Minimal requirements for parameters to be used for the development of predictive models for microbial source tracking. The example of the pair somatic coliphages and phages infecting Bacteroides

Several methods and approaches for measuring parameters to determine fecal sources of pollution in water have been developed in recent years. No single microbial or chemical parameter has proved sufficient to determine the source of fecal pollution. Combinations of parameters involving at least one discriminating indicator and one universal fecal indicator offer the most promising solutions for qualitative and quantitative analyses. The universal (nondiscriminating) fecal indicator provides quantitative information regarding the fecal load. The discriminating indicator contributes to the identification of a specific source. The relative values of the parameters derived from both kinds of indicators could provide information regarding the contribution to the total fecal load from each origin. It is also essential that both parameters characteristically persist in the environment for similar periods. Numerical analysis, such as inductive learning methods, could be used to select the most suitable and the lowest number of parameters to develop predictive models. These combinations of parameters provide information on factors affecting the models, such as dilution, specific types of animal source, persistence of microbial tracers, and complex mixtures from different sources. The combined use of the enumeration of somatic coliphages and the enumeration of Bacteroides-phages using different host specific strains (one from humans and another from pigs), both selected using the suggested approach, provides a feasible model for quantitative and qualitative analyses of fecal source identification.

Predictive ability of heel quantitative ultrasound for incident fractures: an individual-level meta-analysis.

UNLABELLED: The relationship between bone quantitative ultrasound (QUS) and fracture risk was estimated in an individual level data meta-analysis of 9 prospective studies of 46,124 individuals and 3018 incident fractures. Low QUS is associated with an increase in fracture risk, including hip fracture. The association with osteoporotic fracture decreases with time. INTRODUCTION: The aim of this meta-analysis was to investigate the association between parameters of QUS and risk of fracture. METHODS: In an individual-level analysis, we studied participants in nine prospective cohorts from Asia, Europe and North America. Heel broadband ultrasonic attenuation (BUA dB/MHz) and speed of sound (SOS m/s) were measured at baseline. Fractures during follow-up were collected by self-report and in some cohorts confirmed by radiography. An extension of Poisson regression was used to examine the gradient of risk (GR, hazard ratio per 1 SD decrease) between QUS and fracture risk adjusted for age and time since baseline in each cohort. Interactions between QUS and age and time since baseline were explored. RESULTS: Baseline measurements were available in 46,124 men and women, mean age 70 years (range 20-100). Three thousand and eighteen osteoporotic fractures (787 hip fractures) occurred during follow-up of 214,000 person-years. The summary GR for osteoporotic fracture was similar for both BUA (1.45, 95 % confidence intervals (CI) 1.40-1.51) and SOS (1.42, 95 % CI 1.36-1.47). For hip fracture, the respective GRs were 1.69 (95 % CI, 1.56-1.82) and 1.60 (95 % CI, 1.48-1.72). However, the GR was significantly higher for both fracture outcomes at lower baseline BUA and SOS (p < 0.001). The predictive value of QUS was the same for men and women and for all ages (p > 0.20), but the predictive value of both BUA and SOS for osteoporotic fracture decreased with time (p = 0.018 and p = 0.010, respectively). For example, the GR of BUA for osteoporotic fracture, adjusted for age, was 1.51 (95 % CI 1.42-1.61) at 1 year after baseline, but at 5 years, it was 1.36 (95 % CI 1.27-1.46). CONCLUSIONS: Our results confirm that quantitative ultrasound is an independent predictor of fracture for men and women particularly at low QUS values.

Hardcopy quality parameters to ensure structures detection at digital mammography

Objective To develop procedures to ensure consistency of printing quality of digital images, by means of hardcopy quantitative analysis based on a standard image. Materials and Methods Characteristics of mammography DI-ML and general purpose DI-HL films were studied through the QC-Test utilizing different processing techniques in a FujiFilm®-DryPix4000 printer. A software was developed for sensitometric evaluation, generating a digital image including a gray scale and a bar pattern to evaluate contrast and spatial resolution. Results Mammography films showed maximum optical density of 4.11 and general purpose films, 3.22. The digital image was developed with a 33-step wedge scale and a high-contrast bar pattern (1 to 30 lp/cm) for spatial resolution evaluation. Conclusion Mammographic films presented higher values for maximum optical density and contrast resolution as compared with general purpose films. The utilized digital processing technique could only change the image pixels matrix values and did not affect the printing standard. The proposed digital image standard allows greater control of the relationship between pixels values and optical density obtained in the analysis of films quality and printing systems.

