Torsion of cylindrical shafts has long been a basic subject in the classical theory of elasticity. In 1998 Swanson proposed a theoretical solution for the torsion problem of laminated composites. He adopted the traditional formulation of the torsion problem based on Saint Venant's torsion theory. The eigenfunction expansion method was employed to solve the formulated problem. The analytical method is proposed in this study enabling one to solve the torsion problem of laminated composite beams. Instead of following the classical Saint Venant theory formulation, the notion of effective elastic constant is utilized. This approach uses the concept of elastic constants, and in this context the three-dimensional non-homogeneous orthotropic laminate is replaced by an equivalent homogeneous orthotropic material. By adopting the assumptions of constant stress and constant strain, the effective shear moduli of the composite laminates are then derived. Upon obtaining the shear moduli of the equivalent homogeneous material, the effective torsional rigidity of the laminated composite rods can be determined by employing the theory developed by Lekhnitskii in 1963. Finally, the predicted results based on the present analytical approach are compared with those by the finite element, the finite difference method and Swanson's results. / Master of Science

Ovarian cancer is considered to be one of the deadliest gynecological diseases. Over 21,000 women are expected to be diagnosed with this fatal disease in 2020 alone. Obesity, but more specifically a high waist-to-hip ratio, is indicative of abdominal obesity and has been correlated with increased risk of ovarian cancer. How abdominal obesity contributes to this increased risk has not been clearly delineated but much of the current research has been focused on the role of adipocytes. However, in addition to the adipocytes, abdominal white adipose tissue contains the stromal vascular fraction (SVF) which includes stem and progenitor cell populations, immune cells, and fibroblasts. Since the SVF can also be recruited by the cancer cells, we investigated how obesity affects the survival and metastatic potential of cancer cells by investigating changes in the expression of genes that contribute to survival, proliferation, migration, adherence, and invasion. We used culture conditions that mimic the non-permissive peritoneal environment. Cancer related genes, such as Dkc1, Ccnd2, Lig4, and Snai2, were upregulated when adipose derived stem cells (ADSC) were added into MOSE-LTICv spheroids. It was found that peritoneal serous fluid (PSF) from obese mice significantly increased migration of MOSE-LTICv (Serum vs PSF, 517.8 vs 1158.6). These studies brought new knowledge into the field of obesity and ovarian cancer risk and provided direction for future studies involving potential cellular and molecular targets for ovarian cancer diagnosis and treatment. / Master of Science / Ovarian cancer affects many women in the United States. Obesity or more specifically, carrying more weight around the waist, can affect a woman's risk of developing ovarian cancer. Abdominal fat needs to be researched to see if abdominal obesity can affect ovarian cancer on the cellular level. Researchers have looked into how fat cells, known as adipocytes, can affect the progression of ovarian cancer, but more research needs to be done on the contributions of other cells found within adipose tissue. Other cells in abdominal fat include cells such as immune cells, stem and progenitor cells and fibroblasts. We have explored how adipose stem cells from obese mice affect the DNA or "the blueprints" of the cells, survival, and progression of mouse ovarian cancer cells. We found that when adipose stem cells are combined with ovarian cancer cells the expression of certain genes or particular "blueprints" increased. The genes whose expression increased included Dkc1, Ccnd2, Lig4, and Snai2 and when deregulated can cause ovarian cancer cells to become more aggressive. The abdominal fluid from obese mice was found to increase migration of ovarian cancer cells which simulates an increase in metastatic potential. This information has given new insight into the obesity and ovarian cancer relationship.

