Multilevel mesh partitioning for optimising subdomain aspect ratio

Multilevel algorithms are a successful class of optimisation techniques which address the mesh partitioning problem for mapping meshes onto parallel computers. They usually combine a graph contraction algorithm together with a local optimisation method which refines the partition at each graph level. To date these algorithms have been used almost exclusively to minimise the cut-edge weight in the graph with the aim of minimising the parallel communication overhead. However it has been shown that for certain classes of problem, the convergence of the underlying solution algorithm is strongly influenced by the shape or aspect ratio of the subdomains. In this paper therefore, we modify the multilevel algorithms in order to optimise a cost function based on aspect ratio. Several variants of the algorithms are tested and shown to provide excellent results.

Load balancing for aspect ratio in adaptive finite element simulations

In parallel adaptive finite element simulations the work load on the individual processors may change frequently. To (re)distribute the load evenly over the processors a load balancing heuristic is needed. Common strategies try to minimise subdomain dependencies by optimising the cutsize of the partitioning. However for certain solvers cutsize only plays a minor role, and their convergence is highly dependent on the subdomain shapes. Degenerated subdomain shapes cause them to need significantly more iterations to converge. In this work a new parallel load balancing strategy is introduced which directly addresses the problem of generating and conserving reasonably good subdomain shapes in a dynamically changing Finite Element Simulation. Geometric data is used to formulate several cost functions to rate elements in terms of their suitability to be migrated. The well known diffusive method which calculates the necessary load flow is enhanced by weighting the subdomain edges with the help of these cost functions. The proposed methods have been tested and results are presented.

Multilevel mesh partitioning for aspect ratio

Multilevel algorithms are a successful class of optimisation techniques which address the mesh partitioning problem. They usually combine a graph contraction algorithm together with a local optimisation method which refines the partition at each graph level. To date these algorithms have been used almost exclusively to minimise the cut-edge weight, however it has been shown that for certain classes of solution algorithm, the convergence of the solver is strongly influenced by the subdomain aspect ratio. In this paper therefore, we modify the multilevel algorithms in order to optimise a cost function based on aspect ratio. Several variants of the algorithms are tested and shown to provide excellent results.

Aspect ratio for mesh partitioning

This paper deals with the measure of Aspect Ratio for mesh partitioning and gives hints why, for certain solvers, the Aspect Ratio of partitions plays an important role. We define and rate different kinds of Aspect Ratio, present a new center-based partitioning method which optimizes this measure implicitly and rate several existing partitioning methods and tools under the criterion of Aspect Ratio.

A.G.B. ter Meulen, Representing Time in Natural Language: The Dynamic Interpretation of Tense and Aspect, The MIT Press, 1997, ISBN: 978-0262200998 [Book review]

Abstract not available

Apport d'un programme de génétique à une filière de production aquacole : l'exemple de l'ostréiculture

Two oyster species are currently present along the French coasts : the indigenous European flat oyster (Ostrea edulis), and the Pacific cupped oyster (Crassostrea gigas), that has been introduced from Japan since the beginning of the 70ies. The flat oyster successively suffered from two protozoan diseases during the 60ies and its production decreased from 20 000 tons/year by that time to 1 500 tons/year nowadays. Consequently, the oyster production is principally (99%) based upon the Pacific oyster species with approximately 150 000 tons/year among which 90% are grown from the natural spat. However, the hatchery production of this species is developing and was estimated to 400 to 800 millions spat in 2002. Moreover, strengthened relationships between IFREMER and the 5 commercial hatcheries, that all joined the SYSAAF (Union of the French poultry, shellfish and fish farming selectors), allow to plan for new genetic breeding programs. At the end of the 80ies, IFREMER initiated a genetic breeding program for the resistance of the European flat oyster to the bonamiosis, and obtained strains more tolerant to this disease. After two generations of massal selection, molecular markers had identified a reduced genetic basis in this program. It was then reoriented to an intra-familial selection. However, we were confronted to a zootechnic problem to manage such a scheme and we compromised by an intra-cohorts of families selection scheme managed using molecular markers. The program has now reached the transfer level with experimentation at a professional scale. Concerning the Pacific cupped oyster, and in parallel with the obtaining and the study of polyploids, performance of different Asian cupped oyster strains were compared to the one introduced in France thirty years ago and currently suffering from summer mortalities. The local strain exhibited better performance, certainly based upon a good local adaptation. In other respects, although early growth is a relevant criteria for selection for growth to commercial stage, it is not to be privileged in the context of an oyster producing region with a limited food availability. Contrary, the spat summer mortality became a priority for numerous teams (genetic, physiology, pathology, ecology,...) joined in the MOREST program. The first results showed important survival differences between fullsib and halsib families. They indicate a genetic determinism to this character "survival" and promote for its selection.

