Statistical model identification : dynamical processes and large-scale networks in systems biology

Magdeburg, Univ., Fak. für Verfahrens- und Systemtechnik, Diss., 2014

Identification technique of mechanism-based constitutive model for cast iron under thermo-mechanical loads

Magdeburg, Univ., Fak. für Maschinenbau, Diss., 2015

First record of Chaunus achavali (Anura, Bufonidae) from Rio Grande do Sul, Brazil, with a key for the identification of the species in the Chaunus marinus group

The bufonid toad Chaunus achavali, a recently described species known only from Uruguay, is recorded for Brazil. This species is morphologically similar to C. ictericus and C. arenarum, and several individuals were labeled in Brazilian scientific collections under these taxa. A lectotype of C. arenarum is designated. Additional field notes on C. achavali and a key for the identification of the species in the Chaunus marinus group are presented.

Freshwater sponges (Porifera, Demospongiae) indicators of some coastal habitats in South America: redescriptions and key to identification

Surveys for freshwater sponges were performed at several water bodies at sandy environments along a north-south direction of particularly the Brazilian coastal line. The results allowed for the distinction of four different species-specific environments along this coastal border. The main fact considered was the dominant or the sole recurrent occurrence of a single sponge species at one particular habitat. The first one is that of the lagoonal mesohaline habitats at the tropical and subtropical realms, indicated by Spongilla alba Carter, 1849. The second one refers to shallow ponds among dunes at the tropical area indicated by Corvoheteromeyenia heterosclera (Ezcurra de Drago, 1974). The third one is that of also shallow ponds close to the dune belt at the temperate region indicated by Racekiela sheilae (Volkmer-Ribeiro, De Rosa-Barbosa & Tavares, 1988). The fourth one is that of organically enriched environments, at the marginal areas of lagoons and mouth of small rivers, evolving towards freshwater muddy ponds and coastal swamps, not far from the ocean border: Ephydatia facunda Weltner, 1895 is the species to occupy this habitat with almost exclusiveness. The above species are thus proposed as indicators of such habitats and have their descriptions improved and that of their environments summarized. A taxonomic key based on the spicules of the four species is proposed. The results presented aim to contribute to the identification of spicules of these sponges in sediment columns recovered at the Brazilian and South American coastal area. Determination of paleo ocean borders are a present issue of upmost importance in what respects projections of timing and fluctuations of ascending/regressing sea levels.

On the identification of monetary (and other) shocks

The purpose of this paper is twofold. First, we construct a DSGE model which spells out explicitly the instrumentation of monetary policy. The interest rate is determined every period depending on the supply and demand for reserves which in turn are affected by fundamental shocks: unforeseeable changes in cash withdrawal, autonomous factors, technology and government spending. Unexpected changes in the monetary conditions of the economy are interpreted as monetary shocks. We show that these monetary shocks have the usual effects on economic activity without the need of imposing additional frictions as limited participation in asset markets or sticky prices. Second, we show that this view of monetary policy may have important consequences for empirical research. In the model, the contemporaneous correlations between interest rates, prices and output are due to the simultaneous effect of all fundamental shocks. We provide an example where these contemporaneous correlations may be misinterpreted as a Taylor rule. In addition, we use the sign of the impact responses of all shocks on output, prices and interest rates derived from the model to identify the sources of shocks in the data.