Thermometry measurements were carried out using planar laser induced phosphorescence in conjunction with thermographic phosphors in heated turbulent jets and laminar flames in order to further develop the technique for usage in flames. Two dimensional thermometry measurements are essential to improve the understanding of combustion processes, as temperature governs soot pyrolysis, leading to soot formation. Two particular thermographic phosphors, BAM and YAG:Dy were tested and compared and it was found that they were unsuitable for gas phase flame thermometry measurements. Soot volume fraction measurements were carried out using planar two colour laser induced incandescence in gaseous and liquid fuel flames. The gas fuel flames were diluted with nitrogen, carbon dioxide and hydrogen individually and then with nitrogen and hydrogen together, as well as carbon dioxide and hydrogen together, separately. Results revealed the dilution effects of the gases on the soot formation process, where increasing nitrogen percentage in the flow decreased SVF, carbon dioxide reduced it further and hydrogen showed no marked difference. Biodiesels were compared with each other and with diesel in a wick burner in order to analyse their compositional effects on soot. Biodiesel composition was measured using gas chromatography. The sooting tendencies of the biodiesels were as expected, fuels with a longer average carbon chain length and a higher degree of unsaturation were found to produce more soot than shorter, more saturated fuels. Diesel was sootier than all of the biofuels tested, due to containing aromatics and a lower oxygen content. A pilot study was also done, where the performance and emissions of biofuels and biofuel-diesel blends were tested in a gas turbine engine, in order to relate the investigation to real world situations.

Les milieux granulaires présentent une grande diversité de comportements physiques que l'on peut relier aux différents états "conventionnels" de la matière : solide, liquide ou gaz. Les travaux décrits dans ce manuscrit se concentrent sur les écoulements granulaires denses présentant de nombreuses analogies avec les liquides moléculaires. Les expériences présentées dans ce manuscrit sont réalisées en utilisant des jets granulaires s'écoulant d'un réservoir, dans l'air et sous l'effet de la gravité. Quelques propriétés de tels jets sont étudiées, notamment l'évolution du diamètre au cours de la propagation. L'évolution de cette grandeur permet une description des jets granulaires comme des fluides incompressibles dans une certaine gamme de diamètres de sortie D et de diamètres des particules d, résumés en une grandeur réduite : le rapport d'aspect D/d. Lorsque ce dernier est inférieur à une grandeur critique proche de 15, les jets granulaires cessent de se comporter comme des liquides incompressibles et sont alors décrits comme des gaz en expansion.La transition entre les deux régimes d'écoulements est expliquée par un modèle faisant intervenir l'équilibre entre la température granulaire et sa dissipation par l'inélasticité des collisions entre les billes constituant le milieu granulaire. En utilisant les mesures de la température granulaire accessibles à la paroi dans le réservoir, ce modèle permet d'obtenir les profils de température et de fraction volumique du milieu en fonction du rapport d'aspect ainsi que leurs valeurs moyennes, présentant un bon accord avec les mesures de la fraction volumique en sortie du réservoir.Dans le régime "liquide" des jets granulaires mis en évidence ici, une tension de surface effective est mesurée par l'étude d'une instabilité similaire à celle de Rayleigh-Plateau. En soumettant le jet à une oscillation verticale apparaît une modulation du diamètre du jet dont il est possible d'étudier l'évolution au cours du temps. La mesure des taux de croissance des modes instables excités permet d'établir la relation de dispersion et d'obtenir une tension de surface effective dans les jets granulaires. Il est montré que cette tension de surface effective décroit lorsque la taille des particules augmente, décroit lorsque la pression de l'air ambiant diminue et augmente avec la distance de propagation.Le mécanisme proposé pour expliquer l'origine de cette tension de surface effective est l'interaction entre le jet granulaire et l'air ambiant. Les profils de vitesse de l'air entraîné par le jet sont mesurés pour différentes diamètres de particules, différentes pression ambiantes et différentes distances de propagation. L'entraînement de l'air et les profils de vitesses sont utilisés pour définir certaines forces s'exerçant sur les billes et construire une tension de surface effective : l'ordre de grandeur de cette tension de surface est incompatible avec les mesures réalisées précédemment. Une mesure de la pression de l'air à l'intérieur du jet granulaire permet d'obtenir une force exercée par la perméation de l'air à travers les pores du jet dont l'ordre de grandeur est correct. / Granular media exhibit a broad range of behaviours that can be related to the common states of matter: solid, liquid and gaseous. The experiments described in this thesis focus on dense granular flows ad their analogies with molecular liquid flows.The work presented focuses on granular material flowing from a reservoir, in ambient air under the effect of gravity. Some properties of such jets are presented, among them the evolution of the diameter of the jet along propagation. This evolution allows one to describe granular jets as incompressible liquid jets for a certain range of parameters D (exit diameter) and d (beads diameter). When using a reduced variable D/d (the aspect ratio), a transition appears close to a critical value (approx. 