Spectral analysis of four 'hypervariable' AGN: a micro-needle in the haystack?

We analyze four extreme AGN transients to explore the possibility that they are caused by rare, high-amplitude microlensing events. These previously unknown type-I AGN are located in the redshift range 0.6-1.1 and show changes of > 1.5 magnitudes in the g-band on a timescale of ~years. Multi-epoch optical spectroscopy, from the William Herschel Telescope, shows clear differential variability in the broad line fluxes with respect to the continuum changes and also evolution in the line profiles. In two cases a simple point-source, point-lens microlensing model provides an excellent match to the long-term variability seen in these objects. For both models the parameter constraints are consistent with the microlensing being due to an intervening stellar mass object but as yet there is no confirmation of the presence of an intervening galaxy. The models predict a peak amplification of 10.3/13.5 and an Einstein timescale of 7.5/10.8 years respectively. In one case the data also allow constraints on the size of the CIII] emitting region, with some simplifying assumptions, to to be ~1.0-6.5 light-days and a lower limit on the size of the MgII emitting region to be > 9 light-days (half-light radii). This CIII] radius is perhaps surprisingly small. In the remaining two objects there is spectroscopic evidence for an intervening absorber but the extra structure seen in the lightcurves requires a more complex lensing scenario to adequately explain.

Leistungsorientierte Bewertung und Auswahl von Materialbereitstellungsstrategien mittels Fuzzy Axiomatic Design

Eine effiziente Gestaltung von Materialbereitstellungsprozessen ist eine entscheidende Voraussetzung für die Sicherstellung einer hohen Verfügbarkeit von Materialien in der Montage. Die Auswahl adäquater Bereitstellungsstrategien muss sich stets an den Anforderungen des Materialbereitstellungsprozesses orientieren. Die Leistungsanforderungen an eine effektive Materialbereitstellung werden maßgeblich durch den Montageprozess determiniert. Diesen Leistungsanforderungen ist eine passgenaue Materialbereitstellungsstrategie gegenüberzustellen. Die Formulierung der Leistungsanforderungen kann dabei in qualitativer oder quantitativer Form erfolgen. Allein die Berücksichtigung quantitativer Daten ist unzureichend, denn häufig liegen zum Zeitpunkt der Planung weder belastbare quantitative Daten vor, noch erscheint der Aufwand zu deren Ermittlung angemessen. Zudem weisen die herkömmlichen Methoden, die im Rahmen der Auswahl von Materialbereitstellungsstrategien häufig eingesetzt werden, den Nachteil auf, dass eine Nichterfüllung einer bestimmten Leistungsanforderung durch eine besonders gute Erfüllung einer anderen Leistungsanforderung kompensiert werden kann (Zeit vs. Qualität). Um die Auswahl einer Materialbereitstellungsstrategie unter Berücksichtigung qualitativer und quantitativer Anforderungen durchführen zu können, eignet sich in besonderer Weise die Methode des Fuzzy Axiomatic Designs. Diese Methode erlaubt einen Abgleich von Anforderungen an den Materialbereitstellungsprozess und der Eignung unterschiedlicher Materialbereitstellungsstrategien.

Justified assessments of service provider reputation

Abstract Reputation, influenced by ratings from past clients, is crucial for providers competing for custom. For new providers with less track record, a few negative ratings can harm their chances of growing. In the JASPR project, we aim to look at how to ensure automated reputation assessments are justified and informative. Even an honest balanced review of a service provision may still be an unreliable predictor of future performance if the circumstances differ. For example, a service may have previously relied on different sub-providers to now, or been affected by season-specific weather events. A common way to ameliorate the ratings that may not reflect future performance is by weighting by recency. We argue that better results are obtained by querying provenance records on how services are provided for the circumstances of provision, to determine the significance of past interactions. Informed by case studies in global logistics, taxi hire, and courtesy car leasing, we are going on to explore the generation of explanations for reputation assessments, which can be valuable both for clients and for providers wishing to improve their match to the market, and applying machine learning to predict aspects of service provision which may influence decisions on the appropriateness of a provider. In this talk, I will give an overview of the research conducted and planned on JASPR. Speaker Biography Dr Simon Miles Simon Miles is a Reader in Computer Science at King's College London, UK, and head of the Agents and Intelligent Systems group. He conducts research in the areas of normative systems, data provenance, and medical informatics at King's, and has published widely and manages a number of research projects in these areas. He was previously a researcher at the University of Southampton after graduating from his PhD at Warwick. He has twice been an organising committee member for the Autonomous Agents and Multi-Agent Systems conference series, and was a member of the W3C working group which published standards on interoperable provenance data in 2013.

