Human immunodeficiency virus (HIV-1) is the pathogenic agent of HIV infection thatprecedes the total breakdown of cellular immunity, a condition known as acquiredimmunodeficiency syndrome (AIDS). The pandemic nature of the disease has promptedintense research into its biology. Already, much is known about HIV-1 infection, lifecycle,and progression to aids. Systems biology enables the combination of complex data fromthese studies into a framework where their effect on the various levels of cellularorganization (i.e. Pathways, cells, tissues, organs and the whole body) could be studied insilico. In this thesis, first, we reviewed our knowledge of the HIV-1 Human InteractionDatabase. We examined its contents and identified processes that HIV-1 was not previouslyknown to interact with. Then, we attempted an in silico dynamic model of HIV-1 interaction. We built a model of HIV-1 interaction with the CD4 T cell activation pathway comprised of137 nodes (16 HIV-1, 121 human) and 336 interactions. The model reproduced expectedpatterns of T cell activation. Using interaction graph properties, we identified 26 host cellfactors, including MAPK1&3, Ikkb-Ikky-Ikka and PKA, which contribute to the net activationor inhibition of viral proteins. By following a logical Boolean formalism, we identified 9 hostcell factors essential to the functions of viral proteins in the activation pathway. This wasthe first attempt to model dynamic viral-host interaction relationships. Then, we organize HIV-1 interacting host genes into modules to represent cellular processesneeded by the virus. We combined HIV-1 interactions with host gene GO annotations toclassify host genes according to these needed cellular processes. We obtained 201 modulesand found the same set of viral proteins do not interact with host genes having similarmodules suggesting intelligence in its co-ordination of host processes. This work is one of agrowing list that explores coordination of HIV-1 interactions. But more importantly, it would bebeneficial to functionally downsize the large dynamic HIV-1 interaction network. Finally, in our discussion, we discuss our results and suggest possible ways in which our workon dynamic models could be improved. This work is opening up a new field of systems virologythat studies the effect of viruses on the host in terms of its temporal and spatial aspects.

Les lymphocytes T orchestrent la réponse immunitaire adaptative afin de nous protéger contre les pathogènes. Les lymphocytes T sont dotés d’un récepteur de surface, le récepteur de cellules T (TCR), qui transmet le signal de stimulation vers l’intérieur de la cellule afin d’amorcer la cascade d’activation des cellules T. Le TCR est un complexe multimérique composé des dimères TCRαβ, CDεγ, CD3εδ et CD3ζζ. Les chaînes TCRαβ reconnaissent les antigènes pathogéniques tandis que les chaînes CD3 initient la cascade de signalisation des cellules T par la phosphorylation de leurs chaînes cytoplasmiques. Il est toujours incompris comment le signal d’activation du TCR est transmis des chaînes TCRαβ jusqu’aux domaines cytoplasmiques des chaînes CD3. Chez les lymphocytes T au repos, les chaînes CD3ε et CD3ζ sont associées au feuillet interne de la membrane plasmique (MP). Le domaine cytoplasmique de CD3ε et CD3ζ est riche en acides aminés basiques, ce qui permet leur association électrostatique avec les phospholipides acides de la MP. La phosphatidylsérine (PS) est le phospholipide acide le plus abondant de la MP. La PS est redistribuée exclusivement à la face cytoplasmique de la MP. Lors de l’activation des lymphocytes T, les chaînes CD3ε et CD3ζ des TCRs doivent se détacher de la PS pour leur phosphorylation. La dissociation membranaire d’un grand nombre de chaînes CD3 est essentielle à l’amplification de l’activation des lymphocytes T. Un mécanisme de dissociation des chaînes CD3ε et CD3ζ des TCRs proposé dans la littérature est par l’élévation intracellulaire de calcium. Un influx robuste de calcium est généré suivant la stimulation des cellules T. En plus d’être essentiel à l’activation efficace des cellules T, il a été proposé que le calcium neutralise les phospholipides acides de la MP afin de dissocier les chaînes CD3. Le calcium est également un co-facteur dans l’activité de plusieurs enzymes, comme la scramblase lipidique TMEM16F. TMEM16F redistribue la PS à la MP suivant l’élévation du calcium intracellulaire, ce qui résulte en la réduction de la PS au feuillet interne. Nous avons donc émis l’hypothèse que le calcium régule la dissociation des chaînes CD3 par l’activation de