Benchmarking of differential abundance methods and development of bioinformatics and statistical tools for metagenomics data analysis

L'analisi di dati nell'ambito del microbioma e della metagenomica è stato il tema principale del mio dottorato. L'obiettivo primario di questa tesi si muove attorno all'osservazione dei limiti dei metodi per lo studio dell'abbondanza differenziale e culmina con la creazione di un framework analitico che permette la loro misurazione e comparazione. Come obiettivo secondario, inoltre, la tesi vuole enfatizzare la necessità di una solida analisi statistica esplorativa ed inferenziale nei dati di metabarcoding, tramite la presentazione di alcuni casi studio. Inizio presentando 2 studi strettamente collegati in cui i metodi per l'analisi di abbondanza differenziale sono i protagonisti. L'analisi di abbondanza differenziale è lo strumento principale per individuare differenze nelle composizioni delle comunità microbiche in gruppi di campioni di diversa provenienza. Rappresenta quindi il primo passo per la comprensione delle comunità microbiche, delle relazioni tra i loro membri e di questi con l'ambiente. Il primo studio riguarda un lavoro di confronto tra metodi. A partire da una collezione di dataset metagenomici, l'obiettivo era di valutare le performance di metodi per l'analisi dell'abbondanza differenziale, anche nati in altri ambiti di ricerca (e.g., RNA-Seq e single-cell RNA-Seq). Invece, con il secondo studio presento un software che ho sviluppato grazie ai risultati ottenuti dalla precedente ricerca. Attualmente, il pacchetto software, in linguaggio R, è disponibile su Bioconductor (i.e., una piattaforma open-source per l'analisi e la visualizzazione di dati biologici). Esso consente agli utenti di replicare sui propri dataset il confronto tra metodi per lo studio dell'abbondanza differenziale e la conseguente analisi delle performance. Infine, mostro alcune delle sfide che ho incontrato nell'analisi di questo tipo di dato attraverso 2 casi studio riguardanti il microbioma umano, la sua composizione e dinamica, sia in stato di salute che malattia. Nel primo studio, dei soggetti sani sono stati trattati con una mistura di probiotici per valutare variazioni del microbiota intestinale ed eventuali associazioni con alcuni aspetti psicologici. Un'attenta analisi esplorativa, l'impiego di tecniche di clustering e l'utilizzo di modelli di regressione lineare ad effetti misti hanno consentito di svelare un forte effetto soggetto-specifico e la presenza di diversi batteriotipi di partenza che mascheravano l'effetto complessivo del trattamento probiotico. Invece, nel secondo studio mostro come, a partire da campioni salivari, sono stati individuati dei biomarcatori associati all'esofagite eosinofila (i.e., una malattia cronica immuno-mediata a carico dell'esofago che causa disfagia, occlusioni e stenosi esofagee). Nonostante la bassa numerosità campionaria è stato possibile costruire un modello per discriminare tra casi e controlli con una buona accuratezza. Anche se ancora prematuro, questo risultato rappresenta un passo promettente verso la diagnosi non invasiva di questa malattia che per il momento viene fatta solo tramite biopsia esofagea.Microbiome and metagenomics data analysis has been the main theme of my PhD programme. As a main goal, the thesis moves from the observed limitations of the differential abundance analysis tools to a benchmark and a framework against which they could be measured and compared. Furthermore, as a secondary goal, the presentation of some case studies wants to emphasise the need for a sound exploratory and inferential statistical analysis in metabarcoding data. Firstly, I present two closely related studies in which differential abundance analysis methods play the main role. The differential abundance analysis is the principal approach to detect differences in microbial community compositions between different sample groups, and hence, for understanding microbial community structures and the relationships between microbial compositions and the environment. I start by introducing a benchmarking study in which differential abundance analysis methods, even from different domains (e.g., RNA-Seq and single-cell RNA-Seq), were used in a collection of microbiome datasets to evaluate their performance. Then, I continue with the presentation of software package that I developed from the results obtained in the previous research. The software package, in R language, is currently available on Bioconductor (i.e., an open-source software platform for analysing and visualising biological data). It allows users to replicate the benchmarking of differential abundance analysis methods and evalute their performances on their own datasets. Secondly, I highlight the microbiome data analysis challenges presenting two case studies about the human microbiome and its composition and dynamics in both disease and healthy states. In the first study, healthy volunteers were treated with a probiotic mixture and the changes in the gut microbiome were studied in conjunction with some psychological aspects. A careful data exploration, clustering, and mixed-effects regression models, unveiled subject-specific effects and the presence of different bacteriotypes which masked the probiotic effect. Instead, in the second study I show how to identify disease-related microbial biomarkers for eosinophilic oesophagitis (i.e., a chronic immune-mediated inflammatory disease of the oesophagus that causes dysphagia, food impaction of the oesophagus, and esophageal strictures) from saliva. Despite the low sample size it was possible to train a model to discriminate between case and control states with a decent accuracy. While still premature, this represents a promising step for the non-invasive diagnosis of eosinophilic oesophagitis which is now possible only through esophageal biopsy

Safety philosophy of Eurocodes

Hazard

Avaliação da lima ácida Tahiti em diferentes porta-enxertos na região do Submédio São Francisco.