Orthogonal persistence in Java supported by aspect- oriented programming and reflection

The persistence concern implemented as an aspect has been studied since the appearance of the Aspect-Oriented paradigm. Frequently, persistence is given as an example that can be aspectized, but until today no real world solution has applied that paradigm. Such solution should be able to enhance the programmer productivity and make the application less prone to errors. To test the viability of that concept, in a previous study we developed a prototype that implements Orthogonal Persistence as an aspect. This first version of the prototype was already fully functional with all Java types including arrays. In this work the results of our new research to overcome some limitations that we have identified on the data type abstraction and transparency in the prototype are presented. One of our goals was to avoid the Java standard idiom for genericity, based on casts, type tests and subtyping. Moreover, we also find the need to introduce some dynamic data type abilities. We consider that the Reflection is the solution to those issues. To achieve that, we have extended our prototype with a new static weaver that preprocesses the application source code in order to introduce changes to the normal behavior of the Java compiler with a new generated reflective code.

An aspect-oriented framework for orthogonal persistence

The life cycle of software applications in general is very short and with extreme volatile requirements. Within these conditions programmers need development tools and techniques with an extreme level of productivity. We consider the code reuse as the most prominent approach to solve that problem. Our proposal uses the advantages provided by the Aspect-Oriented Programming in order to build a reusable framework capable to turn both programmer and application oblivious as far as data persistence is concerned, thus avoiding the need to write any line of code about that concern. Besides the benefits to productivity, the software quality increases. This paper describes the actual state of the art, identifying the main challenge to build a complete and reusable framework for Orthogonal Persistence in concurrent environments with support for transactions. The present work also includes a successfully developed prototype of that framework, capable of freeing the programmer of implementing any read or write data operations. This prototype is supported by an object oriented database and, in the future, will also use a relational database and have support for transactions.

Débalancement du métabolisme des acides gras polyinsaturés à longues chaînes chez les porteurs de l'apolipoprotéine E ε4

Les porteurs de l’apolipoprotéine E ε4 (APOE4) sont à risque accru de développer un déclin cognitif et/ou des maladies cardiovasculaires comparativement aux non-porteurs. Ceci serait partiellement attribuable à un débalancement dans le métabolisme de l’acide docosahexaénoïque (DHA), un acide gras (AG) polyinsaturé oméga-3 qui joue un rôle crucial dans la santé du cerveau et du cœur. La consommation d’une diète riche en AG saturés et la présence de surpoids pourraient exacerber ce débalancement puisque ces facteurs modifient l’homéostasie du DHA. Des données préliminaires suggèrent que la consommation d’un supplément à haute dose de DHA, sur le long terme, permettrait de rétablir l’homéostasie de cet AG chez les porteurs de l’APOE4. L’objectif de la première étude était d’évaluer la réponse plasmatique à un supplément de DHA chez des participants consommant une diète riche en AG saturés, et ce, en fonction de l’indice de masse corporelle (IMC) et du statut de porteur de l’APOE4. Cette étude a démontré une interaction génotype x IMC sur la réponse plasmatique de l’acide arachidonique (AA) et du DHA au supplément. De plus, les porteurs de l'APOE4 étaient de plus faibles répondeurs au supplément de DHA comparativement aux non-porteurs, mais seulement chez les participants en surpoids. L’objectif de la seconde étude était d’évaluer si une diète riche en DHA pendant huit mois permet de rétablir les niveaux de DHA dans le foie de souris porteuses de l’APOE4 et d’évaluer si les transporteurs hépatiques d’AG sont impliqués dans ce rétablissement. Les résultats ont démontré que sous une diète contrôle, les concentrations hépatiques d’AA et de DHA étaient plus élevées chez les souris APOE4 comparativement aux souris APOE3 et que le transporteur d’AG hépatiques FABP1 est impliqué. Par contre, chez les souris ayant consommé la diète riche en DHA, les niveaux d’AA et de DHA étaient similaires entre les génotypes. Ceci suggère qu’une supplémentation à long terme en DHA pourrait rétablir l’homéostasie de l’AA et du DHA chez les porteurs de l’APOE4. Puisque le DHA est impliqué dans la santé du cerveau et du cœur, la consommation de hautes doses de DHA chez les porteurs de l’APOE4 pourrait contribuer à diminuer leur risque de développer un déclin cognitif et/ou des maladies cardiovasculaires mais cette association devra être évaluée dans des études ultérieures.

