Changing landscapes of Switzerland: assessing effects of historic and future land uses and land covers on the occurrence of selected butterfly species

Summary Landscapes are continuously changing. Natural forces of change such as heavy rainfall and fires can exert lasting influences on their physical form. However, changes related to human activities have often shaped landscapes more distinctly. In Western Europe, especially modern agricultural practices and the expanse of overbuilt land have left their marks in the landscapes since the middle of the 20th century. In the recent years men realised that mare and more changes that were formerly attributed to natural forces might indirectly be the result of their own action. Perhaps the most striking landscape change indirectly driven by human activity we can witness in these days is the large withdrawal of Alpine glaciers. Together with the landscapes also habitats of animal and plant species have undergone vast and sometimes rapid changes that have been hold responsible for the ongoing loss of biodiversity. Thereby, still little knowledge is available about probable effects of the rate of landscape change on species persistence and disappearance. Therefore, the development and speed of land use/land cover in the Swiss communes between the 1950s and 1990s were reconstructed using 10 parameters from agriculture and housing censuses, and were further correlated with changes in butterfly species occurrences. Cluster analyses were used to detect spatial patterns of change on broad spatial scales. Thereby, clusters of communes showing similar changes or transformation rates were identified for single decades and put into a temporally dynamic sequence. The obtained picture on the changes showed a prevalent replacement of non-intensive agriculture by intensive practices, a strong spreading of urban communes around city centres, and transitions towards larger farm sizes in the mountainous areas. Increasing transformation rates toward more intensive agricultural managements were especially found until the 1970s, whereas afterwards the trends were commonly negative. However, transformation rates representing the development of residential buildings showed positive courses at any time. The analyses concerning the butterfly species showed that grassland species reacted sensitively to the density of livestock in the communes. This might indicate the augmented use of dry grasslands as cattle pastures that show altered plant species compositions. Furthermore, these species also decreased in communes where farms with an agricultural area >5ha have disappeared. The species of the wetland habitats were favoured in communes with smaller fractions of agricultural areas and lower densities of large farms (>10ha) but did not show any correlation to transformation rates. It was concluded from these analyses that transformation rates might influence species disappearance to a certain extent but that states of the environmental predictors might generally outweigh the importance of the corresponding rates. Information on the current distribution of species is evident for nature conservation. Planning authorities that define priority areas for species protection or examine and authorise construction projects need to know about the spatial distribution of species. Hence, models that simulate the potential spatial distribution of species have become important decision tools. The underlying statistical analyses such as the widely used generalised linear models (GLM) often rely on binary species presence-absence data. However, often only species presence data have been colleted, especially for vagrant, rare or cryptic species such as butterflies or reptiles. Modellers have thus introduced randomly selected absence data to design distribution models. Yet, selecting false absence data might bias the model results. Therefore, we investigated several strategies to select more reliable absence data to model the distribution of butterfly species based on historical distribution data. The results showed that better models were obtained when historical data from longer time periods were considered. Furthermore, model performance was additionally increased when long-term data of species that show similar habitat requirements as the modelled species were used. This successful methodological approach was further applied to assess consequences of future landscape changes on the occurrence of butterfly species inhabiting dry grasslands or wetlands. These habitat types have been subjected to strong deterioration in the recent decades, what makes their protection a future mission. Four spatially explicit scenarios that described (i) ongoing land use changes as observed between 1985 and 1997, (ii) liberalised agricultural markets, and (iii) slightly and (iv) strongly lowered agricultural production provided probable directions of landscape change. Current species-environment relationships were derived from a statistical model and used to predict future occurrence probabilities in six major biogeographical regions in Switzerland, comprising the Jura Mountains, the Plateau, the Northern and Southern Alps, as well as the Western and Eastern Central Alps. The main results were that dry grasslands species profited from lowered agricultural production, whereas overgrowth of open areas in the liberalisation scenario might impair species occurrence. The wetland species mostly responded with decreases in their occurrence probabilities in the scenarios, due to a loss of their preferred habitat. Further analyses about factors currently influencing species occurrences confirmed anthropogenic causes such as urbanisation, abandonment of open land, and agricultural intensification. Hence, landscape planning should pay more attention to these forces in areas currently inhabited by these butterfly species to enable sustainable species persistence. In this thesis historical data were intensively used to reconstruct past developments and to make them useful for current investigations. Yet, the availability of historical data and the analyses on broader spatial scales has often limited the explanatory power of the conducted analyses. Meaningful descriptors of former habitat characteristics and abundant species distribution data are generally sparse, especially for fine scale analyses. However, this situation can be ameliorated by broadening the extent of the study site and the used grain size, as was done in this thesis by considering the whole of Switzerland with its communes. Nevertheless, current monitoring projects and data recording techniques are promising data sources that might allow more detailed analyses about effects of long-term species reactions on landscape changes in the near future. This work, however, also showed the value of historical species distribution data as for example their potential to locate still unknown species occurrences. The results might therefore contribute to further research activities that investigate current and future species