O objetivo deste trabalho foi identificar a(s) melhor(es) combinações de porta-enxerto para a lima ácida Tahiti irrigada no vale do São Francisco

Determinação da uniformidade de distribuição de água em sistema de irrigação localizada.

A função da irrigação é fornecer condição hídrica adequada ao desenvolvimento das plantas, para que estas expressem todo o seu potencial genético, proporcionando maior retorno econômico. Dessa forma, os parâmetros relacionados às boas práticas de irrigação são decisivos no planejamento e na operação de sistemas de irrigação. Por este motivo, recomenda-se a manutenção anual do sistema de irrigação e a determinação da uniformidade de distribuição de água (UDA), a fim de verificar como está o funcionamento do mesmo e corrigir possíveis distorções. O resultado do teste de uniformidade de distribuição de água, é utilizado tanto para o manejo da irrigação quanto para diagnosticar a necessidade de manutenção do sistema. Portanto, a uniformidade de distribuição de água deve ser tratada como um importante parâmetro de informação para a avaliação do estado de funcionamento e da eficiência do sistema de irrigação.bitstream/CPATSA-2009-09/40526/1/INT86.pd

A cultura da acerola.

Descrição botânica e variedades. Clima. Adubação e calagem. Preparo do solo. Propagação e preparo de mudas. Plantio. Podas e raleio. Irrigação. Consorciação. Controle de invasoras. Pragas da aceroleira. Controle de doenças. Colheita e pós-colheita. Coeficientes de produção e rentabilidade da exploração.bitstream/item/128278/1/PLANTAR-Acerola-ed03-2012.pdf3. ed. rev. e ampl.Projeto Minibibliotecas

Determinação da uniformidade de distribuição de água em sistema de irrigação localizada.

bitstream/CPAO-2009-09/31604/1/INT86.pd

A Sociedade Consumocentrista e seus Reflexos Socioambientais: A Cooperação Social e a Democracia Participativa para a Preservação Ambiental

In this paper we analyze the consumocentrista society and the social and environmental impacts arising from the disposal of products. It seeks to determine whether social cooperation, participatory democracy and public policies for local space can effectively contribute to environmental preservation while minimizing the problems created by consumocentrismo. The method used is analytical. We conclude that social cooperation, participatory democracy and local public policies to facilitate the social improvement and environmental preservation, as they would have power to minimize the adverse effects of hiperconsumista society in the environmental context.No presente trabalho analisa-se a sociedade consumocentrista e os impactos socioambientais advindo do descarte de produtos. Procura-se verificar se a cooperação social, a democracia participativa e as políticas públicas voltadas para o espaço local podem colaborar efetivamente para a preservação ambiental minimizando os problemas criados pelo consumocentrismo. O método utilizado é o analítico. Conclui-se que a cooperação social, a democracia participativa e as políticas públicas locais possam viabilizar a melhoria social e a preservação ambiental, vez que teriam força de minimizar os efeitos nefastos da sociedade hiperconsumista no âmbito socioambiental

Uso da tensiometria no manejo da irrigação.

bitstream/item/31843/1/Documentos-235.pd

A finite volume method for a convection- diffusion equation involving a Joule term

International audienceThis work is devoted to a Finite Volume method to approximate the solution of a convection-diffusion equation involving a Joule term. We propose a way 5 to discretize this so-called "Joule effect" term in a consistent way with the non linear diffusion one, in order to ensure some maximum principle properties on the solution. We then investigate the numerical behavior of the scheme on two original benchmarks

Contribution to Long Term Minor Actinide Management through Transmutation in Accelerator Driven Systems (ADS)

A six months activity has been performed in Studiecentrum voor Kernenergie-Centre d’Etude de l’Energie Nucléaire SCK-CEN in Mol, Belgium. The question of waste management is a well known problem in nuclear industry for the present century. Reducing the potential radiotoxicity or the time that potential hazard exists is the main challenge and the most effective way is, probably, destroying Minor Actinides (MAs). This work focuses on the use of an ADS for minor actinides transmutation. The use of an ADS allows a waste loading without criticality and safety constraints that are normally present in a critical reactor. In this direction, the European Community supports inside 6th Framework Program – EURATOM, lots of R&D projects finalized to an industrial scale transmuter. The objectives of the present work are: - to evaluate the capability of burning (using inert matrix fuel) of minor actinides core content in an 600 MeV, 400 MWth ADS and a 150 GWd/tonIHM burn-up; - to evaluate the best estimation of Reference Level and the qualitative and quantitative evolution of the ICRP Publications, their influence on the potential radiotoxicity of spent fuel, their impact on Partitioning & Transmutation (P&T) solution and on the European and US body of laws. For these pourposes we used a Monte Carlo evolution code (ALEPH-1.1.2) in development in SCK-CEN inside MYRRHA Project, MCNPX-2.5.0 and ORIGEN-2.2 and we rewiew the state of art of internal dosimetry, since 1959, in ICRP Publications, 10 CFR 20, 96/29/EURATOM and 2001 Belgiam law on Radiological Protection