Criblage génétique à la recherche de nouveaux gènes essentiels influençant l’homéostasie des télomères chez Saccharomyces cerevisiae : Un défi de tailles.

Résumé : Chez la levure Saccharomyces cerevisiae, la régulation de la longueur des télomères témoigne de la compensation entre mécanismes d'érosion (exonucléases, réplication semi-conservative et résection), facteurs d’élongation (la télomérase, transcriptase inverse à l'action retrouvée dans 90% des cancers humains) et actions de diverses protéines de régulation télomérique spécifiques, conférant aux télomères leur caractère de « capuchon » protégeant les extrémités des chromosomes eucaryotes. Afin de savoir si les gènes impossibles à déléter, car essentiels à la survie cellulaire, jouent aussi un rôle sur l’homéostasie télomérique, j'ai réalisé un criblage génétique utilisant des mutants tet-off de la levure pour lesquels la sous-expression considérable d'un gène essentiel a été induite de façon conditionnelle. Ceci permet d’étudier les effets qui en résultent sur l’homéostasie des télomères. Au total, mon travail a traité plus de 662 gènes essentiels pour lesquels j'ai analysé le phénotype de longueur des télomères de manière qualitative par comparaison des télomères de souches mutées par rapport à ceux de souches de type sauvage. Puis, grâce à l’amélioration technique que j'ai mise au point, la quantification de la taille des répétitions télomériques de 300 de ces souches a déjà pu être précisément analysée. Il est notable que tous les gènes essentiels étudiés ici ont des effets très différents qui résultent en des chromosomes possédant des télomères de longueur très inégale. Pour près de 40% des mutants analysés, les tailles de télomères sont apparues critiquement différentes de celles normalement présentées par la levure, beaucoup de ces gènes essentiels étant impliqués dans des mécanismes affectant le cycle cellulaire, la réparation, etc. La majorité des gènes criblés apporte un important complément d’information dans une littérature presque inexistante sur les effets de gènes essentiels de la levure au niveau de la biologie des télomères. C’est le cas des mutations de YHR122W (montrant des télomères long) et YOR262W (télomères courts), deux gènes qui sont apparus d'après mes résultats nécessaires au maintien de l'homéostasie télomérique (prenant place dans un grand ensemble de gènes que j’ai dénommé gènes ETL pour Essential for Telomere Length Maintenance).

