Model Based Systems Engineering (MBSE) approach aims at implementing various processes of Systems Engineering (SE) through diagrams that provide different perspectives of the same underlying system. This approach provides a basis that helps develop a complex system in a systematic manner. Thus, this thesis aims at deriving a system model through this approach for the purpose of autonomous driving, specifically focusing on developing the subsystem responsible for generating a feasible trajectory for a miniature vehicle, called AutoCar, to enable it to move towards a goal. The report provides a background on MBSE and System Modeling Language (SysML) which is used for modelling the system. With this background, an MBSE framework for AutoCar is derived and the overall system design is explained. This report further explains the concepts involved in autonomous trajectory planning followed by an introduction to Robot Operating System (ROS) and its application for trajectory planning of the system. The report concludes with a detailed analysis on the benefits of using this approach for developing a system. It also identifies the shortcomings of applying MBSE to system development. The report closes with a mention on how the given project can be further carried forward to be able to realize it on a physical system. / Modellbaserade systemteknikens (MBSE) inriktning syftar till att implementera de olika processerna i systemteknik (SE) genom diagram som ger olika perspektiv på samma underliggande system. Detta tillvägagångssätt ger en grund som hjälper till att utveckla ett komplext system på ett systematiskt sätt. Sålunda syftar denna avhandling att härleda en systemmodell genom detta tillvägagångssätt för autonom körning, med särskild inriktning på att utveckla delsystemet som är ansvarigt för att generera en genomförbar ban för en miniatyrbil, som kallas AutoCar, för att göra det möjligt att nå målet. Rapporten ger en bakgrund till MBSE and Systemmodelleringsspråk (SysML) som används för modellering av systemet. Med denna bakgrund, MBSE ramverket för AutoCar är härledt och den övergripande systemdesignen förklaras. I denna rapport förklaras vidare begreppen autonom banplanering följd av en introduktion till Robot Operating System (ROS) och dess tillämpning för systemplanering av systemet. Rapporten avslutas med en detaljerad analys av fördelarna med att använda detta tillvägagångssätt för att utveckla ett system. Det identifierar också bristerna för att tillämpa MBSE på systemutveckling. Rapporten stänger med en omtale om hur det givna projektet kan vidarebefordras för att kunna realisera det på ett fysiskt system.

Mutation des p53 Gen ist die häufigste genetische Veränderung in allen humanen Tumoren. Weit verbreitete p53 misssense-Mutationen heben die Tumor suppressive Funktion auf und führen zu gain-of-function Eigenschaften, die Tumorproliferation, Chemoresistenz, Angiogenese, Migration, Invasion und Metastasen fördern. In dieser Arbeit haben ich für drei solche Hotspot-Mutationen, p53R245Q, p53R246S und p53R270H, eine höhere Sensitivität gegenüber Behandlung mit Piperlongumine in p53-defizienten MEFs und Eµ-myc Lymphomzellen im Vergleich zur Kontrolle und den anderen drei Hotspot-Mutationen, p53R172H, p53G242S und p53R279Q, gefunden. Nachfolgend, haben ich entdeckt, dass Piperlongumine-induzierter Zelltod durch ROS Akkumulation über die Aktivierung von p38 und JNK, vermittelt wurde. Das Antioxidans N-acetyl-L-cysteine (NAC) oder p38/JNK Inhibitoren konnten vollständig oder teilweise Piperlongumine-induzierten Zelltod unterdrücken. Nach Behandlung mit Piperlongumine, haben die p53R245Q, p53R246S und p53R270H-Mutanten die Aktivierung von p21 inhibiert und so die Aktivierung und Funktion von NRF2, durch Piperlongumine induziert, blockiert, dass zu dem massiven Zelltod in Zellen mit diesen Mutationen beiträgt. Auf ähnliche Weise, verursachte der klinisch verwendete Inhibitor von Crm1, KPT-330, schweren Zelltod in p53-/- MEFs mit den p53R245Q, p53R246S und p53R270H-Mutationen. Folglich könnte Crm1 als potenzielles Target für Lymphome mit p53R245Q, p53R246S und p53R270H-Mutationen berücksichtigt werden. Zusammenfassend bekräftigen die Daten in dieser Arbeit das Phänomen, dass oxidativer Stress oder Crm1 Inhibitoren effektiv Zellen mit p53R245Q, p53R246S und p53R270H-Mutationen eliminieren können, mit niedriger Toxizität für Kontrollzellen. Demzufolge, könnten oxidativer Stress Signalwege oder Crm1 als potenzielle Angriffsziele für Lymphome mit p53R245Q, p53R246S und p53R270H-Mutationen dienen. / Mutation of the p53 gene is the most common genetic alteration among all human cancers. Prevalent p53 missense mutations abrogate its tumor suppressive function and lead to gain-of-function properties that promote cancer cell proliferation, chemoresistance, angiogenesis, migration, invasion, and metastasis. This doctoral thesis aims to identify the