A Quantitative method for the characterization of lytic metastases of the bone from radiographic images

The aim of our study was to assess the diagnostic usefulness of the gray level parameters to distinguish osteolytic lesions using radiological images. Materials and Methods: A retrospective study was carried out. A total of 76 skeletal radiographs of osteolytic metastases and 67 radiographs of multiple myeloma were used. The cases were classified into nonflat (MM1 and OL1) and flat bones (MM2 and OL2). These radiological images were analyzed by using a computerized method. The parameters calculated were mean, standard deviation, and coefficient of variation (MGL, SDGL, and CVGL) based on gray level histogram analysis of a region-of-interest.Diagnostic utility was quantified bymeasurement of parameters on osteolyticmetastases andmultiplemyeloma, yielding quantification of area under the receiver operating characteristic (ROC) curve (AUC). Results: Flat bone groups (MM2 and OL2) showed significant differences in mean values of MGL ( = 0.048) and SDGL ( = 0.003). Their corresponding values of AUC were 0.758 for MGL and 0.883 for SDGL in flat bones. In nonflat bones these gray level parameters do not show diagnostic ability. Conclusion: The gray level parametersMGL and SDGL show a good discriminatory diagnostic ability to distinguish between multiple myeloma and lytic metastases in flat bones.

Terbinafine: optimization of a LC method for quantitative analysis in pharmaceutical formulations and its application for a tablet dissolution test

A simple liquid chromatographic method was optimized for the quantitative determination of terbinafine in pharmaceutical hydroalcoholic solutions and tablets, and was also employed for a tablet dissolution test. The analysis was carried out using a RP-C18 (250 mm × 4.6 mm, 5 μm) Vertical® column, UV-Vis detection at 254 nm, and a methanol-water (95:5, v/v) mobile phase at a flow-rate of 1.2 mL min-1. Method validation investigated parameters such as linearity, precision, accuracy, robustness and specificity, which gave results within the acceptable range. The tablets dissolution was quite fast: 80% of the drug was dissolved within 15 min.

Estimation of standard enthalpy of formation of alkanes in gaseous state by calculating size, structural and electronic parameters in the molecules

A quantitative analysis is made on the correlation ship of thermodynamic property, i.e., standard enthalpy of formation (ΔH fº) with Kier's molecular connectivity index(¹Xv),vander waal's volume (Vw) electrotopological state index (E) and refractotopological state index (R) in gaseous state of alkanes. The regression analysis reveals a significant linear correlation of standard enthalpy of formation (ΔH fº) with ¹Xv, Vw, E and R. The equations obtained by regression analysis may be used to estimate standard enthalpy of formation (ΔH fº) of alkanes in gaseous state.

Qualitative Characteristics and Quantitative Measures of Solution's Reliability in Discrete Optimization: Traditional Analytical Approaches, Innovative Computational Methods and Applicability

The purpose of this thesis is twofold. The first and major part is devoted to sensitivity analysis of various discrete optimization problems while the second part addresses methods applied for calculating measures of solution stability and solving multicriteria discrete optimization problems. Despite numerous approaches to stability analysis of discrete optimization problems two major directions can be single out: quantitative and qualitative. Qualitative sensitivity analysis is conducted for multicriteria discrete optimization problems with minisum, minimax and minimin partial criteria. The main results obtained here are necessary and sufficient conditions for different stability types of optimal solutions (or a set of optimal solutions) of the considered problems. Within the framework of quantitative direction various measures of solution stability are investigated. A formula for a quantitative characteristic called stability radius is obtained for the generalized equilibrium situation invariant to changes of game parameters in the case of the H¨older metric. Quality of the problem solution can also be described in terms of robustness analysis. In this work the concepts of accuracy and robustness tolerances are presented for a strategic game with a finite number of players where initial coefficients (costs) of linear payoff functions are subject to perturbations. Investigation of stability radius also aims to devise methods for its calculation. A new metaheuristic approach is derived for calculation of stability radius of an optimal solution to the shortest path problem. The main advantage of the developed method is that it can be potentially applicable for calculating stability radii of NP-hard problems. The last chapter of the thesis focuses on deriving innovative methods based on interactive optimization approach for solving multicriteria combinatorial optimization problems. The key idea of the proposed approach is to utilize a parameterized achievement scalarizing function for solution calculation and to direct interactive procedure by changing weighting coefficients of this function. In order to illustrate the introduced ideas a decision making process is simulated for three objective median location problem. The concepts, models, and ideas collected and analyzed in this thesis create a good and relevant grounds for developing more complicated and integrated models of postoptimal analysis and solving the most computationally challenging problems related to it.