TMEM16F. Notre étude démontre que la redistribution calcium-dépendante de la PS par TMEM16F est essentielle à la dissociation membranaire de CD3ε dans la lignée de cellules T Jurkat. La réduction de l’expression de TMEM16F par ARN interférant (shTMEM16F) empêche la dissociation massive des chaînes CD3ε suivant la stimulation des cellules T. De plus, les cellules shTMEM16F démontrent une diminution de la phosphorylation des molécules de signalisation des cellules T. En contraste, l’expression d’une forme constitutivement active de TMEM16F augmente la redistribution de PS à la MP, la dissociation membranaire des chaînes CD3ε et la phosphorylation des molécules de signalisation. Notre étude démontre que la redistribution de la PS par la scramblase calcium-dépendante TMEM16F régule la dissociation membranaire des chaînes CD3 du TCR afin d’amplifier l’activation des cellules T. Enfin, nous avons confirmé les défauts d’activation dans des cellules T murines primaires exprimant shTMEM16F lors d’une réponse immunitaire. En conclusion, notre étude démontre le rôle de la régulation de la PS dans l’activation des cellules T. Nous avons démontré que nous pouvons modifier le niveau d’activation des cellules T en modulant la PS à la MP. Nos résultats ont ainsi plusieurs implications pour la conception et l’amélioration des immunothérapies basées sur les cellules T. / T lymphocytes protect us against pathogens by orchestrating the adaptive immune response. T lymphocytes possess a specific surface receptor, the T cell receptor (TCR), which conveys the stimulation signal towards the cytoplasm for the initiation of the T cell activation cascade. The TCR is a multimeric complex composed of the TCRαβ, CDεγ, CD3εδ and CD3ζζ dimers. The TCRαβ chains recognize the pathogenic antigens while the CD3 chains initiate the T cells signaling cascade through the phosphorylation of their cytoplasmic tails. It is not yet understood how the TCR activating signal is transmitted through the membrane from the TCRαβ chains towards the cytoplasmic tails of the CD3 chains. In resting T cells, the CD3ε and CD3ζ chains are associated to the inner leaflet of the plasma membrane (PM). The cytoplasmic tails of CD3ε and CD3ζ are rich in basic amino acids, which allow electrostatic association with acidic phospholipids at the PM. Phosphatidylserine (PS) is the most abundant acidic phospholipid and is exclusively distributed towards the cytoplasmic PM leaflet. During T cell activation, the CD3ε and CD3ζ cytoplasmic tails have to dissociate from PS for their phosphorylation. The membrane dissociation of a large number of CD3 chains is essential for the amplification of T cell activation. A mechanism of CD3ε and CD3ζ chain dissociation that has been proposed in the literature is through intracellular calcium elevation. A robust calcium influx is generated following T cell stimulation. In addition to its essential role in regulating T cell activation, it has been proposed that calcium ions neutralize the PM acidic phospholipids for CD3 chain dissociation. Calcium is also an essential cofactor for the activity of many enzymes, such as the phospholipid scramblase TMEM16F. TMEM16F redistributes PS at the PM following intracellular calcium mobilization, resulting in a reduction of inner leaflet PS. We propose that calcium regulates CD3 chain dissociation through TMEM16F activity. Our study demonstrates that calcium-dependent PS redistribution by TMEM16F is required for CD3ε membrane dissociation in the Jurkat T cell line. Reduction of TMEM16F expression by shRNA targeting (shTMEM16F) prevents massive CD3ε chain dissociation following 8 T cell stimulation. The shTMEM16F cells show a reduction in the phosphorylation of TCR-proximal signaling molecules. In contrast, expression of a constitutively active mutant of TMEM16F increases PS redistribution, CD3ε chain dissociation and phosphorylation of TCR-proximal signaling molecules. Our study demonstrates that PS redistribution by the calcium-dependent TMEM16F scramblase regulates CD3 chain dissociation for the amplification of T cell activation. In addition, we have confirmed T cell activation defects in shTMEM16F murine primary T cells during an immune response. In conclusion, our study demonstrates the role of PS regulation by TMEM16F in T cell activation. We showed that we could modify the level of T cell activation by modulating the concentration of PS at the inner leaflet of the PM. Our results thus have important implications for the development and improvement of immune receptor-based cancer immunotherapies.

