la capacité de préserver l’identité cellulaire suivant une division, et la multipotence, le potentiel de différenciation permettant de générer toutes les lignées hématopoïétiques. Chez l’adulte, la majorité des CSHs sont quiescentes et l’altération de cet état corrèle avec une diminution du potentiel de reconstitution des CSHs, suggérant que la quiescence protège les fonctions des CSHs. La quiescence est un état réversible et dynamique et les réseaux génétiques le contrôlant restent peu connus. Un nombre croissant d’évidences suggère que si à l’état d’homéostasie il y a une certaine redondance entre les gènes impliqués dans ces réseaux de contrôle, leurs rôles spécifiques sont révélés en situation de stress. La famille des bHLHs (basic helix-loop-helix) inclue différentes classes des protéines dont ceux qui sont tissu-spécifiques comme SCL, et les protéines E, comme E12/E47 et HEB. Certains bHLHs sont proposés êtres important pour la fonction des cellules souches, mais cela ne fait pas l’unanimité, car selon le contexte cellulaire, il y a redondance entre ces facteurs. La question reste donc entière, y a-t-il un rôle redondant entre les bHLHs d’une même classe pour la fonction à long-terme des CSHs? Les travaux présentés dans cette thèse visaient dans un premier temps à explorer le lien encore mal compris entre la quiescence et la fonction des CSHs en mesurant leurs facultés suite à un stress prolifératif intense et dans un deuxième temps, investiguer l’importance et la spécificité de trois gènes pour la fonction des CSHs adultes, soit Scl/Tal1, E2a/Tcf3 et Heb/Tcf12. Pour répondre à ces questions, une approche cellulaire (stress prolifératif) a été combinée avec une approche génétique (invalidation génique). Plus précisément, la résistance des CSHs au stress prolifératif a été étudiée en utilisant deux tests fonctionnels quantitatifs optimisés, soit un traitement basé sur le 5-fluorouracil, une drogue de chimiothérapie, et la transplantation sérielle en nombre limite. Dans la mesure où la fonction d’un réseau génique ne peut être révélée que par une perturbation intrinsèque, trois modèles de souris, i.e. Scl+/-, E2a+/- et Heb+/- ont été utilisés. Ceci a permis de révéler que l’adaptation des CSHs au stress prolifératif et le retour à l’équilibre est strictement contrôlé par les niveaux de Scl, lesquels règlent le métabolisme cellulaire des CSHs en maintenant l’expression de gènes ribosomaux à un niveau basal. D’autre part, bien que les composantes du réseau puissent paraître redondants à l’équilibre, mes travaux montrent qu’en situation de stress prolifératif, les niveaux de Heb restreignent la prolifération excessive des CSHs en induisant la sénescence et que cette fonction ne peut pas être compensée par E2a. En conclusion, les résultats présentés dans cette thèse montrent que les CSHs peuvent tolérer un stress prolifératif intense ainsi que des dommages à l’ADN non-réparés, tout en maintenant leur capacité de reconstituer l’hématopoïèse à long-terme. Cela implique cependant que leur métabolisme revienne au niveau de base, soit celui trouvé à l’état d’homéostasie. Par contre, avec l’augmentation du nombre de division cellulaire les CSHs atteignent éventuellement une limite d’expansion et entrent en sénescence.

Discrete Time Inventory Models with/without Positive Service Time

In everyday life different flows of customers to avail some service facility or other at some service station are experienced. In some of these situations, congestion of items arriving for service, because an item cannot be serviced Immediately on arrival, is unavoidable. A queuing system can be described as customers arriving for service, waiting for service if it is not immediate, and if having waited for service, leaving the system after being served. Examples Include shoppers waiting in front of checkout stands in a supermarket, Programs waiting to be processed by a digital computer, ships in the harbor Waiting to be unloaded, persons waiting at railway booking office etc. A queuing system is specified completely by the following characteristics: input or arrival pattern, service pattern, number of service channels, System capacity, queue discipline and number of service stages. The ultimate objective of solving queuing models is to determine the characteristics that measure the performance of the system

Cumulative Approach to Customer Satisfaction with Respect to Compact Segment Car Users

Earlier studies on measurement of customer satisfaction are based on either transaction specific or overall approaches. The transaction specific approach evaluates customer satisfaction with single components in the whole purchase process but the overall satisfaction was based on all the encounters or experiences to the customer throughout the purchase process. Consumers will comment on particular events of their purchase process when asked about transaction-specific satisfaction and they will comment their overall impression and general experiences in overall satisfaction (Bitner & Hubbert 1994) Through a critical review on the literature, it has been identified a new approaches to customer satisfaction, say, cumulative approaches that can be more useful than overall and transaction specific approaches for strategic decision making (Fornell et al 1996). The cumulative approach to customer satisfaction doesn’t study earlier due to the difficulty in operationalization of the concept. But the influencers of customer satisfaction are context specific and the prevailing models doesn’t give the sources of variations in the satisfaction, the importance of cumulative approaches to customer satisfaction has emerges that lights to a new research. The current study has focused to explore the influencers of overall customer satisfaction to form individual elements that can be used to identify the cumulative customer satisfaction.