metabolic vulnerabilities of six p53 hotspot mutants in lymphomas. In this work, three hotspot mutants, p53R245Q, p53R246S and p53R270H, were more sensitive to piperlongumine treatment in p53-deficient MEFs and Eμ-myc lymphoma cells than the empty control and the other three hotspot mutants, p53R172H, p53G242S and p53R279Q. Thereafter, I found piperlongumine-induced cell death was mediated by ROS accumulation via the activation of p38 and JNK. Antioxidant N-acetyl-L-cysteine (NAC) or p38/JNK inhibitors could completely or partially suppress piperlongumine-induced cell death. Upon piperlongumine treatment, p53R245Q, p53R246S and p53R270H-mutant inhibited piperlongumine-induced activation of p21 and consequently attenuated the activation and function of NRF2 induced by piperlongumine, contributing to the massive cell death in cells harboring these mutants. Similarly, KPT-330, a clinical inhibitor of Crm1, also caused severe cell death in p53-/- MEFs harboring p53R245Q, p53R246S and p53R270H-mutant. This implied that Crm1 could be also considered as a potential target for lymphomas harboring p53R245Q, p53R246S and p53R270H-mutant. Taken together, data presented in this work underscore the phenomenon that exogenous oxidative stress or Crm1 inhibitor is effective in eliminating cells harboring p53R245Q, p53R246S and p53R270H-mutant with low toxicity to cells harboring the empty control, suggesting oxidative stress pathways or Crm1 as potential targets in lymphomas with p53R245Q, p53R246S and p53R270H-mutant.

This thesis project is part of an internship at Visual Behavior. The company aims at producing computer vision models for robotics, helping the machine to better understand the world through the camera eye. The image holds many features that deep learning models are able to extract: navigable area, depth inference and object detection. Example of recent advances are the RAFTstereo model [1] to infer or refine depth features from stereo images, or the end-to-end Object detection model DETR [2]. The field of autonomous navigation can then benefit from these advanced features to propose better path planning methods. In particular, to help the deployment of ground robots in human crowded environments, the robots behavior must not only be safe but it must also look smart so as to inspire trust. This thesis proposes a local path planner based on the Dynamic Window Approach [3] using a scoring function inspired from the Velocity Obstacle method [4] so as to benefit from the flexibility of the first and the long-term anticipation of the second. The proposed method can induce a smart behavior by setting the robot on safe tracks from a long time horizon without increasing the time to reach a positional goal, compared to a closer-ranged strategy inspired from the DW4DO method [5]. This improves the robot’s ability to deal with several moving obstacles and to avoid engaging in already occupied corridors. The code produced in this thesis uses ROS and the gazebo simulator and is available in the following git page https://github.com/FloCoic oi/fc_thesis along with the minimal instructions to run the install and get started to quickly run a demo. / Detta examensarbete är en del av en praktik på Visual Behavior. Företaget har som mål att ta fram modeller för datorseende för robotar som hjälper maskinen att bättre förstå världen genom kamerans öga. Bilden innehåller många egenskaper som modeller för djupinlärning kan extrahera: navigerbart område, djupinferens och objektsdetektering. Exempel på nya framsteg är RAFT-stereo-modellen [1] för att härleda eller förfina djupegenskaper från stereobilder, eller ”end-to-end” objektdetektering modellen DETR [2]. Inom området autonom navigering kan man sedan dra nytta av dessa avancerade funktioner för att föreslå bättre metoder för vägplanering. För att underlätta användningen av markrobotar i miljöer med mycket människor måste robotarnas beteende inte bara vara säkert utan också se smart ut så att de väcker förtroende. I den här avhandlingen föreslås en lokal vägplanerare som bygger på Dynamic Window Approach [3] och som använder en poängfunktion inspirerad av Velocity Obstacle metoden [4] för att dra nytta av flexibiliteten hos den första metoden och den långsiktiga förutsebarheten hos den andra. Den föreslagna metoden kan framkalla ett smart beteende genom att sätta roboten på säkra spår på lång sikt utan att öka tiden för att nå ett positionsmål, jämfört med en strategi med närmare avstånd som inspirerats av DW4DOmetoden [5]. Detta förbättrar robotens förmåga att hantera flera rörliga hinder och att undvika att gå in i redan upptagna korridorer. Koden som produceras i denna avhandling använder ROS och gazebosimulatorn och finns tillgänglig på följande git-sida https://github.c om/FloCoicoi/fc_thesis tillsammans med minimala instruktioner för att köra installationen och komma igång för att snabbt köra en demo.