Les lymphocytes T sont au coeur du système immunitaire adaptatif et leur dérégulation est à la base de pathologies. Les cellules T se développent dans le thymus et passent par de nombreuses étapes de maturations identifiables par l'expression des corécepteurs CD4+/CD8+ à la surface des cellules. À leur sortie du thymus, les cellules T sont divisées en deux sous-types principaux: les cellules T auxiliaires CD4+ spécifique aux antigènes présentés sur complexe majeur d'histocompatibilité (CMH) de classe II et les cellules T cytotoxiques CD8+ reconnaissant un antigène présenté sur un CMH-I. Toutes les cellules T proviennent d’un précurseur commun. Leur différenciation en cellule T CD4+ et T CD8+ est influencée par l'intensité et la durée de la signalisation du récepteur des cellules T (RCT) et des cytokines. Cette signalisation résulte en l’expression des facteurs de transcription ThPOK pour la différenciation de cellule T CD4+ et Runx3 pour les cellules T CD8+. Il a été démontré que ThPOK est à la fois nécessaire et suffisant pour le développement des lymphocytes T CD4+, puisque le gain et la perte de la fonction de ThPOK favorise le développement de cellules lymphocytes T CD4+ et CD8+, respectivement. Ma thèse vise à approfondir notre compréhension du choix de la lignée CD4+/CD8+ en explorant les mécanismes moléculaires de la voix de signalisation de ThPOK et du RCT. Dans cette étude, nous avons étudié l'impact d'un gain-de-fonction de ThPOK sur la différenciation des thymocytes, en utilisant trois lignées transgéniques exprimant des niveaux variables de ThPOK. Une analyse approfondie de ces transgènes chez des souris dont le RCT est restreint soit au CMH de classe I ou de classe II, a démontré que, comparés aux thymocytes restreints au CMH-II, les thymocytes restreints au CMH-I requéraient des niveaux plus importants de ThPOK pour se différencier en CD4+. L’introduction d’un transgène exprimant un niveau moins élevé de ThPOK comparé aux deux autres transgènes, mais un niveau plus élevé de ThPOK par rapport au niveau endogène dans les cellules CD4+ WT, n'induit qu'une réorientation partielle des cellules T CD8+ en CD4+, ce qui a mené à la génération, à la fois de lymphocytes T CD4+, DN (doubles négatifs) et CD8+ matures. L'analyse génotypique, plus précisément celle des cellules DN chez les souris porteuses du transgène ThPOK et dont le RCT est restreint au CMH-I, a révélé que l’inhibition des gènes spécifiques à la lignée CD8+ 2 nécessitait des niveaux d'expression différents de ThPOK comparés à ceux requis pour l’induction des gènes spécifiques à la lignée CD4+. En effet, cette étude nous a permis de démontrer que l’intensité du signal dérivé du RCT ainsi que sa spécificité pour un CMH donné jouent un rôle essentiel dans le choix de différentiation CD4+/CD8+ induit par ThPOK. Ainsi, la réorientation CD8+/CD4+ chez les souris exprimant le transgène ThPOK-H est significativement augmentée par l'amplification de l’intensité du signal dérivé du RCT dans les cellules spécifiques aux CMH-I. De plus, la fréquence des cellules CD4+ était plus élevée lorsqu’une quantité identique de ThPOK était exprimée dans des lymphocytes T spécifiques au CMH-II, suggérant qu’il existe un aspect qualitatif quant à la régulation de la différenciation des lymphocytes T CD4+ par la signalisation induite par le RCT. Nous avons également tenté d’étudier la voie de différenciation CD4+ en l’absence de ThPOK, à la suite de la perturbation physiologique de la voie de signalisation induite par le RCT, par rapport à la perte de fonction de ThPOK. Bien que nous ayons observé une réorientation des thymocytes spécifiques au CMH-II vers la lignée CD8+, aussi bien à la suite d'une délétion de Thpok, qu’à la perturbation de la signalisation RCT les deux modes de redirections semblent toutefois être différents. En effet, notre investigation a démontré qu’en l’absence de ThPOK, la signalisation induite par le RCT dans les cellules restreintes au CHM-II induit l’activation de certains gènes, suggérant ainsi leur implication dans la voie de différenciation CD4+. Ces résultats suggèrent également que la contribution de la