15) below which the granular jet exhibit a gas-like behaviour.This transition is explained using a model supposing balance between the heat flux (from the granular temperature imposed at the wall of the reservoir) and its dissipation through inelastic collisions between the beads in the granular medium. This model allows one to compute the temperature and volume fraction profiles as well as their mean values which are in good agreement with the experimental measurements (volume fraction at the exit).In the "liquid" regime defined previously, an effective surface tension is measured by studying the unstable modes of a Rayleigh-Plateau like instability. This instability is obtained by imposing a vertical oscillation on the jet which induces a diametrical modulation whose evolution is measured. Measurements of the growth rates of these unstable modes leads to the dispersion relation $\omega (kr_{0})$ and to an effective granular surface tension. This surface tension shows a diminution when the beads' size increases, a diminution when the air pressure is reduced and a growth along propagation.The proposed mechanism explaining this effective surface tension is the interaction between the granular jet and the surrounding air. Air velocity profiles are measured for different beads diameters, different air pressures and different distances below the outlet. Using these velocity profiles, various forces exerted on the beads are calculated, leading to a surface tension whose order of magnitude is lower than the one measured through the Rayleigh-Plateau instability. The right order of magnitude can be obtained by considering the air permeation through the pores on the surface the jet and the force exerted along the surface of said pores.

Cette étude s'est intéressée à la caractérisation moléculaire du contenu organique de boues résiduaires de stations d'épuration de la région Lorraine. Les quarante huit échantillons collectés proviennent de stations domestiques de différentes tailles (rurales, petites urbaines et urbaines), de stations industrielles (papeteries) et de stations agro-alimentaires (laiteries et fromageries). Le premier volet développé au cours de cette étude a permis de dresser l'inventaire des composés présents dans les boues d'épuration (i) sous forme libre (fraction organique soluble- FOS) et (ii) sous forme liée à la structure macromoléculaire (fraction organique insoluble- FOI). A cette fin, les outils analytiques respectivement utilisés sont la GC-MS d'une part, et la THM-GC-MS et Py-GC-AED d'autre part. Les résultats de l'analyse de la FOS et de la FOI fournissent une information équivalente dans la mesure où ils permettent de différencier les boues selon leur origine (agro-alimentaire, industrielle ou domestique). Une empreinte moléculaire spécifique à chaque type de boues a ainsi pu être définie. Par ailleurs, l'ensemble des boues domestiques est caractérisé par un fonds géochimique pétrolier, témoignant d'une pollution diffuse commune. Une variabilité autour de ce fonds géochimique a également pu être identifiée pour certaines boues domestiques, sans relation avec la taille de la station, ni le degré d'industrialisation de la région. Ces variations, essentiellement observées au niveau de la FOS, peuvent par contre être imputées à des pollutions ponctuelles ou accidentelles dans le système de collecte des eaux usées domestiques. Ce travail a pour but de fournir, à terme, des paramètres moléculaires d'aide au suivi et au contrôle des réseaux de collecte des eaux usées. Le deuxième volet de ce projet s'est intéressé à l'étude des effets de la biodégradation sur le contenu organique des boues. Afin de simuler les processus de dégradation, quatre échantillons ont été incubés à 24°C pendant 140 jours. L'analyse couplée de la FOS et de la FOI des échantillons biodégradés a permis de déterminer les grandes tendances de l'évolution du contenu organique au cours des expérimentations. Un schéma réactionnel global de biodégradation peut ainsi être proposé : l'altération de la structure macromoléculaire de la FOI libère des composés extractibles, dégradés eux-mêmes en composés de plus bas poids moléculaire ou minéralisés. Par ailleurs, cette étude a permis de déterminer des indices de biodégradation ainsi que des marqueurs organiques résistants à cette biodégradation.

