An aryne route to aporphine alkaloids and related topics / |nIjaz Ahmad Chanda. -- 260 St. Catharines, Ont. : [s. n.],

This research was directed towards the investigation and development of an aryne route to the syntheses of aporphi ne and dibenzopyrrocolinium (dibenzoindolizinium) alkaloids and to the stability of the latter under the conditions used for aryne formation. The work c an be divided into three main sections . i) - Synthesis of Glaucine 6-Bromo-3,4-dimethoxyphenylacetic acid, prepared by the action of bromine i n acetic acid on3,4-dimethoxyphenylacetic a cid, was converted into its acid chloride by t he action of thionyl chloride. This on treatment with 3,4- dimethoxyphenylethylamine pr ovided N-(3, 4-dimethoxyphenylethyl)- 2-(2-bromo-4,S-dimethoxyphenyl)-acetamide which on dehydration with phosphoryl chloride (Bischler Napieralski reaction) in dry benzene afforded l -(2-bromo-4,S-dimethoxybenzyl)- 3,4-dihydro-6,7-dimethoxyisoquinoline, isolated as hydrochl oride. A new method o f destroying the excess of phosphoryl chloride was developed which proved to be quite useful. Methylation of the dihydroisoquinoline'with methyl iodide in methanol , and subsequent reduction with sodium borohydride provided (±)-6-bromolaudanosine. Act ion of potassamide or sodamide in anhydrous liquid ammonia on (±)-6-bromolaudanosine yielded the corresponding amino derivative along with other products. Diazotization and ring closure of (±)-6-aminolaudanosine then a f forded (±)-glaucine which was isolated as methiodide. ii) - Intramolecular Capture of Aryne During Glaucine Synthesis, and Subsequent Reactions . This section deals with the by-products formed under the conditions of the aryne stage of t he glaucine synthesis. The crude product, obtained in the reaction of potassamide or sodamide in liquid ammonia on (±)-6-bromolaudanosine, was s eparated by chromatography, Three products were separated and identified. a ) - 5,6-Dimethoxy-2-( 3,4-dimethoxy-6-ethylphenyl)-lmethylindole. Two mechanisms are proposed for the formation of this interesting product. This compound also was prepared by the action of potassamide in l,iquid ammonia on 5,6 ,l2,l2atetrahydro- 2,3,9,lO-tetramethoxy-7-methyldibenz[b,g]indolizinium i odide . b) - 5,6-Dimethoxy-2-(3,4-dimethoxy-6-vinylphenyl)-lmethylindoline. Its formation represented a new method of Hofmann degradation . Further confirmation of structure was done by performing the normal Hofmann reaction on 5, 6,12,12a-tetrahydro -2/3,9,lO-tetramethoxy ~7-methyldibe nz[ b,g]indolizinium iodide. The indoline prepared i n this way was identical in all respects with that prepared above . c) - 1- (2-amino-4,5-dimethoxybenzyl ) -l,2,3,4-tetrahydro-2- methyl-6,7-dimethoxyisoquinoline, was converted t o glaucine as stated in section 1 . iii) - Attempt:,ed Sxnthesis of Liriodenine Piperonal was converted into 3,4-methylenedioxyinitrostyrene which on reduction with lithium aluminium hydride provided 3,4-methylenedioxyphenylethylamine. The method of extraction after the reduction was improved t o some extent. The amine on condensation with m-chlorophenylacetyl chloride, prepared by the action of oxalyl chloride on 3,4-methylenedioxyphenylacetic acid, provided N-[ ~ -(3,4-methylenedioxyphenyl)- e thyl)-3-chlorophenylacetamide. This on dehydration with phosphoryl chloride in dry benzene followed by air oxidation afforded l-(3-chlorobenzoyl)-6,7-methylenedioxyi soquinoline. This compound on r eaction with potassamide in liquid ammonia afforded a crude product from which. one product was separated by chromatography i n a pure condition . This yellow compound analysed as,c17Hl ON2021 and was t he main product i n the reaction ; a t entative structure is proposed. A second compound, not obtained in pure condition, was submitted to Pschorr reaction in the hope of obtaining liriodenine, but without success.