Development of Imaging Mass Spectrometry Analysis of Lipids in Biological and Clinically Relevant Applications

La spectrométrie de masse mesure la masse des ions selon leur rapport masse sur charge. Cette technique est employée dans plusieurs domaines et peut analyser des mélanges complexes. L’imagerie par spectrométrie de masse (Imaging Mass Spectrometry en anglais, IMS), une branche de la spectrométrie de masse, permet l’analyse des ions sur une surface, tout en conservant l’organisation spatiale des ions détectés. Jusqu’à présent, les échantillons les plus étudiés en IMS sont des sections tissulaires végétales ou animales. Parmi les molécules couramment analysées par l’IMS, les lipides ont suscité beaucoup d'intérêt. Les lipides sont impliqués dans les maladies et le fonctionnement normal des cellules; ils forment la membrane cellulaire et ont plusieurs rôles, comme celui de réguler des événements cellulaires. Considérant l’implication des lipides dans la biologie et la capacité du MALDI IMS à les analyser, nous avons développé des stratégies analytiques pour la manipulation des échantillons et l’analyse de larges ensembles de données lipidiques. La dégradation des lipides est très importante dans l’industrie alimentaire. De la même façon, les lipides des sections tissulaires risquent de se dégrader. Leurs produits de dégradation peuvent donc introduire des artefacts dans l’analyse IMS ainsi que la perte d’espèces lipidiques pouvant nuire à la précision des mesures d’abondance. Puisque les lipides oxydés sont aussi des médiateurs importants dans le développement de plusieurs maladies, leur réelle préservation devient donc critique. Dans les études multi-institutionnelles où les échantillons sont souvent transportés d’un emplacement à l’autre, des protocoles adaptés et validés, et des mesures de dégradation sont nécessaires. Nos principaux résultats sont les suivants : un accroissement en fonction du temps des phospholipides oxydés et des lysophospholipides dans des conditions ambiantes, une diminution de la présence des lipides ayant des acides gras insaturés et un effet inhibitoire sur ses phénomènes de la conservation des sections au froid sous N2. A température et atmosphère ambiantes, les phospholipides sont oxydés sur une échelle de temps typique d’une préparation IMS normale (~30 minutes). Les phospholipides sont aussi décomposés en lysophospholipides sur une échelle de temps de plusieurs jours. La validation d’une méthode de manipulation d’échantillon est d’autant plus importante lorsqu’il s’agit d’analyser un plus grand nombre d’échantillons. L’athérosclérose est une maladie cardiovasculaire induite par l’accumulation de matériel cellulaire sur la paroi artérielle. Puisque l’athérosclérose est un phénomène en trois dimension (3D), l'IMS 3D en série devient donc utile, d'une part, car elle a la capacité à localiser les molécules sur la longueur totale d’une plaque athéromateuse et, d'autre part, car elle peut identifier des mécanismes moléculaires du développement ou de la rupture des plaques. l'IMS 3D en série fait face à certains défis spécifiques, dont beaucoup se rapportent simplement à la reconstruction en 3D et à l’interprétation de la reconstruction moléculaire en temps réel. En tenant compte de ces objectifs et en utilisant l’IMS des lipides pour l’étude des plaques d’athérosclérose d’une carotide humaine et d’un modèle murin d’athérosclérose, nous avons élaboré des méthodes «open-source» pour la reconstruction des données de l’IMS en 3D. Notre méthodologie fournit un moyen d’obtenir des visualisations de haute qualité et démontre une stratégie pour l’interprétation rapide des données de l’IMS 3D par la segmentation multivariée. L’analyse d’aortes d’un modèle murin a été le point de départ pour le développement des méthodes car ce sont des échantillons mieux contrôlés. En corrélant les données acquises en mode d’ionisation positive et négative, l’IMS en 3D a permis de démontrer une accumulation des phospholipides dans les sinus aortiques. De plus, l’IMS par AgLDI a mis en évidence une localisation différentielle des acides gras libres, du cholestérol, des esters du cholestérol et des triglycérides. La segmentation multivariée des signaux lipidiques suite à l’analyse par IMS d’une carotide humaine démontre une histologie moléculaire corrélée avec le degré de sténose de l’artère. Ces recherches aident à mieux comprendre la complexité biologique de l’athérosclérose et peuvent possiblement prédire le développement de certains cas cliniques. La métastase au foie du cancer colorectal (Colorectal cancer liver metastasis en anglais, CRCLM) est la maladie métastatique du cancer colorectal primaire, un des cancers le plus fréquent au monde. L’évaluation et le pronostic des tumeurs CRCLM sont effectués avec l’histopathologie avec une marge d’erreur. Nous avons utilisé l’IMS des lipides pour identifier les compartiments histologiques du CRCLM et extraire leurs signatures lipidiques. En exploitant ces signatures moléculaires, nous avons pu déterminer un score histopathologique quantitatif et objectif et qui corrèle avec le pronostic. De plus, par la dissection des signatures lipidiques, nous avons identifié des espèces lipidiques individuelles qui sont discriminants des différentes histologies du CRCLM et qui peuvent potentiellement être utilisées comme des biomarqueurs pour la détermination de la réponse à la thérapie. Plus spécifiquement, nous avons trouvé une série de plasmalogènes et sphingolipides qui permettent de distinguer deux différents types de nécrose (infarct-like necrosis et usual necrosis en anglais, ILN et UN, respectivement). L’ILN est associé avec la réponse aux traitements chimiothérapiques, alors que l’UN est associé au fonctionnement normal de la tumeur.