signalisation du RTC dans la différenciation des thymocytes restreints au CMH-II ne se limitait pas à l'induction de ThPOK. Étonnamment, seul un effet synergique limité a été observé sur la différenciation des thymocytes restreints au CMH-I, lorsque Gata3, un autre facteur de transcription également induit dans les thymocytes restreints au CMH-II, et ThPOK étaient surexprimés en même temps dans ces cellules, suggérant peu de chevauchement fonctionnel entre ces deux facteurs de transcription. L’ensemble de ces résultats indique que ThPOK et la signalisation induite par le RCT fonctionnent en synergie durant le développement des lymphocytes T CD4+. / T lymphocytes are at the core of the adaptive immune system and their dysfunction is associated with several disorders and pathologies, which are at times fatal. The two main types of T-cells in mice and man are: the major histocompatibility complex (MHC) class-II-restricted CD4+ helper T-cells, and the MHC-I-restricted CD8+ cytotoxic T-cells. Developmental stages of the two types of T-cells occurs in the thymus in multiple sequential maturation stages that are identified by cell-surface CD4+/CD8+ co-receptor expression. Differentiation of the two types of T-cells in the thymus from a common precursor is influenced by the intensity and duration of signals derived from the T-cell receptor (TCR) and cytokines secreted by the thymic stromal cells. These signals lead to the activation of ThPOK or Runx/CBF transcription factors, which control the transcriptional network regulating CD4+ and CD8+ lineage fate, respectively. Studies have demonstrated that ThPOK is both necessary and sufficient for CD4+ T-cell development as gain- and loss-of-ThPOK function redirects positively selected MHC-I- and MHC-II-restricted thymocytes into CD4+ and CD8+ T-cell lineage fate, respectively. However, the role of TCR signaling and the extent to which ThPOK expression influences CD4+ lineage choice remains to be investigated. My thesis aims to elucidate the fundamental basis the CD4+/CD8+ lineage choice by exploring the molecular mechanism of action of ThPOK and TCR signaling in CD4+ lineage fate of MHC-I- and MHC-II-specific thymocytes. In this study, we have characterized gain-of-function of ThPOK in three independent transgenic mouse lines expressing varying amounts of ThPOK. Extensive analysis of the three ThPOK transgenic lines expressing MHC-I- and MHC-II-specific monoclonal TCR indicated that MHC-I-restricted, compared to MHC-II-restricted, thymocytes required significantly more ThPOK for efficient differentiation into the CD4+ lineage. Interestingly, the founder line with the lowest transgene expression, despite expressing significantly higher amounts of ThPOK compared to the endogenous levels in WT CD4+ T cells, induced a partial CD8+ to CD4+ redirection of MHC-I-restricted cells, leading to the generation of mature CD4+, DN and CD8+ T-cells in the same mouse. Lineage specific gene expression analysis, specifically in DN mature T cells from ThPOK transgenic mice expressing MHC-I-specific TCR, showed that, compared to induction of helper program, suppression of cytotoxic program required lower amount of ThPOK. Further investigation showed that TCR signal strength and MHC specificity of 4 developing thymocytes played a critical role in determining ThPOK-induced CD4+ lineage fate. While increase in TCR signal strength augmented the efficiency of ThPOK-induced CD4+ lineage choice of MHC-I-restricted thymocytes in part via endogenous ThPOK induction, it appeared to have ThPOK independent function as well as judged by significantly different CD4+ T-cell frequencies in OTI mice expressing the same amount of ThPOK but transduced quantitatively different TCR signal. Importantly, the efficiency of CD4+ lineage choice of MHC-I-specific thymocytes with augmented TCR signal strength was still significantly lower compared to the efficiency of CD4+ lineage choice of MHC-II-restricted thymocytes expressing only the transgene-encoded ThPOK suggesting a qualitative role for TCR signaling as well in CD4+ lineage choice. We then evaluated CD4+ lineage fate decision in