MODELING AND PROTOCOL DESIGN FOR EMERGING WIRELESS SYSTEMS

Mobile Mesh Network based In-Transit Visibility (MMN-ITV) system facilitates global real-time tracking capability for the logistics system. In-transit containers form a multi-hop mesh network to forward the tracking information to the nearby sinks, which further deliver the information to the remote control center via satellite. The fundamental challenge to the MMN-ITV system is the energy constraint of the battery-operated containers. Coupled with the unique mobility pattern, cross-MMN behavior, and the large-spanned area, it is necessary to investigate the energy-efficient communication of the MMN-ITV system thoroughly. First of all, this dissertation models the energy-efficient routing under the unique pattern of the cross-MMN behavior. A new modeling approach, pseudo-dynamic modeling approach, is proposed to measure the energy-efficiency of the routing methods in the presence of the cross-MMN behavior. With this approach, it could be identified that the shortest-path routing and the load-balanced routing is energy-efficient in mobile networks and static networks respectively. For the MMN-ITV system with both mobile and static MMNs, an energy-efficient routing method, energy-threshold routing, is proposed to achieve the best tradeoff between them. Secondly, due to the cross-MMN behavior, neighbor discovery is executed frequently to help the new containers join the MMN, hence, consumes similar amount of energy as that of the data communication. By exploiting the unique pattern of the cross-MMN behavior, this dissertation proposes energy-efficient neighbor discovery wakeup schedules to save up to 60% of the energy for neighbor discovery. Vehicular Ad Hoc Networks (VANETs)-based inter-vehicle communications is by now growingly believed to enhance traffic safety and transportation management with low cost. The end-to-end delay is critical for the time-sensitive safety applications in VANETs, and can be a decisive performance metric for VANETs. This dissertation presents a complete analytical model to evaluate the end-to-end delay against the transmission range and the packet arrival rate. This model illustrates a significant end-to-end delay increase from non-saturated networks to saturated networks. It hence suggests that the distributed power control and admission control protocols for VANETs should aim at improving the real-time capacity (the maximum packet generation rate without causing saturation), instead of the delay itself. Based on the above model, it could be determined that adopting uniform transmission range for every vehicle may hinder the delay performance improvement, since it does not allow the coexistence of the short path length and the low interference. Clusters are proposed to configure non-uniform transmission range for the vehicles. Analysis and simulation confirm that such configuration can enhance the real-time capacity. In addition, it provides an improved trade off between the end-to-end delay and the network capacity. A distributed clustering protocol with minimum message overhead is proposed, which achieves low convergence time.

Vitamin D time profile based on the contribution of non-genetic and genetic factors in HIV-infected individuals of European ancestry

BACKGROUND Vitamin D deficiency is prevalent in HIV-infected individuals and vitamin D supplementation is proposed according to standard care. This study aimed at characterizing the kinetics of 25(OH)D in a cohort of HIV-infected individuals of European ancestry to better define the influence of genetic and non-genetic factors on 25(OH)D levels. These data were used for the optimization of vitamin D supplementation in order to reach therapeutic targets. METHODS 1,397 25(OH)D plasma levels and relevant clinical information were collected in 664 participants during medical routine follow up visits. They were genotyped for 7 SNPs in 4 genes known to be associated with 25(OH)D levels. 25(OH)D concentrations were analyzed using a population pharmacokinetic approach. The percentage of individuals with 25(OH)D concentrations within the recommended range of 20-40ng/ml during 12 months of follow up and several dosage regimens were evaluated by simulation. RESULTS A one-compartment model with linear absorption and elimination was used to describe 25(OH)D pharmacokinetics, while integrating endogenous baseline plasma concentrations. Covariate analyses confirmed the effect of seasonality, body mass index, smoking habits, the analytical method, darunavir/r and the genetic variant in GC (rs2282679) on 25(OH)D concentrations. 11% of the interindividual variability in 25(OH)D levels was explained by seasonality and other non-genetic covariates and 1% by genetics. The optimal supplementation for severe vitamin D deficient patients was 300000 IU two times per year. CONCLUSIONS This analysis allowed identifying factors associated with 25(OH)D plasma levels in HIV-infected individuals. Improvement of dosage regimen and timing of vitamin D supplementation is proposed based on those results.