Infrared image enhancement based on hybrid-domain consideration and data fusion methods

Au cours des dernières décennies, l’effort sur les applications de capteurs infrarouges a largement progressé dans le monde. Mais, une certaine difficulté demeure, en ce qui concerne le fait que les objets ne sont pas assez clairs ou ne peuvent pas toujours être distingués facilement dans l’image obtenue pour la scène observée. L’amélioration de l’image infrarouge a joué un rôle important dans le développement de technologies de la vision infrarouge de l’ordinateur, le traitement de l’image et les essais non destructifs, etc. Cette thèse traite de la question des techniques d’amélioration de l’image infrarouge en deux aspects, y compris le traitement d’une seule image infrarouge dans le domaine hybride espacefréquence, et la fusion d’images infrarouges et visibles employant la technique du nonsubsampled Contourlet transformer (NSCT). La fusion d’images peut être considérée comme étant la poursuite de l’exploration du modèle d’amélioration de l’image unique infrarouge, alors qu’il combine les images infrarouges et visibles en une seule image pour représenter et améliorer toutes les informations utiles et les caractéristiques des images sources, car une seule image ne pouvait contenir tous les renseignements pertinents ou disponibles en raison de restrictions découlant de tout capteur unique de l’imagerie. Nous examinons et faisons une enquête concernant le développement de techniques d’amélioration d’images infrarouges, et ensuite nous nous consacrons à l’amélioration de l’image unique infrarouge, et nous proposons un schéma d’amélioration de domaine hybride avec une méthode d’évaluation floue de seuil amélioré, qui permet d’obtenir une qualité d’image supérieure et améliore la perception visuelle humaine. Les techniques de fusion d’images infrarouges et visibles sont établies à l’aide de la mise en oeuvre d’une mise en registre précise des images sources acquises par différents capteurs. L’algorithme SURF-RANSAC est appliqué pour la mise en registre tout au long des travaux de recherche, ce qui conduit à des images mises en registre de façon très précise et des bénéfices accrus pour le traitement de fusion. Pour les questions de fusion d’images infrarouges et visibles, une série d’approches avancées et efficaces sont proposés. Une méthode standard de fusion à base de NSCT multi-canal est présente comme référence pour les approches de fusion proposées suivantes. Une approche conjointe de fusion, impliquant l’Adaptive-Gaussian NSCT et la transformée en ondelettes (Wavelet Transform, WT) est propose, ce qui conduit à des résultats de fusion qui sont meilleurs que ceux obtenus avec les méthodes non-adaptatives générales. Une approche de fusion basée sur le NSCT employant la détection comprime (CS, compressed sensing) et de la variation totale (TV) à des coefficients d’échantillons clairsemés et effectuant la reconstruction de coefficients fusionnés de façon précise est proposée, qui obtient de bien meilleurs résultats de fusion par le biais d’une pré-amélioration de l’image infrarouge et en diminuant les informations redondantes des coefficients de fusion. Une procédure de fusion basée sur le NSCT utilisant une technique de détection rapide de rétrécissement itératif comprimé (fast iterative-shrinking compressed sensing, FISCS) est proposée pour compresser les coefficients décomposés et reconstruire les coefficients fusionnés dans le processus de fusion, qui conduit à de meilleurs résultats plus rapidement et d’une manière efficace.