Tidigare forskning visar att bråk är ett område där många elever har problem. Syftet med den här studien är att studera gymnasieelevers matematiska kunskaper i multiplikation och division av bråk. Elevernas kunskaper studerades utifrån en konstruktivistisk syn på kunskap och med procedurell och konceptuell kunskap som analysverktyg. 61 elever från kursen Matematik A har löst totalt 10 uppgifter med multiplikation och division av bråk. 7 av eleverna intervjuades dessutom för att få en bättre uppfattning om deras kunskaper. Elevernas kunskaper kategoriserades sedan utifrån procedurella- och konceptuella kvaliteter. Resultatet visar att eleverna främst använder algoritmer för att lösa uppgifterna men även andra strategier som till exempel att skriva bråken som decimaler förekommer. Elevernas kunskap i multiplikation och division av bråk är av procedurell karaktär med fokus på att komma ihåg algoritmer för att lösa uppgifterna. Elevernas konceptuella kunskaper i bråkräkning är överlag inte lika utvecklade. Det framkommer genom att eleverna visar på svårigheter att lösa uppgifter i vissa sammanhang, bristande förståelse för betydelsen av beräkningarna och för varför de olika algoritmerna fungerar. / Earlier researches show that fraction is an area where many students have problems. The aim with this essay is to study upper secondary school students’ mathematical knowledge in multiplication and division of fraction. The students’ knowledge will be studied from a constructivistic perspective of knowledge and with procedural and conceptual knowledge as an instrument for the analysis. 61 students from the course Matematik A have solved totally 10 mathematical problems with multiplication and division of fraction. 7 of the students were furthermore interviewed to get a better understanding of their knowledge. The students’ knowledge were then categorized from procedurally and conceptually qualities. The result shows that the students primarily use algorithms to solve the problems but also other strategies as example to write the fraction as decimals occur. The students’ knowledge in multiplication and division of fraction is of procedural character with focus on remembering the algorithms for the different types of problems. The students conceptually knowledge in fraction arithmetic is overall not fully developed. It comes out by the students difficulties to solve problems in certain context, deficient understanding of the meaning of the calculations and why the different algorithms work.

In this dissertation, the molecular behaviors of water/ethanol mixtures of different weight fractions inside Au nanotubes of different radii at steady state were investigated by molecular dynamics simulation. Five weight fractions of water/ethanol (0/100, 100/0, 25/75, 50/50, and 75/25) and three radii of Au nanotubes (13, 22, and 31.1 Å) were considered in order to understand the effects of Au nanotube size and water/ethanol fraction on the structural and dynamical behaviors of the water and ethanol molecules. The density profiles show two shell-like formations inside the Au nanotubes because water molecules prefer to adsorb on the wall of Au nanotube. According to the density distribution, the space inside Au nanotubes can be divided into three regions, those of contact, transition, and bulk regions, in order from the interior wall surface to the nanotube center. The bulk region has a lower local weight fraction compared to the system water/ethanol weight fraction. In addition, the local water/ethanol weight fraction in the contact region is higher than that of the system. When the system water/ethanol weight fraction becomes higher, the local water/ethanol weight fraction also becomes higher. In 25/75, 50/50, and 75/25 weight fraction mixtures, the number of H-bonds per water and per ethanol are different from those of pure 100% water and 100% ethanol in the Au nanotube due to the nanoconfinement effect. Moreover, the distribution of number of H-bonds in regions where there is only one material will be similar to the distribution in the corresponding region of the pure material, whether 100% water or ethanol. In all regions, the probability to form different H-bonds is affected significantly by the local weight fraction of water/ethanol. Three radii of Au nanotubes (13, 22, and 31.1 Å) were considered in order to understand the effects of Au nanotube size and water/ethanol fraction on the structural and dynamical behaviors of the water and ethanol molecules. In the transition and bulk regions, diffusion coefficients for water and ethanol molecules become higher due to the weak interaction with Au atoms. The values of diffusion coefficients for water molecules in the contact regions are much lower than for those in other regions and are similar for different water/ethanol weight fractions due to the strong interaction with Au atoms. When the radius of the Au nanotube becomes larger, the values of local weight fraction inside the larger radius Au nanotube become higher than those inside small radius Au nanotubes because the ratio of water number to the nanotube inner surface area becomes higher. In addition, water inside a larger radius Au nanotube has a shorter water-water hydrogen bond lifetime (H-bond) in the contact region because the smaller curvature causes weaker interaction with Au atoms.