the absence of ThPOK induction in physiologically relevant alteration in TCR signaling versus loss of ThPOK function. While we observed CD4+ to CD8+ lineage redirection of MHC-II-specific thymocytes due to Thpok-deficiency as well as lack of ThPOK induction due to disruption of TCR signaling, the two modes of lineage redirection appeared to be due to different mechanisms. Our investigation demonstrates that TCR signaling in MHC-II-restricted thymocytes induces the expression of select genes in loss-of-function of ThPOK model suggesting potential role for these genes in establishing the CD4+ helper program. These results also suggest that the contribution of MHC-II-specific TCR signaling in driving CD4+ lineage choice is not limited to Thpok induction. Interestingly, only a limited synergistic effect was observed when both Gata3, which is also induced in MHC-II-signaled thymocytes, and ThPOK were overexpressed in MHC-I-restricted thymocytes suggesting a limited functional overlap between the two transcription factors. Collectively, these data indicate that ThPOK and TCR signaling work synergistically to promote the development of CD4+ T-cells with some ThPOK independent function for TCR signaling.

<p dir="ltr">Generation IV high-temperature gas-cooled reactors (HTGR) are designed to exhibit passive safety under all off-normal circumstances. One such scenario, known as depressurized loss of forced circulation (DLOFC), occurs after a break in the coaxial inlet/outlet header. As the headers are traditionally located at the base of the reactor vessel, the low-density helium coolant is preserved in the core following the initial rupture accident. Upon depressurization, however, air from the surrounding reactor environment slowly enters the coolant channel through molecular diffusion. As the incoming fluid continues to deplete the helium concentration, the onset of natural circulation (ONC) can occur causing bulk air ingress leading to the oxidation and degradation of core components. Therefore, investigating methods to improve the time to ONC is critical in impeding reactor core component damage brought about by DLOFC in an HTGR.</p><p dir="ltr">The Transformational Challenge Reactor (TCR) has similar features to those of an HTGR, but the primary difference is the use of a more complex, additively manufactured (AM) fuel geometry. The more compact, AM, ceramic fuel elements can be conveniently produced with optimally configured channels that suppress the air ingress progress and improve thermofluidic performance. DLOFC and air ingress are experimentally studied in a scaled HTGR flow test setup. Distributed temperature measurements and time to ONC data are collected for the experiments conducted. Multiple geometries are analyzed throughout the investigation. The thermal transient and time to ONC data gathered for the different test geometries and temperatures are compared. The results show that the AM and pebble bed elements deter ONC significantly longer than the baseline geometry representative of a prismatic fuel coolant channel. The AM part delayed ONC as compared to the pebble bed test piece at higher temperatures. The distributed temperature sensor shows intra-leg circulation at higher temperature tests.</p><p dir="ltr">Thermophysical properties of the 316 stainless steel AM component are compared to those of a standard 316 stainless steel round bar. The properties ascertained include the density, emissivity, specific heat, and thermal conductivity. The density of the AM part is 1.5% greater than the density of the standard bar. The emissivity of the AM part is determined to be over three times greater than the emissivity of the polished standard stainless steel round. The specific heat of the AM element is 16% greater than that of the standard 316 stainless steel specific heat. The thermal conductivity of the AM component is measured to be within 1.5% of the standard 316 stainless steel round bar thermal conductivity.</p>