La stimulation de la cétogenèse par la prise de différents suppléments alimentaires : carnitine, leucine, butyrate et monoglycéride d’octanoate

Introduction : Un hypométabolisme du glucose au cerveau peut apparaître des décennies avant le diagnostic de maladie d’Alzheimer. Pourtant, le métabolisme des cétones, le carburant alternatif principal au glucose, n’est pas altéré, autant chez les personnes plus âgées que chez les personnes atteintes de la maladie d’Alzheimer. Les méthodes connues (diète cétogène, jeûne, huile de triglycérides de moyennes chaînes) pour augmenter la production de cétones comportent leurs inconvénients. L’objectif de ces projets était de vérifier l’efficacité de produits commerciaux vendus à cet effet et d’évaluer d’autres molécules qui pourraient être utilisées pour leur propriété cétogène. Ce sont des suppléments alimentaires pouvant servir de substrat pour la cétogenèse (butyrate, monoglycéride d’octanoate (O-MAG), leucine) ou de facilitateur du transport des acides gras (carnitine). Méthodes : Pour ce faire, les participants devaient se présenter au laboratoire pour plusieurs demi-journées d’étude d’une durée de 4 heures. Lors de ces journées, un des suppléments leur était servi avec un déjeuner et des prises de sang étaient effectuées toutes les 30 minutes. Résultats : Le produit commercial contenant des MCT, le butyrate, l’O-MAG et la leucine ont permis d’augmenter respectivement les concentrations maximales en cétones plasmatiques de 568, 226, 67 et 70 µmol/L (p≤0,05) par rapport au contrôle. De plus, la concentration plasmatique en octanoate était corrélée significativement avec la concentration sanguine d’acétoacétate (r=0,85 ; p <0,0001) et de β-hydroxybutyrate (r=0,58 ; p=0,01). L’aire sous la courbe par gramme de produit ingéré montre que le butyrate était le supplément cétogène le plus efficace et était plus cétogène que le produit commercial, l’O-MAG et la leucine (p=0,009). Discussion : Le butyrate était 3 fois plus cétogène que tous les autres suppléments testés. Par contre, son ingestion a causé quelques effets secondaires à certains participants. La leucine a été le seul supplément à ne créer aucun inconfort chez les participants. Il faudrait donc étudier la possibilité de combiner plusieurs molécules dans un supplément chimiquement pensé pour être le plus efficace possible et pour être intéressant lors d’une utilisation quotidienne.

Projet GERMON. Structure génétique et migration du thon Germon

The GERMON project had several aims i) to understand the populations’ structure between albacore tuna southwest of the Indian Ocean and southeast Atlantic, ii) to determine the origin of juveniles observed in South Africa iii) to improve the understanding of the biology field (Size/Size and Size/Weight; reproduction and feeding area; trophic linkages) and iv) to initiate work on chemical analyzes and adaptation of the albacore species to its environment. These aims have been held and the results allow a better understanding of the management albacore. A general summary of results is presented in Part 9.

La recherche internationale en génétique et l’utilisation secondaire des données : entre dissociation et harmonisation

L’étude des polymorphismes et des aspects multifactoriels des déterminants de la santé suscite un engouement majeur envers la recherche populationnelle en génétique et génomique. Cette méthode de recherche requiert cependant la collecte et l’analyse d’un nombre élevé d’échantillons biologiques et de données associées, ce qui stimule le développement des biobanques. Ces biobanques, composées des données personnelles et de santé de milliers de participants, constituent désormais une ressource essentielle permettant l’étude de l’étiologie des maladies complexes et multifactorielles, tout en augmentant la rapidité et la fiabilité des résultats de recherche. Afin d’optimiser l’utilisation de ces ressources, les chercheurs combinent maintenant les informations contenues dans différentes biobanques de manière à créer virtuellement des mégacohortes de sujets. Cependant, tout partage de données à des fins de recherche internationale est dépendant de la possibilité, à la fois légale et éthique, d’utiliser ces données aux fins pressenties. Le droit d’utiliser les données personnelles, médicales et génétiques de participants dans le cadre de recherches internationales est soumis à un ensemble complexe et exhaustif d’exigences légales et éthiques. Cette complexité est exacerbée lorsque les participants sont décédés. Fondée sur une révision de l’interprétation individualiste du concept de consentement éclairé, ainsi qu’une perspective constructiviste des concepts de confiance et d’autonomie, cette thèse se situe au carrefour de la recherche, du droit et de l’éthique, et a pour objectif de proposer un modèle promouvant l’harmonisation éthique et juridique des données aux fins de recherches internationales en génétique.

