Preservation of three-dimensional capillary structure in frog muscle during aestivation

In mammals, prolonged immobilization of the limbs can result in a loss of capillary tortuosity, resulting in skeletal muscle haemorrhaging if rapid remobilization is permitted. In this study, we examined the effect of 4 months' immobilization on semimembranosus capillary structure in the Green-striped burrowing frog, Cyclorana alboguttata. C alboguttata routinely aestivates as part of a physiological strategy to avoid desiccation in semi-arid environments and, in this capacity, the hindlimbs of C alboguttata are immobilized in a cocoon for months at a time. We found that 4 months' aestivation had no effect on three-dimensional capillary structure in the semimembranosus muscle and that capillary tortuosity is preserved in immobilized C. alboguttata. The preservation of capillary structure in the hindlimb muscles of C alboguttata in part accounts for their remarkable ability to emerge with a fully competent locomotor system after prolonged immobilization.

Efficient feature selection filters for high-dimensional data

Feature selection is a central problem in machine learning and pattern recognition. On large datasets (in terms of dimension and/or number of instances), using search-based or wrapper techniques can be cornputationally prohibitive. Moreover, many filter methods based on relevance/redundancy assessment also take a prohibitively long time on high-dimensional. datasets. In this paper, we propose efficient unsupervised and supervised feature selection/ranking filters for high-dimensional datasets. These methods use low-complexity relevance and redundancy criteria, applicable to supervised, semi-supervised, and unsupervised learning, being able to act as pre-processors for computationally intensive methods to focus their attention on smaller subsets of promising features. The experimental results, with up to 10(5) features, show the time efficiency of our methods, with lower generalization error than state-of-the-art techniques, while being dramatically simpler and faster.

Prototype based clustering in high-dimensional feature spaces

...In dieser Arbeit untersuche ich den ”Fluch der Dimensionen” mittels dem Begriff der Distanzkonzentration. Ich zeige, dass dieser Effekt im Datenmodell mittels der paarweisen Kovarianzkoeffizienten der Randverteilungen beschrieben werden kann. Zusätzlich vergleiche ich 10 prototypbasierte Clusteralgorithmen mittels 800.000 Clusterergebnissen von künstlich erzeugten Datensätzen. Ich erforsche, wie und warum Clusteralgorithmen von der Anzahl der Merkmale beeinflusst werden. Mit den Clusterergebnissen untersuche ich außerdem, wie gut 5 der populärsten Clusterqualitätsmaße die tatsächliche Clusterqualität schätzen.

MB-MDR: Model-Based Multifactor Dimensionality Reduction for detecting interactions in high-dimensional genomic data

L’anàlisi de l’efecte dels gens i els factors ambientals en el desenvolupament de malalties complexes és un gran repte estadístic i computacional. Entre les diverses metodologies de mineria de dades que s’han proposat per a l’anàlisi d’interaccions una de les més populars és el mètode Multifactor Dimensionality Reduction, MDR, (Ritchie i al. 2001). L’estratègia d’aquest mètode és reduir la dimensió multifactorial a u mitjançant l’agrupació dels diferents genotips en dos grups de risc: alt i baix. Tot i la seva utilitat demostrada, el mètode MDR té alguns inconvenients entre els quals l’agrupació excessiva de genotips pot fer que algunes interaccions importants no siguin detectades i que no permet ajustar per efectes principals ni per variables confusores. En aquest article il•lustrem les limitacions de l’estratègia MDR i d’altres aproximacions no paramètriques i demostrem la conveniència d’utilitzar metodologies parametriques per analitzar interaccions en estudis cas-control on es requereix l’ajust per variables confusores i per efectes principals. Proposem una nova metodologia, una versió paramètrica del mètode MDR, que anomenem Model-Based Multifactor Dimensionality Reduction (MB-MDR). La metodologia proposada té com a objectiu la identificació de genotips específics que estiguin associats a la malaltia i permet ajustar per efectes marginals i variables confusores. La nova metodologia s’il•lustra amb dades de l’Estudi Espanyol de Cancer de Bufeta.

