In this thesis technical nonionic surfactants are studied using multivariate techniques. The surfactants studied were alkyl ethoxylates (AEOs) and alkyl polyglucosides (APGs). The aquatic toxicity of the surfactants towards two organisms, a shrimp and a rotifer, was examined. The specified effect was lethality, LC50, as indicated by immobilisation. In a comparative study, the LC50 values obtained were used to develop two different types of model. In the log P model the toxicity was correlated to log P alone, while in the multivariate model several physicochemical variables, including log P, were correlated to the toxicity. The multivariate model gave smaller prediction errors than the log P model. Further, the change in reactivity when a surfactant mixture was added to dissolving pulp under alkaline conditions was studied, using the amount of residual cellulose as a measure of the reactivity. Ten AEO/APG mixtures were tested, and the mixture with greatest potential was studied in more detail. An optimum in the amount of added surfactant was found that seems to coincide, according to surface tension measurements, with the CMC.

In our society in the 21st century one of the greatest challenges is to provide raw materials to the industry in a sustainable way. This requires increased use of renewable raw materials such as wood. Wood is widely used in pulp, paper and textile industries and ongoing research efforts aim to extend the use of wood in e.g. liquid biofuels and green chemicals. At Umeå Plant Science Center (UPSC) poplar trees are used as model systems to study wood formation. The objective is to understand the function of the genes underlying the wood forming process. This knowledge could result in improved chemical and physical wood properties suitable for different industrial processes. This will in turn meet the demands for a sustainable development. This thesis presents tools and strategies to unravel information regarding genetic perturbations in poplar trees by the use of nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy and multivariate analysis (MVA). Furthermore, gas chromatography/mass spectrometry (GC/MS) is briefly discussed in this context. Multivariate methods to find patterns and trends in NMR data have been used for more than 30 years. In the beginning MVA was applied in pattern recognition studies in order to characterize chemical structures with different ligands and in different solvents. Today, the multivariate methods have developed and the research have changed focus towards the study of biofluids from plant extracts, urine, blood plasma, saliva etc. NMR spectra of biofluids can contain thousands of resonances, originating from hundreds of different compounds. This type of complex data can be hard to summarize and interpret without appropriate tools and require sophisticated strategies for data evaluation. Related fields of research are rapidly growing and are here referred to as metabolomics. Five different research projects are presented which includes analysis of poplar samples where macromolecules such as pectin and also small molecules such as metabolites were analysed by high resolution magic angle spinning (HR/MAS) NMR spectroscopy, 1H-13C HSQC NMR and GC/MS. The discussion topics include modelling of metabolomic time dependencies in combination with genetic variation, validation of orthogonal projections to latent structures (OPLS) models, selection of putative biomarkers related to genetic modification from OPLS-discriminant analysis (DA) models, measuring one of the main components found in the primary cell-walls of poplar i.e. pectin, the use of Fourier transformed two-dimensional (2D) NMR data in OPLS modelling and model complexity in a PLS model.

