Changes in the behavioral and immunological parameters of the mollusk Biomphalaria tenagophila induced by disruption of the circadian cycle as a consequence of continuous illumination

In the present investigation we studied some behavioral and immunological parameters of adult gastropod mollusk, Biomphalaria tenagophila, which have been reproducing for several generations under laboratory conditions. One group of gastropods was kept on a 14-h light/10-h dark cycle, corresponding to a regular circadian cycle, and another group was exposed to continuous light for 48 h. Animals were studied along (behavioral groups) or immediately after (immunological groups) 48 h of regular circadian cycle or continuous light conditions. Stopping/floating, dragging and sliding were the behavioral aspects considered (N = 20 for regular cycle; N = 20 for continuous illumination) and number of hemocytes/µl hemolymph was the immunological parameter studied (N = 15 for regular cycle, N = 14 for continuous illumination). Animals under continuous illumination were more active (sliding = 33 episodes, dragging = 48 episodes) and displayed a lower number of hemocytes (78.0 ± 24.27/µl) when compared with mollusks kept on a regular circadian cycle (sliding = 18 episodes, dragging = 27 episodes; hemocytes = 157.6 ± 53.27/µl). The data are discussed in terms of neural circuits and neuroimmunological relations with the possible stressful effect of continuous illumination.

Prediction of exposed domains of envelope glycoprotein in Indian HIV-1 isolates and experimental confirmation of their immunogenicity in humans

We describe the impact of subtype differences on the seroreactivity of linear antigenic epitopes in envelope glycoprotein of HIV-1 isolates from different geographical locations. By computer analysis, we predicted potential antigenic sites of envelope glycoprotein (gp120 and gp4l) of this virus. For this purpose, after fetching sequences of proteins of interest from data banks, values of hydrophilicity, flexibility, accessibility, inverted hydrophobicity, and secondary structure were considered. We identified several potential antigenic epitopes in a B subtype strain of envelope glycoprotein of HIV-1 (IIIB). Solid- phase peptide synthesis methods of Merrifield and Fmoc chemistry were used for synthesizing peptides. These synthetic peptides corresponded mainly to the C2, V3 and CD4 binding sites of gp120 and some parts of the ectodomain of gp41. The reactivity of these peptides was tested by ELISA against different HIV-1-positive sera from different locations in India. For two of these predicted epitopes, the corresponding Indian consensus sequences (LAIERYLKQQLLGWG and DIIGDIRQAHCNISEDKWNET) (subtype C) were also synthesized and their reactivity was tested by ELISA. These peptides also distinguished HIV-1-positive sera of Indians with C subtype infections from sera from HIV-negative subjects.

Visual analytics for behavioral and niche market segmentation

Companies require information in order to gain an improved understanding of their customers. Data concerning customers, their interests and behavior are collected through different loyalty programs. The amount of data stored in company data bases has increased exponentially over the years and become difficult to handle. This research area is the subject of much current interest, not only in academia but also in practice, as is shown by several magazines and blogs that are covering topics on how to get to know your customers, Big Data, information visualization, and data warehousing. In this Ph.D. thesis, the Self-Organizing Map and two extensions of it – the Weighted Self-Organizing Map (WSOM) and the Self-Organizing Time Map (SOTM) – are used as data mining methods for extracting information from large amounts of customer data. The thesis focuses on how data mining methods can be used to model and analyze customer data in order to gain an overview of the customer base, as well as, for analyzing niche-markets. The thesis uses real world customer data to create models for customer profiling. Evaluation of the built models is performed by CRM experts from the retailing industry. The experts considered the information gained with help of the models to be valuable and useful for decision making and for making strategic planning for the future.