Some aspects of the chemistry of 1, 3, 4 - Thiadiazolium salts and related compounds

The work described in this thesis has been divided into seven sections. The first section involves the preparation of N'-acyl-N'-arylN- benzothiohydrazides by the acylation of N'-aryl-N-benzothiohydrazides and is followed by a brief discussion of their possible conformation in solution. The second section deals with the preparation of 1,3,4-thiadiazolium salts by the action of perchloric acid/acetic anhydride on N'-acylN'- aryl-N-benzothiohydrazides and also by the reaction of N'-arylN- benzothiohydrazides with nitriles in an acidic medium. The preparation of 2-methylthio-I,3,4-thiadiazolium methosulfate by methylating the corresponding thione is also described. The third section deals with the reaction of 2-phenyl- and 2-methyl-I,3,4-thiadiazolium salts with alcohols in the presence of base. The stability and spectra of these compounds are discussed. Treatment of the 2-methyl-I,3,4-thiadiazolium salt with base was found to give rise to a dimeric anhydrobase and evidence supporting its structure is given. The anhydrobase could be trapped by a variety of acylating and thioacylating agents before dimerization occurred. In the fourth section, the reaction of N'-acyl-N'-aryl-N-benzothiohydrazides with a variety of acid anhydrides is described. These compounds were found to be identical with those obtained by acylating the anhydrobase. The mass spectral fragmentation of these compounds is described and the anomolous product obtained upon thiobenzoylation of 3-methyl-l-phenyl-pyrazal-5-one is also discussed. The fifth section deals with thioacyl derivatives of the anhydrobase which were prepared by the action of phosphorus pentasulfide upon the oxygen analogues and also obtained as the major product of the reaction of thioacetic acid with compounds related to N'-aryl-N-benzothiohydrazides. The mass spectra and p.m.r. spectra of these compounds are discussed. In the sixth section, the reaction of the 2-methylthio-l,3,4- thiadiazolium salt with active methylene compounds to give acyl and diacyl derivatives of the anhydrobase is described. Some aspects of these compounds are discussed. The seventh section describes the synthesis of ncyanine~' type dyes incorporating the l,3,4-thiadiazole ring and their spectra are briefly discussed.

The crystal and molecular structure of thiamine hydroiodide /|nWilliam Edward Lee. -- 260 St. Catharines [Ont.] : Dept. of Chemistry, Brock University,

The x-ray crystal structure of thiamine hydroiodide,C1ZH18N40S12' has been determined. The unit cell parameters are a = 13.84 ± 0.03, o b = 7.44 ± 0.01, c = 20.24 ± 0.02 A, 8 = 120.52 ± 0.07°, space group P2/c, z = 4. A total of 1445 reflections having ,2 > 2o(F2), 26 < 40° were collected on a Picker four-circle diffractometer with MoKa radiation by the 26 scan technique. The structure was solved by the heavy atom method. The iodine and sulphur atoms were refined anisotropically; only the positional parameters were refined for the hydrogen atoms. Successive least squares cycles yielded an unweighted R factor of 0.054. The site of protonation of the pyrimidine ring is the nitrogen opposite the amino group. The overall structure conforms very closely to the structures of other related thiamine compounds. The bonding surrounding the iodine atoms is distorted tetrahedral. The iodine atoms make several contacts with surrounding atoms most of them at or near the van der Waal's distances A thiaminium tetrachlorocobaltate salt was produced whose molecular and crystal structure was j~dged to be isomorphous to thiaminium tetrachlorocadmate.

