Solutions de rang k et invariants de Riemann pour les systèmes de type hydrodynamique multidimensionnels

Dans ce travail, nous adaptons la méthode des symétries conditionnelles afin de construire des solutions exprimées en termes des invariants de Riemann. Dans ce contexte, nous considérons des systèmes non elliptiques quasilinéaires homogènes (de type hydrodynamique) du premier ordre d'équations aux dérivées partielles multidimensionnelles. Nous décrivons en détail les conditions nécessaires et suffisantes pour garantir l'existence locale de ce type de solution. Nous étudions les relations entre la structure des éléments intégraux et la possibilité de construire certaines classes de solutions de rang k. Ces classes de solutions incluent les superpositions non linéaires d'ondes de Riemann ainsi que les solutions multisolitoniques. Nous généralisons cette méthode aux systèmes non homogènes quasilinéaires et non elliptiques du premier ordre. Ces méthodes sont appliquées aux équations de la dynamique des fluides en (3+1) dimensions modélisant le flot d'un fluide isentropique. De nouvelles classes de solutions de rang 2 et 3 sont construites et elles incluent des solutions double- et triple-solitoniques. De nouveaux phénomènes non linéaires et linéaires sont établis pour la superposition des ondes de Riemann. Finalement, nous discutons de certains aspects concernant la construction de solutions de rang 2 pour l'équation de Kadomtsev-Petviashvili sans dispersion.

Analyse de groupe d’un modèle de la plasticité idéale planaire et sur les solutions en termes d’invariants de Riemann pour les systèmes quasilinéaires du premier ordre

Les objets d’étude de cette thèse sont les systèmes d’équations quasilinéaires du premier ordre. Dans une première partie, on fait une analyse du point de vue du groupe de Lie classique des symétries ponctuelles d’un modèle de la plasticité idéale. Les écoulements planaires dans les cas stationnaire et non-stationnaire sont étudiés. Deux nouveaux champs de vecteurs ont été obtenus, complétant ainsi l’algèbre de Lie du cas stationnaire dont les sous-algèbres sont classifiées en classes de conjugaison sous l’action du groupe. Dans le cas non-stationnaire, une classification des algèbres de Lie admissibles selon la force choisie est effectuée. Pour chaque type de force, les champs de vecteurs sont présentés. L’algèbre ayant la dimension la plus élevée possible a été obtenues en considérant les forces monogéniques et elle a été classifiée en classes de conjugaison. La méthode de réduction par symétrie est appliquée pour obtenir des solutions explicites et implicites de plusieurs types parmi lesquelles certaines s’expriment en termes d’une ou deux fonctions arbitraires d’une variable et d’autres en termes de fonctions elliptiques de Jacobi. Plusieurs solutions sont interprétées physiquement pour en déduire la forme de filières d’extrusion réalisables. Dans la seconde partie, on s’intéresse aux solutions s’exprimant en fonction d’invariants de Riemann pour les systèmes quasilinéaires du premier ordre. La méthode des caractéristiques généralisées ainsi qu’une méthode basée sur les symétries conditionnelles pour les invariants de Riemann sont étendues pour être applicables à des systèmes dans leurs régions elliptiques. Leur applicabilité est démontrée par des exemples de la plasticité idéale non-stationnaire pour un flot irrotationnel ainsi que les équations de la mécanique des fluides. Une nouvelle approche basée sur l’introduction de matrices de rotation satisfaisant certaines conditions algébriques est développée. Elle est applicable directement à des systèmes non-homogènes et non-autonomes sans avoir besoin de transformations préalables. Son efficacité est illustrée par des exemples comprenant un système qui régit l’interaction non-linéaire d’ondes et de particules. La solution générale est construite de façon explicite.