The 2008 financial crisis and neoclassical economics

The 2008 global financial crisis was the consequence of the process of financialization, or the creation of massive fictitious financial wealth, that began in the 1980s, and of the hegemony of a reactionary ideology, namely, neoliberalism, based on self-regulated and efficient markets. Although capitalism is intrinsically unstable, the lessons from the stock-market crash of 1929 and the Great Depression of the 1930s were transformed into theories and institutions or regulations that led to the "30 glorious years of capitalism" (1948-1977) and that could have avoided a financial crisis as profound as the present one. It did not because a coalition of rentiers and "financists" achieved hegemony and, while deregulating the existing financial operations, refused to regulate the financial innovations that made these markets even more risky. Neoclassical economics played the role of a meta-ideology as it legitimized, mathematically and "scientifically", neoliberal ideology and deregulation. From this crisis a new capitalism will emerge, though its character is difficult to predict. It will not be financialized but the tendencies present in the 30 glorious years toward global and knowledge-based capitalism, where professionals will have more say than rentier capitalists, as well as the tendency to improve democracy by making it more social and participative, will b e resumed.

Promoting Healthy Lifestyles with Personalized, APOE Genotype Based Health Information: The Effects on Psychological-, Health Behavioral and Clinical Factors

There is an increasing demand for individualized, genotype-based health advice. The general population-based dietary recommendations do not always motivate people to change their life-style, and partly following this, cardiovascular diseases (CVD) are a major cause of death in worldwide. Using genotype-based nutrition and health information (e.g. nutrigenetics) in health education is a relatively new approach, although genetic variation is known to cause individual differences in response to dietary factors. Response to changes in dietary fat quality varies, for example, among different APOE genotypes. Research in this field is challenging, because several non-modifiable (genetic, age, sex) and modifiable (e.g. lifestyle, dietary, physical activity) factors together and with interaction affect the risk of life-style related diseases (e.g. CVD). The other challenge is the psychological factors (e.g. anxiety, threat, stress, motivation, attitude), which also have an effect on health behavior. The genotype-based information is always a very sensitive topic, because it can also cause some negative consequences and feelings (e.g. depression, increased anxiety). The aim of this series of studies was firstly to study how individual, genotype-based health information affects an individual’s health form three aspects, and secondly whether this could be one method in the future to prevent lifestyle-related diseases, such as CVD. The first study concentrated on the psychological effects; the focus of the second study was on health behavior effects, and the third study concentrated on clinical effects. In the fourth study of this series, the focus was on all these three aspects and their associations with each other. The genetic risk and health information was the APOE gene and its effects on CVD. To study the effect of APOE genotype-based health information in prevention of CVD, a total of 151 volunteers attended the baseline assessments (T0), of which 122 healthy adults (aged 20 – 67 y) passed the inclusion criteria and started the one-year intervention. The participants (n = 122) were randomized into a control group (n = 61) and an intervention group (n = 61). There were 21 participants in the intervention Ɛ4+ group (including APOE genotypes 3/4 and 4/4) and 40 participants in the intervention Ɛ4- group (including APOE genotypes 2/3 and 3/3). The control group included 61 participants (including APOE genotypes 3/4, 4/4, 2/3, 3/3 and 2/2). The baseline (T0) and follow-up assessments (T1, T2, T3) included detailed measurements of psychological (threat and anxiety experience, stage of change), and behavioral (dietary fat quality, consumption of vegetables, - high fat/sugar foods and –alcohol, physical activity and health and taste attitudes) and clinical factors (total-, LDL- HDL cholesterol, triglycerides, blood pressure, blood glucose (0h and 2h), body mass index, waist circumference and body fat percentage). During the intervention six different communication sessions (lectures on healthy lifestyle and nutrigenomics, health messages by mail, and personal discussion with the doctor) were arranged. The intervention groups (Ɛ4+ and Ɛ4-) received their APOE genotype information and health message at the beginning of the intervention. The control group received their APOE genotype information after the intervention. For the analyses in this dissertation, the results for 106/107 participants were analyzed. In the intervention, there were 16 participants in the high-risk (Ɛ4+) group and 35 in the low-risk (Ɛ4-) group. The control group had 55 participants in studies III-IV and 56 participants in studies I-II. The intervention had both short-term (≤ 6 months) and long-term (12 months) effects on health behavior and clinical factors. The short-term effects were found in dietary fat quality and waist circumference. Dietary fat quality improved more in the Ɛ4+ group than the Ɛ4- and the control groups as the personal, genotype-based health information and waist circumference lowered more in the Ɛ4+ group compared with the control group. Both these changes differed significantly between the Ɛ4+ and control groups (p<0.05). A long-term effect was found in triglyceride values (p<0.05), which lowered more in Ɛ4+ compared with the control group during the intervention. Short-term effects were also found in the threat experience, which increased mostly in the Ɛ4+ group after the genetic feedback (p<0.05), but it decreased after 12 months, although remaining at a higher level compared to the baseline (T0). In addition, Study IV found that changes in the psychological factors (anxiety and threat experience, motivation), health and taste attitudes, and health behaviors (dietary, alcohol consumption, and physical activity) did not directly explain the changes in triglyceride values and waist circumference. However, change caused by a threat experience may have affected the change in triglycerides through total- and HDL cholesterol. In conclusion, this dissertation study has given some indications that individual, genotypebased health information could be one potential option in the future to prevent lifestyle-related diseases in public health care. The results of this study imply that personal genetic information, based on APOE, may have positive effects on dietary fat quality and some cardiovascular risk markers (e.g., improvement in triglyceride values and waist circumference). This study also suggests that psychological factors (e.g. anxiety and threat experience) may not be an obstacle for healthy people to use genotype-based health information to promote healthy lifestyles. However, even in the case of very personal health information, in order to achieve a permanent health behavior change, it is important to include attitudes and other psychological factors (e.g. motivation), as well as intensive repetition and a longer intervention duration. This research will serve as a basis for future studies and its information can be used to develop targeted interventions, including health information based on genotyping that would aim at preventing lifestyle diseases. People’s interest in personalized health advices has increased, while also the costs of genetic screening have decreased. Therefore, generally speaking, it can be assumed that genetic screening as a part of the prevention of lifestyle-related diseases may become more common in the future. In consequence, more research is required about how to make genetic screening a practical tool in public health care, and how to efficiently achieve long-term changes.