Polyglutamine monomer structure and its implications for molecular self-assembly

Polyglutamine is a naturally occurring peptide found within several proteins in neuronal cells of the brain, and its aggregation has been implicated in several neurodegenerative diseases, including Huntington's disease. The resulting aggregates have been demonstrated to possess ~-sheet structure, and aggregation has been shown to start with a single misfolded peptide. The current project sought to computationally examine the structural tendencies of three mutant poly glutamine peptides that were studied experimentally, and found to aggregate with varying efficiencies. Low-energy structures were generated for each peptide by simulated annealing, and were analyzed quantitatively by various geometry- and energy-based methods. According to the results, the experimentally-observed inhibition of aggregation appears to be due to localized conformational restraint placed on the peptide backbone by inserted prolines, which in tum confines the peptide to native coil structure, discouraging transition towards the ~sheet structure required for aggregation. Such knowledge could prove quite useful to the design of future treatments for Huntington's and other related diseases.

Electrocortical responses in reward paradigms and their variation related to personality

This thesis was conducted in order to investigate two issues: (1) how sensitive event related potentials (ERPs), and more specifically the medial frontal negativity and the P3 components, are to the valence and magnitude of reward-related stimuli, and (2) whether individual differences have an effect on the sensitivity of these ERP components to these characteristics. This was investigated using two reward-related paradigms. In the "pure gambling task" participants were asked to choose between two cards, each containing varying dollar amounts (large or small). The outcome of the choice (i.e., win or loss) was revealed after the choice was made. Additionally, participants were shown whether the non-chosen card would have been a win or a loss. In the "simple response task", participants were presented with five cues (large win, large loss, small win, small loss or zero) that labelled the trial as either a potential win, a potential loss or no change. Following the cue, a target appeared on the screen and the participant's task was to press the response key while the target was still visible. A success led to a win (gain in money) or no loss (no change) depending on the cue. Thirty participants completed both tasks; afterwards they filled out a set of questionnaires measuring personality and other individual differences relating to risk-taking behaviour. The results of both tasks showed that ERP components can differentiate between the valence and magnitude of reward-related stimuli, although no single component was uniquely related to either of the characteristics as previous suggested in the literature. Additionally, the context of the stimulus presentation (e.g., the task structure, condition within the task) affected the relationships between the ERP components and stimulus characteristics.

Left ventricular structure in children with developmental coordination disorder

Developmental coordination disorder (p-DCD) is a neuro-developmental disorder featuring impairment in developing motor coordination. This study examined left ventricular mass (LVM) in children with p-DCD (n=63) and controls (n=63). LVM was measured using echocardiography. Body composition was determined using BOD POD and peak oxygen uptake (peak V02) was measured by a progressive exercise test. Height, weight and blood pressure were also measured. LVM was not significantly elevated in p-DCD compared to controls. Peak V02 was lower and SBP, BMI, HR, and BF(%) were significantly higher in p-DCD. They also demonstrated elevated stroke volume (SV), cardiac output (CO), end-diastolic volume, and ventricular diameter in diastole. In regression analyses, p-DCD was a significant predictor of SV and CO after accounting for height, FFM, V02FFM, and sex. These differences in children with p-DCD indicate obesity related changes in the left ventricle and may represent early stages of developing hypertrophy of the left ventricle.

Informing the structure of subjective well-being through examining changes in life satisfaction, positive affect, and negative affect