Regulatory RNA binding molecules : implication for diabetes pathogenesis

Le glucose est notre principale source d'énergie. Après un repas, le taux de glucose dans le sang (glycémie) augmente, ce qui entraine la sécrétion d'insuline. L'insuline est une hormone synthétisée au niveau du pancréas par des cellules dites bêta. Elle agit sur différents organes tels que les muscles, le foie ou le tissu adipeux, induisant ainsi le stockage du glucose en vue d'une utilisation future.¦Le diabète est une maladie caractérisée par un taux élevé de glucose dans le sang (hyperglycémie), résultant d'une incapacité de notre corps à utiliser ou à produire suffisamment d'insuline. A long terme, cette hyperglycémie entraîne une détérioration du système cardio-vasculaire ainsi que de nombreuses complications. On distingue principalement deux type de diabète : le diabète de type 1 et le diabète de type 2, le plus fréquent (environ 90% des cas). Bien que ces deux maladies diffèrent sur beaucoup de points, elles partagent quelques similitudes. D'une part, on décèle une diminution de la quantité de cellules bêta. Cette diminution est cependant partielle dans le cas d'un diabète de type 2, et totale dans celui d'un diabète de type 1. D'autre part, la présence dans la circulation de médiateurs de l'inflammation nommés cytokines est décelée aussi bien chez les patients de type 1 que de type 2. Les cytokines sont sécrétées lors d'une inflammation. Elles servent de moyen de communication entre les différents acteurs de l'inflammation et ont pour certaines un effet néfaste sur la survie des cellules bêta.¦L'objectif principal de ma thèse a été d'étudier en détail l'effet de petites molécules régulatrices de l'expression génique, appelées microARNs. Basé sur le fait que de nombreuses publications ont démontré que les microARNs étaient impliqués dans différentes maladies telles que le cancer, j'ai émis l'hypothèse qu'ils pouvaient également jouer un rôle important dans le développement du diabète.¦Nous avons commencé par mettre des cellules bêta en culture en présence de cytokines, imitant ainsi un environnement inflammatoire. Nous avons pu de ce fait identifier les microARNs dont les niveaux d'expression étaient modifiés. A l'aide de méthodes biochimiques, nous avons ensuite observé que la modulation de certains microARNs par les cytokines avaient des effets néfastes sur la cellule bêta : sur sa production et sa sécrétion d'insuline, ainsi que sur sa mort (apoptose). Nous avons en conséquence pu démontrer que ces petites molécules avaient un rôle important à jouer dans le dysfonctionnement des cellules bêta induit par les cytokines, aboutissant au développement du diabète.¦-¦La cellule bêta pancréatique est une cellule endocrine présente dans les îlots de Langerhans, dans le pancréas. L'insuline, une hormone sécrétée par ces cellules, joue un rôle essentiel dans la régulation de la glycémie. Le diabète se développe si le taux d'insuline relâché par les cellules bêta n'est pas suffisant pour couvrir les besoins métaboliques corporels. Le diabète de type 1, qui représente environ 5 à 10% des cas, est une maladie auto-immune qui se caractérise par une réaction inflammatoire déclenchée par notre système immunitaire envers les cellules bêta. La conséquence de cette attaque est une disparition progressive des cellules bêta. Le diabète de type 2 est, quant à lui, largement plus répandu puisqu'il représente environ 90% des cas. Des facteurs à la fois génétiques et environnementaux sont responsables d'une diminution de la sensibilité des tissus métabolisant l'insuline, ainsi que d'une réduction de la sécrétion de l'insuline par les cellules bêta, ce qui a pour conséquence le développement de la maladie. Malgré les différences entre ces deux types de diabète, ils ont pour points communs la présence d'infiltrat immunitaire et la diminution de l'état fonctionnel des cellules bêta.¦Une meilleure compréhension des mécanismes aboutissant à l'altération de la cellule bêta est primordiale, avant de pouvoir développer de nouvelles stratégies thérapeutiques capables de guérir cette maladie. Durant ma thèse, j'ai donc étudié l'implication de petites molécules d'ARN, régulatrices de l'expression génique, appelées microARNs, dans les conditions physiopathologiques qui aboutissent au développement du diabète. J'ai débuté mon étude par l'identification de microARNs dont le niveau d'expression était modifié lorsque les cellules bêta étaient exposées à des conditions favorisant à la fois le développement du diabète de type 1 (cytokines) et celui du diabète de type 2 (palmitate). Nous avons découvert qu'une modification de l'expression des miR-21, -34a et -146a était commune aux deux traitements. Ces changements d'expressions ont également été confirmés dans deux modèles animaux : les souris NOD qui développent un diabète s'apparentant au diabète de type 1 et les souris db/db qui développent plutôt un diabète de type 2. Puis, à l'aide de puces à ADN, nous avons comparé l'expression de microARNs chez des souris NOD pré-diabétiques. Nous avons alors retrouvé des changements au niveau de l'expression des mêmes microARNs mais également au niveau d'une famille de microARNs : les miR-29a, -29b et -29c. De manière artificielle, nous avons ensuite surexprimé ou inhibé en conditions physiopathologiques l'expression de tous ces microARNs et nous nous sommes intéressés à l'impact d'un tel changement sur différentes fonctions de la cellule bêta comme la synthèse et la sécrétion d'insulinè ainsi que leur survie. Nous avons ainsi pu démontrer que les miR-21, -34a, -29a, -29b, -29c avaient un effet délétère sur la sécrétion d'insuline et que la surexpression de tous ces microARNs (excepté le miR-21) favorisait la mort. Finalement, nous avons démontré que la plupart de ces microARNs étaient impliqués dans la régulation d'importantes voies de signalisation responsables de l'apoptose des cellules bêta telles que les voies de NFKB, BCL2 ou encore JNK.¦Par conséquent, nos résultats démontrent que les microARNs ont un rôle important à jouer dans le dysfonctionnement des cellules bêta lors de la mise en place du diabète.

Functional and histopathological identification of the respiratory failure in a DMSXL transgenic mouse model of myotonic dystrophy.