Towards reverse engineering of Photosystem II: Synergistic Computational and Experimental Approaches

ABSTRACT Photosystem II (PSII) of oxygenic photosynthesis has the unique ability to photochemically oxidize water, extracting electrons from water to result in the evolution of oxygen gas while depositing these electrons to the rest of the photosynthetic machinery which in turn reduces CO2 to carbohydrate molecules acting as fuel for the cell. Unfortunately, native PSII is unstable and not suitable to be used in industrial applications. Consequently, there is a need to reverse-engineer the water oxidation photochemical reactions of PSII using solution-stable proteins. But what does it take to reverse-engineer PSII’s reactions? PSII has the pigment with the highest oxidation potential in nature known as P680. The high oxidation of P680 is in fact the driving force for water oxidation. P680 is made up of a chlorophyll a dimer embedded inside the relatively hydrophobic transmembrane environment of PSII. In this thesis, the electrostatic factors contributing to the high oxidation potential of P680 are described. PSII oxidizes water in a specialized metal cluster known as the Oxygen Evolving Complex (OEC). The pathways that water can take to enter the relatively hydrophobic region of PSII are described as well. A previous attempt to reverse engineer PSII’s reactions using the protein scaffold of E. coli’s Bacterioferritin (BFR) existed. The oxidation potential of the pigment used for the BFR ‘reaction centre’ was measured and the protein effects calculated in a similar fashion to how P680 potentials were calculated in PSII. The BFR-RC’s pigment oxidation potential was found to be 0.57 V, too low to oxidize water or tyrosine like PSII. We suggest that the observed tyrosine oxidation in BRF-RC could be driven by the ZnCe6 di-cation. In order to increase the efficiency of iii tyrosine oxidation, and ultimately oxidize water, the first potential of ZnCe6 would have to attain a value in excess of 0.8 V. The results were used to develop a second generation of BFR-RC using a high oxidation pigment. The hypervalent phosphorous porphyrin forms a radical pair that can be observed using Transient Electron Paramagnetic Resonance (TR-EPR). Finally, the results from this thesis are discussed in light of the development of solar fuel producing systems.

