Gas properties as a limit to gas turbine performance

Although increasing the turbine inlet temperature has traditionally proved the surest way to increase cycle efficiency, recent work suggests that the performance of future gas turbines may be limited by increased cooling flows and losses. Another limiting scenario concerns the effect on cycle performance of real gas properties at high temperatures. Cycle calculations of uncooled gas turbines show that when gas properties are modelled accurately, the variation of cycle efficiency with turbine inlet temperature at constant pressure ratio exhibits a maximum at temperatures well below the stoichiometric limit. Furthermore, the temperature at the maximum decreases with increasing compressor and turbine polytropic efficiency. This behaviour is examined in the context of a two-component model of the working fluid. The dominant influences come from the change of composition of the combustion products with varying air/fuel ratio (particularly the contribution from the water vapour) together with the temperature variation of the specific heat capacity of air. There are implications for future industrial development programmes, particularly in the context of advanced mixed gas-steam cycles.

Identification du rôle et des modifications post-traductionnelles modulant l’export nucléaire de l’hélicase virale E1 au cours du cycle de réplication du virus du papillome humain

Les virus du papillome humain (VPH) sont de petits virus à ADN double brin infectant les épithéliums de la peau et des muqueuses. La réplication nécessaire au maintien de leur génome dans les cellules infectées dépend des protéines virales E1 et E2. Au cours de la réplication, E1 est recrutée à l’origine de réplication par E2 afin d’être assemblée en doubles hexamères capables de dérouler l’ADN. E1 contient un domaine C-terminal responsable de l’activité ATPase/hélicase, un domaine central de liaison à l’origine et une région N-terminale régulant la réplication in vivo. Cette région contient des signaux de localisation et d’export nucléaire qui modulent le transport intracellulaire de E1. Chez le virus du papillome bovin (VPB), il a été proposé que ce transport est régulé par la sumoylation de E1. Finalement, la région N-terminale de E1 contient un motif de liaison aux cyclines permettant son interaction avec la cycline E/A-Cdk2. La phosphorylation de E1 par cette dernière régule différemment l’export nucléaire des protéines E1 du VPB et du VPH. Dans la première partie de cette étude, nous avons démontré que bien que la protéine E1 des VPH interagit avec Ubc9, l’enzyme de conjugaison de la voie de sumoylation, cette voie n’est pas requise pour son accumulation au noyau. Dans la seconde partie, nous avons déterminé que l’accumulation nucléaire de E1 est plutôt régulée pas sa phosphorylation. En fait, nous avons démontré que l’export nucléaire de E1 est inhibé par la phosphorylation de sérines conservées de la région N-terminale de E1 par Cdk2. Puis, nous avons établi que l’export nucléaire de E1 n’est pas nécessaire à l’amplification du génome dans les kératinocytes différenciés mais qu’il est requis pour le maintien du génome dans les kératinocytes non différenciés. En particulier, nous avons découvert que l’accumulation nucléaire de E1 inhibe la prolifération cellulaire en induisant un arrêt du cycle cellulaire en phase S et que cet effet anti-prolifératif est contrecarrée par l’export de E1 au cytoplasme. Dans la troisième partie de cette étude, nous avons démontré que l’arrêt cellulaire induit par E1 dépend de sa liaison à l’ADN et à l’ATP, et qu’il est accompagné par l’activation de la voie de réponse aux dommages à l’ADN dépendante de ATM (Ataxia Telangiectasia Mutated). Ces deux événements semblent toutefois distincts puisque la formation d’un complexe E1-E2 réduit l’activation de la voie de réponse aux dommages par E1 sans toutefois prévenir l’arrêt de cycle cellulaire. Finalement, nous avons démontré que la réplication transitoire de l’ADN viral peut avoir lieu dans des cellules arrêtées en phase S, indépendamment de l’activation de la voie de réponse aux dommages à l’ADN et de la kinase ATM. Globalement, nos résultats démontrent que l’export nucléaire de E1 est régulé par sa phosphorylation et non par sa sumoylation. Ils démontrent également que l’export nucléaire de E1 est essentiel au maintien du génome dans les kératinocytes, possiblement parce qu’il prévient l’inhibition de la prolifération cellulaire et l’activation de la voie de réponse aux dommages à l’ADN en limitant l’accumulation de E1 au noyau.