Optimisation du processus de développement du médicament grâce à la modélisation PK et les simulations d’études cliniques

Le développement d’un médicament est non seulement complexe mais les retours sur investissment ne sont pas toujours ceux voulus ou anticipés. Plusieurs médicaments échouent encore en Phase III même avec les progrès technologiques réalisés au niveau de plusieurs aspects du développement du médicament. Ceci se traduit en un nombre décroissant de médicaments qui sont commercialisés. Il faut donc améliorer le processus traditionnel de développement des médicaments afin de faciliter la disponibilité de nouveaux produits aux patients qui en ont besoin. Le but de cette recherche était d’explorer et de proposer des changements au processus de développement du médicament en utilisant les principes de la modélisation avancée et des simulations d’essais cliniques. Dans le premier volet de cette recherche, de nouveaux algorithmes disponibles dans le logiciel ADAPT 5® ont été comparés avec d’autres algorithmes déjà disponibles afin de déterminer leurs avantages et leurs faiblesses. Les deux nouveaux algorithmes vérifiés sont l’itératif à deux étapes (ITS) et le maximum de vraisemblance avec maximisation de l’espérance (MLEM). Les résultats de nos recherche ont démontré que MLEM était supérieur à ITS. La méthode MLEM était comparable à l’algorithme d’estimation conditionnelle de premier ordre (FOCE) disponible dans le logiciel NONMEM® avec moins de problèmes de rétrécissement pour les estimés de variances. Donc, ces nouveaux algorithmes ont été utilisés pour la recherche présentée dans cette thèse. Durant le processus de développement d’un médicament, afin que les paramètres pharmacocinétiques calculés de façon noncompartimentale soient adéquats, il faut que la demi-vie terminale soit bien établie. Des études pharmacocinétiques bien conçues et bien analysées sont essentielles durant le développement des médicaments surtout pour les soumissions de produits génériques et supergénériques (une formulation dont l'ingrédient actif est le même que celui du médicament de marque, mais dont le profil de libération du médicament est différent de celui-ci) car elles sont souvent les seules études essentielles nécessaires afin de décider si un produit peut être commercialisé ou non. Donc, le deuxième volet de la recherche visait à évaluer si les paramètres calculer d’une demi-vie obtenue à partir d'une durée d'échantillonnage réputée trop courte pour un individu pouvaient avoir une incidence sur les conclusions d’une étude de bioéquivalence et s’ils devaient être soustraits d’analyses statistiques. Les résultats ont démontré que les paramètres calculer d’une demi-vie obtenue à partir d'une durée d'échantillonnage réputée trop courte influençaient de façon négative les résultats si ceux-ci étaient maintenus dans l’analyse de variance. Donc, le paramètre de surface sous la courbe à l’infini pour ces sujets devrait être enlevé de l’analyse statistique et des directives à cet effet sont nécessaires a priori. Les études finales de pharmacocinétique nécessaires dans le cadre du développement d’un médicament devraient donc suivre cette recommandation afin que les bonnes décisions soient prises sur un produit. Ces informations ont été utilisées dans le cadre des simulations d’essais cliniques qui ont été réalisées durant la recherche présentée dans cette thèse afin de s’assurer d’obtenir les conclusions les plus probables. Dans le dernier volet de cette thèse, des simulations d’essais cliniques ont amélioré le processus du développement clinique d’un médicament. Les résultats d’une étude clinique pilote pour un supergénérique en voie de développement semblaient très encourageants. Cependant, certaines questions ont été soulevées par rapport aux résultats et il fallait déterminer si le produit test et référence seraient équivalents lors des études finales entreprises à jeun et en mangeant, et ce, après une dose unique et des doses répétées. Des simulations d’essais cliniques ont été entreprises pour résoudre certaines questions soulevées par l’étude pilote et ces simulations suggéraient que la nouvelle formulation ne rencontrerait pas les critères d’équivalence lors des études finales. Ces simulations ont aussi aidé à déterminer quelles modifications à la nouvelle formulation étaient nécessaires afin d’améliorer les chances de rencontrer les critères d’équivalence. Cette recherche a apporté des solutions afin d’améliorer différents aspects du processus du développement d’un médicament. Particulièrement, les simulations d’essais cliniques ont réduit le nombre d’études nécessaires pour le développement du supergénérique, le nombre de sujets exposés inutilement au médicament, et les coûts de développement. Enfin, elles nous ont permis d’établir de nouveaux critères d’exclusion pour des analyses statistiques de bioéquivalence. La recherche présentée dans cette thèse est de suggérer des améliorations au processus du développement d’un médicament en évaluant de nouveaux algorithmes pour des analyses compartimentales, en établissant des critères d’exclusion de paramètres pharmacocinétiques (PK) pour certaines analyses et en démontrant comment les simulations d’essais cliniques sont utiles.