Sentinel lymph node involvement and a high Breslow index are independent factors of risk for early relapse of melanoma.

AIM: The clinical relevance of sentinel lymph node (SLN) analysis was evaluated prospectively and compared with other known risk factors of relapse in early stage melanoma. METHODS: Surgery was guided by lymphoscintigraphy, blue dye and gamma probe detection. SLN were analysed by haematoxylin eosin (HE) histochemistry and multimarker immunohistochemistry (IHC). Disease free survival (DFS) was evaluated with Kaplan-Meier plots according to different parameters and Cox analyses of variance. RESULTS: From 210 patients a total of 381 SLN were excised. Lymphoscintigraphy identified all excised SLN with only 2 false positive lymphatic lakes. Fifty patients (24%) had tumour positive SLN. With a mean follow-up of 31.3 months, 29 tumour recurrences were observed, 19 (38%) in 50 SLN positive and 10 (6%) in 160 SLN negative patients. Strong predictive factors for early relapse (p < 0.0005) were SLN positivity and a high Breslow index. CONCLUSION: SLN tumour positivity is an independent factor of high risk for early relapse with a higher power of discrimination than the Breslow index.

Discourse Type Clustering using POS n-gram Profiles and High-Dimensional Embeddings

Abstract: To cluster textual sequence types (discourse types/modes) in French texts, K-means algorithm with high-dimensional embeddings and fuzzy clustering algorithm were applied on clauses whose POS (part-ofspeech) n-gram profiles were previously extracted. Uni-, bi- and trigrams were used on four 19th century French short stories by Maupassant. For high-dimensional embeddings, power transformations on the chi-squared distances between clauses were explored. Preliminary results show that highdimensional embeddings improve the quality of clustering, contrasting the use of bi and trigrams whose performance is disappointing, possibly because of feature space sparsity.

Sentinel lymph node involvement and a high Breslow index are independent factors of risk for early relapse of melanoma

Rapport de synthèse : Le ganglion sentinelle (GS) se défini comme le premier ganglion de la chaîne ganglionnaire qui draine le territoire anatomique où siège une tumeur et, par conséquent, celui ayant le plus de possibilités de recevoir des métastases. La combinaison des deux techniques de détection du GS existantes, lymphoscintigraphie et coloration, permettent de déceler le GS dans 95-100% des cas. Le taux d'attente métastatique du GS varie entre 16 et 21 % des patients. Dans 50 à 87% des cas, le GS est le seul site de métastase et la probabilité de trouver des micro-métastases dans des ganglions appartenant aux relais supérieurs sans atteinte du GS est estimée à moins de 2%. Ces chiffres relèvent l'importance de la détection du GS. L'emploi de cette technique offre de nombreux avantages par rapport à la lymphadénéctomie élective que nous décrirons. Selon Rousseau et al., il existe une probable association entre le statut du GS et la survie de la maladie. Cette interprétation et celles d'autres auteurs soulignent la pertinence clinique du statut du GS dans le mélanome. En ce qui concerne la survie sans maladie (DFS) et la survie globale (OS), aucune différence significative n'a été observée entre les patients ayant subi une résection complète immédiate des ganglions lymphatiques et ceux qui d'abord ont subi une résection chirurgicale et analyse du GS secondaire, suivies par une dissection élective en cas de positivité. L'objectif de cette étude prospective était d'évaluer la pertinence de la positivité tumorale du GS dans l'évaluation des risques de rechute du mélanome. Cette étude a confirmé l'intérêt de la scintigraphie des ganglions lymphatiques (associée à la technique de coloration par bleu et celle de détection par sonde portable) dans l'identification du GS comme approche thérapeutique au stade précoce du mélanome. Elle a montré, en autre, que le statut du GS et l'indice de Breslow sont des facteurs de risque indépendants importants de rechute chez des patients atteints d'un mélanome au stade précoce. La combinaison de ces deux paramètres a permis de créer des groupes de patients à risque de rechute différents qui pourraient conduire à l'adaptation des protocoles de thérapie en fonction de ces risques.