THE NATURAL AND ORTHOGONAL INTERACTION (NOIA) MODELS FOR QUANTITATIVE TRAITS (QTs) AND COMPLEX DISEASES

My dissertation focuses on developing methods for gene-gene/environment interactions and imprinting effect detections for human complex diseases and quantitative traits. It includes three sections: (1) generalizing the Natural and Orthogonal interaction (NOIA) model for the coding technique originally developed for gene-gene (GxG) interaction and also to reduced models; (2) developing a novel statistical approach that allows for modeling gene-environment (GxE) interactions influencing disease risk, and (3) developing a statistical approach for modeling genetic variants displaying parent-of-origin effects (POEs), such as imprinting. In the past decade, genetic researchers have identified a large number of causal variants for human genetic diseases and traits by single-locus analysis, and interaction has now become a hot topic in the effort to search for the complex network between multiple genes or environmental exposures contributing to the outcome. Epistasis, also known as gene-gene interaction is the departure from additive genetic effects from several genes to a trait, which means that the same alleles of one gene could display different genetic effects under different genetic backgrounds. In this study, we propose to implement the NOIA model for association studies along with interaction for human complex traits and diseases. We compare the performance of the new statistical models we developed and the usual functional model by both simulation study and real data analysis. Both simulation and real data analysis revealed higher power of the NOIA GxG interaction model for detecting both main genetic effects and interaction effects. Through application on a melanoma dataset, we confirmed the previously identified significant regions for melanoma risk at 15q13.1, 16q24.3 and 9p21.3. We also identified potential interactions with these significant regions that contribute to melanoma risk. Based on the NOIA model, we developed a novel statistical approach that allows us to model effects from a genetic factor and binary environmental exposure that are jointly influencing disease risk. Both simulation and real data analyses revealed higher power of the NOIA model for detecting both main genetic effects and interaction effects for both quantitative and binary traits. We also found that estimates of the parameters from logistic regression for binary traits are no longer statistically uncorrelated under the alternative model when there is an association. Applying our novel approach to a lung cancer dataset, we confirmed four SNPs in 5p15 and 15q25 region to be significantly associated with lung cancer risk in Caucasians population: rs2736100, rs402710, rs16969968 and rs8034191. We also validated that rs16969968 and rs8034191 in 15q25 region are significantly interacting with smoking in Caucasian population. Our approach identified the potential interactions of SNP rs2256543 in 6p21 with smoking on contributing to lung cancer risk. Genetic imprinting is the most well-known cause for parent-of-origin effect (POE) whereby a gene is differentially expressed depending on the parental origin of the same alleles. Genetic imprinting affects several human disorders, including diabetes, breast cancer, alcoholism, and obesity. This phenomenon has been shown to be important for normal embryonic development in mammals. Traditional association approaches ignore this important genetic phenomenon. In this study, we propose a NOIA framework for a single locus association study that estimates both main allelic effects and POEs. We develop statistical (Stat-POE) and functional (Func-POE) models, and demonstrate conditions for orthogonality of the Stat-POE model. We conducted simulations for both quantitative and qualitative traits to evaluate the performance of the statistical and functional models with different levels of POEs. Our results showed that the newly proposed Stat-POE model, which ensures orthogonality of variance components if Hardy-Weinberg Equilibrium (HWE) or equal minor and major allele frequencies is satisfied, had greater power for detecting the main allelic additive effect than a Func-POE model, which codes according to allelic substitutions, for both quantitative and qualitative traits. The power for detecting the POE was the same for the Stat-POE and Func-POE models under HWE for quantitative traits.