The Role of Corals on Tsunami Dynamics in an Island Setting: A Case Study of Tutuila Island

Thesis (Ph.D.)--University of Washington, 2016-07

Multi-Disciplinary Applications of Oceanographic Geophysical Data Collection

Thesis (Ph.D.)--University of Washington, 2016-08

Biodiversité des pollinisateurs dans les cannebergières : effets des pratiques culturales, du type de sol et de l'habitat naturel

Les pollinisateurs indigènes sont importants pour la production de canneberges. Ils sont pourtant menacés par les pratiques agricoles qui s’intensifient. Pour établir un plan de conservation efficace, une meilleure connaissance des facteurs intrinsèques aux exploitations est essentielle. L’objectif principal de cette étude était de déterminer la diversité et abondance des abeilles et syrphes retrouvées en cannebergières. Quinze fermes ont été échantillonnées selon la régie de culture, le type de sol et le type d’habitat naturel retrouvé près des cannebergières. Des pièges-bols disposés en transect ainsi que l’utilisation de filet entomologique ont été utilisés pour échantillonner les pollinisateurs. Au total, 135 espèces de pollinisateurs indigènes ont été capturées en 2013 et 2014. Le type de sol ainsi que l’habitat naturel influençaient les communautés de pollinisateurs, alors que la régie de culture ne les affectait pas. L’abeille Melitta americana, spécialiste du pollen de canneberge, a été capturée plus souvent dans les tourbières.

Applications for nanomaterials in critical technologies

This thesis is devoted to the development, synthesis, properties, and applications of nano materials for critical technologies, including three areas: (1) Microbial contamination of drinking water is a serious problem of global significance. About 51% of the waterborne disease outbreaks in the United States can be attributed to contaminated ground water. Development of metal oxide nanoparticles, as viricidal materials is of technological and fundamental scientific importance. Nanoparticles with high surface areas and ultra small particle sizes have dramatically enhanced efficiency and capacity of virus inactivation, which cannot be achieved by their bulk counterparts. A series of metal oxide nanoparticles, such as iron oxide nanoparticles, zinc oxide nanoparticles and iron oxide-silver nanoparticles, coated on fiber substrates was developed in this research for evaluation of their viricidal activity. We also carried out XRD, TEM, SEM, XPS, surface area measurements, and zeta potential of these nanoparticles. MS2 virus inactivation experiments showed that these metal oxide nanoparticle coated fibers were extremely powerful viricidal materials. Results from this research suggest that zinc oxide nanoparticles with diameter of 3.5 nm, showing an isoelectric point (IEP) at 9.0, were well dispersed on fiberglass. These fibers offer an increase in capacity by orders of magnitude over all other materials. Compared to iron oxide nanoparticles, zinc oxide nanoparticles didn’t show an improvement in inactivation kinetics but inactivation capacities did increase by two orders of magnitude to 99.99%. Furthermore, zinc oxide nanoparticles have higher affinity to viruses than the iron oxide nanoparticles in presence of competing ions. The advantages of zinc oxide depend on high surface charge density, small nanoparticle sizes and capabilities of generating reactive oxygen species. The research at its present stage of development appears to offer the best avenue to remove viruses from water. Without additional chemicals and energy input, this system can be implemented by both points of use (POU) and large-scale use water treatment technology, which will have a significant impact on the water purification industry. (2) A new family of aliphatic polyester lubricants has been developed for use in micro-electromechanical systems (MEMS), specifically for hard disk drives that operate at high spindle speeds (>15000rpm). Our program was initiated to address current problems with spin-off of the perfluoroether (PFPE) lubricants. The new polyester lubricant appears to alleviate spin-off problems and at the same time improves the chemical and thermal stability. This new system provides a low cost alternative to PFPE along with improved adhesion to the substrates. In addition, it displays a much lower viscosity, which may be of importance to stiction related problems. The synthetic route is readily scalable in case additional interest emerges in other areas including small motors. (3) The demand for increased signal transmission speed and device density for the next generation of multilevel integrated circuits has placed stringent demands on materials performance. Currently, integration of the ultra low-k materials in dual Damascene processing requires chemical mechanical polishing (CMP) to planarize the copper. Unfortunately, none of the commercially proposed dielectric candidates display the desired mechanical and thermal properties for successful CMP. A new polydiacetylene thermosetting polymer (DEB-TEB), which displays a low dielectric constant (low-k) of 2.7, was recently developed. This novel material appears to offer the only avenue for designing an ultra low k dielectric (1.85k), which can still display the desired modulus (7.7Gpa) and hardness (2.0Gpa) sufficient to withstand the process of CMP. We focused on further characterization of the thermal properties of spin-on poly (DEB-TEB) ultra-thin film. These include the coefficient of thermal expansion (CTE), biaxial thermal stress, and thermal conductivity. Thus the CTE is 2.0*10-5K-1 in the perpendicular direction and 8.0*10-6 K-1 in the planar direction. The low CTE provides a better match to the Si substrate which minimizes interfacial stress and greatly enhances the reliability of the microprocessors. Initial experiments with oxygen plasma etching suggest a high probability of success for achieving vertical profiles.