Subjective well-being (SWB) refers to how individuals evaluate and experience their lives in positive ways, and encompasses global judgments of life satisfaction (LS), as well as the frequency of positive and negative affect (PA and NA, respectively) in one’s life. To inform the current ambiguity concerning the structure of SWB, the aim of this Masters thesis was to evaluate the structure of SWB based on whether the three components of SWB change together or independently naturally, over time and following experimental manipulation. In Study 1, associations among changes in LS, PA, and NA were evaluated using a longitudinal approach tracking natural changes in the components over periods of three months and three years. Results indicated that change in one component was related to change in the other two components. In Study 2, an experimental design was used to manipulate each SWB component individually, and evaluate changes in all three components following each manipulation. Manipulation materials designed to target LS only were effective (i.e., led to heightened focus on LS, and not PA or NA) and created an increase in both LS and PA. Manipulation materials designed to target PA and NA only were not effective (i.e., led to heightened focus on the target component, as well as on LS). Furthermore, in both studies the strength of an individual’s SWB (assessed in terms of structural consistency and structural ambivalence in Study 1 and Study 2, along with subjective ambivalence in Study 2) did not consistently moderate the degree to which changes in the components were associated with one another. Together, these findings indicate that the structure of SWB may be complex and dynamic, rather than static. Alternatively, the components of SWB may not be easily manipulated in isolation of one another. Implications for existing structural models of SWB are discussed.

Feature Selection and Classification Using Age Layered Population Structure Genetic Programming

The curse of dimensionality is a major problem in the fields of machine learning, data mining and knowledge discovery. Exhaustive search for the most optimal subset of relevant features from a high dimensional dataset is NP hard. Sub–optimal population based stochastic algorithms such as GP and GA are good choices for searching through large search spaces, and are usually more feasible than exhaustive and deterministic search algorithms. On the other hand, population based stochastic algorithms often suffer from premature convergence on mediocre sub–optimal solutions. The Age Layered Population Structure (ALPS) is a novel metaheuristic for overcoming the problem of premature convergence in evolutionary algorithms, and for improving search in the fitness landscape. The ALPS paradigm uses an age–measure to control breeding and competition between individuals in the population. This thesis uses a modification of the ALPS GP strategy called Feature Selection ALPS (FSALPS) for feature subset selection and classification of varied supervised learning tasks. FSALPS uses a novel frequency count system to rank features in the GP population based on evolved feature frequencies. The ranked features are translated into probabilities, which are used to control evolutionary processes such as terminal–symbol selection for the construction of GP trees/sub-trees. The FSALPS metaheuristic continuously refines the feature subset selection process whiles simultaneously evolving efficient classifiers through a non–converging evolutionary process that favors selection of features with high discrimination of class labels. We investigated and compared the performance of canonical GP, ALPS and FSALPS on high–dimensional benchmark classification datasets, including a hyperspectral image. Using Tukey’s HSD ANOVA test at a 95% confidence interval, ALPS and FSALPS dominated canonical GP in evolving smaller but efficient trees with less bloat expressions. FSALPS significantly outperformed canonical GP and ALPS and some reported feature selection strategies in related literature on dimensionality reduction.

Feature Selection and Classification Using Age Layered Population Structure Genetic Programming

The curse of dimensionality is a major problem in the fields of machine learning, data mining and knowledge discovery. Exhaustive search for the most optimal subset of relevant features from a high dimensional dataset is NP hard. Sub–optimal population based stochastic algorithms such as GP and GA are good choices for searching through large search spaces, and are usually more feasible than exhaustive and determinis- tic search algorithms. On the other hand, population based stochastic algorithms often suffer from premature convergence on mediocre sub–optimal solutions. The Age Layered Population Structure (ALPS) is a novel meta–heuristic for overcoming the problem of premature convergence in evolutionary algorithms, and for improving search in the fitness landscape. The ALPS paradigm uses an age–measure to control breeding and competition between individuals in the population. This thesis uses a modification of the ALPS GP strategy called Feature Selection ALPS (FSALPS) for feature subset selection and classification of varied supervised learning tasks. FSALPS uses a novel frequency count system to rank features in the GP population based on evolved feature frequencies. The ranked features are translated into probabilities, which are used to control evolutionary processes such as terminal–symbol selection for the construction of GP trees/sub-trees. The FSALPS meta–heuristic continuously refines the feature subset selection process whiles simultaneously evolving efficient classifiers through a non–converging evolutionary process that favors selection of features with high discrimination of class labels. We investigated and compared the performance of canonical GP, ALPS and FSALPS on high–dimensional benchmark classification datasets, including a hyperspectral image. Using Tukey’s HSD ANOVA test at a 95% confidence interval, ALPS and FSALPS dominated canonical GP in evolving smaller but efficient trees with less bloat expressions. FSALPS significantly outperformed canonical GP and ALPS and some reported feature selection strategies in related literature on dimensionality reduction.

