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MicroRNAs are noncoding RNAs inducing sequence-specific posttranscriptional inhibition of gene expression and represent the major class of small endogenous RNAs in mammalian cells. Over 2,500 of human microRNAs potentially regulating more than 60% of human protein-coding genes have been identified. MicroRNAs participate in the majority of cellular processes, and their expression changes in various diseases, including cancer. Currently, there is no efficient small chemical compound available for the modulation of microRNA pathway activity. At the same time, small chemical compounds represent excellent tools for research of processes involving RNA silencing pathways, for biotechnological applications, and would have a considerable therapeutic potential. The presented work represents a part of a broader project, whose ultimate goal is: (i) to find a set of small molecules allowing for stimulation or inhibition of RNA silencing and (ii) to identify crosstalks between RNA silencing and other cellular pathways. This thesis summarizes results from the first two phases of the project, the development of high-throughput screening assays and the high- throughput screening (HTS) of available libraries of small compounds. To monitor the microRNA pathway activity, we developed and optimized one biochemical...

Stacked commercial second generation (2G) high temperature superconducting (HTS) tapes has been demonstrated to have great field trapping ability, with superior mechanical, thermal properties and crossed-field performance to HTS bulks. HTS stacks are considered as a very promising candidate for superconducting permanent magnets, which can be used for many applications like superconducting machines and levitation devices. However, the current magnetization methods for HTS stacks are the conventional magnetization methods developed for HTS bulks decades ago, which have various limitations. On the other hand, the recent progress on HTS flux pumping technology enables HTS coils to be successfully magnetized in an effective and efficient way. In this thesis, these two concepts were combined for the first time. Flux pumping for HTS stacks was proposed and developed as a new magnetization technique. I employed two types of flux pumps, the rotating magnet flux pump and the rectifier type flux pump, to magnetize the modified HTS stacks. The design of the flux pumps, the experimental results and the analysis of the observed behaviours are presented in the thesis. This research provides a new direction in the magnetization of HTS permanent magnets, which has the potential to make HTS permanent magnets more practical with lighter, more compact and efficient magnetization setups.

The world demand for energy is estimated to increase by up to 70% from 2016 to 2040. To meet this demand in a sustainable way, the power density of electric motors and generators can be increased by using superconducting materials. In particular, trapped field superconducting magnets, where the field is generated by a circulating persistent current in the sample, can create magnetic fields an order of magnitude higher than possible using conventional ferromagnets, thus increasing the power density of motors and generators. This is of great interest where added weight comes at a premium, such as for naval propulsion motors, wind generators and motors/generators for future electric aircraft. This work investigates the suitability of stacked tape layers of second generation high temperature superconductors (HTS), such as YBa2Cu3O7-x (YBCO) for trapped field applications. The present limits for trapped field magnitude have been determined, which provide a basis for the optimization of pulsed field magnetization techniques for in-situ magnetization in motors and generators. Trapped fields were increased by optimising the magnetic pulse sequence, using thermally conductive material to reduce temperature rise during pulse and changing the duration of the magnetic field pulse. Finite element method computer modelling was used to model and predict the behaviour of the trapped field magnets made of HTS tape with good agreement to experiment for both field cooling and pulsed field magnetisation. The models rely on critical current data for the HTS tape and its dependence on magnetic field and temperature. For this reason, a critical current testing facility was developed and constructed as a part of this work capable of measuring critical current up to 900 A, magnetic field of 1.5 T and down to temperatures of ~10 K in forced and dynamically controlled helium vapour flow. Lastly, first steps into scaling up by pulse magnetising an array of HTS tape stacks were made, allowing for larger overall trapped flux values. Such an array exhibits geometry, similar to what is going to be used in a functional motor prototype being developed in our research group (Applied Superconductivity and Cryoscience Group, ASCG). The work done culminated in the highest trapped field achieved to date using both field cooling (13.4 T between two stacks) and pulsed field magnetization (2.1 T above a single stack), for this type of trapped field magnet.