Dans le but de mieux comprendre le mode d’action et de nous permettre de déterminer la cible de la tomatidine, nous avons dans un premier temps tenté de mieux circonscrire le spectre d’activité de la tomatidine. Grâce à ces travaux, nous sommes, en effet, maintenant en mesure de dire que la tomatidine possède une activité antibactérienne contre les espèces de la division des Firmicutes et plus précisément contre les bactéries de l’ordre des Bacillales dont font partie les genres Bacillus, Staphylococcus et Listeria. Nous avons également découvert, grâce à des expériences en collaboration avec le laboratoire d’Éric Marsault, qu’un analogue de la tomatidine (FC04-100) avait non seulement des propriétés similaires à la molécule naturelle, mais démontrait une activité par lui-même contre S. aureus à phénotype normal alors que la tomatidine possède uniquement une activité contre les « small colony variants ». De plus, alors que la tomatidine possède plutôt une activité bactériostatique contre la forme SCV de L. monocytogenes, le nouveau composé (FC04-100) démontre quant à lui, une forte activité bactéricide contre cette souche, tout comme contre la forme SCV des autres Bacillales. Parallèlement, et toujours dans le but de rechercher le mode d’action et la cible de la tomatidine, nous avons obtenu, par passages successifs dans un milieu avec antibiotiques, des mutants de S. aureus à phénotype normal et des SCV résistants à la tomatidine ou à la combinaison tomatidine et gentamicine. Après le séquençage de ces mutants, l’étude de la position de ces mutations, à l’aide de différents logiciels de bio-informatique, nous a permis d’émettre un modèle-hypothèse quant au mode d’action et à la cible de la tomatidine. Selon les résultats que nous avons à ce stade-ci, la cible de la tomatidine chez S. aureus serait la sous-unité c de l’ATP synthase. Cependant, son mode d’action serait également dépendant de la fonctionnalité de la chaine de transport des électrons et donc de la polarisation membranaire et de la production de ROS intracellulaire, ce qui expliquerait la différence d’activité entre les souches à phénotype normal et les SCV.

For robots to operate in real life settings, they must be able to physically interact with the environment, and for instance be able to react to force-guidance interactions. However, only a few research projects have addressed such capabilities, developing prototypes that have to be pushed from their handle bars. AZIMUT-3 is a novel omnidirectional non-holonomic mobile robot developed at IntRoLab (Intelligent, Interactive and Interdisciplinary Robot Lab, Université de Sherbrooke) with force-controlled active steering. This results in a horizontal suspension effect for which the mechanical impedance of the steering actuators can be controlled. This makes the platform ideal for developing physical guidance algorithms. One such algorithm is secured shared-control, making the platform go in the direction of the user pushing the robot while still making it move safely by avoiding obstacles. Such capability is somewhat novel in the field, and the objective is to provide safe navigation with maximum control to the user. This Master's thesis has two important contributions: an algorithm to estimate the applied efforts on AZIMUT-3 from torque measurements on its wheels; an algorithm to use these efforts with obstacle detection using laser range finder data to implement a safe, shared-control approach. Experimental results using the real platform demonstrate feasibility and safe control of the system, with performances similar to using a six degrees of freedom force sensor but at lower cost and with a broader area for shared control. Our implementation also resulted in coupling the simulation environment Webots with the ROS (Robot Operating System) library from Willow Garage, to help develop our approach in simulation before using AZIMUT-3. Overall, our work is the first in demonstrating how it is possible to naturally interact by physically moving or positioning a mobile platform in real life settings, a capability which could be useful for instance in the design of powered shopping carts or active walkers.

