This thesis addresses the problem of how to examine a metabolic pathway and identify what are the key elements, specifically with respect to rate-limitation. The aim is to be able to analyze a pathway, identify the bottlenecks and implement genetic modifications to remove these bottlenecks. This is done by defining the system of interest and developing a predictive model using kinetic data. The model predictions can then be verified using fermentation data and genetic techniques to make the appropriate changes for improved performance. The test system chosen for this study was the TOL meta-cleavage pathway for the degradation of benzoate. This system was chosen on the basis of the application of pathway engineering principles to other systems. The modelling strategy and software was developed using principles from metabolic control theory and biochemical systems theory. By applying this to the TOL pathway using kinetic data, the control coefficients for the pathway were obtained as well as the system parameters required for the optimization of the pathway. The simulated results obtained from this model must be validated by experiment. Errors can arise both from incorrect assumptions in the model and from the fact that the kinetic data taken from individual in vitro experiments may not be applicable to the in vivo system. The effect of the presence of the TOL pathway on the behaviour of E.coli JM107 during fermentation was investigated and the transient concentration data necessary to identify the bottlenecks in the pathway measured. This data is then used to calculate the flux control coefficients for the TOL pathway. The predictive results were verified by the fermentation data which identified the first two enzymes in the pathway as having significant flux control coefficients. This final chapter also addresses the issue of flux analysis, that is, the calculation of the fluxes in the system to determine where fluxes to unwanted by-products occur and to indicate points of control. A graphical user interface is used to provide a user-friendly and intuitive means of building and customising metabolic pathways which can then be interfaced with instrumentation to provide on-line flux analysis.

Contexte. Alors que le fait que les femmes manifestent moins de comportements antisociaux que les hommes est bien établi, l’étiologie des différences sexuelles liées à ces comportements demeure grandement incomprise. Objectif. Le but de cette thèse était de mieux comprendre l’étiologie des différences sexuelles liées aux comportements antisociaux de l’enfance au début de l’âge adulte. Cadre théorique. Les propositions des théories du contrôle en regard des différences sexuelles ont été examinées en comblant certaines de leurs limites utilisant une approche développementale. Les associations entre le contrôle parental, le contrôle de soi, le patriarcat familial et les comportements antisociaux des hommes et des femmes ont été analysées. Une attention particulière a été portée aux périodes développementales (ex., adolescence, âge adulte), aux types de comportements (ex., violents, contre les biens) et aux types de mesures (ex., autorapportés, dossiers criminels) afin d’assurer une analyse complète des différences sexuelles. Méthodologie. Les données proviennent de 3007 participants de l'Étude longitudinale québécoise des enfants de maternelle au Québec, prospectivement suivi de la maternelle au début de l'âge adulte. Les comportements antisociaux ont été mesurés à l'enfance (6 à 12 ans), à l'adolescence (13 à 17 ans) et au début de l’âge adulte (âgés de 18 à 26) par des questionnaires autorapportés, entrevues cliniques et dossiers criminels juvénile et adulte. Des analyses multiniveaux et modèles complexes non paramétriques (ex., régression binomiale négative avec inflation du zéro, régressions longitudinales à associations croisées) ont été utilisés pour vérifier les hypothèses des théories du contrôle social, du contrôle de soi, et du pouvoir-contrôle quant aux différences sexuelles. Principaux résultats. Les résultats ont montré que le contrôle de soi et le contrôle parental étaient associés de manière similaire aux comportements antisociaux des hommes et des femmes. Les filles avaient généralement un meilleur contrôle de soi et étaient plus contrôlées par leurs parents que les garçons, ce qui explique partiellement leur moins grande manifestation de comportements antisociaux. Ni les contrôles parentaux ni le contrôle de soi n’expliquent l’entièreté des différences sexuelles liées aux comportements antisociaux. Les résultats ont aussi révélé des influences réciproques entre le contrôle de soi, le contrôle parental et les comportements antisociaux, suggérant l’interaction de l'enfant avec son environnement dans l'émergence et la persistance des comportements antisociaux. Le patriarcat familial n’intervient généralement pas dans l’étiologie des comportements antisociaux des garçons ou des filles. Néanmoins, les résultats suggèrent que le contrôle de soi et le patriarcat familial pourraient influencer davantage la fréquence ou la diversité des comportements antisociaux rapportés dans les dossiers criminels. Conclusions. La présente thèse montre l’importance d’étudier les différences sexuelles liées aux comportements antisociaux dans toute leur complexité, c’est-à-dire en considérant la période développementale et les types de comportements et de mesures. Les résultats suggèrent que les mêmes facteurs de risque du contrôle seraient associés aux comportements antisociaux des hommes et des femmes et que ces facteurs de risque auraient un effet similaire sur eux. Ces résultats suggèrent que l’exposition différentielle des hommes et des femmes à ces facteurs de risque expliquerait les différences sexuelles liées aux comportements antisociaux. Un modèle alternatif du contrôle est proposé pour améliorer la compréhension de l’étiologie de ces différences sexuelles. / Context. The fact that girls manifest less antisocial behavior than boys is well known, although the etiology of the sex differences in antisocial behavior is still relatively misunderstood. Objective. The aim is to improve the understanding of the etiology of sex differences in antisocial behavior from childhood to early adulthood. Theoretical Framework. A theoretical framework was built based on control theories in criminology, addressing their weaknesses with developmental studies strengths. Associations between three control-related constructs (i.e., self-control, parental control, and familial patriarchy) and boys’ and girls’ antisocial behavior is assessed across developmental periods, in addition to their interplay. Method. Data are from 3007 participants of the Québec Longitudinal Study of Kindergarten Children prospectively followed from kindergarten to early-adulthood. Antisocial behavior was assessed during childhood (ages 6 to 12), adolescence (ages 13 to 17) and early adulthood (ages 18 to 26) using questionnaires, clinical interviews, and juvenile and adult official records. Multilevel analyses and non-parametric complex models (e.g., Zero-Inflated Negative Binomial Regressions, Cross-Lagged Path Modeling) were used to test the hypotheses regarding sex differences in antisocial behavior proposed by self-control theory, social control theory and power-control theory. Main Results. Results showed that self-control and parental control are risk factors of antisocial behavior for boys and girls. Girls generally had a better self-control and were more controlled by their parents than boys, which partially explained that they manifested less antisocial behavior. Neither self-control nor parental control explained the entirety of the noted sex differences in antisocial behavior. In addition, there were reciprocal influences between self-control, parental control, and antisocial behavior from childhood to adolescence, suggesting a transactional process of the child and its environment in the emergence and persistence of antisocial behavior. Familial patriarchy was overall not associated with boys’ or girls’ manifestation of antisocial behavior. Results, however, indicated that self-control and familial patriarchy could have a stronger influence in regards of the frequency and/or diversity officially recorded antisocial behavior. Conclusions. This thesis supports the relevance of considering all variations in sex differences in antisocial behavior, namely variations across developmental periods, types of behavior and measures. Results suggest that the same control risk factors are associated with boys’ and girls’ antisocial behavior and that those risk factors have a similar effect for them. Sex differences in exposition to those risk factors would generally better explain sex differences in antisocial behavior. An alternative developmental model of control is proposed to account for all sex differences.