La leucémie lymphoïde aiguë (ALL) est le cancer pédiatrique le plus fréquent. Une proportion importante de ces cas sont des leucémies lymphoïdes aiguës à cellules T (T-ALL). Présentement, le traitement implique l’utilisation d’une chimiothérapie hautement toxique pour une durée s’échelonnant sur plusieurs années. Bien que la rémission soit possible, les séquelles physiques et psychologiques peuvent être dévastatrices, particulièrement dans un contexte pédiatrique. Des rechutes sont également possibles à long terme. Des approches génétiques, cellulaires et moléculaires ont permis d’identifier le thymocyte au stade DN3 comme étant la cellule à l’origine de la leucémie. En effet, dans les cas où la leucémie est induite par l’expression aberrante de SCL/TAL1, des données ont démontré que les thymocytes au stade DN3 sont reprogrammés en cellules souches pré-leucémiques (pré-LSCs) par l’action du complexe SCL-LMO1. Ces cellules acquièrent par la suite une mutation activatrice de NOTCH1, qui accélère le développement de la leucémie. Le stade DN3 est le point de convergence de signaux collaborant pour favoriser survie, différentiation et prolifération cellulaire. Les deux voies de signalisation principales sont celles de NOTCH1 et du pré-TCR. Ces deux signaux sont connus pour jouer un rôle tant au stade pré-leucémique qu’en progression au stade leucémique. Alors qu’il était connu que NOTCH1 était en mesure d’augmenter la fréquence des pré-LSCs, nos travaux révèlent que le pré-TCR favorise leur expansion clonale. Nous démontrons également que les effecteurs de NOTCH1 et du pré-TCR dans les pré-LSCs sont la voie mTOR et la voie de ERK, respectivement. Ces voies de signalisation peuvent être ciblées pharmacologiquement par le Trametinib (inhibiteur MEK1) et le Dactolisib (inhibiteur PI3K/mTOR), menant à un effet additif avec la chimiothérapie (VXL : Vincristine, Dexaméthasone et L-asparaginase) sur les pré-LSCs en essais ex vivo. Nous démontrons également que le Trametinib est synergique avec VXL contre des blastes humains de T-ALL en essais ex vivo. Les résultats de cette même association sont encourageants en essais in vivo de xénogreffe de blastes humains de T-ALL chez des souris immunosupprimées. / Acute lymphoblastic leukemia (ALL) is the most common childhood cancer. T-cell acute lymphoblastic leukemia (T-ALL) accounts for a significant portion of these cases. The current standard of care unfortunately involves the use of highly toxic chemotherapy over multiple years. In spite achievement of high remission rate, the life-long physical and psychological sequalae are devastating and cannot be overlooked, especially in the pediatric setting. Genetic, cellular, and molecular approaches have identified thymocyte at the DN3 stage of differentiation as the cell of origin of leukemia. When leukemia is induced by aberrant expression of SCL/TAL1, data show that DN3 cells are reprogrammed into self-renewing pre-leukemic stem cells (pre-LSCs) by the action of the SCL-LMO1 complex. Then, reprogrammed cells gain a NOTCH1 gain-of-function mutation that speeds up development of leukemia. Interestingly, the DN3 stage is a point at which multiple collaborating signals converge to drive cell survival, differentiation, and proliferation. The two main signaling pathways operating at the DN3 stage are NOTCH1 and the pre-TCR. Both signals are recognized for playing a role in leukemogenesis, both at the pre-leukemic stage and in the transition to acute leukemia. While it was known that NOTCH1 increases pre-LSC frequency, we demonstrate herein that pre-TCR promotes pre-LSC clonal expansion. Additionally, we provide evidence that the mTOR pathway and the ERK pathway are effectors of NOTCH1 and pre-TCR signaling, respectively. These pathways can be targeted pharmacologically with Trametinib (MEK1 inhibitor) and Dactolisib (PI3K/mTOR inhibitor), leading to additive effects on pre-LSC viability when combined with chemotherapy (VXL: Vincristine, Dexamethasone and L-asparaginase) in ex vivo assays. We also demonstrate that association of VXL with Trametinib is synergistic against primary human leukemic blasts in ex vivo assays. Results from in vivo testing of this association through patient-derived xenografts (PDX) conducted on immunocompromised mice look promising.