Run-time profiling of Algol 68-R programs using DIDYMUS and SCAMP

Information concerning the run-time behaviour of programs ("program profiling") can be of the greatest assistance in improving program efficiency. Two software devices have been developed for use on ICL 1900 Series machines to provide such information. DIDYMUS is probabilistic in approach and uses multi- tasking facilities to sample the instruction addresses used by a program at run time. It will work regardless of the source language of the program and matches the detected addresses against a loader map to produce a histogram. SCAMP is restricted to profiling Algol 68-R programs, but provides deterministic information concerning those language constructs that are monitored. Procedure calls to appropriate counting routines are inserted into the source text in a pre-pass prior to compilation. The profile information is printed out at the end of the program run. It has been found that these two approaches complement each other very effectively.

Task-based approach used on surfaces sampling strategy definition: the case of antineoplastic occupational exposure

Task-based approach implicates identifying all the tasks developed in each workplace aiming to refine the exposure characterization. The starting point of this approach is the recognition that only through a more detailed and comprehensive understanding of tasks is possible to understand, in more detail, the exposure scenario. In addition allows also the most suitable risk management measures identification. This approach can be also used when there is a need of identifying the workplace surfaces for sampling chemicals that have the dermal exposure route as the most important. In this case is possible to identify, through detail observation of tasks performance, the surfaces that involves higher contact (frequency) by the workers and can be contaminated. Identify the surfaces to sample when performing occupational exposure assessment to antineoplasic agents. Surfaces selection done based on the task-based approach.

Microfluidic platforms for the characterization of in meso membrane protein crystallization

