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<p>Given colourful sets S_1,..., S_{d+1} of points in R^d and a point p in R^d, the colourful linear programming problem is to express p as a convex combination of points x_1,...,x_{d+1} with x_i in S_i for each i. This problem was presented by Bárány and Onn in 1997, it is still not known if a polynomial-time algorithm for the problem exists. The monochrome version of this problem, expressing p as a convex combination of points in a set S, is a traditional linear programming feasibility problem. The colourful Carathéodory Theorem, due to Bárány in 1982, provides a sufficient condition for the existence of a colourful set of points containing p in its convex hull. Bárány's result was generalized by Holmsen et al. in 2008 and by Arocha et al. in 2009 before being recently further generalized by Meunier and Deza. We study algorithms for colourful linear programming under the conditions of Bárány and their generalizations. In particular, we implement the Meunier-Deza algorithm and enhance previously used random case generators. Computational benchmarking and a performance analysis including a comparison between the two algorithms of Bárány and Onn and the one of Meunier and Deza, and random picking are presented.</p> / Master of Science (MSc)

Much research is being conducted into the causes of human cancer. A number of human autosomal recessive diseases such as Xeroderma Pigmentosum are characterized at least in part by a defect or aberration in one or more forms of DNA repair and at the same time an elevated incidence of cancer. Also, carcinogens cause mutations in DNA and the greater the carcinogenicity, the greater the mutagenicity. As a result, much attention has been focused on DNA repair and its relationship to cancer incidence. The HCR of V antigen formation by UV-irradiated Adenovirus type 2 (Ad 2) was examined using apparently normal human fibroblasts, tumor cells (HeLa CCL2), and cells transformed by Ad 5 DNA (293, 293 N3S). A decrease in the HCR of V antigen formation was found for HeLa CCL2 cells as compared to apparently normal human fibroblasts, but not for the transformed cells. These results are discussed in terms of the characteristics of the cell types. Herpes simplex virus type I encodes a polymerase and thymidine kinase (tk) activity which are involved in viral DNA synthesis. Paa ᷇ 5, an HSV-1 mutant containing one or more mutations in the polymerase gene is an antimutator. If these are also involved in viral DNA repair, then the HSV-1 polymerase, tk activity, and mutant polymerases conferring altered mutation rates should provide excellent tools with which to probe cellular DNA repair processes and mutagenesis. The study of the HCR of plaque forming ability of HSV-1 KOS wild type (WT), Paa ᷇ 5 and PTK3B (lacking thymidine kinase activity ) using VERO cells revealed a decrease in the HCR of Paa ᷇ 5 and increase of surviving fractions of PTK3B with respect to that of HSV-1 KOS WT. Similar studies using apparently normal human fibroblasts, Xeroderma Pigmentosum and Cockayne Syndrome cells also implicated the HSV-1 polymerase in viral DNA repair. The results are discussed in terms of the function of the HSV-1 polymerase and the DNA repair abilities of XP and CS cells. / Thesis / Master of Science (MSc)

Herpes simplex virus (HSV) genes are expressed as at least three coordinately regulated gene classes during lytic infection. The delayed-early (DE) and late (L) genes require previous expression of one or more immediate-early (IE) genes for their own expression. The DE genes achieve maximal expression prior to viral DNA synthesis, while the L genes are maximally expressed after DNA replication (Honess and Roizman, 1974). A recombinant strain of HSV-1, X1N17, was used in this study to examine the effect of the gene promoter on the temporal expression of HSV genes. This virus carries a late viral promoter upstream from the coding sequences of a DE gene (thymidine kinase; TK). S1-mapping studies showed that X1N17-TK transcripts initiated under the control of the late promoter and accumulated with L class kinetics. However, the TK activity levels in X1N17-infected cells were not consistent with HSV late gene expression. Western blot analysis of infected cell proteins revealed that despite the high levels of X1N17-TK mRNA present in the cytoplasm late after infection, little TK polypeptide was being synthesized. This suggested that HSV genes are subject to post-transcriptional control mechanisms that modulate the efficiency of translation of viral transcripts. More specifically, it appears as though HSV-TK transcripts are not efficiently translated at late times in infected cells. / Thesis / Master of Science (MS)