(ULSI) causes an increase of the resistance of the wiring system by increased scattering of electrons at side walls and grain boundaries in the state of the art Cu technology, which increases the RC delay of the interconnect system and thus degrades the performance of the device. The outstanding properties of carbon nanotubes (CNT) such as a large mean free path, a high thermal conductance and a large resistance against electromigration make them an ideal candidate to replace Cu in future feature nodes. The present thesis contributes to the preparation and properties of CNT based vertical interconnections (vias). In addition, all processes applied during the fabrication are compatible to ULSI and an interface between CNT based vias and a Cu metallization is studied. The methodology for the evaluation of CNT based vias is improved; it is highlighted that by measuring the resistance of one multiwall CNT and taking into account the CNT density, the performance of the CNT based vias can be predicted accurately. This provides the means for a systematic evaluation of different integration procedures and materials. The lowest contact resistance is obtained for carbide forming metals, as long as oxidation during the integration is avoided. Even though metal-nitrides exhibit an enhanced contact resistance, they are recommended to be used at the bottom metallization in order to minimize the oxidation of the metal-CNT contact during subsequent processing steps. Overall a ranking for the materials from the lowest to the highest contact resistance is obtained: Ta < Ti < TaN < TiN « TiO2 « Ta2O5 Furthermore the impact of post CNT growth procedures as chemical mechanical planarization, HF treatment and annealing procedures after the CNT based via fabrication are evaluated. The conductance of the incorporated CNTs and the applicable electrical transport regime relative to the CNT quality and the CNT length is discussed. In addition, a strong correlation between the temperature coefficient of resistance and the initial resistance of the CNT based vias at room temperature has been observed. / Die kontinuierliche Miniaturisierung der charakteristischen Abmessungen in hochintegrierten Schaltungen (ULSI) verursacht einen Anstieg des Widerstandes im Zuleitungssystem aufgrund der erhöhten Streuung von Elektronen an Seitenwänden und Korngrenzen in der Cu-Technologie, wodurch die Verzögerungszeit des Zuleitungssystems ansteigt. Die herausragenden Eigenschaften von Kohlenstoffnanoröhren (CNT), wie eine große mittlere freie Weglänge, hohe thermische Leitfähigkeit und eine starke Resistenz gegenüber Elektromigration machen diese zu einem idealen Kandidaten, um Cu in zukünftigen Technologiegenerationen zu ersetzen. Die vorliegende Arbeit beschreibt die Herstellung und daraus resultierenden Eigenschaften von Zwischenebenenkontakten (Vias) basierend auf CNTs. Alle verwendeten Prozessierungsschritte sind kompatibel mit der Herstellung von hochintegrierten Schaltkreisen und eine Schnittstelle zwischen den CNT Vias und einer Cu-Metallisierung ist vorhanden. Insbesondere das Verfahren zur Evaluierung von CNT Vias wurde durch den Einsatz verschiedener Methoden verbessert. Insbesondere soll hervorgehoben werden, dass durch die Messung des Widerstandes eines einzelnen CNTs, bei bekannter CNT Dichte, der Via Widerstand sehr genau vorausgesagt werden kann. Dies ermöglicht eine systematische Untersuchung des Einflusses der verschiedenen Prozessschritte und der darin verwendeten Materialien auf den Via Widerstand. Der niedrigste Kontaktwiderstand wird für Karbidformierende Metalle erreicht, solange Oxidationsprozesse ausgeschlossen werden können. Obwohl Metallnitride einen höheren Kontaktwiderstand aufweisen, sind diese für die Unterseitenmetallisierung zu empfehlen, da dadurch die Oxidation der leitfähigen Schicht minimiert wird. Insgesamt kann eine Reihenfolge beginnend mit dem niedrigsten zum höchsten Kontaktwiderstand aufgestellt werden: Ta < Ti < TaN < TiN « TiO2 « Ta2O5 Desweiteren wurde der Einfluss von Verfahren nach dem CNTWachstum wie die chemischmechanische Planarisierung, eine HF Behandlung und einer Temperaturbehandlung evaluiert, sowie deren Einfluss auf die elektrischen Parameter des Vias untersucht. Die Leitfähigkeit der integrierten CNTs und die daraus resultierenden elektrischen Transporteigenschaften in Abhängigkeit der CNT Qualität und Länge werden besprochen. Ebenso wird die starke Korrelation zwischen dem Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstandes und des Ausgangswiderstandes der CNT basierten Vias bei Raumtemperatur diskutiert.