Acute and chronic respiratory failure is one of the major and potentially life-threatening features in individuals with myotonic dystrophy type 1 (DM1). Despite several clinical demonstrations showing respiratory problems in DM1 patients, the mechanisms are still not completely understood. This study was designed to investigate whether the DMSXL transgenic mouse model for DM1 exhibits respiratory disorders and, if so, to identify the pathological changes underlying these respiratory problems. Using pressure plethysmography, we assessed the breathing function in control mice and DMSXL mice generated after large expansions of the CTG repeat in successive generations of DM1 transgenic mice. Statistical analysis of breathing function measurements revealed a significant decrease in the most relevant respiratory parameters in DMSXL mice, indicating impaired respiratory function. Histological and morphometric analysis showed pathological changes in diaphragmatic muscle of DMSXL mice, characterized by an increase in the percentage of type I muscle fibers, the presence of central nuclei, partial denervation of end-plates (EPs) and a significant reduction in their size, shape complexity and density of acetylcholine receptors, all of which reflect a possible breakdown in communication between the diaphragmatic muscles fibers and the nerve terminals. Diaphragm muscle abnormalities were accompanied by an accumulation of mutant DMPK RNA foci in muscle fiber nuclei. Moreover, in DMSXL mice, the unmyelinated phrenic afferents are significantly lower. Also in these mice, significant neuronopathy was not detected in either cervical phrenic motor neurons or brainstem respiratory neurons. Because EPs are involved in the transmission of action potentials and the unmyelinated phrenic afferents exert a modulating influence on the respiratory drive, the pathological alterations affecting these structures might underlie the respiratory impairment detected in DMSXL mice. Understanding mechanisms of respiratory deficiency should guide pharmaceutical and clinical research towards better therapy for the respiratory deficits associated with DM1.

Identification of vector species (Diptera: Simuliidae) of human onchocerciasis in the Amazonia focus of Brazil and Venezuela

The taxonomic status of three Amazonian simuliid species, Simulium guianese Wise, S. oyapockense Floch & Abonnenc and S. yarzabali Ramirez Perez is reviewed. Simulium cuasisanguineum Ramirez Perez, Yarzabal & Peterson is synonymized with S. oyapockense, and S. yarzabali is revalidated from its synonymy with S. incrustatum Lutz. The role of these three species in the transmission of human onchocerciasis and mansonelliasis in Amazonia is reviewed.

Performance of matrix-assisted laser desorption ionization-time of flight mass spectrometry for identification of bacterial strains routinely isolated in a clinical microbiology laboratory.

Matrix-assisted laser desorption ionization-time of flight mass spectrometry (MALDI-TOF MS) has recently been introduced in diagnostic microbiology laboratories for the identification of bacterial and yeast strains isolated from clinical samples. In the present study, we prospectively compared MALDI-TOF MS to the conventional phenotypic method for the identification of routine isolates. Colonies were analyzed by MALDI-TOF MS either by direct deposition on the target plate or after a formic acid-acetonitrile extraction step if no valid result was initially obtained. Among 1,371 isolates identified by conventional methods, 1,278 (93.2%) were putatively identified to the species level by MALDI-TOF MS and 73 (5.3%) were identified to the genus level, but no reliable identification was obtained for 20 (1.5%). Among the 1,278 isolates identified to the species level by MALDI-TOF MS, 63 (4.9%) discordant results were initially identified. Most discordant results (42/63) were due to systematic database-related taxonomical differences, 14 were explained by poor discrimination of the MALDI-TOF MS spectra obtained, and 7 were due to errors in the initial conventional identification. An extraction step was required to obtain a valid MALDI-TOF MS identification for 25.6% of the 1,278 valid isolates. In conclusion, our results show that MALDI-TOF MS is a fast and reliable technique which has the potential to replace conventional phenotypic identification for most bacterial strains routinely isolated in clinical microbiology laboratories.

Clinical and genetic investigation of a large Tunisian family with complete achromatopsia: identification of a new nonsense mutation in GNAT2 gene.

Complete achromatopsia is a rare autosomal recessive disease associated with CNGA3, CNGB3, GNAT2 and PDE6C mutations. This retinal disorder is characterized by complete loss of color discrimination due to the absence or alteration of the cones function. The purpose of the present study was the clinical and the genetic characterization of achromatopsia in a large consanguineous Tunisian family. Ophthalmic evaluation included a full clinical examination, color vision testing and electroretinography. Linkage analysis using microsatellite markers flanking CNGA3, CNGB3, GNAT2 and PDE6C genes was performed. Mutations were screened by direct sequencing. A total of 12 individuals were diagnosed with congenital complete achromatopsia. They are members of six nuclear consanguineous families belonging to the same large consanguineous family. Linkage analysis revealed linkage to GNAT2. Mutational screening of GNAT2 revealed three intronic variations c.119-69G>C, c.161+66A>T and c.875-31G>C that co-segregated with a novel mutation p.R313X. An identical GNAT2 haplotype segregating with this mutation was identified, indicating a founder mutation. All patients were homozygous for the p.R313X mutation. This is the first report of the clinical and genetic investigation of complete achromatopsia in North Africa and the largest family with recessive achromatopsia involving GNAT2; thus, providing a unique opportunity for genotype-phenotype correlation for this extremely rare condition.