Distribución hiperbólica generalizada: una aplicación en la selección de portafolios y en la cuantificación de medidas de riesgo de mercado

En este trabajo se implementa una metodología para incluir momentos de orden superior en la selección de portafolios, haciendo uso de la Distribución Hiperbólica Generalizada, para posteriormente hacer un análisis comparativo frente al modelo de Markowitz.

Self-dual continuous processes

The important application of semi-static hedging in financial markets naturally leads to the notion of conditionally quasi self-dual processes which is, for continuous semimartingales, related to conditional symmetry properties of both their ordinary as well as their stochastic logarithms. We provide a structure result for continuous conditionally quasi self-dual processes. Our main result is to give a characterization of continuous Ocone martingales via a strong version of self-duality.

A proposal for a new specification for a conditionally heteroskedastic variance model: the Quadratic Moving-Average Conditional Heteroskedasticity and an application to the D. Mark-U.S. dollar Exchange Rate

Ever since the appearance of the ARCH model [Engle(1982a)], an impressive array of variance specifications belonging to the same class of models has emerged [i.e. Bollerslev's (1986) GARCH; Nelson's (1990) EGARCH]. This recent domain has achieved very successful developments. Nevertheless, several empirical studies seem to show that the performance of such models is not always appropriate [Boulier(1992)]. In this paper we propose a new specification: the Quadratic Moving Average Conditional heteroskedasticity model. Its statistical properties, such as the kurtosis and the symmetry, as well as two estimators (Method of Moments and Maximum Likelihood) are studied. Two statistical tests are presented, the first one tests for homoskedasticity and the second one, discriminates between ARCH and QMACH specification. A Monte Carlo study is presented in order to illustrate some of the theoretical results. An empirical study is undertaken for the DM-US exchange rate.

General method to determine replica symmetry breaking transitions

We introduce a new parameter to investigate replica symmetry breaking transitions using finite-size scaling methods. Based on exact equalities initially derived by F. Guerra this parameter is a direct check of the self-averaging character of the spin-glass order parameter. This new parameter can be used to study models with time reversal symmetry but its greatest interest lies in models where this symmetry is absent. We apply the method to long-range and short-range Ising spin-glasses with and without a magnetic field as well as short-range multispin interaction spin-glasses.

Contact with friction using the augmented Lagrangian Method: a conditional constrained minimization problem

This work presents a formulation of the contact with friction between elastic bodies. This is a non linear problem due to unilateral constraints (inter-penetration of bodies) and friction. The solution of this problem can be found using optimization concepts, modelling the problem as a constrained minimization problem. The Finite Element Method is used to construct approximation spaces. The minimization problem has the total potential energy of the elastic bodies as the objective function, the non-inter-penetration conditions are represented by inequality constraints, and equality constraints are used to deal with the friction. Due to the presence of two friction conditions (stick and slip), specific equality constraints are present or not according to the current condition. Since the Coulomb friction condition depends on the normal and tangential contact stresses related to the constraints of the problem, it is devised a conditional dependent constrained minimization problem. An Augmented Lagrangian Method for constrained minimization is employed to solve this problem. This method, when applied to a contact problem, presents Lagrange Multipliers which have the physical meaning of contact forces. This fact allows to check the friction condition at each iteration. These concepts make possible to devise a computational scheme which lead to good numerical results.