The impact of cyclin D1 mRNA isoforms, morphology and p53 in mantle cell lymphoma: p53 alterations and blastoid morphology are strong predictors of a high proliferation index.

BACKGROUND: Mantle cell lymphoma is a clinically heterogeneous disease characterized by overexpression of cyclin D1 protein. Blastoid morphology, high proliferation, and secondary genetic aberrations are markers of aggressive behavior. Expression profiling of mantle cell lymphoma revealed that predominance of the 3'UTR-deficient, short cyclin D1 mRNA isoform was associated with high cyclin D1 levels, a high "proliferation signature" and poor prognosis. DESIGN AND METHODS: Sixty-two cases of mantle cell lymphoma were analyzed for cyclin D1 mRNA isoforms and total cyclin D1 levels by real-time reverse transcriptase polymerase chain reaction, and TP53 alterations were assessed by immunohistochemistry and molecular analysis. Results were correlated with proliferation index and clinical outcome. RESULTS: Predominance of the short cyclin D1 mRNA was found in 14 (23%) samples, including four with complete loss of the standard transcript. TP53 alterations were found in 15 (24%) cases. Predominance of 3'UTR-deficient mRNA was significantly associated with high cyclin D1 mRNA levels (P=0.009) and more commonly found in blastoid mantle cell lymphoma (5/11, P=0.060) and cases with a proliferation index of >20% (P=0.026). Both blastoid morphology (11/11, P<0.001) and TP53 alterations (15/15, P<0.001) were significantly correlated with a high proliferation index. A proliferation index of 10% was determined to be a significant threshold for survival in multivariate analysis (P=0.01). CONCLUSIONS: TP53 alterations are strongly associated with a high proliferation index and aggressive behavior in mantle cell lymphoma. Predominance of the 3'UTR-deficient transcript correlates with higher cyclin D1 levels and may be a secondary contributing factor to high proliferation, but failed to reach prognostic significance in this study.

Prediction of cross-recognition of peptide-HLA A2 by Melan-A-specific cytotoxic T lymphocytes using three-dimensional quantitative structure-activity relationships.

The cross-recognition of peptides by cytotoxic T lymphocytes is a key element in immunology and in particular in peptide based immunotherapy. Here we develop three-dimensional (3D) quantitative structure-activity relationships (QSARs) to predict cross-recognition by Melan-A-specific cytotoxic T lymphocytes of peptides bound to HLA A*0201 (hereafter referred to as HLA A2). First, we predict the structure of a set of self- and pathogen-derived peptides bound to HLA A2 using a previously developed ab initio structure prediction approach [Fagerberg et al., J. Mol. Biol., 521-46 (2006)]. Second, shape and electrostatic energy calculations are performed on a 3D grid to produce similarity matrices which are combined with a genetic neural network method [So et al., J. Med. Chem., 4347-59 (1997)] to generate 3D-QSAR models. The models are extensively validated using several different approaches. During the model generation, the leave-one-out cross-validated correlation coefficient (q (2)) is used as the fitness criterion and all obtained models are evaluated based on their q (2) values. Moreover, the best model obtained for a partitioned data set is evaluated by its correlation coefficient (r = 0.92 for the external test set). The physical relevance of all models is tested using a functional dependence analysis and the robustness of the models obtained for the entire data set is confirmed using y-randomization. Finally, the validated models are tested for their utility in the setting of rational peptide design: their ability to discriminate between peptides that only contain side chain substitutions in a single secondary anchor position is evaluated. In addition, the predicted cross-recognition of the mono-substituted peptides is confirmed experimentally in chromium-release assays. These results underline the utility of 3D-QSARs in peptide mimetic design and suggest that the properties of the unbound epitope are sufficient to capture most of the information to determine the cross-recognition.