Membrane proteins, which reside in the membranes of cells, play a critical role in many important biological processes including cellular signaling, immune response, and material and energy transduction. Because of their key role in maintaining the environment within cells and facilitating intercellular interactions, understanding the function of these proteins is of tremendous medical and biochemical significance. Indeed, the malfunction of membrane proteins has been linked to numerous diseases including diabetes, cirrhosis of the liver, cystic fibrosis, cancer, Alzheimer's disease, hypertension, epilepsy, cataracts, tubulopathy, leukodystrophy, Leigh syndrome, anemia, sensorineural deafness, and hypertrophic cardiomyopathy.1-3 However, the structure of many of these proteins and the changes in their structure that lead to disease-related malfunctions are not well understood. Additionally, at least 60% of the pharmaceuticals currently available are thought to target membrane proteins, despite the fact that their exact mode of operation is not known.4-6 Developing a detailed understanding of the function of a protein is achieved by coupling biochemical experiments with knowledge of the structure of the protein. Currently the most common method for obtaining three-dimensional structure information is X-ray crystallography. However, no a priori methods are currently available to predict crystallization conditions for a given protein.7-14 This limitation is currently overcome by screening a large number of possible combinations of precipitants, buffer, salt, and pH conditions to identify conditions that are conducive to crystal nucleation and growth.7,9,11,15-24 Unfortunately, these screening efforts are often limited by difficulties associated with quantity and purity of available protein samples. While the two most significant bottlenecks for protein structure determination in general are the (i) obtaining sufficient quantities of high quality protein samples and (ii) growing high quality protein crystals that are suitable for X-ray structure determination,7,20,21,23,25-47 membrane proteins present additional challenges. For crystallization it is necessary to extract the membrane proteins from the cellular membrane. However, this process often leads to denaturation. In fact, membrane proteins have proven to be so difficult to crystallize that of the more than 66,000 structures deposited in the Protein Data Bank,48 less than 1% are for membrane proteins, with even fewer present at high resolution (< 2Å)4,6,49 and only a handful are human membrane proteins.49 A variety of strategies including detergent solubilization50-53 and the use of artificial membrane-like environments have been developed to circumvent this challenge.43,53-55 In recent years, the use of a lipidic mesophase as a medium for crystallizing membrane proteins has been demonstrated to increase success for a wide range of membrane proteins, including human receptor proteins.54,56-62 This in meso method for membrane protein crystallization, however, is still by no means routine due to challenges related to sample preparation at sub-microliter volumes and to crystal harvesting and X-ray data collection. This dissertation presents various aspects of the development of a microfluidic platform to enable high throughput in meso membrane protein crystallization at a level beyond the capabilities of current technologies. Microfluidic platforms for protein crystallization and other lab-on-a-chip applications have been well demonstrated.9,63-66 These integrated chips provide fine control over transport phenomena and the ability to perform high throughput analyses via highly integrated fluid networks. However, the development of microfluidic platforms for in meso protein crystallization required the development of strategies to cope with extremely viscous and non-Newtonian fluids. A theoretical treatment of highly viscous fluids in microfluidic devices is presented in Chapter 3, followed by the application of these strategies for the development of a microfluidic mixer capable of preparing a mesophase sample for in meso crystallization at a scale of less than 20 nL in Chapter 4. This approach was validated with the successful on chip in meso crystallization of the membrane protein bacteriorhodopsin. In summary, this is the first report of a microfluidic platform capable of performing in meso crystallization on-chip, representing a 1000x reduction in the scale at which mesophase trials can be prepared. Once protein crystals have formed, they are typically harvested from the droplet they were grown in and mounted for crystallographic analysis. Despite the high throughput automation present in nearly all other aspects of protein structure determination, the harvesting and mounting of crystals is still largely a manual process. Furthermore, during mounting the fragile protein crystals can potentially be damaged, both from physical and environmental shock. To circumvent these challenges an X-ray transparent microfluidic device architecture was developed to couple the benefits of scale, integration, and precise fluid control with the ability to perform in situ X-ray analysis (Chapter 5). This approach was validated successfully by crystallization and subsequent on-chip analysis of the soluble proteins lysozyme, thaumatin, and ribonuclease A and will be extended to microfluidic platforms for in meso membrane protein crystallization. The ability to perform in situ X-ray analysis was shown to provide extremely high quality diffraction data, in part as a result of not being affected by damage due to physical handling of the crystals. As part of the work described in this thesis, a variety of data collection strategies for in situ data analysis were also tested, including merging of small slices of data from a large number of crystals grown on a single chip, to allow for diffraction analysis at biologically relevant temperatures. While such strategies have been applied previously,57,59,61,67 they are potentially challenging when applied via traditional methods due to the need to grow and then mount a large number of crystals with minimal crystal-to-crystal variability. The integrated nature of microfluidic platforms easily enables the generation of a large number of reproducible crystallization trials. This, coupled with in situ analysis capabilities has the potential of being able to acquire high resolution structural data of proteins at biologically relevant conditions for which only small crystals, or crystals which are adversely affected by standard cryocooling techniques, could be obtained (Chapters 5 and 6). While the main focus of protein crystallography is to obtain three-dimensional protein structures, the results of typical experiments provide only a static picture of the protein. The use of polychromatic or Laue X-ray diffraction methods enables the collection of time resolved structural information. These experiments are very sensitive to crystal quality, however, and often suffer from severe radiation damage due to the intense polychromatic X-ray beams. Here, as before, the ability to perform in situ X-ray analysis on many small protein crystals within a microfluidic crystallization platform has the potential to overcome these challenges. An automated method for collecting a "single-shot" of data from a large number of crystals was developed in collaboration with the BioCARS team at the Advanced Photon Source at Argonne National Laboratory (Chapter 6). The work described in this thesis shows that, even more so than for traditional structure determination efforts, the ability to grow and analyze a large number of high quality crystals is critical to enable time resolved structural studies of novel proteins. In addition to enabling X-ray crystallography experiments, the development of X-ray transparent microfluidic platforms also has tremendous potential to answer other scientific questions, such as unraveling the mechanism of in meso crystallization. For instance, the lipidic mesophases utilized during in meso membrane protein crystallization can be characterized by small angle X-ray diffraction analysis. Coupling in situ analysis with microfluidic platforms capable of preparing these difficult mesophase samples at very small volumes has tremendous potential to enable the high throughput analysis of these systems on a scale that is not reasonably achievable using conventional sample preparation strategies (Chapter 7). In collaboration with the LS-CAT team at the Advanced Photon Source, an experimental station for small angle X-ray analysis coupled with the high quality visualization capabilities needed to target specific microfluidic samples on a highly integrated chip is under development. Characterizing the phase behavior of these mesophase systems and the effects of various additives present in crystallization trials is key for developing an understanding of how in meso crystallization occurs. A long term goal of these studies is to enable the rational design of in meso crystallization experiments so as to avoid or limit the need for high throughput screening efforts. In summary, this thesis describes the development of microfluidic platforms for protein crystallization with in situ analysis capabilities. Coupling the ability to perform in situ analysis with the small scale, fine control, and the high throughput nature of microfluidic platforms has tremendous potential to enable a new generation of crystallographic studies and facilitate the structure determination of important biological targets. The development of platforms for in meso membrane protein crystallization is particularly significant because they enable the preparation of highly viscous mixtures at a previously unachievable scale. Work in these areas is ongoing and has tremendous potential to improve not only current the methods of protein crystallization and crystallography, but also to enhance our knowledge of the structure and function of proteins which could have a significant scientific and medical impact on society as a whole. The microfluidic technology described in this thesis has the potential to significantly advance our understanding of the structure and function of membrane proteins, thereby aiding the elucidation of human biology, the development of pharmaceuticals with fewer side effects for a wide range of diseases. References (1) Quick, M.; Javitch, J. A. P Natl Acad Sci USA 2007, 104, 3603. (2) Trubetskoy, V. S.; Burke, T. J. Am Lab 2005, 37, 19. (3) Pecina, P.; Houstkova, H.; Hansikova, H.; Zeman, J.; Houstek, J. Physiol Res 2004, 53, S213. (4) Arinaminpathy, Y.; Khurana, E.; Engelman, D. M.; Gerstein, M. B. Drug Discovery Today 2009, 14, 1130. (5) Overington, J. P.; Al-Lazikani, B.; Hopkins, A. L. Nat Rev Drug Discov 2006, 5, 993. (6) Dauter, Z.; Lamzin, V. S.; Wilson, K. S. Current Opinion in Structural Biology 1997, 7, 681. (7) Hansen, C.; Quake, S. R. Current Opinion in Structural Biology 2003, 13, 538. (8) Govada, L.; Carpenter, L.; da Fonseca, P. C. A.; Helliwell, J. 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Le décours temporel de l'utilisation des fréquences spatiales dans les troubles du spectre autistique