Les cancers de l’ovaire constituent la cinquième cause de cancer chez la femme et la principale cause de décès pour cancer gynécologique. Ce mauvais pronostique est lié à un diagnostic tardif de la maladie et à l’acquisition de la résistance au sel de platine. L’individualisation thérapeutique est nécessaire compte tenu de l’évolution très clinique hétérogène malgré une histologie et un stade similaire. Les facteurs pronostiques classiques comme l’âge, le stade FIGO, le type histologique, le grade et le résultat chirurgical, ne sont pas suffisants pour prédire la réponse thérapeutique et le pronostique. Cette hétérogénéité clinique est probablement expliqué par l’existence des formes biologiques différentes. La réponse clinique initiale à la chimiothérapie chez la plupart des patientes suivi d’une récidive dans plus de la moitié des cas suggère l’existence d’une subpopulation des cellules qui développe des mécanismes de résistance et survivent. Le TGCA a retrouvé des mutations au niveau de TP53 dans plus de 95% des patientes avec un cancer séreux de l’ovaire à haut grade. Ils ont trouvé une prévalence élevé de mutations somatiques mais peu récurrentes, avec un nombre important des variations du nombre de copies. La recombinaison homologue est défectueuse dans la moitié des tumeurs analysées et les voies de signalisation NOTCH et FOXM1 sont également impliqués. La mutation TP53 et les défets de réparation d’ADN provoquent une instabilité génétique et favorisent une diversité génétique. Il y a des données dans la littérature sur l’hétérogénéité existante entre différentes localisations des cancers de l’ovaire en fonction du moment de la maladie chez la même patiente et chez des patientes différentes avec la même histologie. Nous avons centré notre étude sur la caractérisation de l´expression génique des métastases péritonéales sur une série de patientes avec un cancer sereux de haut grade de l’ovaire en carcinose péritonéale. Nous avons montré des profils géniques différents entre les localisations péritonéales et la tumeur primitive. Nous avons mis en évidence que les gènes présentant des variations d’expression génique les plus marquées au niveau du péritoine codaient pour des protéines impliquées dans les voies de signalisation des principales cytokines intervenant dans l’oncogenèse dont la voie JAK/STAT. Ces voies de signalisation sont probablement impliquées dans la réponse des tumeurs à leur microenvironnement au niveau du péritoine (J Translational medicine 2012). Nous avons réalisé une deuxième étude pour combiner le séquençage génomique et transcriptomique au niveau des prelevements multi-site des patientes avec un cancer de haut grade de l´ovaire afin d’évaluer s’il existe des différences d’expression allélique. 43 gènes montrent des variants alléliques communs à tous les patients. La majorité des gènes presentent une expresión preferentielle par site mais les voies de sigalisation sont similaires pour les localisations peritoneales et pour les tumeurs primitives. Ces produits codent des protéines impliquées dans les voies de signalisation impliquées dans l’adhésion, la migration cellulaire, la réparation de l’ADN ou la croissance cellulaire et peuvent être des cibles thérapeutiques éventuelles (PLOS Genetics under final review). / Ovarian cancer is the fifth most common cause of cancer in women and the leading cause of death in gynaecological cancer. This low survival rate is due to the frequent diagnosis of epithelial ovarian cancer at an advanced stage, and to intrinsic and acquired resistance to platinum-based chemotherapy. Individualisation of treatment is necessary since EOC is a heterogeneous disease. Patients with morphologically similar, advanced-stage tumours display a broad range of clinical outcomes. Prognostic features, including patient’s age, performance status, FIGO stage, histological tumour grade and subtype, and initial surgery results, are insufficient to capture the important individual variations in response to chemotherapy and survival. This heterogeneous outcome suggests the existence of biologically different forms. The Cancer Genome Atlas (TCGA) found that TP53 mutations are present in more than 95% of HGSOC. They found a high prevalence of somatic mutations, but there is a low prevalence of recur¬rent mutations; and there are large-scale copy number aberrations. Initial analyses also suggest that homologous recombination is defective in about half of the tumours analysed, and that NOTCH and FOXM1 signalling are involved in ovarian cancer pathogenesis. However, TP53 mutation and frequent germline and somatic DNA repair defects lead to genetic instability with the potential to generate