Calmodulin/KCa3.1 channel interactions as determinant to the KCa3.1 Ca2+ dependent gating : theoretical and experimental analyses

Differentes études ont montré que la sensibilité au Ca2+ du canal KCa3.1, un canal potassique indépendant du voltage, était conférée par la protéine calmoduline (CaM) liée de façon constitutive au canal. Cette liaison impliquerait la région C-lobe de la CaM et un domaine de $\ikca$ directement relié au segment transmembranaire S6 du canal. La CaM pourrait égalment se lier au canal de façon Ca2+ dépendante via une interaction entre un domaine de KCa3.1 du C-terminal (CaMBD2) et la région N-lobe de la CaM. Une étude fut entreprise afin de déterminer la nature des résidus responsables de la liaison entre le domaine CaMBD2 de KCa3.1 et la région N-lobe de la CaM et leur rôle dans le processus d'ouverture du canal par le Ca2+. Une structure 3D du complexe KCa3.1/CaM a d'abord été générée par modélisation par homologie avec le logiciel MODELLER en utilisant comme référence la structure cristalline du complexe SK2.2/CaM (PDB: 1G4Y). Le modèle ainsi obtenu de KCa3.1 plus CaM prévoit que le segment L361-S372 dans KCa3.1 devrait être responsable de la liaison dépendante du Ca2+ du canal avec la région N-lobe de la CaM via les résidus L361 et Q364 de KCa3.1 et E45, E47 et D50 de la CaM. Pour tester ce modèle, les résidus dans le segment L361-S372 ont été mutés en Cys et l'action du MTSET+ (chargé positivement) et MTSACE (neutre) a été mesurée sur l'activité du canal. Des enregistrements en patch clamp en configuration ``inside-out`` ont montré que la liaison du réactif chargé MTSET+ au le mutant Q364C entraîne une forte augmentation du courant, un effet non observé avec le MTSACE. De plus les mutations E45A et E47A dans la CaM, ont empêché l'augmentation du courant initié par MTSET+ sur le mutant Q364C. Une analyse en canal unitaire a confirmé que la liaison MTSET+ à Q364C cause une augmentation de la probabilité d'ouverture de KCa3.1 par une déstabilisation de l'état fermé du canal. Nous concluons que nos résultats sont compatibles avec la formation de liaisons ioniques entre les complexes chargés positivement Cys-MTSET+ à la position 364 de KCa3.1 et les résidus chargés négativement E45 et E47 dans la CaM. Ces données confirment qu'une stabilisation électrostatique des interactions CaM/KCa3.1 peut conduire à une augmentation de la probabilité d'ouverture du canal en conditions de concentrations saturantes de Ca2+.

Identification of behavioral and creational design patterns through dynamic analysis

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Essays in labor and public economics

Dans ma thèse, je me sers de modèles de recherche solides pour répondre à des questions importantes de politique publique. Mon premier chapitre évalue l’impact causal de l’allégeance partisane (républicain ou démocrate) des gouverneurs américains sur le marché du travail. Dans ce chapitre, je combine les élections des gouverneurs avec les données du March CPS pour les années fiscales 1977 à 2008. En utilisant un modèle de régression par discontinuité, je trouve que les gouverneurs démocrates sont associés à de plus faibles revenus individuels moyens. Je mets en évidence que cela est entrainée par un changement dans la composition de la main-d’oeuvre à la suite d’une augmentation de l’emploi des travailleurs à revenus faibles et moyens. Je trouve que les gouverneurs démocrates provoquent une augmentation de l’emploi des noirs et de leurs heures travaillées. Ces résultats conduisent à une réduction de l’écart salarial entre les travailleurs noir et blanc. Mon deuxième chapitre étudie l’impact causal des fusillades qui se produisent dans les écoles secondaires américaines sur les performances des éléves et les résultats des écoles tels que les effectifs et le nombre d’enseignants recruté, a l’aide d’une stratégie de différence-en-différence. Le chapitre est coécrit avec Dongwoo Kim. Nous constatons que les fusillades dans les écoles réduisent significativement l’effectif des élèves de 9e année, la proportion d’élèves ayant un niveau adéquat en anglais et en mathématiques. Nous examinons aussi l’effet hétérogene des tueries dans les écoles secondaires entre les crimes et les suicides. Nous trouvons que les fusillades de natures criminelles provoquent la diminution du nombre d’inscriptions et de la proportion d’élèves adéquats en anglais et mathématiques. En utilisant des données sur les élèves en Californie, nous confirmons qu’une partie de l’effet sur la performance des élèves provient des étudiants inscrits et ce n’est pas uniquement un effet de composition. Mon troisième chapitre étudie l’impact des cellulaires sur la performance scolaire des élèves. Le chapitre est coécrit avec Richard Murphy. Dans ce chapitre, nous combinons une base de données unique contenant les politiques de téléphonie mobile des écoles obtenues à partir d’une enquète auprès des écoles dans quatre villes en Angleterre avec des données administratives sur la performance scolaire des éleves. Nous étudions ainsi l’impact de l’introduction d’une interdiction de téléphonie mobile sur le rendement des éleves. Nos résultats indiquent qu’il y a une augmentation du rendement des éleves après l’instauration de l’interdiction des cellulaires à l’école, ce qui suggère que les téléphones mobiles sont sources de distraction pour l’apprentissage et l’introduction d’une interdiction à l’école limite ce problème.