Incidences of fungal infections are on the rise in immunosuppressed people. Predominant causative agents for these mycoses are species of the genus Candida, including Candida albicans, Candida glabrata and Candida dublieniensis. Despite a wide range of emerging pathogens, C. albicans remains the leading cause. According to recent epidemiological studies, blood stream infections with C. albicans cause annually ~55% mortality in approximately 300,000 patients from intensive care units worldwide. Furthermore, the percentage of morbidity linked to oral, esophageal and vulvovaginal mycoses cause by C. albicans reach up to 90%. Reasons for these medical concerns are the lack of efficient diagnostics and antifungal therapy. Here, we therefore sought to find novel antifungal strategies inspired by innate immune cells, such as neutrophils. These phagocytes are able to block the fungal pathogenicity. Neutrophils are bloodstream leukocytes serving as the first line of defense against pathogenic microbes. It has been shown that neutrophils have a strong antifungal activity by impairing the conversion of the dimorphic C. albicans from yeast to hyphal form (Y-H). Consequently, we raised the question whether other immune cells, such as mast cells, with less phagocytic cabapilities may have similar activity to neutrophils. Mast cells are tissue-dwelling cells. Mucosal tissue is rich in mast cells and usually constitutes the entry ports for fungal pathogens into the human body. A contribution of mast cells in antifungal defense is, thus, very likely. We human explored mast cell functions upon encounter with fungal pathogens. Interestingly, human mast cells show a transient potential to impair fungal viability. To understand the mechanism behind this impairment we analyzed the human mast cell functions in more detail. We found that human mast cells challenged with C. albicans, immediately degranulate and secrete distinct cytokines and chemokines in an orchestrated manner. The chemokines secreted attract neutrophils. Mast cells moreover are able to internalize fungal cells and to ‘commit suicide’ by releasing extracellular DNA traps that ensnare the pathogen.   The effectiveness of future antifungals is depended on targeting the pathogen virulence with more efficiency. The dimorphism of C. albicans is proven to be essential its virulence. Blockage of this switching ability could render the pathogen avirulent. Consequently, we screened for compounds that mimic the neutrophils anti-dimorphic activity by screening small chemical molecule libraries that block Y-H transition. The screening of big chemical libraries requires a reliable, reproducible and rapid high-throughput screening assay (HTS). We developed an HTS assay based on automated microscopy and image analysis, thereby allowing to distinguish between yeast and filamentous forms. In order to find the ideal Y-H blocker, we also evaluated the cell viability via the count of ATP levels when challenged with the respective small chemical molecules.   Drug development is an elaborate and expensive process. We therefore applied our screening setup to identify antidimorphic/antifungal activity in compounds from two different chemical libraries including FDA-approved drugs. The study disclosed 7 off-patent antifungal drugs that have potent antimycotic activity, including 4 neoplastic agents, 2 antipsychotic drugs and 1 antianemic medication. In a nutshell, we aimed to mimic the anti-dimorphic/antifungal activity of neutrophils with small chemical molecules. Furthermore, we elucidated how immune cells contribute to antifungal defense to exploit these mechanisms for the development of novel antifungal therapies. Thus, this thesis provides novel tools for the discovery of more efficient compounds, identifies previously unknown antifungal aspect of off-patent FDA-approved drugs and highlights the interplay of mast cells with pathogenic fungi with the aim to define new screening strategies.