La réaction du greffon contre l’hôte (GvH) est responsable d’un grand taux de morbidité et de mortalité chez les patients recevant des greffes de cellules souches (GCSH) allogéniques. Dans ce contexte, les cellules T régulatrices sont largement étudiées et semblent avoir un grand potentiel d’utilisation dans le domaine de la thérapie cellulaire de la GvH. Parmi les populations cellulaires T régulatrices, les lymphocytes T CD4-CD8- TCRαβ+ « Doubles-Négatifs » (DN), qui ne représentent que 1-3% des lymphocytes T, ont été décrits. Ces cellules ont des propriétés inhibitrices de la réponse immunitaire qui s’avèrent spécifiques aux antigènes auxquels elles ont préalablement été exposées. La répression de la réponse immunitaire par les cellules T DN régulatrices semble être un mécanisme important impliqué dans l’induction de la tolérance aux allo-antigènes. De plus, ces cellules confèrent une tolérance immunitaire dans des modèles de greffes allogéniques et xénogéniques. En effet, ces cellules ont la capacité d’inhiber la réaction contre un allo-antigène auquel elles ont été exposées, sans inhiber la réaction contre un allo-antigène inconnu. Les cellules T DN ont été isolées et caractérisées chez l’homme où elles ont la capacité d’interagir avec des cellules présentatrices d’antigènes (APCs) par un contact cellulaire, comme chez la souris. Cependant, leur capacité immunomodulatrice reste inconnue chez l’humain. Notre objectif consistait donc principalement à étudier le rôle et le mécanisme d’action des cellules T DN régulatrices humaines in vitro, en étudiant leur capacité à inhiber une réaction lymphocytaire mixte (MLR). Nous avons montré que les cellules T DN stimulées par un allo-antigène donné inhibent des cellules syngéniques effectrices dirigées contre ce même alloantigène mais n’inhibent pas des cellules syngéniques effectrices dirigées contre un autre alloantigène, démontrant ainsi la spécificité aux antigènes de ces cellules. De plus, les T DN non stimulées par un allo-antigène n’ont pas de rôle inhibiteur. Cependant, durant cette inhibition, nous n’observons pas de modulation de l’expression des marqueurs d’activation et d’induction de l’apoptose. Afin d’étudier le mécanisme d’action des cellules T DN, nous avons mesuré l’expression intracellulaire de la granzyme B. Les résultats démontrent que les cellules T DN stimulées expriment un niveau significativement plus élevé de granzyme B que les cellules T DN non-stimulées par l’allo-antigène. Ceci suggère que l’immunosuppression induite par les cellules T DN stimulées pourrait passer par la voie granzyme B. Le mécanisme utilisé par ces cellules reste à être confirmé par nos futures expériences. / Graft-versus-Host Disease (GvHD) is a major cause of morbidity and mortality in patients receiving an allogeneic Hematopoietic Stem Cell Transplantation (HSCT). Many regulatory T cell populations have been studied and shown to have immunosuppressive properties in GvHD. Among these populations, Double Negative CD4-CD8-TCRαβ+ regulatory T cells (DN T) have been described. These cells represent 1-3% of all T cell lymphocytes and are known to have antigen-specific inhibitory functions of the immune response. The suppression of an immune response by DN T cells seems to be an important mechanism involved in the induction of tolerance to allo-antigens. Moreover, these cells also confer immune tolerance in models of allogeneic and xenogenic grafts. DN T cells have the ability to suppress syngeneic T CD4+ and T CD8+ cells in an antigen-specific manner. Therefore, these DN T cells can inhibit the reaction caused by syngeneic effector cells against a specific alloantigen to which they have been previously exposed. However, they cannot inhibit a reaction directed against an unknown alloantigen. Human DN T cells have been isolated and characterized as cells that have the capacity to interact with APCs by cell-to-cell contact, just like in mice. However, their immunomodulatory properties are still unknown in humans. The goal of our project was to study the role and immunomodulatory functions of human DN T cells in Mixed Lymphocyte Reactions (MLR). The MLRs have allowed us to demonstrate that DN T cells, after having been stimulated by an allo-antigen, have an antigen-specific inhibitory function towards the syngeneic effector cells reacting against the same alloantigen that they have been exposed to. Interestingly, they do not inhibit the reaction of these effector cells against an unknown alloantigen. However, stimulated DN T cells did not modulate the expression of the activation markers expressed by the effector cells and did not give a death signal to these cells either. Moreover, we also wanted to study how DN T cells have an immunosuppressive activity. Therefore, we compared the expression of Granzyme B in stimulated versus non-stimulated cells. Our results suggest that DN T cells may use the Granzyme B pathway to immunosuppress the effector cells. In conclusion, our results demonstrate that DN T cells have an antigen-specific inhibitory function. The mechanism used by these DN T cells remains to be confirmed with our future experiments.