Confidence Regions for Calibrated Parameters in Computable General Equilibrium Models

We consider the problem of accessing the uncertainty of calibrated parameters in computable general equilibrium (CGE) models through the construction of confidence sets (or intervals) for these parameters. We study two different setups under which this can be done.

Monte Carlo Tests with Nuisance Parameters: A General Approach to Finite-Sample Inference and Nonstandard Asymptotics

The technique of Monte Carlo (MC) tests [Dwass (1957), Barnard (1963)] provides an attractive method of building exact tests from statistics whose finite sample distribution is intractable but can be simulated (provided it does not involve nuisance parameters). We extend this method in two ways: first, by allowing for MC tests based on exchangeable possibly discrete test statistics; second, by generalizing the method to statistics whose null distributions involve nuisance parameters (maximized MC tests, MMC). Simplified asymptotically justified versions of the MMC method are also proposed and it is shown that they provide a simple way of improving standard asymptotics and dealing with nonstandard asymptotics (e.g., unit root asymptotics). Parametric bootstrap tests may be interpreted as a simplified version of the MMC method (without the general validity properties of the latter).

Analyse quantitative des cyanotoxines d'eau douce par LDTD-APCI-MS/MS

Avec la hausse mondiale de la fréquence des floraisons de cyanobactéries (CB), dont certaines produisent des cyanotoxines (CT), le développement d’une méthode de détection/quantification rapide d’un maximum de CT s’impose. Cette méthode permettrait de faire un suivi quotidien de la toxicité de plans d’eau contaminés par des CB et ainsi d’émettre rapidement des avis d’alerte appropriés afin de protéger la santé publique. Une nouvelle technologie utilisant la désorption thermique induite par diode laser (LDTD) couplée à l’ionisation chimique sous pression atmosphérique (APCI) et reliée à la spectrométrie de masse en tandem (MS/MS) a déjà fait ses preuves avec des temps d'analyse de l’ordre de quelques secondes. Les analytes sont désorbés par la LDTD, ionisés en phase gazeuse par APCI et détectés par la MS/MS. Il n’y a donc pas de séparation chromatographique, et la préparation de l’échantillon avant l’analyse est minimale selon la complexité de la matrice contenant les analytes. Parmi les quatre CT testées (microcystine-LR, cylindrospermopsine, saxitoxine et anatoxine-a (ANA-a)), seule l’ANA-a a généré une désorption significative nécessaire au développement d’une méthode analytique avec l’interface LDTD-APCI. La forte polarité ou le poids moléculaire élevé des autres CT empêche probablement leur désorption. L’optimisation des paramètres instrumentaux, tout en tenant compte de l’interférence isobarique de l’acide aminé phénylalanine (PHE) lors de la détection de l’ANA-a par MS/MS, a généré une limite de détection d’ANA-a de l’ordre de 1 ug/L. Celle-ci a été évaluée à partir d’une matrice apparentée à une matrice réelle, démontrant qu’il serait possible d’utiliser la LDTD pour effectuer le suivi de l’ANA-a dans les eaux naturelles selon les normes environnementales applicables (1 à 12 ug/L). Il a été possible d’éviter l’interférence isobarique de la PHE en raison de sa très faible désorption avec l’interface LDTD-APCI. En effet, il a été démontré qu’une concentration aussi élevée que 500 ug/L de PHE ne causait aucune interférence sur le signal de l’ANA-a.

Sélection de gènes de référence pour la normalisation des expériences de PCR quantitative dans un modèle de dysfonction diastolique de lapin