CD8+ T Zellen unterstützen die Beseitigung von Pathogenen und sind somit entscheidend bei der Bekämpfung von Infektionen. Neben der Antigendosis und dem inflammatorischen Zytokinemilieu hat auch die Stimulation durch den TZR einen entscheidenden Einfluss auf die CD8+ T Zellantwort. Das transkriptionelle Programm, die finale Größe und Dauer der klonalen Expansion und der Start der Kontraktionsphase werden durch die TZR-Signalstärke bestimmt. Schwache TZR-Stimulation führt zu einer verminderten Expansion und vermittelt eine frühzeitige Kontraktionsphase, die eine Entwicklung von Gedächtniszellen auf den Kosten der Effektorzellen favorisiert. IRF4 wird nach TZR-Ligand-Interaktion in CD8+ T-Zellen hoch reguliert. Seine Expressionskinetik ist stark von der TZR-Signalstärke der Aktivierung abhängig, übersetzt diese und sorgt für die Umsetzung in ein entsprechendes transkriptionelles und differentielles Programm. In dieser Arbeit konnte erstmals gezeigt werden, dass die IRF4-Defizienz in CD8+ T-Zellen zu einem verfrühten Abbruch der Expansion und zu einem vorzeitigen Beginn der Kontraktion führt, die durch den FAS-vermittelten Tod-induzierenden Signalweg initiiert wird. Außerdem präsentieren IRF4-defiziente CD8+ T-Zellen vermehrt Phosphatidylserine an ihrer Oberfläche und Komplementdeposition, beides begünstigt die Erkennung und Aufnahme durch Phagozyten. Diese Ergebnisse weisen zudem stark darauf hin, dass durch die fehlende Expression von IRF4 in CD8+ T Zellen, ein schwaches TZR-Signal übermittelt wird, unabhängig von der tatsächlichen Stärke und Dauer des aktivierenden Signals, dass zu einer Verkürzung der Expansionsphase führt und eine verfrühte Kontraktionsphase der Effektorzellen auslöst. Diese Arbeit erweitert schon bekanntes Wissen um IRF4 als Schlüsselregulator für die Differenzierung und Funktionalität der ag-spezifischen CD8+ T-Zellen, da es den Beginn der Kontraktionsphase diktiert mittels Aktivierung von verschiedenen Apoptose- und Phagocytose Signalwegen. / CD8+ T cells promote pathogen clearance and play a crucial role in controlling infections. Besides antigen dose and inflammatory cytokine milieu, the TCR stimulation contributes to the programming of the CD8+ T cell response. A distinct developmental program, the final magnitude and duration of clonal expansion, as well as the timing of the onset of T cell contraction, are determined by the TCR signaling strength. Weak TCR stimulation results in a diminished magnitude of expansion and accelerates the onset of contraction, as it favors the development of memory cells at the expense of effector cells. IRF4 is a transcription factor, that is upregulated in CD8+ T cells following TCR stimulation. Furthermore, its expression kinetic is highly dependent on the TCR signaling strength, which initiated activation. Therefore, it translates the strength of the activating signal and transmits it into a proper transcriptional and developmental program. This study provides unique evidence that the absence of IRF4 expression in CD8+ T cells leads to a hasted termination of clonal expansion and a premature contraction, initiated by the FAS-mediated cell death pathway. Moreover, IRF4-deficient CD8+ T cells exposed phosphatidylserine on their cell surface and showed complement deposition, both facilitating their recognition and uptake by phagocytes. The findings of this study additionally strongly indicate that IRF4 deficiency mimics weak TCR engagement and in turn transmits every TCR signal, independent of its actually affinity and duration, into a developmental program, that give rise to an early memory formation and results in a premature onset of effector CD8+ T cell contraction. This data extend previous knowledge of IRF4 being essential for the differentiation and functionality of ag-specific effector CD8+ T cells, as it furthermore dictates the onset of CD8+ T cell contraction via the activation of several death and phagocytosis inducing pathways.