Le langage parlé complété (LPC) est un système de communication visuel qui utilise des formes de main placés dans différentes positions près du visage, en combinaison avec le discours de la lecture labiale naturel, pour améliorer la perception de la parole à partir de l'entrée visuelle pour les personnes sourdes. Cependant l'un des défis importants est la question de la communication de la parole entre les personnes normo-entendant qui ne pratiquent pas LPC mais produisent discours acoustique et les personnes sourdes qui utilisent la lecture labiale complété par code LPC pour la perception de la parole sans audition résiduelle. Dans notre travail, nous appliquons la méthode de régression linéaire multiple (MLR) et modèle gaussien de mélange (GMM) approche pour mapper des paramètres spectraux acoustiques à la position de la main dans LPC et la forme de la lèvre d'accompagnement. Nous donc contribué à la mise au point d'un système de traduction automatique dans le cadre de la synthèse de la parole visuelle.Cela prouve que l'approche MLR est bonne pour l'estimation des paramètres pour les lèvres à partir des paramètres spectraux car il y a forte corrélation linéaire entre les paramètres des lèvres et des paramètres spectraux. Cependant, la performance de l'approche MLR pour estimer la position de la main est faible car il n'y a pas de relation entre les positions de la main et des paramètres spectraux. En introduisant un espace intermédiaire, il s'avère que la structure de topologie similaire est la clé de la MLR. Afin de libérer de la contrainte linéaire de l'approche MLR, nous appliquons la méthode de cartographie basée sur GMM qui possède à la fois les propriétés de classification et de régression. Les paramètres de GMM sont estimés par les méthodes de formation supervisées, non supervisées et semi- supervisés séparément dans la vue de la théorie de l'apprentissage de la machine. La méthode de formation supervisée montre une grande efficacité et une bonne robustesse. Le Minimum Mean Square Error (MMSE) et Maximum A Posteriori Probabilité (MAP) sont utilisés comme critères de régression séparément dans l'approche de la cartographie basée sur GMM. Cela prouve que l'approche MLR est un cas particulier de l'approche de GMM lorsque le nombre de gaussiennes est égal à un. Ainsi, l'approche de la cartographie sur GMM peut améliorer la performance significative en comparaison avec le MLR en augmentant le nombre de gaussiennes. Enfin, les différentes approches de cartographie utilisées dans ce travail sont comparées dans une transition continue. Il montre que l'approche sur GMM peut effectuer bien grâce à la propriété de classification lorsque les données source et cible n'a pas de " relation" comme dans le cas de l'estimation de la position de la main, et il peut également améliorer les performances par la propriété de régression local lorsque la source et les données cible a forte corrélation comme dans le cas du paramètre de lèvre estimation. En outre, une prédiction directe de la géométrie des lèvres comporte de l'image naturelle de la bouche région d'intérêt (ROI) sur la base de la 2D transformée en cosinus discrète (DCT) combinée à une analyse en composante principale (ACP) est proposé. Les résultats montrent la possibilité d'estimer les caractéristiques géométriques de la lèvre avec une bonne précision en utilisant un ensemble réduit de prédicteurs dérivés des coefficients DCT.

In this thesis, we develop a decision support system for the amusement park Skara Sommarland. The aim is to predict how many visitors will come to the park in order to help the management allocate the correct amount of personnel on any given day. In order to achieve this, the widely used CRoss-Industry Standard for Data Mining framework was applied to finally build a multiple linear regression (MLR) function and an artificial neural network (ANN) model. The data used to develop the models were Skara Sommarland’s historical business data and historical weather data for the surrounding area. Additionally, a fully functional web application was built which allowed the management at Skara Sommarland to use the predictions in their daily operations. The ANN outperformed the MLR and managed to achieve about 80% accuracy in predicting the number of visitors, reaching the initial data mining goal set by the project group. The conclusion formed by this thesis is that an ANN can be used to predict the number of visitors to an amusement park similar to Skara Sommarland. The final IT artifact produced can realistically help improve an amusement park’s operations by avoiding over- and under-staffing.

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La croissance continue du trafic Internet implique une augmentation de la consommation d'énergie en raison des nombreuses conversions optique à électronique(OEO) requises par les routeurs et les commutateurs. L'utilisation de réseaux transparents pourraient freiner cette croissance incontrôlée, mais le maintien des données dans le domaine optique a deux conséquences néfastes: une accumulation du bruit et des non-linéarités de l'amplification qui dégrade fortement les performances au niveau de la couche physique. et la contrainte de continuité de longueur d'onde (WCC) reflétant la conservation de la longueur d'onde du signal optique dans les réseaux optiques multiplexés en longueur d'onde (WDM) qui dégradent les performances du réseau, notamment sa probabilité de blocage. Les convertisseurs de longueur d'onde (WC) peuvent pallier la contrainte WCC, mais les seuls dispositifs suffisamment matures disponibles dans le commerce sont les WC basés sur OEO (OEO-WC). Cependant, leur coût augmente avec les débits binaires. D'autre part, des convertisseurs de longueur d'onde tout optique (AO-WC) ont été démontrés dans des laboratoires de recherche, avec toutefois une plage de conversion limitée et une dégradation du signal converti.Dans cette thèse, nous concevons la couche de transmission en utilisant deux ensembles de formats de modulation différents avec des plages de débits différentes; et par conséquent différents modèles d'estimation de performance. Au niveau du réseau, nos analyses montrent que la contribution des WC dépend des demandes de trafic servant à l’ordre dans un scénario de planification du réseau; qu'en utilisant des algorithmes fixed-alternate-routing (FAR) ou least-loaded-routing (LLR) et un algorithme d'affectation de longueur d'onde first-fit (FF), les AO-WCs offrent les mêmes améliorations de performances que les OEO-WC. De plus, nous identifions une plage de conversion et une cascadabilité optimale d’AO-WC qui montre que le LLR nécessite un nombre de conversions par canal inférieur au FAR. / The continuous growth of Internet traffic implies an increased power consumption due to the many optical-to-electronic (OEO) conversions required by routers and switches. Transparent networks could curb this uncontrolled growth, but keeping the data in the optical domain has two adverse consequences: physical layer impairments accumulation which strongly degrades the performance due to amplication noise and non-linearities; and the wavelength continuity constraint (WCC) to keep the opticalsignal's wavelength unchanged in wavelength-division-multiplexed (WDM) optical networks which degrades network blocking performance. Wavelength converters (WCs) can alleviate the WCC constraint, but the only commercially available devices are the OEO-based WCs (OEO-WCs), however, their cost increases with bit-rates. On the other hand, all-optical wavelength converters (AO-WCs) have been demonstrated in research laboratories albeit with a limited conversion range and a performance that degrades converted signal's quality.In this thesis, we design the transmission layer using two different modulation formats sets with different bit-rates ranges; and consequently different performance estimation models. At the network level, our analyses show that WCs' contribution depends on traffic demands serving ordering in the online traffic assumption; that using xed-alternate routing (FAR) or least-loaded routing (LLR) algorithms and first-fit (FF) wavelength assignment algorithm, AO-WCs give the same performance enhancement as OEO-WCs. Moreover, we identify an optimum AO-WC conversion range and cascadability which shows that LLR requires lower number of conversions per channel compared to FAR.