La dysfonction diastolique du ventricule gauche (DDVG) réfère à une rigidité ainsi qu’à des troubles de relaxation au niveau de ce ventricule pendant la phase de la diastole. Nos connaissances sur les mécanismes moléculaires sous-jacents de cette pathologie demeurent limités. Les analyses géniques sont indispensables afin de bien identifier les voies par lesquelles cette maladie progresse. Plusieurs techniques de quantification de l’expression génique sont disponibles, par contre la RT-qPCR demeure la méthode la plus populaire vu sa haute sensibilité et de ses coûts modérés. Puisque la normalisation occupe un aspect très important dans les expériences de RT-qPCR, nous avons décidé de sélectionner des gènes montrant une haute stabilité d’expression dans un modèle de DDVG de lapin. Nous avons alors exposé 18 lapins blancs soit à une diète normale (n=7) ou bien à une diète hypercholestérolémiante additionnée de vitamine D2 (n=11). La DDVG a été évaluée par des mesures échocardiographiques. L’expression de l’ARNm de dix gènes communément utilisés dans la littérature comme normalisateur (Gapdh, Hprt1, Ppia, Sdha, Rpl5, Actb, Eef1e1, Ywhaz, Pgk1, et G6pd) a été mesurée par RT-qPCR. L’évaluation de leur stabilité a été vérifiée par les algorithmes de geNorm et Normfinder. Sdha et Gapdh ont obtenu les meilleurs scores de stabilité (M<0.2) et ont été suggérés par le geNorm, comme meilleure combinaison. Par contre, l’utilisation de Normfinder mène à la sélection d’Hprt1 et Rpl5 comme meilleure combinaison de gènes de normalisation (0.042). En normalisant par ces deux combinaisons de gènes, l’expression de l’ARNm des peptides natriurétiques de type A et B (Anp et Bnp), de la protéine chimiotactique des monocytes-1 (Mcp-1) et de la sous unité Nox-2 de la NADPH oxydase ont montré des augmentations similaires chez le groupe hypercholestérolémique comparé au groupe contrôle (p<0.05). Cette augmentation d’expressions a été corrélée avec plusieurs paramètres échocardiographiques de DDVG. À notre connaissance, c’est la première étude par laquelle une sélection de gènes de référence a été réalisée dans un modèle de lapin développant une DDVG.

Quantitative ultrasound imaging during shear wave propagation for application related to breast cancer diagnosis

Dans le contexte de la caractérisation des tissus mammaires, on peut se demander ce que l’examen d’un attribut en échographie quantitative (« quantitative ultrasound » - QUS) d’un milieu diffusant (tel un tissu biologique mou) pendant la propagation d’une onde de cisaillement ajoute à son pouvoir discriminant. Ce travail présente une étude du comportement variable temporel de trois paramètres statistiques (l’intensité moyenne, le paramètre de structure et le paramètre de regroupement des diffuseurs) d’un modèle général pour l’enveloppe écho de l’onde ultrasonore rétrodiffusée (c.-à-d., la K-distribution homodyne) sous la propagation des ondes de cisaillement. Des ondes de cisaillement transitoires ont été générés en utilisant la mèthode d’ imagerie de cisaillement supersonique ( «supersonic shear imaging » - SSI) dans trois fantômes in-vitro macroscopiquement homogènes imitant le sein avec des propriétés mécaniques différentes, et deux fantômes ex-vivo hétérogénes avec tumeurs de souris incluses dans un milieu environnant d’agargélatine. Une comparaison de l’étendue des trois paramètres de la K-distribution homodyne avec et sans propagation d’ondes de cisaillement a montré que les paramètres étaient significativement (p < 0,001) affectès par la propagation d’ondes de cisaillement dans les expériences in-vitro et ex-vivo. Les résultats ont également démontré que la plage dynamique des paramétres statistiques au cours de la propagation des ondes de cisaillement peut aider à discriminer (avec p < 0,001) les trois fantômes homogènes in-vitro les uns des autres, ainsi que les tumeurs de souris de leur milieu environnant dans les fantômes hétérogénes ex-vivo. De plus, un modéle de régression linéaire a été appliqué pour corréler la plage de l’intensité moyenne sous la propagation des ondes de cisaillement avec l’amplitude maximale de déplacement du « speckle » ultrasonore. La régression linéaire obtenue a été significative : fantômes in vitro : R2 = 0.98, p < 0,001 ; tumeurs ex-vivo : R2 = 0,56, p = 0,013 ; milieu environnant ex-vivo : R2 = 0,59, p = 0,009. En revanche, la régression linéaire n’a pas été aussi significative entre l’intensité moyenne sans propagation d’ondes de cisaillement et les propriétés mécaniques du milieu : fantômes in vitro : R2 = 0,07, p = 0,328, tumeurs ex-vivo : R2 = 0,55, p = 0,022 ; milieu environnant ex-vivo : R2 = 0,45, p = 0,047. Cette nouvelle approche peut fournir des informations supplémentaires à l’échographie quantitative statistique traditionnellement réalisée dans un cadre statique (c.-à-d., sans propagation d’ondes de cisaillement), par exemple, dans le contexte de l’imagerie ultrasonore en vue de la classification du cancer du sein.