BACKGROUND:Widely considered probiotic organisms, Bifidobacteria are common inhabitants of the alimentary tract of animals including insects. Bifidobacteria identified from the honey bee are found in larval guts and throughout the alimentary tract, but attain their greatest abundance in the adult hind gut. To further understand the role of Bifidobacteria in honey bees, we sequenced two strains of Bifidobacterium cultured from different alimentary tract environments and life stages.RESULTS:Reflecting an oxygen-rich niche, both strains possessed catalase, peroxidase, superoxide-dismutase and respiratory chain enzymes indicative of oxidative metabolism. The strains show markedly different carbohydrate processing capabilities, with one possessing auxiliary and key enzymes of the Entner-Doudoroff pathway.CONCLUSIONS:As a result of long term co-evolution, honey bee associated Bifidobacterium may harbor considerable strain diversity reflecting adaptation to a variety of different honey bee microenvironments and hive-mediated vertical transmission between generations.

Le transport de substances dotées de propriétés pharmacologiques au travers de la membrane plasmique ainsi que leur accès aux divers compartiments intracellulaires, en particulier le compartiment cytoplasmique et nucléaire, demeure un obstacle pour la recherche biotechnologique et biomédicale et pour l'industrie pharmaceutique. Parmi les moyens actuellement connus pour introduire des substances dans les cellules, les peptides de translocation également dénommés CPPs (Cell- Penetrating-Peptides) qui représentent des vecteurs particulièrement intéressants. Dans le présent travail, nous avons utilisé trois CPPs, Tat, penétratine et un analogue de la maurocalcine (MCaAbu) pour la délivrance de la doxorubicine (Dox), une drogue utilisée en chimiothérapie anticancéreuse et dont son effet est limité par la résistance des cellules tumorales. Afin d'évaluer l'efficacité des trois complexes formés (Dox-CPPs), deux modèles cellulaires du cancer mammaire ont été utilisés; les cellules MDA-MB 231 et les cellules MCF7 qui présentent une sensibilité différente à la drogue seule. Notre étude nous a permis de monter en premier lieu que les trois CPPs utilisés représentent de puissants vecteurs pour l'entrée de la Dox à l'intérieur des cellules et que la conjugaison de la drogue a contourné la résistance des cellules MDA-MB 231 à la Dox. Nous avons également montré que la distribution de la Dox est plutôt nucléaire à l'état libre et cytoplasmique lorsqu'elle est couplée aux CPPs. Dans la deuxième partie de notre travail, nous avons montré que la Dox ainsi que les Dox-CPPs induisent l'apoptose des cellules MDA-MB 231 et que cet effet est observé en traitant les cellules avec une dose cinq fois plus faible de Dox-CPPs par rapport à la Dox. Cette mort est dépendante des caspases et implique la voie mitochondriale. De plus, l'apoptose induite par la Dox est médiée par les radicaux oxygénés (ROS). Ceux-ci sont en partie impliqués lors de l'apoptose induite par les Dox-CPPs puisque l'utilisation d'un inhibiteur de ROS inhibe partiellement l'apoptose induite par ces composés. Nous avons montré également que la surexpression de Bcl-2 protège l'apoptose induite par la Dox et partiellement par les Dox-CPPs, ce qui suggère qu'une autre voie est impliquée dans l'apoptose induite par les Dox-CPPs et qui expliquerait la plus forte toxicité de ces composés. Concernant cette deuxième voie nous avons pu montré que les récepteurs de mort TRAIL sont bien impliqués dans l'apoptose induite par les Dox-CPPs via la clustérisation membranaire des récepteurs de mort DR4 et DR5. Cette clustérisation modifie le taux d'expression de ces récepteurs membranaires et à l'origine d'une sensibilisation des cellules MDA-MB 231 au TRAIL endogène au cours de l'apoptose induite par les Dox-CPPs. Une telle sensibilisation au TRAIL est à l'origine de la génération de céramide, qui constitue une autre voie d'induction d'apoptose par les Dox-CPPs en plus de la voie mitochondriale. L'ensemble de ces résultats devraient nous permettre à valoriser la stratégie de couplage des CPPs à des agents antitumoraux afin d'améliorer leur effet et de mieux comprendre les voies de signalisation de la mort induite suite au couplage. Ceci pourrait à terme conduire à la conception de nouveaux analogues d'index thérapeutique plus élevé. Mots clés : Cell- Penetrating-Peptides, Doxorubicine, résistance cellulaire, apoptose, ROS, récepteurs de mort, céramide.