Genomics of host specificity in the Rhizobium-legume simbiosis

Most Rhizobium leguminosarum bv. viciae isolates are able to specifically nodulate plants of any of four different legume genera: Pisum, Lens, Vicia, and Lathyrus. However, previous evidence suggests that some genotypes are more adapted to a given plant host than others, and that the plant host can select specific genotypes among those present in a given soil population. We have used a population genomics approach to confirm that this is indeed the case, and to analyze the specific genotypic characteristics that each plant host selects

Determining the effective dimensionality of the genetic variance-covariance matrix

Determining the dimensionality of G provides an important perspective on the genetic basis of a multivariate suite of traits. Since the introduction of Fisher's geometric model, the number of genetically independent traits underlying a set of functionally related phenotypic traits has been recognized as an important factor influencing the response to selection. Here, we show how the effective dimensionality of G can be established, using a method for the determination of the dimensionality of the effect space from a multivariate general linear model introduced by AMEMIYA (1985). We compare this approach with two other available methods, factor-analytic modeling and bootstrapping, using a half-sib experiment that estimated G for eight cuticular hydrocarbons of Drosophila serrata. In our example, eight pheromone traits were shown to be adequately represented by only two underlying genetic dimensions by Amemiya's approach and factor-analytic modeling of the covariance structure at the sire level. In, contrast, bootstrapping identified four dimensions with significant genetic variance. A simulation study indicated that while the performance of Amemiya's method was more sensitive to power constraints, it performed as well or better than factor-analytic modeling in correctly identifying the original genetic dimensions at moderate to high levels of heritability. The bootstrap approach consistently overestimated the number of dimensions in all cases and performed less well than Amemiya's method at subspace recovery.

Implementation of the EM Algorithm for Maximum Likelihood Estimation of a Random Effects Model for One Longitudinal Ordinal Outcome

2010 Mathematics Subject Classification: 62J99.

El territorio nacional de Misiones a través de su población : aproximaciones a partir del censo de territorios nacionales de 1920

El presente artículo propone el análisis de la composición socio-demográfica del territorio de Misiones a partir de los resultados del censo específico de territorios nacionales de 1920. Este análisis abordará tanto los resultados de este censo, como sus condiciones de producción y los objetivos políticos que inspiraron su realización. A través de este análisis se buscará, en primer lugar, abordar la realización de este censo como parte de la agenda de ampliación de derechos políticos del gobierno radical de la Argentina. En segundo lugar, conocer las características generales de la población de Misiones, en cuanto a su composición según sexo, edades y origen. En tercer lugar, observar las características poblacionales en las zonas fronterizas del territorio. El objetivo será aportar al conocimiento socio-demográfico de Misiones, en tanto permite observar las particularidades en la composición poblacional de las zonas fronterizas que constituyeron los escenarios de un conjunto de movimientos políticos de carácter transfronterizo entre las décadas de 1920 y 1930.

El territorio nacional de Misiones a través de su población : aproximaciones a partir del censo de territorios nacionales de 1920

El presente artículo propone el análisis de la composición socio-demográfica del territorio de Misiones a partir de los resultados del censo específico de territorios nacionales de 1920. Este análisis abordará tanto los resultados de este censo, como sus condiciones de producción y los objetivos políticos que inspiraron su realización. A través de este análisis se buscará, en primer lugar, abordar la realización de este censo como parte de la agenda de ampliación de derechos políticos del gobierno radical de la Argentina. En segundo lugar, conocer las características generales de la población de Misiones, en cuanto a su composición según sexo, edades y origen. En tercer lugar, observar las características poblacionales en las zonas fronterizas del territorio. El objetivo será aportar al conocimiento socio-demográfico de Misiones, en tanto permite observar las particularidades en la composición poblacional de las zonas fronterizas que constituyeron los escenarios de un conjunto de movimientos políticos de carácter transfronterizo entre las décadas de 1920 y 1930.

El territorio nacional de Misiones a través de su población : aproximaciones a partir del censo de territorios nacionales de 1920

El presente artículo propone el análisis de la composición socio-demográfica del territorio de Misiones a partir de los resultados del censo específico de territorios nacionales de 1920. Este análisis abordará tanto los resultados de este censo, como sus condiciones de producción y los objetivos políticos que inspiraron su realización. A través de este análisis se buscará, en primer lugar, abordar la realización de este censo como parte de la agenda de ampliación de derechos políticos del gobierno radical de la Argentina. En segundo lugar, conocer las características generales de la población de Misiones, en cuanto a su composición según sexo, edades y origen. En tercer lugar, observar las características poblacionales en las zonas fronterizas del territorio. El objetivo será aportar al conocimiento socio-demográfico de Misiones, en tanto permite observar las particularidades en la composición poblacional de las zonas fronterizas que constituyeron los escenarios de un conjunto de movimientos políticos de carácter transfronterizo entre las décadas de 1920 y 1930.