Les infections au virus herpès simplex I (VHS-1) sont souvent bénignes mais peuvent être responsables de pathologies sévères, telle que l'infection du système nerveux central, telle que l'encéphalite herpétique (EH). Cette dernière représente l'encéphalite virale sporadique la plus répandue dans les pays développés. Malgré la disponibilité des antiviraux, le taux de mortalité est de plus que 30%. De plus, la majorité des survivants souffrent des séquelles neurologiques. Le mécanisme par lequel l'encéphalite herpétique est létale n'est pas encore clairement établi. Bien que la réplication virale cause des dommages importants, de plus en plus d'évidences suggèrent que l'inflammation induite en réponse à l'infection joue également un rôle dans la pathogénèse de cette maladie. L'hypothèse principale de notre équipe est que la réponse immunitaire cérébrale innée induite au cours de cette infection est une arme à double tranchant car elle est critique pour contenir la réplication virale dans le cerveau durant la phase précoce de la maladie, mais si elle est incontrôlée, elle peut résulter en une réponse inflammatoire exacerbée qui peut être néfaste. Les microglies sont les seules cellules immunitaires résidentes du cerveau. Plusieurs études ont rapporté que ces cellules qui forment la première ligne de défense, jouaient un rôle clé dans le contrôle des infections du SNC. En revanche, la microglie réactive semblerait contribuer à la neuroinflammation. De plus, il est proposé que ces microglies réactives participent à la perturbation de la barrière hématoencéphalique au cours de l'EH, que nous avons également pu constater chez la souris BALB/c infectée par la voie intranasale, décrite dans la première partie de nos travaux. Cependant, le rôle exact des microglies dans l'EH n'a pas encore été élucidé. Alors, nous avons décidé de mener des travaux dans le but de comprendre l'implication des microglies dans le contrôle de l'EH et de caractériser les mécanismes exploités par ces cellules. Pour atteindre nos objectifs, nous avons d'abord évalué l'effet de l'activation des microglies par le « macrophage colony-stimulating factor » (M-CSF) administré avant l'infection. Ce traitement a significativement augmenté la survie des souris et diminué les titres viraux cérébraux au J6 p.i. En parallèle, l'augmentation du nombre de microglies CD68⁺ observée dans les cerveaux des souris traitées avec du M-CSF a mené à l'hypothèse que la microglie CSF1R⁺ était responsable de cette amélioration du pronostic de l'EH. Pour répondre à cette question, nous avons déplété la microglie chez des souris CSF1R-loxP-CX3CR1-cre/ERT2. Le taux de survie réduit et des titres viraux cérébraux plus élevés pour ces souris déplétées des microglies ont souligné l'importance de la réponse microgliale dans la phase précoce de l'infection. Suivant ces observations, les mécanismes impliqués dans la réponse immunitaire microgliale au cours de l'EH ont été étudiés à l'aide de la microscopie électronique et du séquençage d'ARNm sur une cellule unique. Dans cette partie, nous avons étudié uniquement les microglies situées dans le noyau postéro-ventral (VPL, pour « Ventral posterolateral nucleus »), qui a été identifié, à l'aide du VHS-1 recombinant neurovirulent que nous avons décrit dans la première partie des travaux, comme la région la plus infectée du cerveau chez des souris C57BL/6 au J6 p.i. Nos analyses ont confirmé que ces cellules limitaient l'infection à l'aide de la phagocytose et de la présentation d'antigènes. En outre, nous avons pu décrire une nouvelle réponse transcriptionnelle, associée à une population cellulaire rare, que nous avons appelées des microglies « en transition ». L'expression élevée des transcrits viraux par ces cellules pourrait correspondre à la réponse immunitaire antivirale intrinsèque des microglies infectées par le VHS-1 dans le VPL. Enfin, l'analyse de ce transcriptome révélant l'augmentation d'expression des gènes impliqués dans la production d'interleukine IL-1β médiée par l'inflammasome NLRP (pour « Nucleotide-binding oligomerization domain, Leucine rich Repeat and Pyrin domain containing ») 3, a suggéré que ces microglies « en transition » infectées favoriseraient