Les travaux présentés dans cette thèse se situent dans le cadre de la synthèse de la parole à partir du texte et, plus précisément, dans le cadre de la synthèse paramétrique utilisant des règles statistiques. Nous nous intéressons à l'influence des descripteurs linguistiques utilisés pour caractériser un signal de parole sur la modélisation effectuée dans le système de synthèse statistique HTS. Pour cela, deux méthodologies d'évaluation objective sont présentées. La première repose sur une modélisation de l'espace acoustique, généré par HTS par des mélanges gaussiens (GMM). En utilisant ensuite un ensemble de signaux de parole de référence, il est possible de comparer les GMM entre eux et ainsi les espaces acoustiques générés par les différentes configurations de HTS. La seconde méthodologie proposée repose sur le calcul de distances entre trames acoustiques appariées pour pouvoir évaluer la modélisation effectuée par HTS de manière plus locale. Cette seconde méthodologie permet de compléter les diverses analyses en contrôlant notamment les ensembles de données générées et évaluées. Les résultats obtenus selon ces deux méthodologies, et confirmés par des évaluations subjectives, indiquent que l'utilisation d'un ensemble complexe de descripteurs linguistiques n'aboutit pas nécessairement à une meilleure modélisation et peut s'avérer contre-productif sur la qualité du signal de synthèse produit.

Three-dimensional endothelial cell sprouting assay (3D-ECSA) exhibits differentiation of endothelial cells into sprouting structures inside a 3D matrix of collagen I. It is a screening tool to study endothelial cell behavior and identification of angiogenesis inhibitors. The shape and size of an EC spheroid (aggregation of ~ 750 cells) is important with respect to its growth performance in presence of angiogenic stimulators. Apparently, tubules formed on malformed spheroids lack homogeneity in terms of density and length. This requires segregation of well formed spheroids from malformed ones to obtain better performance metrics. We aim to develop and validate an automated imaging software analysis tool, as a part of a High-content High throughput screening (HC-HTS) assay platform, to exploit 3D-ECSA as a differential HTS assay. We present a solution using Circular Hough Transform to detect a nearly perfect spheroid as per its circular shape in a 2D image. This successfully enables us to differentiate and separate good spheroids from the malformed ones using automated test bench.

Grâce à l’échocardiographie au chevet, il est maintenant reconnu que la dysfonction myocardique a une forte prévalence et coexiste avec le choc distributif tôt dans le sepsis sévère. Dans les deux cas, la réanimation liquidienne représente la première ligne de traitement qui permet de sauver des vies. À ce jour, aucun liquide spécifique n'a pu être déclaré supérieur ou ayant un impact clair sur l’issue du choc septique. L’objectif est donc d'évaluer les impacts moléculaires de la perfusion isovolémique de différents liquides de réanimation sur la dysfonction myocardique induite par l'endotoxine. Des rats adultes se sont fait équiper de voies centrales, injecter en intrapéritonéale avec de l’endotoxine (lipopolysaccharide [LPS], provenant d'E. coli) ou du normal salin (0,9 %; contrôle) et, subséquemment, perfuser (ou non) avec une quantité isovolémique de liquide de remplissage vasculaire (normal salin [NS], albumine [ALB], solution de salin hypertonique [HTS]) pour une période de 6 à 24 heures, suivie d'un monitorage échocardiographique ainsi que d'une évaluation biochimique et histopathologique. Résultats : l’albumine améliore la dysfonction myocardique induite par le LPS en : i) réduisant l’épaisseur relative du ventricule gauche en diastole (LVRWD) (élargissement de l’espace interstitiel et de la teneur en albumine endogène); ii) limitant l'apoptose cardiaque tout en maintenant et en régulant le signal extracellulaire d’activation de la protéine kinase mitogène activée [ERK1-2 MAPK]; iii) favorisant les voies d'expression de l’hème oxygénase-1 [HO-1] et de la NO synthase inductible [iNOS]. La solution saline hypertonique [HTS] a été la seule à permettre une prévention hâtive de la dysfonction myocardique, en plus de réduire l'apoptose cardiaque grâce à une augmentation de l’expression de HO-1. Conclusion : les perfusions isovolémiques de liquides ont des impacts moléculaires distincts sur la dysfonction myocardique induite par l’endotoxine. L’albumine et le salin hypertonique présentent de potentielles propriétés antioxydantes, anti-apoptotiques et anti-oedémateuses. Cependant, d’autres recherches seront nécessaires afin d'approfondir les mécanismes sous-jacentes de ces impacts, afin d'éventuellement modifier certaines pratiques cliniques et d'améliorer la survie des patients atteints de dysfonction myocardique d'origine septique.