El territorio nacional de Misiones a través de su población : aproximaciones a partir del censo de territorios nacionales de 1920

El presente artículo propone el análisis de la composición socio-demográfica del territorio de Misiones a partir de los resultados del censo específico de territorios nacionales de 1920. Este análisis abordará tanto los resultados de este censo, como sus condiciones de producción y los objetivos políticos que inspiraron su realización. A través de este análisis se buscará, en primer lugar, abordar la realización de este censo como parte de la agenda de ampliación de derechos políticos del gobierno radical de la Argentina. En segundo lugar, conocer las características generales de la población de Misiones, en cuanto a su composición según sexo, edades y origen. En tercer lugar, observar las características poblacionales en las zonas fronterizas del territorio. El objetivo será aportar al conocimiento socio-demográfico de Misiones, en tanto permite observar las particularidades en la composición poblacional de las zonas fronterizas que constituyeron los escenarios de un conjunto de movimientos políticos de carácter transfronterizo entre las décadas de 1920 y 1930.

Random Mating Between Two Widely Divergent Mitochondrial Lineages of Cryptolestes ferrugineus (Coleoptera: Laemophloeidae): A Test of Species Limits in a Phosphine-Resistant Stored Product Pest

Effective pest management relies on accurate delimitation of species and, beyond this, on accurate species identification. Mitochondrial COI sequences are useful for providing initial indications in delimiting species but, despite acknowledged limitations in the method, many studies involving COI sequences and species problems remain unresolved. Here we illustrate how such impasses can be resolved with microsatellite and nuclear sequence data, to assess more directly the amount of gene flow between divergent lineages. We use a population genetics approach to test for random mating between two 8 ± 2% divergent COI lineages of the rusty grain beetle, Cryptolestes ferrugineus (Stephens). This species has become strongly resistant to phosphine, a fumigant used worldwide for disinfesting grain. The possibility of cryptic species would have significant consequences for resistance management, especially if resistance was confined to one mitochondrial lineage. We find no evidence of restricted gene flow or nonrandom mating across the two COI lineages of these beetles, rather we hypothesize that historic population structure associated with early Pleistocene climate changes likely contributed to divergent lineages within this species.

Une théologie de l’intime chez le baby-boomer québécois francophone issu de la tradition catholique : démarche qualitative descriptive

S’il est établi que le baby-boomer québécois francophone issu de la tradition catholique s’est distancié de cette dernière, nous observons aussi qu’il continue à s’y identifier à chaque recensement. Ce mémoire propose une démarche et des outils permettant de décrire l’expérience de foi de celui-ci. Il s’agit de la théologie de l’intime, dont la genèse et son expérimentation sont présentés dans le cadre d’une recherche conduite auprès de sujets appartenant à cette population. Cette approche s’articule à travers trois dialogues complémentaires et interdépendants : la quête de l’essence, la démarche d’incarnation et le défi identitaire. L’expérimentation démontre que le caractère pluridisciplinaire de la théologie de l’intime réussit à décrire de façon congruente l’expérience de foi de baby-boomers dont elle confirme aussi la cohérence, malgré le constat d’un décalage doctrinal avec le catholicisme. Le mémoire conclut en proposant d’autres perspectives d’application de la théologie de l’intime.

Une théologie de l’intime chez le baby-boomer québécois francophone issu de la tradition catholique : démarche qualitative descriptive

S’il est établi que le baby-boomer québécois francophone issu de la tradition catholique s’est distancié de cette dernière, nous observons aussi qu’il continue à s’y identifier à chaque recensement. Ce mémoire propose une démarche et des outils permettant de décrire l’expérience de foi de celui-ci. Il s’agit de la théologie de l’intime, dont la genèse et son expérimentation sont présentés dans le cadre d’une recherche conduite auprès de sujets appartenant à cette population. Cette approche s’articule à travers trois dialogues complémentaires et interdépendants : la quête de l’essence, la démarche d’incarnation et le défi identitaire. L’expérimentation démontre que le caractère pluridisciplinaire de la théologie de l’intime réussit à décrire de façon congruente l’expérience de foi de baby-boomers dont elle confirme aussi la cohérence, malgré le constat d’un décalage doctrinal avec le catholicisme. Le mémoire conclut en proposant d’autres perspectives d’application de la théologie de l’intime.