Les ultraviolets A (UVA) sont carcinogènes et produisent des espèces réactives de l'oxygène (ERO). Le récepteur à la mélanocortine de type 1 (MC1R) est un récepteur couplé aux protéines G (RCPG) qui est impliqué dans la mélanogénèse et dans l'inflammation cutanée. Certains variants du gène sont associés à un risque accru de mélanomes et de carcinomes cutanés. Le MC1R est exprimé surtout dans les mélanocytes mais son expression peut être induite par les UV in vitro dans les kératinocytes et in vivo dans la peau. Le récepteur MC1R est activé par l'α-MSH. L'objectif de ce travail de thèse a été d'étudier les effets du récepteur MC1R sur le stress oxydatif induit par les UVA dans des lignées kératinocytaires humaines HaCaT exprimant le récepteur MC1R ou son variant non fonctionnel Arg151Cys. Nous avons montré que la production d'ERO intracellulaire induite par les UVA est fortement inhibée dans les cellules HaCaT-MC1R et que cette inhibition est renforcée en présence d'α-MSH. L'inhibition du stress oxydatif induit par les UVA dans les cellules transfectées par le MC1R est en partie dépendante de la phosphorylation de la sous-unité activatrice, NoxA1 de la NADPH oxydase. Le traitement des cellules HaCaT-MC1R par un inhibiteur du récepteur au facteur de croissance épidermique (EGFR) restaure l'habilité de ces cellules à induire un stress oxydatif après irradiation UVA. Ces résultats montrent que l'activité constitutive du récepteur MC1R dans des kératinocytes pourrait inhiber le stress oxydatif induit par les UVA via des mécanismes dépendants de l'AMPc et de l'EGFR.

Invadolysin (inv) is a member of the M8 class of zinc-metalloproteases and is conserved throughout metazoans. It is essential for development and invadolysin homozygous Drosophila mutants are third instar larval lethal. These larvae exhibit a reduced larval brain size and an absence of imaginal discs. Detailed analysis showed that inv mutants exhibit pleiotropic effects, including defects with chromosome architecture, cell cycle progression, spindle assembly, nuclear envelope dynamics, protein turnover and problems with germ cell migration. These findings indicated that Invadolysin must have a critical role in Drosophila. In order to better understand these roles, I set out to identify genetic interactors of invadolysin. I performed a genetic screen scoring for enhancer/suppressor modification of a ‘rough eye’ phenotype induced by invadolysin overexpression. Screening against the Drosdel ‘deficiency kit’ identified numerous genetic interactors including genes linked to energy regulation, glucose and fatty acid pathways. Immunofluorescence experiments in cultured cells showed that H. sapiens Invadolysin localises to the surface of lipid droplets (LD), and subcellular fractionation confirmed its enrichment to these structures. Lipid droplets are highly dynamic organelles involved not only in energy storage but also in protein sequestration, protein and membrane trafficking, and cell signaling. Drosophila fat bodies are enriched in LDs and therefore important energy stores. In addition, they are nutritional sensors and regulators, which are proposed to be the ortholog of vertebrate liver and adipose tissue. Mutant inv fat bodies appeared smaller and thinner than wild type fat body, and accumulated lower levels of triacylgylcerides. This indicated that the loss of invadolysin might be affecting lipid metabolism and storage, confirming the genetic data. However, it was not clear whether these effects were due to the direct action of Invadolysin. Hence, transgenic fly lines expressing either HA, RFP or FLAG tagged forms of Invadolysin were generated to identify physical interactors of Invadolysin. Subsequent mass spectrometry analysis detected ATP synthase-α, -β and -d as interactors. This result suggested that Invadolysin might play a role in regulating mitochondrial function, which might then be manifest in the fat body as the defects previously observed. Energy levels are known to affect the cell cycle, cell growth, lipid metabolism and inevitably development. Further in vivo and in vitro experiments confirmed this hypothesis. Genetic crosses confirmed the interaction of invadolysin with ATP-synthase subunit-α, whilst