Essays in macro finance and monetary economics

Les questions abordées dans les deux premiers articles de ma thèse cherchent à comprendre les facteurs économiques qui affectent la structure à terme des taux d'intérêt et la prime de risque. Je construis des modèles non linéaires d'équilibre général en y intégrant des obligations de différentes échéances. Spécifiquement, le premier article a pour objectif de comprendre la relation entre les facteurs macroéconomiques et le niveau de prime de risque dans un cadre Néo-keynésien d'équilibre général avec incertitude. L'incertitude dans le modèle provient de trois sources : les chocs de productivité, les chocs monétaires et les chocs de préférences. Le modèle comporte deux types de rigidités réelles à savoir la formation des habitudes dans les préférences et les coûts d'ajustement du stock de capital. Le modèle est résolu par la méthode des perturbations à l'ordre deux et calibré à l'économie américaine. Puisque la prime de risque est par nature une compensation pour le risque, l'approximation d'ordre deux implique que la prime de risque est une combinaison linéaire des volatilités des trois chocs. Les résultats montrent qu'avec les paramètres calibrés, les chocs réels (productivité et préférences) jouent un rôle plus important dans la détermination du niveau de la prime de risque relativement aux chocs monétaires. Je montre que contrairement aux travaux précédents (dans lesquels le capital de production est fixe), l'effet du paramètre de la formation des habitudes sur la prime de risque dépend du degré des coûts d'ajustement du capital. Lorsque les coûts d'ajustement du capital sont élevés au point que le stock de capital est fixe à l'équilibre, une augmentation du paramètre de formation des habitudes entraine une augmentation de la prime de risque. Par contre, lorsque les agents peuvent librement ajuster le stock de capital sans coûts, l'effet du paramètre de la formation des habitudes sur la prime de risque est négligeable. Ce résultat s'explique par le fait que lorsque le stock de capital peut être ajusté sans coûts, cela ouvre un canal additionnel de lissage de consommation pour les agents. Par conséquent, l'effet de la formation des habitudes sur la prime de risque est amoindri. En outre, les résultats montrent que la façon dont la banque centrale conduit sa politique monétaire a un effet sur la prime de risque. Plus la banque centrale est agressive vis-à-vis de l'inflation, plus la prime de risque diminue et vice versa. Cela est due au fait que lorsque la banque centrale combat l'inflation cela entraine une baisse de la variance de l'inflation. Par suite, la prime de risque due au risque d'inflation diminue. Dans le deuxième article, je fais une extension du premier article en utilisant des préférences récursives de type Epstein -- Zin et en permettant aux volatilités conditionnelles des chocs de varier avec le temps. L'emploi de ce cadre est motivé par deux raisons. D'abord des études récentes (Doh, 2010, Rudebusch and Swanson, 2012) ont montré que ces préférences sont appropriées pour l'analyse du prix des actifs dans les modèles d'équilibre général. Ensuite, l'hétéroscedasticité est une caractéristique courante des données économiques et financières. Cela implique que contrairement au premier article, l'incertitude varie dans le temps. Le cadre dans cet article est donc plus général et plus réaliste que celui du premier article. L'objectif principal de cet article est d'examiner l'impact des chocs de volatilités conditionnelles sur le niveau et la dynamique des taux d'intérêt et de la prime de risque. Puisque la prime de risque est constante a l'approximation d'ordre deux, le modèle est résolu par la méthode des perturbations avec une approximation d'ordre trois. Ainsi on obtient une prime de risque qui varie dans le temps. L'avantage d'introduire des chocs de volatilités conditionnelles est que cela induit des variables d'état supplémentaires qui apportent une contribution additionnelle à la dynamique de la prime de risque. Je montre que l'approximation d'ordre trois implique que les primes de risque ont une représentation de type ARCH-M (Autoregressive Conditional Heteroscedasticty in Mean) comme celui