Els models d'escolaritzaci?? a Mallorca : les relacions entre l'escola p??blica i l'escola privada. 'Los modelos de escolarizaci??n en Mallorca : las relaciones entre la escuela p??blica y la escuela privada'

Resumen tomado de la publicaci??n

Predicting Argentine ant invasion across spatial scales via ecological niche models

La formiga argentina (Linepithema humile) es troba entre les espècies més invasores: originària d'Amèrica del Sud, actualment ha envaït nombroses àrees arreu del món. Aquesta tesi doctoral intenta fer una primera anàlisi integrada i multiescalar de la distribució de la formiga argentina mitjançant l'ús de models de nínxol ecològic. D'acord amb els resultats obtinguts, es preveu que la formiga argentina assoleixi una distribució més àmplia que l'actual. Les prediccions obtingudes a partir dels models concorden amb la distribució actualment coneguda i, a més, indiquen àrees a prop de la costa i dels rius principals com a altament favorables per a l'espècie. Aquests resultats corroboren la idea que la formiga argentina no es troba actualment en equilibri amb el medi. D'altra banda, amb el canvi climàtic, s'espera que la distribució de la formiga argentina s'estengui cap a latituds més elevades en ambdós hemisferis, i sofreixi una retracció en els tròpics a escales globals.

Visual Object Recognition Using Deformable Models of Vehicles

This workshop paper reports recent developments to a vision system for traffic interpretation which relies extensively on the use of geometrical and scene context. Firstly, a new approach to pose refinement is reported, based on forces derived from prominent image derivatives found close to an initial hypothesis. Secondly, a parameterised vehicle model is reported, able to represent different vehicle classes. This general vehicle model has been fitted to sample data, and subjected to a Principal Component Analysis to create a deformable model of common car types having 6 parameters. We show that the new pose recovery technique is also able to operate on the PCA model, to allow the structure of an initial vehicle hypothesis to be adapted to fit the prevailing context. We report initial experiments with the model, which demonstrate significant improvements to pose recovery.

Stratospheric circulation in seasonal forecasting models: implications for seasonal prediction

Accurate seasonal forecasts rely on the presence of low frequency, predictable signals in the climate system which have a sufficiently well understood and significant impact on the atmospheric circulation. In the Northern European region, signals associated with seasonal scale variability such as ENSO, North Atlantic SST anomalies and the North Atlantic Oscillation have not yet proven sufficient to enable satisfactorily skilful dynamical seasonal forecasts. The winter-time circulations of the stratosphere and troposphere are highly coupled. It is therefore possible that additional seasonal forecasting skill may be gained by including a realistic stratosphere in models. In this study we assess the ability of five seasonal forecasting models to simulate the Northern Hemisphere extra-tropical winter-time stratospheric circulation. Our results show that all of the models have a polar night jet which is too weak and displaced southward compared to re-analysis data. It is shown that the models underestimate the number, magnitude and duration of periods of anomalous stratospheric circulation. Despite the poor representation of the general circulation of the stratosphere, the results indicate that there may be a detectable tropospheric response following anomalous circulation events in the stratosphere. However, the models fail to exhibit any predictability in their forecasts. These results highlight some of the deficiencies of current seasonal forecasting models with a poorly resolved stratosphere. The combination of these results with other recent studies which show a tropospheric response to stratospheric variability, demonstrates a real prospect for improving the skill of seasonal forecasts.

Prediction leaching of potassium using the convective-dispersive and the convective log-normal transfer function models

There is increasing concern about soil enrichment with K+ and subsequent potential losses following long-term application of poor quality water to agricultural land. Different models are increasingly being used for predicting or analyzing water flow and chemical transport in soils and groundwater. The convective-dispersive equation (CDE) and the convective log-normal transfer function (CLT) models were fitted to the potassium (K+) leaching data. The CDE and CLT models produced equivalent goodness of fit. Simulated breakthrough curves for a range of CaCl2 concentration based on parameters of 15 mmol l(-1) CaCl2 were characterised by an early peak position associated with higher K+ concentration as the CaCl2 concentration used in leaching experiments decreased. In another method, the parameters estimated from 15 mmol l(-1) CaCl2 solution were used for all other CaCl2 concentrations, and the best value of retardation factor (R) was optimised for each data set. A better prediction was found. With decreasing CaCl2 concentration the value of R is required to be more than that measured (except for 10 mmol l(-1) CaCl2), if the estimated parameters of 15 mmol l(-1) CaCl2 are used. The two models suffer from the fact that they need to be calibrated against a data set, and some of their parameters are not measurable and cannot be determined independently.

Evaluation of two hybrid metric-conceptual models, for simulating phosphorus transfer from agricultural land in the river enborne, a lowland UK catchment

Across Europe, elevated phosphorus (P) concentrations in lowland rivers have made them particularly susceptible to eutrophication. This is compounded in southern and central UK by increasing pressures on water resources, which may be further enhanced by the potential effects of climate change. The EU Water Framework Directive requires an integrated approach to water resources management at the catchment scale and highlights the need for modelling tools that can distinguish relative contributions from multiple nutrient sources and are consistent with the information content of the available data. Two such models are introduced and evaluated within a stochastic framework using daily flow and total phosphorus concentrations recorded in a clay catchment typical of many areas of the lowland UK. Both models disaggregate empirical annual load estimates, derived from land use data, as a function of surface/near surface runoff, generated using a simple conceptual rainfall-runoff model. Estimates of the daily load from agricultural land, together with those from baseflow and point sources, feed into an in-stream routing algorithm. The first model assumes constant concentrations in runoff via surface/near surface pathways and incorporates an additional P store in the river-bed sediments, depleted above a critical discharge, to explicitly simulate resuspension. The second model, which is simpler, simulates P concentrations as a function of surface/near surface runoff, thus emphasising the influence of non-point source loads during flow peaks and mixing of baseflow and point sources during low flows. The temporal consistency of parameter estimates and thus the suitability of each approach is assessed dynamically following a new approach based on Monte-Carlo analysis. (c) 2004 Elsevier B.V. All rights reserved.