genetic diversity. Indeed, genetic heterogeneity by different mutational profiles throughout time among different tumor localisations within the same patient, and between patients have been reported.We have focused our research on the charecterisation of peritoneal gene expression profiles compared to primary ovarian lesions. High-density gene expression arrays demonstrate significant different gene expression profiles compared to theirs matched ovarian primary tumors. Differentially expressed genes are enriched in specific pathways, including cell adhésion, cytokine signaling and specifically JAK-STAT pathway. Underlying copy number variation significantly affect gene expression, and patients with copy number alterations displayed greater gene expression différences between their peritoneal and matched primary ovarian lesions (J Translational medicine 2012). In a second study, we performed a combined genome and transcriptome analysis form multi-site samples form ovarian cancer patients to identify preferentially expressed alleles. 43 genes shared across all patients presented significant allele variants. Patients clustered together but every sample and site clustered independently at the variant level. Most genes seemed site-specific but there were similar pathways in the primary and metastatic sites. Preferentially expressed alleles could act as cancer drivers and therefore they can constitute a new therapeutic target (PLOS Genetics under final review).

Les fermentations alcoolique (FA) et malolactique (FML) sont deux étapes importantes de la vinification en rouge dans l’établissement de l’arôme fruité des vins. Afin d’étudier l’importance relative des microorganismes fermentaires, nous étudions l’influence de six couples levures/bactéries lactiques (BL) - trois souches de levures, deux de BL - sur la modulation des notes fruitées de différents vins rouges de Bordeaux. Une première approche analytique montre l’influence prédominante de la souche de levures sur la concentration de plus de 70 marqueurs potentiels de la note fruitée. L’étude particulière des esters montre que l’effet levures observé dès la fin de la FA persiste au cours du temps malgré la FML et les modifications engendrées par le vieillissement du vin. L’étude sensorielle conforte l’influence majeure des levures sur la modulation de l’arôme fruité des vins rouges à différents temps d’élevage. Néanmoins, les résultats obtenus suggèrent l’implication d’autres composés aromatiques dans la modulation de la note fruitée des vins, non quantifiés dans la première partie de cette étude. Un travail de fractionnement d’extraits de vin par HPLC permet par la suite l’identification d’une fraction d’intérêt impliquée dans des variations aromatiques liées à la souche de levures. L’analyse de cette fraction par chromatographie en phase gazeuse n’a pas permis d’identifier le ou les composés impliqués. Nous avons néanmoins mis en évidence une thiophénone qui pourrait agir en tant que masque de l’arôme fruité, ainsi qu’un ester hydroxylé qui pourrait s’avérer être un marqueur intéressant de l’activité bactérienne et dont l’effet exhausteur de notes fruitées est également envisagé comme perspectives. / Alcoholic (AF) and malolactic (MLF) fermentations are important steps in red winemaking for the revelation of wine fruity aroma. To investigate the relative importance of fermentative microorganisms, we studied the influence of six yeasts/lactic acid bacteria (LAB) combination - three yeast strains, two LAB - on Bordeaux red wines fruity notes modulation. A first analytical approach showed the predominant influence of yeast strain on the concentration of more than 70 potential fruity note markers. Special study of esters showed a yeast strain effect since the end of FA that persists over time, despite MLF and changes caused by wine aging. Sensory studies also highlighted the major influence of yeasts on red wines fruity aroma modulations at different aging steps. Nevertheless, results suggested the role of other aromatic compounds in fruity note modulation, not quantified in the first part of this study. The study of fractions made by HPLC with wine organic extracts enables the identification of an interested fraction involved in aromatic variations related to the yeast strain. Analysis of this fraction by gas chromatography has not allowed identifying compounds involved in these organoleptic variations. However, we highlighted a thiophenone that could act as a mask of fruity aroma and a hydroxylated ester that could be an interesting marker of bacterial activity. Its role as enhancer of fruity esters aroma is also considered.

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