Notre système visuel extrait d'ordinaire l'information en basses fréquences spatiales (FS) avant celles en hautes FS. L'information globale extraite tôt peut ainsi activer des hypothèses sur l'identité de l'objet et guider l'extraction d'information plus fine spécifique par la suite. Dans les troubles du spectre autistique (TSA), toutefois, la perception des FS est atypique. De plus, la perception des individus atteints de TSA semble être moins influencée par leurs a priori et connaissances antérieures. Dans l'étude décrite dans le corps de ce mémoire, nous avions pour but de vérifier si l'a priori de traiter l'information des basses aux hautes FS était présent chez les individus atteints de TSA. Nous avons comparé le décours temporel de l'utilisation des FS chez des sujets neurotypiques et atteints de TSA en échantillonnant aléatoirement et exhaustivement l'espace temps x FS. Les sujets neurotypiques extrayaient les basses FS avant les plus hautes: nous avons ainsi pu répliquer le résultat de plusieurs études antérieures, tout en le caractérisant avec plus de précision que jamais auparavant. Les sujets atteints de TSA, quant à eux, extrayaient toutes les FS utiles, basses et hautes, dès le début, indiquant qu'ils ne possédaient pas l'a priori présent chez les neurotypiques. Il semblerait ainsi que les individus atteints de TSA extraient les FS de manière purement ascendante, l'extraction n'étant pas guidée par l'activation d'hypothèses.

Development of Imaging Mass Spectrometry Analysis of Lipids in Biological and Clinically Relevant Applications