Vertical R&D Sprillovers, Cooperation, Market Structure, and Innovation.

This paper studies vertical R&D spillovers between upstream and downstream firms. The model incorporates two vertically related industries, with horizontal spillovers within each industry and vertical spillovers between the two industries. Four types of R&D cooperation are studied : no cooperation, horizontal cooperation, vertical cooperation, and simultaneous horizontal and vertical cooperation. Vertical spillovers always increase R&D and welfare, while horizontal spillovers may increase or decrease them. The comparison of cooperative settings in terms of R&D shows that no setting uniformly dominates the others. Which type of cooperation yields more R&D depends on horizontal and vertical spillovers, and market structure. The ranking of cooperative structures hinges on the signs and magnitudes of three competitive externalities (vertical, horizontal, and diagonal) which capture the effect of the R&D of a firm on the profits of other firms. One of the basic results of the strategic investment literature is that cooperation between competitors increases (decreases) R&D when horizontal spillovers are high (low); the model shows that this result does not necessarily hold when vertical spillovers and vertical cooperation are taken into account. The paper proposes a theory of innovation and market structure, showing that the relation between innovation and competition depends on horizontal spillovers, vertical spillovers, and cooperative settings. The private incentives for R&D cooperation are addressed. It is found that buyers and sellers have divergent interests regarding the choice of cooperative settings and that spillovers increase the likelihood of the emergence of cooperation in a decentralized equilibrium.

Questionnaire du climat social de l’équipe d’intervenants (QCSÉI) : structure factorielle et validité de critère dans un échantillon d’intervenants québécois

Bien qu’il soit largement reconnu dans différents milieux d’intervention au Québec que l’intervenant est un des agents actifs les plus importants de l’efficacité d’une intervention – et c’est un des postulats centraux de l’intervention psychoéducative –, il existe encore très peu d’instruments de mesure validés empiriquement permettant l’évaluation du fonctionnement d’un groupe d’intervenants. Néanmoins, il existe un instrument pouvant mesurer le climat social d’une équipe, soit le Questionnaire du climat social d’une équipe d’intervenants (QCSÉI; Le Blanc, Trudeau-Le Blanc, & Lanctôt, 1999; Moos 1987). Le QCSÉI compte 10 échelles de premier niveau. Dans ses écrits théoriques, Moos (2003) a suggéré que le climat social est un construit hiérarchique et que l’ensemble des instruments mesurant différentes dimensions du climat social d’un groupe ou d’une équipe devrait se regrouper en trois facteurs d’ordre supérieur, soit les relations interpersonnelles, la découverte de soi et le maintien de l’ordre et du changement. Un examen conceptuel des échelles du QCSÉI suggère que ce modèle théorique est problématique. Cette étude visait à déterminer si la structure hiérarchique proposée par Moos était adéquate pour le QCSÉI dans un échantillon d’intervenants québécois. L’échantillon utilisé était composé d’intervenants faisant partie de Boscoville2000, un projet d’intervention cognitivecomportementale en milieu résidentiel pour les adolescents en difficulté. Des analyses factorielles exploratoires ont d’abord démontré que la structure de premier niveau est bien reproduite. Deux échelles jugées importantes pour mesurer le climat social ont ensuite été ajoutées. Par la suite, des analyses factorielles exploratoires et confirmatoires ont démontré que la structure théorique hiérarchique en trois dimensions d’ordre supérieur de Moos ne représente pas bien les données. Les analyses ont révélé une structure alternative plus intéressante sur le plan conceptuel et qui représentait mieux les données. Des corrélations entre les échelles de climat social de l’équipe et les traits de personnalité des intervenants ainsi que différentes variables sociodémographiques et liées à la pratique professionnelle ont procuré un appui qui suggère que le QCSÉI possède une validité de critère acceptable.