En physique des particules, les grands accélérateurs permettent de sonder la matière en produisant des collisions de faisceaux à haute énergie. Dans un accélérateur circulaire, l'énergie maximale de collision dépend directement de l'intensité du champ magnétique dipolaire servant à guider les particules le long de leur orbite. Dans le large collisionneur de hadrons installé au CERN, l'énergie de collision maximale est de 14 TeV dans le centre de masse. Réaliser des collisions à plus haute énergies nécessitera alors l'utilisation de matériaux supraconducteurs à haute température critique (HTS). Dans cette perspective, les propriétés électromécaniques des différents conducteurs HTS sont caractérisées et paramétrées à 4.2 K sous des inductions allant jusqu'à 12 T. Dans les aimants supraconducteurs d'accélérateur, le câble doit être à fort ampérage et à haute densité de courant (15 kA-400 A/mm2). Il consistera en plusieurs conducteurs HTS connectés en parallèle. La caractérisation et la modélisation des performances de tels câbles dans leurs futures conditions opérationnelles sont exposées dans cette thèse.

Les collisionneurs de particules sont des outils indispensables pour l'étude et la compréhension des lois fondamentales de la physique. Le plus grand accélérateur de particules jamais construit, le Large Hadron Collider (LHC), installé au CERN, est un accélérateur circulaire de type synchrotron à faisceaux contrarotatifs. Dans le LHC, les dipôles supraconducteurs en Nb-Ti génèrent une induction maximale de 8,3 T et les particules ont une énergie de collision de 14 TeV. La communauté scientifique souhaiterait des collisions à plus hautes énergies, ce qui nécessitera l'utilisation de dipôles à inductions magnétiques plus élevées. Le supraconducteur Nb3Sn est une option pour les dipôles générant jusqu'à 14 T environ. Une possible augmentation de l'énergie de collision du LHC de 14 TeV à 33 TeV est actuellement en discussion. Ce niveau d'énergie nécessitera l'utilisation de supraconducteurs à haute température (HTS) ayant des inductions irréversibles bien supérieures à celles du Nb3Sn et du Nb-Ti. A basse température les conducteurs YBCO présentent des inductions irréversibles et des densités de courant critique très élevées. Au nominal, les aimants supraconducteurs d'accélérateur fonctionnent à des courants de l'ordre de 10-20 kA. Ce niveau de courant bien supérieur aux capacités individuelles de transport des conducteurs HTS requerra l'utilisation de câbles supraconducteurs multibrins. Dans cette thèse, une formulation analytique fournissant une estimation de l'induction ultime des dipôles HTS est dérivée et la possibilité de générer des inductions supérieures à 20 T est démontrée. Le concept de câble transposé Robel à fort courant − introduit en 2006 pour les conducteurs YBCO − a jusqu'alors été caractérisé à 77 K, en induction propre. Mon travail expérimental pionnier a conduit à la première caractérisation réussie de câbles Roebel à 4,2 K et sous des inductions allant jusqu'à 9,6 T. Les forts courants critiques (12 kA) et les densités de courant critique (>1,1 kA/mm2) démontrent le potentiel de ces câbles pour des applications dans les aimants d'accélérateur à haute induction. Les câbles caractérisés ont atteint leur courant critique avec une distribution inégale de courant entre les brins. La principale raison de cette répartition déséquilibrée a été identifiée comme étant due à une résistance de contact non homogène aux jonctions. Mon travail novateur a permis de développer des outils numériques et expérimentaux universels qui permettent de quantifier et d'évaluer les performances des câbles HTS pour les aimants d'accélérateur.