A proteome-wide strategy reveals a novel mechanism of control of cell cycle progression through modulation of cyclin mRNA stability

La quantité de données générée dans le cadre d'étude à grande échelle du réseau d'interaction protéine-protéine dépasse notre capacité à les analyser et à comprendre leur sens; d'une part, par leur complexité et leur volume, et d'un autre part, par la qualité du jeu de donnée produit qui semble bondé de faux positifs et de faux négatifs. Cette dissertation décrit une nouvelle méthode de criblage des interactions physique entre protéines à haut débit chez Saccharomyces cerevisiae, la complémentation de fragments protéiques (PCA). Cette approche est accomplie dans des cellules intactes dans les conditions natives des protéines; sous leur promoteur endogène et dans le respect des contextes de modifications post-traductionnelles et de localisations subcellulaires. Une application biologique de cette méthode a permis de démontrer la capacité de ce système rapporteur à répondre aux questions d'adaptation cellulaire à des stress, comme la famine en nutriments et un traitement à une drogue. Dans le premier chapitre de cette dissertation, nous avons présenté un criblage des paires d'interactions entre les protéines résultant des quelques 6000 cadres de lecture de Saccharomyces cerevisiae. Nous avons identifié 2770 interactions entre 1124 protéines. Nous avons estimé la qualité de notre criblage en le comparant à d'autres banques d'interaction. Nous avons réalisé que la majorité de nos interactions sont nouvelles, alors que le chevauchement avec les données des autres méthodes est large. Nous avons pris cette opportunité pour caractériser les facteurs déterminants dans la détection d'une interaction par PCA. Nous avons remarqué que notre approche est sous une contrainte stérique provenant de la nécessité des fragments rapporteurs à pouvoir se rejoindre dans l'espace cellulaire afin de récupérer l'activité observable de la sonde d'interaction. L'intégration de nos résultats aux connaissances des dynamiques de régulations génétiques et des modifications protéiques nous dirigera vers une meilleure compréhension des processus cellulaires complexes orchestrés aux niveaux moléculaires et structuraux dans les cellules vivantes. Nous avons appliqué notre méthode aux réarrangements dynamiques opérant durant l'adaptation de la cellule à des stress, comme la famine en nutriments et le traitement à une drogue. Cette investigation fait le détail de notre second chapitre. Nous avons déterminé de cette manière que l'équilibre entre les formes phosphorylées et déphosphorylées de l'arginine méthyltransférase de Saccharomyces cerevisiae, Hmt1, régulait du même coup sont assemblage en hexamère et son activité enzymatique. L'activité d'Hmt1 a directement un impact dans la progression du cycle cellulaire durant un stress, stabilisant les transcrits de CLB2 et permettant la synthèse de Cln3p. Nous avons utilisé notre criblage afin de déterminer les régulateurs de la phosphorylation d'Hmt1 dans un contexte de traitement à la rapamycin, un inhibiteur de la kinase cible de la rapamycin (TOR). Nous avons identifié la sous-unité catalytique de la phosphatase PP2a, Pph22, activé par l'inhibition de la kinase TOR et la kinase Dbf2, activé durant l'entrée en mitose de la cellule, comme la phosphatase et la kinase responsable de la modification d'Hmt1 et de ses fonctions de régulations dans le cycle cellulaire. Cette approche peut être généralisée afin d'identifier et de lier mécanistiquement les gènes, incluant ceux n'ayant aucune fonction connue, à tout processus cellulaire, comme les mécanismes régulant l'ARNm.