Bootstrap for panel data models with an application to the evaluation of public policies

Le but de cette thèse est d étendre la théorie du bootstrap aux modèles de données de panel. Les données de panel s obtiennent en observant plusieurs unités statistiques sur plusieurs périodes de temps. Leur double dimension individuelle et temporelle permet de contrôler l 'hétérogénéité non observable entre individus et entre les périodes de temps et donc de faire des études plus riches que les séries chronologiques ou les données en coupe instantanée. L 'avantage du bootstrap est de permettre d obtenir une inférence plus précise que celle avec la théorie asymptotique classique ou une inférence impossible en cas de paramètre de nuisance. La méthode consiste à tirer des échantillons aléatoires qui ressemblent le plus possible à l échantillon d analyse. L 'objet statitstique d intérêt est estimé sur chacun de ses échantillons aléatoires et on utilise l ensemble des valeurs estimées pour faire de l inférence. Il existe dans la littérature certaines application du bootstrap aux données de panels sans justi cation théorique rigoureuse ou sous de fortes hypothèses. Cette thèse propose une méthode de bootstrap plus appropriée aux données de panels. Les trois chapitres analysent sa validité et son application. Le premier chapitre postule un modèle simple avec un seul paramètre et s 'attaque aux propriétés théoriques de l estimateur de la moyenne. Nous montrons que le double rééchantillonnage que nous proposons et qui tient compte à la fois de la dimension individuelle et la dimension temporelle est valide avec ces modèles. Le rééchantillonnage seulement dans la dimension individuelle n est pas valide en présence d hétérogénéité temporelle. Le ré-échantillonnage dans la dimension temporelle n est pas valide en présence d'hétérogénéité individuelle. Le deuxième chapitre étend le précédent au modèle panel de régression. linéaire. Trois types de régresseurs sont considérés : les caractéristiques individuelles, les caractéristiques temporelles et les régresseurs qui évoluent dans le temps et par individu. En utilisant un modèle à erreurs composées doubles, l'estimateur des moindres carrés ordinaires et la méthode de bootstrap des résidus, on montre que le rééchantillonnage dans la seule dimension individuelle est valide pour l'inférence sur les coe¢ cients associés aux régresseurs qui changent uniquement par individu. Le rééchantillonnage dans la dimen- sion temporelle est valide seulement pour le sous vecteur des paramètres associés aux régresseurs qui évoluent uniquement dans le temps. Le double rééchantillonnage est quand à lui est valide pour faire de l inférence pour tout le vecteur des paramètres. Le troisième chapitre re-examine l exercice de l estimateur de différence en di¤érence de Bertrand, Duflo et Mullainathan (2004). Cet estimateur est couramment utilisé dans la littérature pour évaluer l impact de certaines poli- tiques publiques. L exercice empirique utilise des données de panel provenant du Current Population Survey sur le salaire des femmes dans les 50 états des Etats-Unis d Amérique de 1979 à 1999. Des variables de pseudo-interventions publiques au niveau des états sont générées et on s attend à ce que les tests arrivent à la conclusion qu il n y a pas d e¤et de ces politiques placebos sur le salaire des femmes. Bertrand, Du o et Mullainathan (2004) montre que la non-prise en compte de l hétérogénéité et de la dépendance temporelle entraîne d importantes distorsions de niveau de test lorsqu'on évalue l'impact de politiques publiques en utilisant des données de panel. Une des solutions préconisées est d utiliser la méthode de bootstrap. La méthode de double ré-échantillonnage développée dans cette thèse permet de corriger le problème de niveau de test et donc d'évaluer correctement l'impact des politiques publiques.