l'exacerbation de l'inflammation au cours de l'EH L'ensemble de nos données montrent que les microglies sont nécessaires en phase précoce pour un meilleure contrôle de l'EH. Ceci peut évoluer vers un phénotype pro-inflammatoire et contribuer ensuite à l'exacerbation de l'inflammation. De plus, nos résultats suggèrent que l'infection de ces microglies du VPL par le VHS-1 pourrait ainsi induire l'acquisition de cette réponse transcriptionelle pro-inflammatoire. / Herpes simplex virus I (HSV-1) infections are often mild, but can be responsible for severe pathologies, such as the infection of the central nervous system, also called herpes simplex encephalitis (HSE). The latter is the most common sporadic viral encephalitis in developed countries. Despite available antivirals, the mortality rate is higher than 30%. In addition, most survivors suffer from neurological sequelae. The mechanism by which herpes encephalitis is lethal is not yet clearly established. Although viral replication causes significant neural damage, growing evidence suggests that the inflammatory response also plays a major role in the pathogenesis of HSE. The main hypothesis of our team is that the innate immune response induced by HSV-1 infection is a double-edged sword. We believe that this immune response, critical to limit viral replication in the brain during the early phase of the disease, become later uncontrolled, and result in an exacerbated inflammatory response which is deleterious. Microglia are the only resident immune cells in the brain. Several studies reported that these cells, which form the first line of defense, play a key role in controlling CNS infections. In contrast, reactive microglia appear to contribute to neuroinflammation. In addition, it is proposed that these reactive microglia participate in the disruption of the blood-brain barrier during HSE, which we have also been able to observe in intranasally-infected BALB/c mice, as described in the first part of our work. However, the exact role of microglia in HE has not yet been elucidated. So, we decided to conduct this research to understand the involvement of microglia in the control of HE and to characterize the mechanisms exploited by these cells. We first evaluated the effect of microglial activation by macrophage colony-stimulating factor (M-CSF) administered prior to the infection. This treatment significantly increased survival rate and decreased brain viral titers at day 6 pi. In parallel, the increased number of CD68⁺ microglia found in the brains of M-CSF treated mice led the question whether CSF1R⁺ microglia were responsible for this improvement of HSE prognosis. To answer that question, we depleted microglia using CSF1R-loxP-CX3CR1-cre/ERT2 mice. The reduced survival rate and higher brain viral titers for these microglia-depleted mice highlighted the importance of the microglial response during the early phase of infection. Following these observations, the mechanisms involved in the microglial immune response during HSE have been investigated using electron microscopy and single cell mRNA sequencing. In this part, we studied only the microglia located at VPL, which was identified as the most infected region of the infected C57BL/6 brain on day 6 p.i. using a new neurovirulent recombinant HSV-1 that we described in the first part of our work. Our results confirmed that microglia limit the infection by phagocytosis and antigen presentation. Furthermore, we described a new transcriptional response, associated with a rare cell population in VPL (Ventral posterolateral nucleus), which we called "in transition" microglia. The high expression of viral transcripts by these cells suggested that this distinct transcriptome might correspond to the intrinsic antiviral immune response of HSV-1-infected microglia in the VPL. Finally, the analysis of this transcriptome revealing the increased expression of genes involved in the production of interleukin IL-1β mediated by the NLRP3 inflammasome, suggested that these infected "in transition" microglia would promote the exacerbation of the inflammation in HE. Altogether, our work shows that the microglia, necessary in the early phase for a better control of HSE, can evolve towards a pro-inflammatory phenotype and contribute to the exacerbation of inflammation. Moreover, our results suggest that the infection of microglia by HSV-1 in VPL could thus induce the acquisition of this pro-inflammatory transcriptional response.