Modélisation de l'évolution du réseau magnétique au cours du cycle solaire

Le réseau magnétique consiste en un ensemble de petites concentrations de flux magnétique sur la photosphère solaire. Vu sa petite échelle de taille et de flux, à la limite de détection, son comportement n'est connu que depuis récemment. Les interactions du réseau sont pourtant cruciales afin de comprendre la dynamo et l'irradiance solaires, car beaucoup de caractérisques du réseau dépendent de ces interactions. De plus, le réseau est la principale contribution magnétique surfacique à l'irradiance solaire. Les modèles existants du réseau ne tenaient jusqu'à maintenant pas compte des interactions du réseau. Nous avons tenté de combler cette lacune avec notre modèle. Nos simulations impliquent une marche aléatoire en 2D de tubes de flux magnétiques sur la photosphère solaire. Les tubes de flux sont injectés puis soumis à des règles de déplacement et d'interaction. L'injection se fait à deux échelles, respectivement la plus petite et la plus grande observables: les tubes de flux élémentaires et les taches solaires. Des processus de surface imitant ceux observés sont inclus, et consistent en l'émergence, la coalescence, l'annulation et la submergence de flux. La fragmentation des concentrations n'est présente que pour les taches, sous forme de désintégration libérant des tubes de flux. Le modèle est appliqué au cycle solaire 21 (1976-1986, le mieux documenté en termes de caractéristiques de taches solaires. Il en résulte des réponses à deux questions importantes en physique solaire. La première est: l'injection de flux magnétique à deux échelles très distinctes peut-elle conduire à une distribution de flux en loi de puissance comme on l'observe, si l'on inclut des processus de surface qui retraitent le flux? Cette question est étroitement liée à l'origine de la dynamo solaire, qui pourrait produire ladite distribution. Nous trouvons qu'on peut effectivement produire une telle distribution avec ce type d'injection et ce type de processus de surface. Cela implique que la distribution de flux observée ne peut servir à déterminer quel type de dynamo opère dans le Soleil. La deuxième question à laquelle nous avons apporté un élément de réponse est celle à savoir combien de temps il faut au réseau pour retrouver son état d'activité de base. Cet état a été observé lors du minimum de Maunder en 1645-1715 et touche de près la question de l'influence de l'activité solaire sur le climat terrestre. Le récent minimum d'activité est considéré par certains comme ayant atteint cet état. Nous trouvons plutôt que ça n'a pas été le cas. En effet, le temps de relaxation du réseau que nous avons calculé est supérieur au temps écoulé entre la fin du dernier cycle solaire d'activité et celui de l'amorce du présent cycle.

Targeting the cell cycle machinery for the treatment of cardiovascular disease

Cardiovascular disease represents a major clinical problem affecting a significant proportion of the world's population and remains the main cause of death in the UK. The majority of therapies currently available for the treatment of cardiovascular disease do not cure the problem but merely treat the symptoms. Furthermore, many cardioactive drugs have serious side effects and have narrow therapeutic windows that can limit their usefulness in the clinic. Thus, the development of more selective and highly effective therapeutic strategies that could cure specific cardiovascular diseases would be of enormous benefit both to the patient and to those countries where healthcare systems are responsible for an increasing number of patients. In this review, we discuss the evidence that suggests that targeting the cell cycle machinery in cardiovascular cells provides a novel strategy for the treatment of certain cardiovascular diseases. Those cell cycle molecules that are important for regulating terminal differentiation of cardiac myocytes and whether they can be targeted to reinitiate cell division and myocardial repair will be discussed as will the molecules that control vascular smooth muscle cell (VSMC) and endothelial cell proliferation in disorders such as atherosclerosis and restenosis. The main approaches currently used to target the cell cycle machinery in cardiovascular disease have employed gene therapy techniques. We will overview the different methods and routes of gene delivery to the cardiovascular system and describe possible future drug therapies for these disorders. Although the majority of the published data comes from animal studies, there are several instances where potential therapies have moved into the clinical setting with promising results.

The energy-cycle analysis of the interactions between shallow and deep atmospheric convection

Interactions between different convection modes can be investigated using an energy–cycle description under a framework of mass–flux parameterization. The present paper systematically investigates this system by taking a limit of two modes: shallow and deep convection. Shallow convection destabilizes itself as well as the other convective modes by moistening and cooling the environment, whereas deep convection stabilizes itself as well as the other modes by drying and warming the environment. As a result, shallow convection leads to a runaway growth process in its stand–alone mode, whereas deep convection simply damps out. Interaction between these two convective modes becomes a rich problem, even when it is limited to the case with no large–scale forcing, because of these opposing tendencies. Only if the two modes are coupled at a proper level can a self–sustaining system arise, exhibiting a periodic cycle. The present study establishes the conditions for self–sustaining periodic solutions. It carefully documents the behaviour of the two mode system in order to facilitate the interpretation of global model behaviours when this energy–cycle is implemented as a closure into a convection parameterization in future.