Modeling High-Dimensional Audio Sequences with Recurrent Neural Networks

Cette thèse étudie des modèles de séquences de haute dimension basés sur des réseaux de neurones récurrents (RNN) et leur application à la musique et à la parole. Bien qu'en principe les RNN puissent représenter les dépendances à long terme et la dynamique temporelle complexe propres aux séquences d'intérêt comme la vidéo, l'audio et la langue naturelle, ceux-ci n'ont pas été utilisés à leur plein potentiel depuis leur introduction par Rumelhart et al. (1986a) en raison de la difficulté de les entraîner efficacement par descente de gradient. Récemment, l'application fructueuse de l'optimisation Hessian-free et d'autres techniques d'entraînement avancées ont entraîné la recrudescence de leur utilisation dans plusieurs systèmes de l'état de l'art. Le travail de cette thèse prend part à ce développement. L'idée centrale consiste à exploiter la flexibilité des RNN pour apprendre une description probabiliste de séquences de symboles, c'est-à-dire une information de haut niveau associée aux signaux observés, qui en retour pourra servir d'à priori pour améliorer la précision de la recherche d'information. Par exemple, en modélisant l'évolution de groupes de notes dans la musique polyphonique, d'accords dans une progression harmonique, de phonèmes dans un énoncé oral ou encore de sources individuelles dans un mélange audio, nous pouvons améliorer significativement les méthodes de transcription polyphonique, de reconnaissance d'accords, de reconnaissance de la parole et de séparation de sources audio respectivement. L'application pratique de nos modèles à ces tâches est détaillée dans les quatre derniers articles présentés dans cette thèse. Dans le premier article, nous remplaçons la couche de sortie d'un RNN par des machines de Boltzmann restreintes conditionnelles pour décrire des distributions de sortie multimodales beaucoup plus riches. Dans le deuxième article, nous évaluons et proposons des méthodes avancées pour entraîner les RNN. Dans les quatre derniers articles, nous examinons différentes façons de combiner nos modèles symboliques à des réseaux profonds et à la factorisation matricielle non-négative, notamment par des produits d'experts, des architectures entrée/sortie et des cadres génératifs généralisant les modèles de Markov cachés. Nous proposons et analysons également des méthodes d'inférence efficaces pour ces modèles, telles la recherche vorace chronologique, la recherche en faisceau à haute dimension, la recherche en faisceau élagué et la descente de gradient. Finalement, nous abordons les questions de l'étiquette biaisée, du maître imposant, du lissage temporel, de la régularisation et du pré-entraînement.

High-resolution crystal structure of the intramolecular d(TpA) thymine-adenine photoadduct and its mechanistic implications

A high-resolution crystal structure is reported for d(TpA)*, the intramolecular thymine-adenine photoadduct that is produced by direct ultraviolet excitation of the dinucleoside monophosphate d(TpA). It confirms the presence of a central 1,3-diazacyclooctatriene ring linking the remnants of the T and A bases, as previously deduced from heteronuclear NMR measurements by Zhao et al. (The structure of d(TpA)*, the major photoproduct of thymidylyl-(3'-5')-deoxyadenosine. Nucleic Acids Res., 1996, 24, 1554-1560). Within the crystal, the d(TpA)* molecules exist as zwitterions with a protonated amidine fragment of the eight-membered ring neutralizing the charge of the internucleotide phosphate monoanion. The absolute configuration at the original thymine C5 and C6 atoms is determined as 5S,6R. This is consistent with d(TpA)* arising by valence isomerization of a precursor cyclobutane photoproduct with cis-syn stereochemistry that is generated by [2 + 2] photoaddition of the thymine 5,6-double bond across the C6 and C5 positions of adenine. This mode of photoaddition should be favoured by the stacked conformation of adjacent T and A bases in B-form DNA. It is probable that the primary photoreaction is mechanistically analogous to pyrimidine dimerization despite having a much lower quantum yield.