The first part of this work focuses on control experiments performed on an unstable kerosene-fueled turbulent combustor. Using a phase shift controller and primary fuel modulation stability is successfully gained for a wide band of global equivalence ratios allowing the limitations of the control scheme to be characterized. It is shown that control signal saturation can significantly impact the ability of the control scheme to stabilize the system. Three different regions of controllability are defined based on the degree of saturation. A hysteresis behavior is also found to exist for the controller settings depending on whether stability is being maintained or realized for an unstable system. The second part of this work focuses on the impact that primary fuel modulation has on the fuel spray. Measurements for a simplex nozzle and an air-assist nozzle are taken under both static and dynamic operating conditions with a Phase Doppler Anemometry system. The dynamic modulation is found to significantly impact the spray properties of both nozzles. / Master of Science

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal. / Le cancer du col utérin est la troisième néoplasie en importance chez la femme mondialement. Plusieurs études cliniques et épidémiologiques démontrent que le virus du papillome humain (HP V) est un agent étiologique impliqué, nécessaire au développement des néoplasies du col. Par contre, de plus en plus d'évidences suggèrent une interaction de multiples cofacteurs dans la progression vers le cancer. Nous avons démontré précédemment que des cellules cotransfectées par HPV-16 et la séquence Xho-2 du virus herpès simplex type 2 (HSV-2) induisaient des tumeurs dans des souris athymiques, contrairement à des cellules transfectées par HPV-16 ou HSV-2 seuls. Nous nous proposons d'étudier dans cette étude transversale le rôle de HSV-2, ainsi que de Chlamydîa trachomatis (CT) et du virus herpès humain type 6 (HHV-6) comme cofacteurs aux HPV dans la progression des lésions néoplasiques du col. Une cohorte de femmes a été recrutée consécutivement dans une clinique de colposcopie. Des cellules exfoliées du col ont été soumises à des tests PCR standardisés pour la présence de CT et de HHV-6. 27 génotypes de HPV ont été identifiés avec le Line Blot assay. La région transformante Bgl IIC de HSV-2 a été détectée par PCR. La région Xho-2 de HSV-2 a été détectée par une technique de détection par PCR déjà bien établie (PCR Xho-2) auparavant. Parmi les 439 femmes recrutées, 244 étaient normales, 80 avaient des lésions du col de bas grade (LSIL), 65 avaient des lésions de haut grade (HSIL) et 50 avaient im cancer du col. Des HP V à haut risque étaient détectées dans 93.3% des femmes avec HSIL et 20% des femmes normales. HPV-16 était le plus fréquemment détectés parmi les génotypes de HPV. Tous les spécimens étaient négatifs pour les régions transformantes Xho-2 et Bgl IIC de HSV-2. HHV-6 a été détecté dans 10 spécimens toutes lésions confondues. 3 spécimens de femmes avec un cancer étaient positifs pour CT, contrairement à aucun des spécimens de femmes sans lésions (p<0.031). En conclusion, notre étude a démontré que même si la séquence Xho-2 de HSV-2 transformes des cellules in vitro, elle n'a pas été détectée chez des femmes avec des lésions de haut grade du col. Cependant, C. trachomatis et HHV-6 ont été associés significativement avec les lésions de haut grade et cancer du col et pourraient être des cofacteurs aux HPV.

Les virus herpès simplex (VHS) possèdent une propriété biologique unique très importante, soit la neurovirulence. Les VHS peuvent ainsi atteindre le système nerveux central (SNC) et causer une encéphalite. Cette infection déclenche une réponse inflammatoire menant à l'infiltration de cellules immunitaires périphériques dans le SNC. De ce fait, l'encéphalite représente l'infection associée au VHS de type 1 (VHS-1) la plus dévastatrice et est la principale cause d'encéphalite sporadique virale, potentiellement fatale dans les pays développés. Bien que différents modèles animaux permettent l'étude de l'encéphalite, la complexité du SNC et de sa réponse immunitaire en limite encore notre compréhension. L'objectif de recherche principal de cette thèse est de mieux comprendre la réponse immunitaire innée impliquant différentes voies de signalisation associées à la reconnaissance du VHS-1. Les travaux réalisés dans le cadre de cette thèse de doctorat ont permis de démontrer le rôle clé de 1TFN-β, de la voie de signalisation des récepteurs Tolllike 3 (TLR3) et TLR9 ainsi que des protéines adaptatrices TRIF et IPS-1. Ainsi, le prétraitement des souris par un agoniste du TLR3 permet de créer un environnement proinflammatoire qui est néfaste à la replication virale initiale, permettant, à des temps plus tardifs, de diminuer la production de cytokines et de la charge virale. De plus, la stimulation de la voie du TLR9 est bénéfique avant l'infection, mais il est nécessaire de contenir celle-ci suite à l'infection. Comme il l'a déjà été suggéré, 1TFN-β peut exercer un effet bénéfique contre l'infection au VHS-1 mais le dosage et le temps d'administration après l'infection peuvent fortement influencer la replication virale et la survie. Enfin, les protéines adaptatrices TRIF et IPS-1 jouent un rôle très important au niveau de la réponse immunitaire innée en menant à la production d'IFN-β, bien que TRIF affecte davantage la replication virale précoce qu'IPS-1. Ainsi, au cours de ce doctorat, plusieurs modèles expérimentaux ont été développés pour mieux comprendre la réponse immunitaire innée au niveau du SNC au cours de l'encéphalite herpétique, le recrutement de différentes cellules immunitaires ainsi que pour mieux caractériser le rôle de l'IFN-β.