Questionnaire d'attitudes et de préférences éducatives des intervenants (QAPÉI) : structure factorielle et relations avec les traits de personnalité

La psychoéducation de même que plusieurs approches théoriques en psychologie clinique suggèrent que l’intervenant constitue un élément actif fondamental des interventions auprès des individus en difficulté. Parmi l’ensemble des caractéristiques des intervenants qui sont utiles de considérer, les attitudes et préférences éducatives des intervenants apparaissent importantes puisqu’elles peuvent être reliées à un bon appariement avec un milieu d’intervention donné, au sentiment d’efficacité professionnelle et, ultimement, à l’efficacité d’une intervention. Or, très peu d’instruments psychométriques d’évaluation validés existent pour évaluer ces construits importants. Cette étude visait principalement à effectuer un examen préliminaire des propriétés psychométriques de la version française du Questionnaire d’attitudes et de préférences des intervenants (QAPÉI; Jesness & Wedge, 1983; Le Blanc, Trudeau-Le Blanc, & Lanctôt, 1999). Le premier objectif de la présente étude était d’évaluer si la structure théorique originale était reproductible empiriquement ou si une structure factorielle alternative était nécessaire. Le deuxième objectif était d’évaluer si les attitudes et préférences éducatives des intervenants étaient reliées à leurs traits de personnalité. L’échantillon utilisé était composé d’intervenants faisant partie de Boscoville2000, un projet d’intervention cognitive-comportementale en milieu résidentiel pour les adolescents en difficulté. Des analyses factorielles exploratoires ont démontré que la structure théorique originale n’était pas reproduite empiriquement. Une structure alternative en cinq facteurs a été recouvrée. Cette structure alternative était plus cohérente sur le plan conceptuel et démontrait une bonne adéquation aux données. Les facteurs identifiés ont été nommés Distance affective, Évitement thérapeutique, Exaspération, Permissivité et Coercition. Des analyses corrélationnelles ont démontré que ces échelles d’attitudes et de préférences éducatives étaient reliées de façon conceptuellement cohérente aux traits de personnalité des intervenants, ce qui appuie la validité de critère de la nouvelle structure de l’instrument.

Structure de la distribution de probabilités de l'état GHZ sous l'action locale de transformations du groupe U(2)

Dans ce mémoire, je démontre que la distribution de probabilités de l'état quantique Greenberger-Horne-Zeilinger (GHZ) sous l'action locale de mesures de von Neumann indépendantes sur chaque qubit suit une distribution qui est une combinaison convexe de deux distributions. Les coefficients de la combinaison sont reliés aux parties équatoriales des mesures et les distributions associées à ces coefficients sont reliées aux parties réelles des mesures. Une application possible du résultat est qu'il permet de scinder en deux la simulation de l'état GHZ. Simuler, en pire cas ou en moyenne, un état quantique comme GHZ avec des ressources aléatoires, partagées ou privées, et des ressources classiques de communication, ou même des ressources fantaisistes comme les boîtes non locales, est un problème important en complexité de la communication quantique. On peut penser à ce problème de simulation comme un problème où plusieurs personnes obtiennent chacune une mesure de von Neumann à appliquer sur le sous-système de l'état GHZ qu'il partage avec les autres personnes. Chaque personne ne connaît que les données décrivant sa mesure et d'aucune façon une personne ne connaît les données décrivant la mesure d'une autre personne. Chaque personne obtient un résultat aléatoire classique. La distribution conjointe de ces résultats aléatoires classiques suit la distribution de probabilités trouvée dans ce mémoire. Le but est de simuler classiquement la distribution de probabilités de l'état GHZ. Mon résultat indique une marche à suivre qui consiste d'abord à simuler les parties équatoriales des mesures pour pouvoir ensuite savoir laquelle des distributions associées aux parties réelles des mesures il faut simuler. D'autres chercheurs ont trouvé comment simuler les parties équatoriales des mesures de von Neumann avec de la communication classique dans le cas de 3 personnes, mais la simulation des parties réelles résiste encore et toujours.