Background: Leukocytes in peripheral blood (PB) are prognostic biomarkers in head and neck squamous cell carcinoma cancer patients (HNSCC-CPs), but differences between HNSCC-CPs and healthy adults (HAs) are insufficiently described. Methods: 10-color flow cytometry (FCM) was used for in-depth immunophenotyping of PB samples of 963 HAs and 101 therapy-naïve HNSCC-CPs. Absolute (AbsCC) and relative cell counts (RelCC) of leukocyte subsets were determined. A training cohort (TC) of 43 HNSCC-CPs and 43 HAs, propensity score (PS)-matched according to age, sex, alcohol, and smoking, was used to develop a score consecutively approved in a validation cohort (VC). Results: Differences in AbsCC were detected in leukocyte subsets (p < 0.001), but had low power in discriminating HNSCC-CPs and HAs. Consequently, RelCC of nine leukocyte subsets in the TC were used to calculate 36 ratios; receiver operating characteristic (ROC) curves defined optimum cut-off values. Binary classified data were combined in a score based on four ratios: monocytes-to-granulocytes (MGR), classical monocytes-to-monocytes (clMMR), monocytes-to-lymphocytes (MLR), and monocytes-to-T-lymphocytes (MTLR); ≥3 points accurately discriminate HNSCC-CPs and HAs in the PS-matched TC (p = 2.97 × 10−17), the VC (p = 4.404 × 10−178), and both combined (p = 7.74 × 10−199). Conclusions: RelCC of leukocyte subsets in PB of HNSCC-CPs differ significantly from those of HAs. A score based on MGR, clMMR, MLR, and MTLR allows for accurate discrimination.

In this Dissertation, systematic work has been carried out to study the road-deposited sediment and its adsorbed pollutants from a stormwater pollution perspective. Solid-phase concentration, surface load, source apportionment, risk assessment, and desorption dynamics of polycyclic aromatic hydrocarbons and/or heavy metals in road-deposited sediments (RDS) were investigated. In order to provide data to assist potential strategies of stormwater pollution mitigation and integrated catchment management to minimise the adverse impacts of RDS adsorbed pollutants on stormwawter quality, the following specific topics were addressed. ⑴ The influences of traffic load and antecedent dry-weather period on pollution level and ecological risk of heavy metals in RDS were analyzed. ⑵ The build-up dynamics and chemical fractionation of metals were determined. ⑶ The potential source contributions and risk assessment of polycyclic aromatic hydrocarbons in size-fractionated RDS were firstly determined by a Principal component analysis - Multiple linear regression receptor model. ⑷ The qualitative and quantitative source apportionments of polycyclic aromatic hydrocarbons were subsequently investigated through a combined qualitative Molecular Diagnostic Ratio and quantitative Positive Matrix Factorization source apportionment with an extended data set. ⑸ The exposure risk of polycyclic aromatic hydrocarbons were evaluated and calculated by incremental lifetime cancer risk models. ⑹ Then, a novel ecological risk assessment approach to the RDS adsorbed toxic substances was developed, which was explored exclusively for the study of RDS for a water pollution aspect. ⑺ Finally, the effects of rainwater, major wastewater constituents of dissolved organic matter and surfactant on the leaching of heavy metals from RDS were carried out.

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