introduit par Engle, Lilien et Robins (1987). La différence est que dans ce modèle les paramètres sont structurels et les volatilités sont des volatilités conditionnelles de chocs économiques et non celles des variables elles-mêmes. J'estime les paramètres du modèle par la méthode des moments simulés (SMM) en utilisant des données de l'économie américaine. Les résultats de l'estimation montrent qu'il y a une évidence de volatilité stochastique dans les trois chocs. De plus, la contribution des volatilités conditionnelles des chocs au niveau et à la dynamique de la prime de risque est significative. En particulier, les effets des volatilités conditionnelles des chocs de productivité et de préférences sont significatifs. La volatilité conditionnelle du choc de productivité contribue positivement aux moyennes et aux écart-types des primes de risque. Ces contributions varient avec la maturité des bonds. La volatilité conditionnelle du choc de préférences quant à elle contribue négativement aux moyennes et positivement aux variances des primes de risque. Quant au choc de volatilité de la politique monétaire, son impact sur les primes de risque est négligeable. Le troisième article (coécrit avec Eric Schaling, Alain Kabundi, révisé et resoumis au journal of Economic Modelling) traite de l'hétérogénéité dans la formation des attentes d'inflation de divers groupes économiques et de leur impact sur la politique monétaire en Afrique du sud. La question principale est d'examiner si différents groupes d'agents économiques forment leurs attentes d'inflation de la même façon et s'ils perçoivent de la même façon la politique monétaire de la banque centrale (South African Reserve Bank). Ainsi on spécifie un modèle de prédiction d'inflation qui nous permet de tester l'arrimage des attentes d'inflation à la bande d'inflation cible (3% - 6%) de la banque centrale. Les données utilisées sont des données d'enquête réalisée par la banque centrale auprès de trois groupes d'agents : les analystes financiers, les firmes et les syndicats. On exploite donc la structure de panel des données pour tester l'hétérogénéité dans les attentes d'inflation et déduire leur perception de la politique monétaire. Les résultats montrent qu'il y a évidence d'hétérogénéité dans la manière dont les différents groupes forment leurs attentes. Les attentes des analystes financiers sont arrimées à la bande d'inflation cible alors que celles des firmes et des syndicats ne sont pas arrimées. En effet, les firmes et les syndicats accordent un poids significatif à l'inflation retardée d'une période et leurs prédictions varient avec l'inflation réalisée (retardée). Ce qui dénote un manque de crédibilité parfaite de la banque centrale au vu de ces agents.

”Nonlinear optical properties of polymers containing azomesogens and chiral molecules: theoretical and experimental evaluations."

The present work emphasizes the use of chirality as an efficient tool to synthesize new types of second order nonlinear materials. Second harmonic generation efficiency (SHG) is used as a measure of second order nonlinear response. Nonlinear optical properties of polymers have been studied theoretically and experimentally. Polymers were designed theoretically by ab initio and semiempirical calculations. All the polymeric systems have been synthesized by condensation polymerization. Second harmonic generation efficiency of the synthesized systems has been measured experimentally by Kurtz and Perry powder method

Theoretical and experimental study of intracavity laser absorption spectroscopy

In this thesis, a dual mode tunable gas sensor based on intracavity laser absorption spectroscopy (ICLAS) principle is investigated, both, numerically and experimentally. In order to minimize the cost and size of the gas sensor, relative intensity noise (RIN) is implemented as a detection parameter. Investigation is performed to determine the effect of injection current, operating temperature, mode spacing, and cavity length on RIN. It has been found that it is best to operate the gas sensor at smaller mode spacing and near the threshold current or at larger mode spacing and far above the threshold current for the use of RIN as the readout parameter.