staining of mitochondria in mutant third instar larval fat bodies suggested decreased mitochondrial activity. Mutants also showed lower ATP levels and an accumulation of reactive oxygen species, hence indicating the possibility of a dysfunctional electron transport chain. Lipid droplets are known to interact with mitochondria, whilst ATP synthase has been found on lipid droplets by proteomic studies in Drosophila. Therefore, based on these data, we propose that Invadolysin is found, with ATP synthase, on lipid droplets, where Invadolysin (likely acting as a protease) could be aiding the normal processing or assembly of ATP synthase. This interaction is vital for the proper functioning of ATP synthase, and hence mitochondria. In this scenario, cellular ATP needs are not met, energy levels drop which results in an inhibition of fatty acid synthesis, cell and organismal growth defects.

<p>Inflammatory breast cancer (IBC) is an extremely rare but highly aggressive form of breast cancer characterized by the rapid development of therapeutic resistance leading to particularly poor survival. Our previous work focused on the elucidation of factors that mediate therapeutic resistance in IBC and identified increased expression of the anti-apoptotic protein, X-linked inhibitor of apoptosis protein (XIAP), to correlate with the development of resistance to chemotherapeutics. Although XIAP is classically thought of as an inhibitor of caspase activation, multiple studies have revealed that XIAP can also function as a signaling intermediate in numerous pathways. Based on preliminary evidence revealing high expression of XIAP in pre-treatment IBC cells rather than only subsequent to the development of resistance, we hypothesized that XIAP could play an important signaling role in IBC pathobiology outside of its heavily published apoptotic inhibition function. Further, based on our discovery of inhibition of chemotherapeutic efficacy, we postulated that XIAP overexpression might also play a role in resistance to other forms of therapy, such as immunotherapy. Finally, we posited that targeting of specific redox adaptive mechanisms, which are observed to be a significant barrier to successful treatment of IBC, could overcome therapeutic resistance and enhance the efficacy of chemo-, radio-, and immuno- therapies. To address these hypotheses our objectives were: 1. to determine a role for XIAP in IBC pathobiology and to elucidate the upstream regulators and downstream effectors of XIAP; 2. to evaluate and describe a role for XIAP in the inhibition of immunotherapy; and 3. to develop and characterize novel redox modulatory strategies that target identified mechanisms to prevent or reverse therapeutic resistance. </p><p> Using various genomic and proteomic approaches, combined with analysis of cellular viability, proliferation, and growth parameters both in vitro and in vivo, we demonstrate that XIAP plays a central role in both IBC pathobiology in a manner mostly independent of its role as a caspase-binding protein. Modulation of XIAP expression in cells derived from patients prior to any therapeutic intervention significantly altered key aspects IBC biology including, but not limited to: IBC-specific gene signatures; the tumorigenic capacity of tumor cells; and the metastatic phenotype of IBC, all of which are revealed to functionally hinge on XIAP-mediated NFκB activation, a robust molecular determinant of IBC. Identification of the mechanism of XIAP-mediated NFκB activation led to the characterization of novel peptide-based antagonist which was further used to identify that increased NFκB activation was responsible for redox adaptation previously observed in therapy-resistant IBC cells. Lastly, we describe the targeting of this XIAP-NFκB-ROS axis using a novel redox modulatory strategy both in vitro and in vivo. Together, the data presented here characterize a novel and crucial role for XIAP both in therapeutic resistance and the pathobiology of IBC; these results confirm our previous work in acquired therapeutic resistance and establish the feasibility of targeting XIAP-NFκB and the redox adaptive phenotype of IBC as a means to enhance survival of patients.</p> / Dissertation