The effects of oxidative stress on the retinal structure and function

Des études antérieures ont démontré que le métabolisme de la rétine, son apport sanguin et sa consommation de l'oxygène sont plus élevés dans le noir (Riva C.E. et al. 1983, Wang L. et al. 1996, Tam B.M. and Moritz O.L. 2007). Les stimuli physiologiques jouent supposément un rôle important dans le développement des différents systèmes nerveux (Arthur W. Spira, David Parkinson 1991). La privation de la rétine de son stimulus physiologique, la lumière, est un moyen valable de démontrer la validité de ce concept. D'autres études ont affirmé que les injections de dichlorure de paraquat dans la cavité vitréenne causent une sévère rétinopathie (Rétinopathie induite par paraquat: RIP). Cette rétinopathie est provoquée par les dérivés réactifs de l'oxygène (DRO) générés par le paraquat (Cingolani C. et al. 2006, Lu L. et al. 2006). Le but de notre premier projet (''Dark rearing project'') était de déterminer si les conséquences nocives de l'hyperoxie postnatale chez les rats albinos SD pourraient être amoindries en élevant une portée de rats au noir. Nos résultats suggèrent qu'une augmentation du métabolisme de la rétine causée par la déprivation de lumière chez les ratons, pourrait protéger ou masquer certains effets néfastes de l'hyperoxie postnatale. Le but de notre deuxième étude (''Paraquat project'') était d'examiner les possibles points de similitude entre RIP et d'autres modèles de rétinopathies oxydatives étudiés présentement par notre équipe, à savoir: Rétinopathie induite par l'oxygène (RIO) et Rétinopathie induite par la lumière (RIL). Nos résultats suggèrent que l'injection de dichlorure de paraquat dans la cavité vitréenne cause des changements sévères de la fonction de la rétine, tandis que sa structure semble intacte. La sévérité de ces changements dépend inversement de la maturité de la rétine au moment de l'injection.

Quantification de la relation séquence-activité de l’ARN par prédiction de structure tridimensionnelle

