In der modernen Medizin ist die Impedanzspektroskopie eine der wichtigsten Methoden zur Untersuchung von Epithelen, eine von vier Grundgewebearten mehrzelliger Lebewesen. Der Transport von Ionen gehört zu den wichtigsten Funktionen der Epithele und kann durch die Hinzugabe von Wirkstoffen wie Nystatin modifiziert wer- den. Bei einer epithelialen Impedanzspektroskopie wird mithilfe ei- nes sinus-förmigen Wechselstroms die komplex-wertige Impedanz anhand des Ionentransports gemessen. Anhand eines Impedanzspek- trums lassen sich somit physikalische Eigenschaften des Epithels un- ter Verwendung eines Ersatzschaltkreismodells bestimmen. In dieser Arbeit wird ein auf maschinellem Lernen basierendes Ver- fahren zur Analyse epithelialer Impedanzspektren vorgestellt, bei dem die Widerstände und Kapazitäten der apikalen und basolate- ralen Zellmembran und der parazelluläre Widerstand der Zellzwi- schenräume für die Zellline HT29/B6 bestimmt werden. In Form ei- ner paarweisen Analyse werden dabei zwei Impedanzspektren eines Epithels vor und nach der Zugabe des Wirkstoffs Nystatin betrachtet. Unter Verwendung einer Fehlermodellierung und gegebenen Kon- trollbedingungen wird ein Datensatz synthetisiert, bestehend aus Im- pedanzspektren und zugehörigen Parametern des Ersatzschaltkrei- ses. Auf den erzeugten Datensatz werden maschinelle Lernverfahren unterschiedlicher Lernparadigmen angewendet, um die physikali- schen Eigenschaften des modellierten Epithels zu bestimmen. Unter Verwendung verschiedener Merkmalsmengen und Darstel- lungsformen der Impedanz werden Entscheidungsbäume, Random Forests, Multilayer Perceptrons und Support Vector Machines trai- niert. In einem Postprocessing-Schritt werden die erzielten Vorher- sagen mit einem nicht-linearen Least-Squares Ansatz optimiert. Die gesuchten Zielgrößen können somit mit einem durchschnittlichen prozentualen Fehler zwischen ±2% und ±11% bestimmt werden.

La métaplasie épithéliale est un phénomène d'adaptation tissulaire apparaissant à la suite d'une agression chronique. Caractérisées par le remplacement d'un épithélium par un autre, ces transformations métaplasiques peuvent apparaître dans différentes régions anatomiques (bronches, sophage, col de l'utérus, estomac et vessie). Bien que mieux adapté à résister à un agent irritatif, l'épithélium métaplasique présente cependant une susceptibilité accrue au développement cancéreux. Ainsi, la grande majorité (87%) des lésions (pré)néoplasiques cervicales se développe au sein du microenvironnement métaplasique de la zone de transformation du col utérin. Les travaux réalisés dans le cadre de cette thèse ont contribué à une meilleure compréhension des mécanismes responsables de la métaplasie épidermoïde cervicale et ont démontré, pour la première fois, une implication du TGF-β1 et de la PGE2 dans limmunodéficience locale observée dans les foyers de métaplasie mature et immature. Ainsi, en réduisant lexpression de E-cadhérine, le TGF-β1 altère indirectement la rétention épithéliale des cellules présentatrices dantigène en empêchant leurs interactions avec les cellules épithéliales. Quant à la PGE2, elle affecte la migration et le phénotype de ces cellules immunitaires, les rendant tolérogènes et, par conséquent, incapables dactiver les lymphocytes T naïfs. Par ailleurs, il est possible que la réduction de ΔNp63 par les facteurs de transcription Snail et Slug participe à la mise en place des épithélia métaplasiques ainsi quà leur transformation maligne.

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