Thesis (Ph. D.)--Brigham Young University. Dept. of Electrical and Computer Engineering, 2005. / Includes bibliographical references (p. 137-141).

La bactérie Pseudomonas aeruginosa est un pathogène opportuniste responsable de graves infections chez les personnes affaiblies immunitairement. Présentant des souches résistantes aux antibiotiques, une nouvelle approche thérapeutique est en cours de développement avec pour objectif l'inhibition des facteurs de virulence de la bactérie. Lors de son processus d'infection, le pathogène utilise les lectines pour reconnaître et se lier de manière spécifique aux glycoconjugués des cellules-hôtes en formant une interaction lectine/glycoconjugué. Plus particulièrement, la lectine PA-IL, spécifique du galactose, a été étudiée. A l'aide de glycomimétique, il semble possible de bloquer l'action de la lectine en créant une interaction lectine/glycomimétique. Pour développer cette approche, de nombreux glycocluster sont donc été élaborés et leur affinité avec la lectine PA-IL a été évaluée par plusieurs méthodes de caractérisation (SPR, HIA, ELLA, puce à sucre,...).Dans ce projet de thèse, nous avons cherché à visualiser par microscopie à force atomique (AFM) l'arrangement des complexes lectine PA-IL/glycocluster formés pour trois glycoclusters différents. Nous avons ainsi pu montrer l'influence du cœur du glycocluster et des bras-espaceurs sur l'arrangement des complexes. Suivant le glycocluster, l'arrangement prend la forme de filaments 1D,de structures dentelées avec des bras sinueux ou encore de larges structures compactes. Dans le cas des filaments, la résolution de nos images AFM nous a permis d'identifier les lectines à l'intérieur même de la structure filaire. Nous avons aussi démontré, en observant les lectines seules, l'existence d'une interaction lectine/lectine. De plus, des expériences ont été menées pour déterminer les conditions expérimentales appropriées à leur observation à l'air et en milieu liquide.

In order to meet the ever-growing demand for mobile data, a number of different technologies have been adopted by the fourth generation standardization bodies. These include multiple access schemes such as spatial division multiple access (SDMA), and efficient modulation techniques such as orthogonal frequency division multiplexing (OFDM)-based modulation. The specific objectives of this theses are to develop an effective feedback method for interference management in smart antenna SDMA systems and to design an efficient OFDM-based modulation technique, where an additional dimension is added to the conventional two-dimensional modulation techniques such as quadrature amplitude modulation (QAM). In SDMA time division duplex (TDD) systems, where channel reciprocity is maintained, uplink (UL) channel sounding method is considered as one of the most promising feedback methods due to its bandwidth and delay efficiency. Conventional channel sounding (CCS) only conveys the channel state information (CSI) of each active user to the base station (BS). Due to the limitation in system performance because of co-channel interference (CCI) from adjacent cells in interference-limited scenarios, CSI is only a suboptimal metric for multiuser spatial multiplexing optimization. The first major contribution of this theses is a novel interference feedback method proposed to provide the BS with implicit knowledge about the interference level received by each mobile station (MS). More specifically, it is proposed to weight the conventional channel sounding pilots by the level of the experienced interference at the user’s side. Interference-weighted channel sounding (IWCS) acts as a spectrally efficient feedback technique that provides the BS with implicit knowledge about CCI experienced by each MS, and significantly improves the downlink (DL) sum capacity for both greedy and fair scheduling policies. For the sake of completeness, a novel procedure is developed to make the IWCS pilots usable for UL optimization. It is proposed to divide the optimization metric obtained from the IWCS pilots by the interference experienced at the BS’s antennas. The resultant new metric, the channel gain divided by the multiplication of DL and UL interference, provides link-protection awareness and is used to optimize both UL and DL. Using maximum capacity scheduling criterion, the link-protection aware metric results in a gain in the median system sum capacity of 26.7% and 12.5% in DL and UL respectively compared to the case when conventional channel sounding techniques are used. Moreover, heuristic algorithm has been proposed in order to facilitate a practical optimization and to reduce the computational complexity. The second major contribution of this theses is an innovative transmission approach, referred to as subcarrier-index modulation (SIM), which is proposed to be integrated with OFDM. The key idea of SIM is to employ the subcarrier-index to convey information to the receiver. Furthermore, a closed-form analytical bit error ratio (BER) of SIM OFDM in Rayleigh channel is derived. Simulation results show BER performance gain of 4 dB over 4-QAM OFDM for both coded and uncoded data without power saving policy. Alternatively, power saving policy maintains an average gain of 1 dB while only using half OFDM symbol transmit power.

La bactérie Pseudomonas aeruginosa est un pathogène opportuniste responsable de graves infections chez les personnes affaiblies immunitairement. Présentant des souches résistantes aux antibiotiques, une nouvelle approche thérapeutique est en cours de développement avec pour objectif l’inhibition des facteurs de virulence de la bactérie. Lors de son processus d’infection, le pathogène utilise les lectines pour reconnaître et se lier de manière spécifique aux glycoconjugués des cellules-hôtes en formant une interaction lectine/glycoconjugué. Plus particulièrement, la lectine PA-IL, spécifique du galactose, a été étudiée. A l’aide de glycomimétique, il semble possible de bloquer l’action de la lectine en créant une interaction lectine/glycomimétique. Pour développer cette approche, de nombreux glycocluster sont donc été élaborés et leur affinité avec la lectine PA-IL a été évaluée par plusieurs méthodes de caractérisation (SPR, HIA, ELLA, puce à sucre,…).Dans ce projet de thèse, nous avons cherché à visualiser par microscopie à force atomique (AFM) l’arrangement des complexes lectine PA-IL/glycocluster formés pour trois glycoclusters différents. Nous avons ainsi pu montrer l’influence du cœur du glycocluster et des bras-espaceurs sur l’arrangement des complexes. Suivant le glycocluster, l’arrangement prend la forme de filaments 1D,de structures dentelées avec des bras sinueux ou encore de larges structures compactes. Dans le cas des filaments, la résolution de nos images AFM nous a permis d’identifier les lectines à l’intérieur même de la structure filaire. Nous avons aussi démontré, en observant les lectines seules, l’existence d’une interaction lectine/lectine. De plus, des expériences ont été menées pour déterminer les conditions expérimentales appropriées à leur observation à l’air et en milieu liquide. / The bacterium P. aeruginosa is an opportunistic pathogen responsible for serious infections in immunocompromised patients. It also develops some strains resistant to antibiotics. A new approach is developed to inhibit virulence factors of the bacterium. During the process of infection, the pathogen uses lectins to recognize and bind specifically to glycoconjugates of the host cells forming alectin/glycoconjugate complex. Particularly, the lectin PA-IL, specific to galactose, was studied. Using glycomimetics, it seems possible to block the action of the lectin by creating lectin/glycomimetic interaction. To develop this approach, many glycoclusters were designed and their affinity with lectin PA-IL was evaluated by various characterization techniques (SPR, HIA, ELLA, microarrays,…).In this thesis project, we have tried to visualize by Atomic Force Microscopy (AFM) the arrangement of lectin PA-IL/glycocluster complexes with three different glycoclusters. Our results show the influence of the glycocluster core and the linker on the arrangement of complexes. Depending on glycocluster, the arrangement takes the form of 1D filaments, 2D "pinked" structures with sinuous branches or large compact structures. In the case of filaments, the resolution of AFM images allows us to identify lectins along the filament. We also demonstrated the existence of lectin/lectin interactions at high concentration of lectin. In addition, some experiments were performed to determine sample preparation techniques to observe lectins in air and in liquid.