La résistance du virus herpes simplex (VHS) aux antiviraux, particulièrement chez des sujets immunosupprimés, et sa capacité d’envahir le système nerveux central soulèvent de nombreuses questions au niveau clinique. Des mutations au sein du gène de la thymidine kinase et de l’ADN polymérase virale sont responsables de la résistance aux traitements antiviraux. Il est donc important d’élucider davantage les différents mécanismes moléculaires à l’origine de ces évènements de résistance et de développer de nouvelles avenues thérapeutiques. De plus, le VHS est la cause la plus fréquente d’encéphalite sporadique et potentiellement fatale dans les pays de l’ouest. Ce type de pathologie est occasionné en partie par une intense réplication virale mais également par une réponse immunologique encore incomprise jusqu’à maintenant. Les travaux présentés dans cette thèse de doctorat ont pour but de développer de nouveaux modèles in vitro et in vivo permettant d’étudier ces deux facettes importantes du VHS. L’impact de certaines mutations et l’effet d’un nouveau traitement dans la résistance du VHS aux antiviraux ont été évalués. La réponse immunitaire innée cérébrale de même qu’une nouvelle approche thérapeutique en rapport avec une encéphalite à VHS ont également été caractérisées. / Herpes simplex virus (HSV) resistance to antiviral treatment is a real concern among immunocompromised population. Mutations localized in the thymidine kinase (TK) and/or the DNA polymerase (pol) genes are mainly responsible for those resistance issues. Thus, it is becoming important to increase knowledge in this area and to develop new therapeutic strategies. Also, HSV has this unique biological property to invade the nervous central system and causes encephalitis. During this type of infection, an important immunological process occurs. However, this inflammatory response is still very controversial and needs to be elucidated. The main objectives of this doctoral thesis consisted of: 1- the characterization of antiviral resistance and 2- the elucidation of the brain inflammatory response to HSV. The first part consisted in the development of an in vitro system allowing the characterization of several mutations in the TK and/or the DNA pol genes responsible for antiviral resistance and the elaboration of a new antiviral strategy. The second part was to characterize the inflammatory response following the induction of HSV-1 encephalitis in a mouse model and to develop an alternative immunomodulatory approache. Mutations localized in conserved and non-conserved regions of the TK are associated with ACV resistance. Hydroxyurea increases the activity of nucleoside (ACV) and nucleotide (CDV) analogues. A delayed glucocorticoid treatment is highly beneficial by decreasing the brain viral load as well as pro-inflammatory cytokine production in the brain of infected mice. TNF- and IL-1permit the initiation of an innate immune response allowing a control of the viral replication and an efficient transition to the adaptive immune response required for viral clearance during HSV-1 encephalitis. A prophylactic treatment with a TLR3 agonist significantly increases the mean life expectancy and survival rate of mice infected with HSV-1 compared to non-treated mice. The experimental models developed during this Ph. D. allow a better understanding of the molecular mechanisms of resistance and of the brain inflammatory response to the HSV.