On the mechanisms that limit oxygen uptake during exercise in acute and chronic hypoxia: role of muscle mass

[EN] Peak aerobic power in humans (VO2,peak) is markedly affected by inspired O2 tension (FIO2). The question to be answered in this study is what factor plays a major role in the limitation of muscle peak VO2 in hypoxia: arterial O2 partial pressure (Pa,O2) or O2 content (Ca,O2)? Thus, cardiac output (dye dilution with Cardio-green), leg blood flow (thermodilution), intra-arterial blood pressure and femoral arterial-to-venous differences in blood gases were determined in nine lowlanders studied during incremental exercise using a large (two-legged cycle ergometer exercise: Bike) and a small (one-legged knee extension exercise: Knee)muscle mass in normoxia, acute hypoxia (AH) (FIO2 = 0.105) and after 9 weeks of residence at 5260 m (CH). Reducing the size of the active muscle mass blunted by 62% the effect of hypoxia on VO2,peak in AH and abolished completely the effect of hypoxia on VO2,peak after altitude acclimatization. Acclimatization improved Bike peak exercise Pa,O2 from 34 +/- 1 in AH to 45 +/- 1 mmHg in CH(P <0.05) and Knee Pa,O2 from 38 +/- 1 to 55 +/- 2 mmHg(P <0.05). Peak cardiac output and leg blood flow were reduced in hypoxia only during Bike. Acute hypoxia resulted in reduction of systemic O2 delivery (46 and 21%) and leg O2 delivery (47 and 26%) during Bike and Knee, respectively, almost matching the corresponding reduction in VO2,peak. Altitude acclimatization restored fully peak systemic and leg O(2) delivery in CH (2.69 +/- 0.27 and 1.28 +/- 0.11 l min(-1), respectively) to sea level values (2.65 +/- 0.15 and 1.16 +/- 0.11 l min(-1), respectively) during Knee, but not during Bike. During Knee in CH, leg oxygen delivery was similar to normoxia and, therefore, also VO2,peak in spite of a Pa,O2 of 55 mmHg. Reducing the size of the active mass improves pulmonary gas exchange during hypoxic exercise, attenuates the Bohr effect on oxygen uploading at the lungs and preserves sea level convective O2 transport to the active muscles. Thus, the altitude-acclimatized human has potentially a similar exercising capacity as at sea level when the exercise model allows for an adequate oxygen delivery (blood flow x Ca,O2), with only a minor role of Pa,O2 per se, when Pa,O2 is more than 55 mmHg.

The unstable CO2 feedback cycle on ocean planets

Ocean planets are volatile-rich planets, not present in our Solar system, which are thought to be dominated by deep, global oceans. This results in the formation of high-pressure water ice, separating the planetary crust from the liquid ocean and, thus, also from the atmosphere. Therefore, instead of a carbonate-silicate cycle like on the Earth, the atmospheric carbon dioxide concentration is governed by the capability of the ocean to dissolve carbon dioxide (CO2). In our study, we focus on the CO2 cycle between the atmosphere and the ocean which determines the atmospheric CO2 content. The atmospheric amount of CO2 is a fundamental quantity for assessing the potential habitability of the planet's surface because of its strong greenhouse effect, which determines the planetary surface temperature to a large degree. In contrast to the stabilizing carbonate-silicate cycle regulating the long-term CO2 inventory of the Earth atmosphere, we find that the CO2 cycle feedback on ocean planets is negative and has strong destabilizing effects on the planetary climate. By using a chemistry model for oceanic CO2 dissolution and an atmospheric model for exoplanets, we show that the CO2 feedback cycle can severely limit the extension of the habitable zone for ocean planets.

Supercritical Steam power cycle for Line-Focus Solar Power Plants

The supercritical Rankine power cycle offers a net improvement in plant efficiency compared with a subcritical Rankine cycle. For fossil power plants the minimum supercritical steam turbine size is about 450MW. A recent study between Sandia National Laboratories and Siemens Energy, Inc., published on March 2013, confirmed the feasibility of adapting the Siemens turbine SST-900 for supercritical steam in concentrated solar power plants, with a live steam conditions 230-260 bar and output range between 140-200 MWe. In this context, this analysis is focused on integrating a line-focus solar field with a supercritical Rankine power cycle. For this purpose two heat transfer fluids were assessed: direct steam generation and molten salt Hitec XL. To isolate solar field from high pressure supercritical water power cycle, an intermediate heat exchanger was installed between linear solar collectors and balance of plant. Due to receiver selective coating temperature limitations, turbine inlet temperature was fixed 550ºC. The design-point conditions were 550ºC and 260 bar at turbine inlet, and 165 MWe Gross power output. Plant performance was assessed at design-point in the supercritical power plant (between 43-45% net plant efficiency depending on balance of plantconfiguration), and in the subcritical plant configuration (~40% net plant efficiency). Regarding the balance of plant configuration, direct reheating was adopted as the optimum solution to avoid any intermediate heat exchanger. One direct reheating stage between high pressure turbine and intermediate pressure turbine is the common practice; however, General Electric ultrasupercritical(350 bar) fossil power plants also considered doubled-reheat applications. In this study were analyzed heat balances with single-reheat, double-reheat and even three reheating stages. In all cases were adopted the proper reheating solar field configurations to limit solar collectors pressure drops. As main conclusion, it was confirmed net plant efficiency improvements in supercritical Rankine line-focus (parabolic or linear Fresnel) solar plant configurations are mainly due to the following two reasons: higher number of feed-water preheaters (up to seven)delivering hotter water at solar field inlet, and two or even three direct reheating stages (550ºC reheating temperature) in high or intermediate pressure turbines. However, the turbine manufacturer should confirm the equipment constrains regarding reheating stages and number of steam extractions to feed-water heaters.