La spectrométrie de masse mesure la masse des ions selon leur rapport masse sur charge. Cette technique est employée dans plusieurs domaines et peut analyser des mélanges complexes. L’imagerie par spectrométrie de masse (Imaging Mass Spectrometry en anglais, IMS), une branche de la spectrométrie de masse, permet l’analyse des ions sur une surface, tout en conservant l’organisation spatiale des ions détectés. Jusqu’à présent, les échantillons les plus étudiés en IMS sont des sections tissulaires végétales ou animales. Parmi les molécules couramment analysées par l’IMS, les lipides ont suscité beaucoup d'intérêt. Les lipides sont impliqués dans les maladies et le fonctionnement normal des cellules; ils forment la membrane cellulaire et ont plusieurs rôles, comme celui de réguler des événements cellulaires. Considérant l’implication des lipides dans la biologie et la capacité du MALDI IMS à les analyser, nous avons développé des stratégies analytiques pour la manipulation des échantillons et l’analyse de larges ensembles de données lipidiques. La dégradation des lipides est très importante dans l’industrie alimentaire. De la même façon, les lipides des sections tissulaires risquent de se dégrader. Leurs produits de dégradation peuvent donc introduire des artefacts dans l’analyse IMS ainsi que la perte d’espèces lipidiques pouvant nuire à la précision des mesures d’abondance. Puisque les lipides oxydés sont aussi des médiateurs importants dans le développement de plusieurs maladies, leur réelle préservation devient donc critique. Dans les études multi-institutionnelles où les échantillons sont souvent transportés d’un emplacement à l’autre, des protocoles adaptés et validés, et des mesures de dégradation sont nécessaires. Nos principaux résultats sont les suivants : un accroissement en fonction du temps des phospholipides oxydés et des lysophospholipides dans des conditions ambiantes, une diminution de la présence des lipides ayant des acides gras insaturés et un effet inhibitoire sur ses phénomènes de la conservation des sections au froid sous N2. A température et atmosphère ambiantes, les phospholipides sont oxydés sur une échelle de temps typique d’une préparation IMS normale (~30 minutes). Les phospholipides sont aussi décomposés en lysophospholipides sur une échelle de temps de plusieurs jours. La validation d’une méthode de manipulation d’échantillon est d’autant plus importante lorsqu’il s’agit d’analyser un plus grand nombre d’échantillons. L’athérosclérose est une maladie cardiovasculaire induite par l’accumulation de matériel cellulaire sur la paroi artérielle. Puisque l’athérosclérose est un phénomène en trois dimension (3D), l'IMS 3D en série devient donc utile, d'une part, car elle a la capacité à localiser les molécules sur la longueur totale d’une plaque athéromateuse et, d'autre part, car elle peut identifier des mécanismes moléculaires du développement ou de la rupture des plaques. l'IMS 3D en série fait face à certains défis spécifiques, dont beaucoup se rapportent simplement à la reconstruction en 3D et à l’interprétation de la reconstruction moléculaire en temps réel. En tenant compte de ces objectifs et en utilisant l’IMS des lipides pour l’étude des plaques d’athérosclérose d’une carotide humaine et d’un modèle murin d’athérosclérose, nous avons élaboré des méthodes «open-source» pour la reconstruction des données de l’IMS en 3D. Notre méthodologie fournit un moyen d’obtenir des visualisations de haute qualité et démontre une stratégie pour l’interprétation rapide des données de l’IMS 3D par la segmentation multivariée. L’analyse d’aortes d’un modèle murin a été le point de départ pour le développement des méthodes car ce sont des échantillons mieux contrôlés. En corrélant les données acquises en mode d’ionisation positive et négative, l’IMS en 3D a permis de démontrer une accumulation des phospholipides dans les sinus aortiques. De plus, l’IMS par AgLDI a mis en évidence une localisation différentielle des acides gras libres, du cholestérol, des esters du cholestérol et des triglycérides. La segmentation multivariée des signaux lipidiques suite à l’analyse par IMS d’une carotide humaine démontre une histologie moléculaire corrélée avec le degré de sténose de l’artère. Ces recherches aident à mieux comprendre la complexité biologique de l’athérosclérose et peuvent possiblement prédire le développement de certains cas cliniques. La métastase au foie du cancer colorectal (Colorectal cancer liver metastasis en anglais, CRCLM) est la maladie métastatique du cancer colorectal primaire, un des cancers le plus fréquent au monde. L’évaluation et le pronostic des tumeurs CRCLM sont effectués avec l’histopathologie avec une marge d’erreur. Nous avons utilisé l’IMS des lipides pour identifier les compartiments histologiques du CRCLM et extraire leurs signatures lipidiques. En exploitant ces signatures moléculaires, nous avons pu déterminer un score histopathologique quantitatif et objectif et qui corrèle avec le pronostic. De plus, par la dissection des signatures lipidiques, nous avons identifié des espèces lipidiques individuelles qui sont discriminants des différentes histologies du CRCLM et qui peuvent potentiellement être utilisées comme des biomarqueurs pour la détermination de la réponse à la thérapie. Plus spécifiquement, nous avons trouvé une série de plasmalogènes et sphingolipides qui permettent de distinguer deux différents types de nécrose (infarct-like necrosis et usual necrosis en anglais, ILN et UN, respectivement). L’ILN est associé avec la réponse aux traitements chimiothérapiques, alors que l’UN est associé au fonctionnement normal de la tumeur.

Procedimento para estudo da escolha modal em viagens realizadas por estudantes de instituições de ensino médio, mediado pela psicologia social

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2016.