Asymmetric cell division intersects with cell geometry : a method to extrapolate and quantify geometrical parameters of sensory organ precursors

La division cellulaire asymétrique (DCA) consiste en une division pendant laquelle des déterminants cellulaires sont distribués préférentiellement dans une des deux cellules filles. Par l’action de ces déterminants, la DCA générera donc deux cellules filles différentes. Ainsi, la DCA est importante pour générer la diversité cellulaire et pour maintenir l’homéostasie de certaines cellules souches. Pour induire une répartition asymétrique des déterminants cellulaires, le positionnement du fuseau mitotique doit être très bien contrôlé. Fréquemment ceci génère deux cellules filles de tailles différentes, car le fuseau mitotique n’est pas centré pendant la mitose, ce qui induit un positionnement asymétrique du sillon de clivage. Bien qu’un complexe impliquant des GTPases hétérotrimériques et des protéines liant les microtubules au cortex ait été impliqué directement dans le positionnement du fuseau mitotique, le mécanisme exact induisant le positionnement asymétrique du fuseau durant la DCA n'est pas encore compris. Des études récentes suggèrent qu’une régulation asymétrique du cytosquelette d’actine pourrait être responsable de ce positionnement asymétrique du faisceau mitotique. Donc, nous émettons l'hypothèse que des contractions asymétriques d’actine pendant la division cellulaire pourraient déplacer le fuseau mitotique et le sillon de clivage pour créer une asymétrie cellulaire. Nos résultats préliminaires ont démontré que le blebbing cortical, qui est une indication de tension corticale et de contraction, se produit préférentiellement dans la moitié antérieure de cellule précurseur d’organes sensoriels (SOP) pendant le stage de télophase. Nos données soutiennent l'idée que les petites GTPases de la famille Rho pourraient être impliqués dans la régulation du fuseau mitotique et ainsi contrôler la DCA des SOP. Les paramètres expérimentaux développés pour cette thèse, pour étudier la régulation de l’orientation et le positionnement du fuseau mitotique, ouvrirons de nouvelles avenues pour contrôler ce processus, ce qui pourrait être utile pour freiner la progression de cellules cancéreuses. Les résultats préliminaires de ce projet proposeront une manière dont les petites GTPases de la famille Rho peuvent être impliqués dans le contrôle de la division cellulaire asymétrique in vivo dans les SOP. Les modèles théoriques qui sont expliqués dans cette étude pourront servir à améliorer les méthodes quantitatives de biologie cellulaire de la DCA.

Seasonal Studies on Primary Production and Associated Environmental Parameters in the Indian EEZ

The thesis describes the importance of Indian EEZ, definition and the various factors affecting primary production, general account of phytoplankton and its importance in marine ecosystem etc. In review of literature, general oceanography of Arabian Sea and Bay of Bengal and hydrography of eastern Arabian Sea and western Bay of Bengal. It deals with the distribution patterns of primary production, chlorophyll a, phytoplankton composition and particulate organic carbon in the eastern Arabian Sea and western Bay of Bengal during different seasons. Factors that affect primary productivity are irradiance, temperature, stability of the surface waters, nutrients and zooplankton grazing. The differential biological response of eastern Arabian Sea and western Bay of Bengal to monsoonal regimes. A precise estimation on the primary production of the entire EEZ of India on a regional basis and on a seasonal scale would be the only way to achieve any kind of predictive assessment on the fish stock and their sustainable yield. This study mainly envisages the qualitative and quantitative aspects on the magnitude of phytoplankton standing crop and production of organic carbon and their relationship to environmental characteristics during summer monsoon, Inter monsoon and winter monsoon periods in the east and west coasts of the Indian EEZ.This study revealed that the seasonality exerts a great impact on the biological production in the eastern Arabian Sea and western Bay of Bengal. High biological production may be the reason why most of the fish landings are Concentrated in the west coast of India than east coast. The present data on Phytoplankton production rate and the species composition will provide a meaningful ground for evaluations of exploitable renewable resources of the IndianEEZ

Effective t-J model Hamiltonian parameters of monolayered cuprate superconductors from ab initio electronic structure calculations

The magnetic coupling constant of selected cuprate superconductor parent compounds has been determined by means of embedded cluster model and periodic calculations carried out at the same level of theory. The agreement between both approaches validates the cluster model. This model is subsequently employed in state-of-the-art configuration interaction calculations aimed to obtain accurate values of the magnetic coupling constant and hopping integral for a series of superconducting cuprates. Likewise, a systematic study of the performance of different ab initio explicitly correlated wave function methods and of several density functional approaches is presented. The accurate determination of the parameters of the t-J Hamiltonian has several consequences. First, it suggests that the appearance of high-Tc superconductivity in existing monolayered cuprates occurs with J/t in the 0.20¿0.35 regime. Second, J/t=0.20 is predicted to be the threshold for the existence of superconductivity and, third, a simple and accurate relationship between the critical temperatures at optimum doping and these parameters is found. However, this quantitative electronic structure versus Tc relationship is only found when both J and t are obtained at the most accurate level of theory.