Contribution of Malic Enzyme, Pyruvate Kinase, Phosphoenolpyruvate Carboxylase, and the Krebs Cycle to Respiration and Biosynthesis and to Intracellular pH Regulation during Hypoxia in Maize Root Tips Observed by Nuclear Magnetic Resonance Imaging and Gas Chromatography-Mass Spectrometry1

In vivo pyruvate synthesis by malic enzyme (ME) and pyruvate kinase and in vivo malate synthesis by phosphoenolpyruvate carboxylase and the Krebs cycle were measured by 13C incorporation from [1-13C]glucose into glucose-6-phosphate, alanine, glutamate, aspartate, and malate. These metabolites were isolated from maize (Zea mays L.) root tips under aerobic and hypoxic conditions. 13C-Nuclear magnetic resonance spectroscopy and gas chromatography-mass spectrometry were used to discern the positional isotopic distribution within each metabolite. This information was applied to a simple precursor-product model that enabled calculation of specific metabolic fluxes. In respiring root tips, ME was found to contribute only approximately 3% of the pyruvate synthesized, whereas pyruvate kinase contributed the balance. The activity of ME increased greater than 6-fold early in hypoxia, and then declined coincident with depletion of cytosolic malate and aspartate. We found that in respiring root tips, anaplerotic phosphoenolpyruvate carboxylase activity was high relative to ME, and therefore did not limit synthesis of pyruvate by ME. The significance of in vivo pyruvate synthesis by ME is discussed with respect to malate and pyruvate utilization by isolated mitochondria and intracellular pH regulation under hypoxia.

Diversité microbienne associée au cycle du méthane dans les mares de fonte du pergélisol subarctique

La fonte et l’effondrement du pergélisol riche en glace dans la région subarctique du Québec ont donné lieu à la formation de petits lacs (mares de thermokarst) qui émettent des gaz à effet de serre dans l’atmosphère tels que du dioxyde de carbone et du méthane. Pourtant, la composition de la communauté microbienne qui est à la base des processus biogéochimiques dans les mares de fonte a été très peu étudiée, particulièrement en ce qui concerne la diversité et l’activité des micro-organismes impliqués dans le cycle du méthane. L’objectif de cette thèse est donc d’étudier la diversité phylogénétique et fonctionnelle des micro-organismes dans les mares de fonte subarctiques en lien avec les caractéristiques de l’environnement et les émissions de méthane. Pour ce faire, une dizaine de mares ont été échantillonnées dans quatre vallées situées à travers un gradient de fonte du pergélisol, et disposant de différentes propriétés physico-chimiques. Selon les vallées, les mares peuvent être issues de la fonte de palses (buttes de tourbe, à dominance organique) ou de lithalses (buttes de sol à dominance minérale) ce qui influence la nature du carbone organique disponible pour la reminéralisation microbienne. Durant l’été, les mares étaient fortement stratifiées; il y avait un fort gradient physico-chimique au sein de la colonne d’eau, avec une couche d’eau supérieure oxique et une couche d’eau profonde pauvre en oxygène ou anoxique. Pour identifier les facteurs qui influencent les communautés microbiennes, des techniques de séquençage à haut débit ont été utilisées ciblant les transcrits des gènes de l’ARNr 16S et des gènes impliqués dans le cycle du méthane : mcrA pour la méthanogenèse et pmoA pour la méthanotrophie. Pour évaluer l’activité des micro-organismes, la concentration des transcrits des gènes fonctionnels a aussi été mesurée avec des PCR quantitatives (qPCR). Les résultats montrent une forte dominance de micro-organismes impliqués dans le cycle du méthane, c’est-à-dire des archées méthanogènes et des bactéries méthanotrophes. L’analyse du gène pmoA indique que les bactéries méthanotrophes n’étaient pas seulement actives à la surface, mais aussi dans le fond de la mare où les concentrations en oxygène étaient minimales; ce qui est inattendu compte tenu de leur besoin en oxygène pour consommer le méthane. En général, la composition des communautés microbiennes était principalement influencée par l’origine de la mare (palse ou lithalse), et moins par le gradient de dégradation du pergélisol. Des variables environnementales clefs comme le pH, le phosphore et le carbone organique dissous, contribuent à la distinction des communautés microbiennes entre les mares issues de palses ou de lithalses. Avec l’intensification des effets du réchauffement climatique, ces communautés microbiennes vont faire face à des changements de conditions qui risquent de modifier leur composition taxonomique, et leurs réponses aux changements seront probablement différentes selon le type de mares. De plus, dans le futur les conditions d’oxygénation au sein des mares seront soumises à des modifications majeures associées avec un changement dans la durée des périodes de fonte de glace et de stratification. Ce type de changement aura un impact sur l’équilibre entre la méthanogenèse et la méthanotrophie, et affectera ainsi les taux d’émissions de méthane. Cependant, les résultats obtenus dans cette thèse indiquent que les archées méthanogènes et les bactéries méthanotrophes peuvent développer des stratégies pour survivre et rester actives au-delà des limites de leurs conditions d’oxygène habituelles.