Trois expositions environnementales, un trouble : perturbations endocrine, du métabolisme monocarboné, et du microbiote intestinal maternel pendant la gestation déclenchent des phénotypes de type autistique chez le rat de type sauvage

Les Troubles du Spectre Autistique (TSA) sont caractérisés par deux principaux symptômes : des difficultés de communication sociale et des comportements stéréotypés et intérêts restreints. Les TSA touchent 5 fois plus les garçons que les filles et une augmentation de la prévalence exponentielle et continue a été observée aux États-Unis ces dernières décennies. Cette augmentation ne peut s’expliquer par les facteurs génétiques à eux seuls qui ne représentent que 5 à 15% des cas de TSA. Il est donc indispensable d’identifier de potentiels facteurs de risque environnementaux des TSA. Le but de ce travail est d’étudier différents facteurs environnementaux potentiellement modifiables dans le développement de phénotypes autistiques dans différents modèles précliniques des TSA. Les objectifs spécifiques sont : (i) caractériser les effets neurocomportementaux provoqués par une exposition périnatale simultanée à 5 perturbateurs endocriniens parmi les plus prévalent dans notre environnement quotidien (DEHP, DBP, DiNP, BDE-47, BDE-99) à de faibles doses pertinentes pour l’exposition humaine, (ii) identifier les effets neurocomportementaux associés à une altération périconceptionnelle du microbiote maternelle (iii) déterminer les effets neurocomportementaux associés à une altération périconceptionnelle du métabolisme monocarboné. Les résultats présentés dans cette thèse démontrent le potentiel de chacun de ces facteurs environnementaux d’altérer le développement cérébral fœtal. Chaque condition expérimentale a provoqué l’apparition de traits autistiques chez les rats, avec des spécificités comportementales pour chaque exposition développementale. Des déficits d’interactions sociales ont été observés dans chaque situation expérimentale, associés soit à de l’anxiété, de l’hyperactivité, des altérations d’intégration sensorimotrice, et/ou des stéréotypies. Cela nous force à considérer les TSA comme une pathologie aux multiples facettes où l’hétérogénéité des tableaux cliniques est représentative de l’hétérogénéité des causes possibles. La multitude des interactions environnementales courantes possibles avec l’épigénome pourrait être à la base de la grande diversité observée dans la sévérité des symptômes et / ou des comorbidités des TSA. Ce travail ouvre des perspectives futures de prévention ciblée des TSA fondées sur de potentielles modifications de l’environnement comme la réduction de l’exposition aux perturbateurs endocriniens, ou des supplémentations en donneurs monocarbonés (e.g. acide folique) et/ou probiotiques.

Dynamique de la variation génétique et épigénétique chez un vertébré kleptogène

La variation phénotypique est essentielle à la persistance des organismes dans le temps ainsi qu’à la colonisation de nouveaux habitats. Les principales sources de variation phénotypique sont la génétique et l'épigénétique. L'épigénétique a été proposé comme un atout important pour les organismes asexués pour compenser le manque de diversité génétique. L'objectif de cette étude est d'évaluer si l’absence de variation génétique est compensée par l'épigénétique en comparant les profils de méthylation d’individus gynogènes et kleptogènes des hybrides de salamandre à points bleus. Les individus échantillonnés s’organisent en cinq groupes génétiquement différenciés, provenant du même haplome paternel A. jeffersonianum. Deux des cinq groupes sont exclusivement gynogènes, pour des raisons écologiques ou génomiques. Les trois autres groupes sont formés d’individus parfois kleptogènes, car ils présentent une variation génétique plus élevée au sein d’un site qu’entre les sites, en plus de porter des allèles très divergents par rapport à la distribution globale des allèles hybrides, trouvés en haute fréquence dans les populations sympatriques de A. laterale. Les patrons épigénétiques sont variables et distincts entre les cinq groupes génétiques. Les groupes gynogènes sont les seuls à présenter un effet environnemental significatif sur leurs patrons épigénétiques, suggérant que ces individus clonaux doivent être en mesure de maximiser leur potentiel de variation épigénétique pour faire face à des variations environnementales.