A method for the generation of conditional gene repair mutations in mice

Conditional gene repair mutations in the mouse can assist in cell lineage analyses and provide a valuable complement to conditional gene inactivation strategies. We present a method for the generation of conditional gene repair mutations that employs a loxP-flanked (floxed) selectable marker and transcriptional/translational stop cassette (neostop) located within the first intron of a target gene. In the absence of Cre recombinase, expression of the targeted allele is suppressed generating a null allele, while in the presence of Cre, excision of neostop restores expression to wild-type levels. To test this strategy, we have generated a conditional gene repair allele of the mouse Huntington’s disease gene homolog (Hdh). Insertion of neostop within the Hdh intron 1 generated a null allele and mice homozygous for this allele resembled nullizygous Hdh mutants and died after embryonic day 8.5. In the presence of a cre transgene expressed ubiquitously early in development, excision of neostop restored Hdh expression and rescued the early embryonic lethality. A simple modification of this strategy that permits the generation of conventional gene knockout, conditional gene knockout and conditional gene repair alleles using one targeting construct is discussed.

Trajectory Sensitivity Method and Master-Slave Synchronization to Estimate Parameters of Nonlinear Systems

A combination of trajectory sensitivity method and master-slave synchronization was proposed to parameter estimation of nonlinear systems. It was shown that master-slave coupling increases the robustness of the trajectory sensitivity algorithm with respect to the initial guess of parameters. Since synchronization is not a guarantee that the estimation process converges to the correct parameters, a conditional test that guarantees that the new combined methodology estimates the true values of parameters was proposed. This conditional test was successfully applied to Lorenz's and Chua's systems, and the proposed parameter estimation algorithm has shown to be very robust with respect to parameter initial guesses and measurement noise for these examples. Copyright (C) 2009 Elmer P. T. Cari et al.

Prediction of carbon monoxide in fires by conditional moment closure

Carbon monoxide is the chief killer in fires. Dangerous levels of CO can occur when reacting combustion gases are quenched by heat transfer, or by mixing of the fire plume in a cooled under- or overventilated upper layer. In this paper, carbon monoxide predictions for enclosure fires are modeled by the conditional moment closure (CMC) method and are compared with laboratory data. The modeled fire situation is a buoyant, turbulent, diffusion flame burning under a hood. The fire plume entrains fresh air, and the postflame gases are cooled considerably under the hood by conduction and radiation, emulating conditions which occur in enclosure fires and lead to the freezing of CO burnout. Predictions of CO in the cooled layer are presented in the context of a complete computational fluid dynamics solution of velocity, temperature, and major species concentrations. A range of underhood equivalence ratios, from rich to lean, are investigated. The CMC method predicts CO in very good agreement with data. In particular, CMC is able to correctly predict CO concentrations in lean cooled gases, showing its capability in conditions where reaction rates change considerably.

Modelling of species in hood fires by conditional moment closure

Carbon monoxide, the chief killer in fires, and other species are modelled for a series of enclosure fires. The conditions emulate building fires where CO is formed in the rich, turbulent, nonpremixed flame and is transported frozen to lean mixtures by the ceiling jet which is cooled by radiation and dilution. Conditional moment closure modelling is used and computational domain minimisation criteria are developed which reduce the computational cost of this method. The predictions give good agreement for CO and other species in the lean, quenched-gas stream, holding promise that this method may provide a practical means of modelling real, three-dimensional fire situations. (c) 2005 The Combustion Institute. Published by Elsevier Inc. All rights reserved.

Conditional simulation of random fields by successive residuals

This paper presents a new approach to the LU decomposition method for the simulation of stationary and ergodic random fields. The approach overcomes the size limitations of LU and is suitable for any size simulation. The proposed approach can facilitate fast updating of generated realizations with new data, when appropriate, without repeating the full simulation process. Based on a novel column partitioning of the L matrix, expressed in terms of successive conditional covariance matrices, the approach presented here demonstrates that LU simulation is equivalent to the successive solution of kriging residual estimates plus random terms. Consequently, it can be used for the LU decomposition of matrices of any size. The simulation approach is termed conditional simulation by successive residuals as at each step, a small set (group) of random variables is simulated with a LU decomposition of a matrix of updated conditional covariance of residuals. The simulated group is then used to estimate residuals without the need to solve large systems of equations.