Polyhedral results for the Cardinality Constrained Multi-cycle Problem (CCMcP) and the Cardinality Constrained Cycles and Chains Problem (CCCCP)

In recent years, there has been studies on the cardinality constrained multi-cycle problems on directed graphs, some of which considered chains co-existing on the same digraph whilst others did not. These studies were inspired by the optimal matching of kidneys known as the Kidney Exchange Problem (KEP). In a KEP, a vertex on the digraph represents a donor-patient pair who are related, though the kidney of the donor is incompatible to the patient. When there are multiple such incompatible pairs in the kidney exchange pool, the kidney of the donor of one incompatible pair may in fact be compatible to the patient of another incompatible pair. If Donor A’s kidney is suitable for Patient B, and vice versa, then there will be arcs in both directions between Vertex A to Vertex B. Such exchanges form a 2-cycle. There may also be cycles involving 3 or more vertices. As all exchanges in a kidney exchange cycle must take place simultaneously, (otherwise a donor can drop out from the program once his/her partner has received a kidney from another donor), due to logistic and human resource reasons, only a limited number of kidney exchanges can occur simultaneously, hence the cardinality of these cycles are constrained. In recent years, kidney exchange programs around the world have altruistic donors in the pool. A sequence of exchanges that starts from an altruistic donor forms a chain instead of a cycle. We therefore have two underlying combinatorial optimization problems: Cardinality Constrained Multi-cycle Problem (CCMcP) and the Cardinality Constrained Cycles and Chains Problem (CCCCP). The objective of the KEP is either to maximize the number of kidney matches, or to maximize a certain weighted function of kidney matches. In a CCMcP, a vertex can be in at most one cycle whereas in a CCCCP, a vertex can be part of (but in no more than) a cycle or a chain. The cardinality of the cycles are constrained in all studies. The cardinality of the chains, however, are considered unconstrained in some studies, constrained but larger than that of cycles, or the same as that of cycles in others. Although the CCMcP has some similarities to the ATSP- and VRP-family of problems, there is a major difference: strong subtour elimination constraints are mostly invalid for the CCMcP, as we do allow smaller subtours as long as they do not exceed the size limit. The CCCCP has its distinctive feature that allows chains as well as cycles on the same directed graph. Hence, both the CCMcP and the CCCCP are interesting and challenging combinatorial optimization problems in their own rights. Most existing studies focused on solution methodologies, and as far as we aware, there is no polyhedral studies so far. In this paper, we will study the polyhedral structure of the natural arc-based integer programming models of the CCMcP and the CCCCP, both containing exponentially many constraints. We do so to pave the way for studying strong valid cuts we have found that can be applied in a Lagrangean relaxation-based branch-and-bound framework where at each node of the branch-and-bound tree, we may be able to obtain a relaxation that can be solved in polynomial time, with strong valid cuts dualized into the objective function and the dual multipliers optimised by subgradient optimisation.