Dans un premier temps, nous avons modélisé la structure d’une famille d’ARN avec une grammaire de graphes afin d’identifier les séquences qui en font partie. Plusieurs autres méthodes de modélisation ont été développées, telles que des grammaires stochastiques hors-contexte, des modèles de covariance, des profils de structures secondaires et des réseaux de contraintes. Ces méthodes de modélisation se basent sur la structure secondaire classique comparativement à nos grammaires de graphes qui se basent sur les motifs cycliques de nucléotides. Pour exemplifier notre modèle, nous avons utilisé la boucle E du ribosome qui contient le motif Sarcin-Ricin qui a été largement étudié depuis sa découverte par cristallographie aux rayons X au début des années 90. Nous avons construit une grammaire de graphes pour la structure du motif Sarcin-Ricin et avons dérivé toutes les séquences qui peuvent s’y replier. La pertinence biologique de ces séquences a été confirmée par une comparaison des séquences d’un alignement de plus de 800 séquences ribosomiques bactériennes. Cette comparaison a soulevée des alignements alternatifs pour quelques unes des séquences que nous avons supportés par des prédictions de structures secondaires et tertiaires. Les motifs cycliques de nucléotides ont été observés par les membres de notre laboratoire dans l'ARN dont la structure tertiaire a été résolue expérimentalement. Une étude des séquences et des structures tertiaires de chaque cycle composant la structure du Sarcin-Ricin a révélé que l'espace des séquences dépend grandement des interactions entre tous les nucléotides à proximité dans l’espace tridimensionnel, c’est-à-dire pas uniquement entre deux paires de bases adjacentes. Le nombre de séquences générées par la grammaire de graphes est plus petit que ceux des méthodes basées sur la structure secondaire classique. Cela suggère l’importance du contexte pour la relation entre la séquence et la structure, d’où l’utilisation d’une grammaire de graphes contextuelle plus expressive que les grammaires hors-contexte. Les grammaires de graphes que nous avons développées ne tiennent compte que de la structure tertiaire et négligent les interactions de groupes chimiques spécifiques avec des éléments extra-moléculaires, comme d’autres macromolécules ou ligands. Dans un deuxième temps et pour tenir compte de ces interactions, nous avons développé un modèle qui tient compte de la position des groupes chimiques à la surface des structures tertiaires. L’hypothèse étant que les groupes chimiques à des positions conservées dans des séquences prédéterminées actives, qui sont déplacés dans des séquences inactives pour une fonction précise, ont de plus grandes chances d’être impliqués dans des interactions avec des facteurs. En poursuivant avec l’exemple de la boucle E, nous avons cherché les groupes de cette boucle qui pourraient être impliqués dans des interactions avec des facteurs d'élongation. Une fois les groupes identifiés, on peut prédire par modélisation tridimensionnelle les séquences qui positionnent correctement ces groupes dans leurs structures tertiaires. Il existe quelques modèles pour adresser ce problème, telles que des descripteurs de molécules, des matrices d’adjacences de nucléotides et ceux basé sur la thermodynamique. Cependant, tous ces modèles utilisent une représentation trop simplifiée de la structure d’ARN, ce qui limite leur applicabilité. Nous avons appliqué notre modèle sur les structures tertiaires d’un ensemble de variants d’une séquence d’une instance du Sarcin-Ricin d’un ribosome bactérien. L’équipe de Wool à l’université de Chicago a déjà étudié cette instance expérimentalement en testant la viabilité de 12 variants. Ils ont déterminé 4 variants viables et 8 létaux. Nous avons utilisé cet ensemble de 12 séquences pour l’entraînement de notre modèle et nous avons déterminé un ensemble de propriétés essentielles à leur fonction biologique. Pour chaque variant de l’ensemble d’entraînement nous avons construit des modèles de structures tertiaires. Nous avons ensuite mesuré les charges partielles des atomes exposés sur la surface et encodé cette information dans des vecteurs. Nous avons utilisé l’analyse des composantes principales pour transformer les vecteurs en un ensemble de variables non corrélées, qu’on appelle les composantes principales. En utilisant la distance Euclidienne pondérée et l’algorithme du plus proche voisin, nous avons appliqué la technique du « Leave-One-Out Cross-Validation » pour choisir les meilleurs paramètres pour prédire l’activité d’une nouvelle séquence en la faisant correspondre à ces composantes principales. Finalement, nous avons confirmé le pouvoir prédictif du modèle à l’aide d’un nouvel ensemble de 8 variants dont la viabilité à été vérifiée expérimentalement dans notre laboratoire. En conclusion, les grammaires de graphes permettent de modéliser la relation entre la séquence et la structure d’un élément structural d’ARN, comme la boucle E contenant le motif Sarcin-Ricin du ribosome. Les applications vont de la correction à l’aide à l'alignement de séquences jusqu’au design de séquences ayant une structure prédéterminée. Nous avons également développé un modèle pour tenir compte des interactions spécifiques liées à une fonction biologique donnée, soit avec des facteurs environnants. Notre modèle est basé sur la conservation de l'exposition des groupes chimiques qui sont impliqués dans ces interactions. Ce modèle nous a permis de prédire l’activité biologique d’un ensemble de variants de la boucle E du ribosome qui se lie à des facteurs d'élongation.