distributions considering the immense richness of historical distribution data. Résumé Les paysages changent continuellement. Des farces naturelles comme des pluies violentes ou des feux peuvent avoir une influence durable sur la forme du paysage. Cependant, les changements attribués aux activités humaines ont souvent modelé les paysages plus profondément. Depuis les années 1950 surtout, les pratiques agricoles modernes ou l'expansion des surfaces d'habitat et d'infrastructure ont caractérisé le développement du paysage en Europe de l'Ouest. Ces dernières années, l'homme a commencé à réaliser que beaucoup de changements «naturels » pourraient indirectement résulter de ses propres activités. Le changement de paysage le plus apparent dont nous sommes témoins de nos jours est probablement l'immense retraite des glaciers alpins. Avec les paysages, les habitats des animaux et des plantes ont aussi été exposés à des changements vastes et quelquefois rapides, tenus pour coresponsable de la continuelle diminution de la biodiversité. Cependant, nous savons peu des effets probables de la rapidité des changements du paysage sur la persistance et la disparition des espèces. Le développement et la rapidité du changement de l'utilisation et de la couverture du sol dans les communes suisses entre les années 50 et 90 ont donc été reconstruits au moyen de 10 variables issues des recensements agricoles et résidentiels et ont été corrélés avec des changements de présence des papillons diurnes. Des analyses de groupes (Cluster analyses) ont été utilisées pour détecter des arrangements spatiaux de changements à l'échelle de la Suisse. Des communes avec des changements ou rapidités comparables ont été délimitées pour des décennies séparées et ont été placées en séquence temporelle, en rendrent une certaine dynamique du changement. Les résultats ont montré un remplacement répandu d'une agriculture extensive des pratiques intensives, une forte expansion des faubourgs urbains autour des grandes cités et des transitions vers de plus grandes surfaces d'exploitation dans les Alpes. Dans le cas des exploitations agricoles, des taux de changement croissants ont été observés jusqu'aux années 70, alors que la tendance a généralement été inversée dans les années suivantes. Par contre, la vitesse de construction des nouvelles maisons a montré des courbes positives pendant les 50 années. Les analyses sur la réaction des papillons diurnes ont montré que les espèces des prairies sèches supportaient une grande densité de bétail. Il est possible que dans ces communes beaucoup des prairies sèches aient été fertilisées et utilisées comme pâturages, qui ont une autre composition floristique. De plus, les espèces ont diminué dans les communes caractérisées par une rapide perte des fermes avec une surface cultivable supérieure à 5 ha. Les espèces des marais ont été favorisées dans des communes avec peu de surface cultivable et peu de grandes fermes, mais n'ont pas réagi aux taux de changement. Il en a donc été conclu que la rapidité des changements pourrait expliquer les disparitions d'espèces dans certains cas, mais que les variables prédictives qui expriment des états pourraient être des descripteurs plus importants. Des informations sur la distribution récente des espèces sont importantes par rapport aux mesures pour la conservation de la nature. Pour des autorités occupées à définir des zones de protection prioritaires ou à autoriser des projets de construction, ces informations sont indispensables. Les modèles de distribution spatiale d'espèces sont donc devenus des moyens de décision importants. Les méthodes statistiques courantes comme les modèles linéaires généralisés (GLM) demandent des données de présence et d'absence des espèces. Cependant, souvent seules les données de présence sont disponibles, surtout pour les animaux migrants, rares ou cryptiques comme des papillons ou des reptiles. C'est pourquoi certains modélisateurs ont choisi des absences au hasard, avec le risque d'influencer le résultat en choisissant des fausses absences. Nous avons établi plusieurs stratégies, basées sur des données de distribution historique des papillons diurnes, pour sélectionner des absences plus fiables. Les résultats ont démontré que de meilleurs modèles pouvaient être obtenus lorsque les données proviennent des périodes de temps plus longues. En plus, la performance des modèles a pu être augmentée en considérant des données de distribution à long terme d'espèces qui occupent des habitats similaires à ceux de l'espèce cible. Vu le succès de cette stratégie, elle a été utilisée pour évaluer les effets potentiels des changements de paysage futurs sur la distribution des papillons des prairies sèches et marais, deux habitats qui ont souffert de graves détériorations. Quatre scénarios spatialement explicites, décrivant (i) l'extrapolation des changements de l'utilisation de sol tels qu'observés entre 1985 et 1997, (ii) la libéralisation des marchés agricoles, et une production agricole (iii) légèrement amoindrie et (iv) fortement diminuée, ont été utilisés pour générer des directions de changement probables. Les relations actuelles entre la distribution des espèces et l'environnement ont été déterminées par le biais des modèles statistiques et ont été utilisées pour calculer des probabilités de présence selon les scénarios dans six régions biogéographiques majeures de la Suisse, comportant le Jura, le Plateau, les Alpes du Nord, du Sud, centrales orientales et centrales occidentales. Les résultats principaux ont montré que les espèces des prairies sèches pourraient profiter d'une diminution de la production agricole, mais qu'elles pourraient aussi disparaître à cause de l'embroussaillement des terres ouvertes dû à la libéralisation des marchés agricoles. La probabilité de présence des espèces de marais a décrû à cause d'une perte générale des habitats favorables. De plus, les analyses ont confirmé que des causes humaines comme l'urbanisation, l'abandon des terres ouvertes et l'intensification de l'agriculture affectent actuellement ces espèces. Ainsi ces forces devraient être mieux prises en compte lors de planifications paysagères, pour que ces papillons diurnes puissent survivre dans leurs habitats actuels. Dans ce travail de thèse, des données historiques ont été intensivement utilisées pour reconstruire des développements anciens et pour les rendre utiles à des recherches contemporaines. Cependant, la disponibilité des données historiques et les analyses à grande échelle ont souvent limité le pouvoir explicatif des analyses. Des descripteurs pertinents pour caractériser les habitats anciens et des données suffisantes sur la distribution des espèces sont généralement rares, spécialement pour des analyses à des échelles fores. Cette situation peut être améliorée en augmentant l'étendue du site d'étude et la résolution, comme il a été fait dans cette thèse en considérant toute la Suisse avec ses communes. Cependant, les récents projets de surveillance et les techniques de collecte de données sont des sources prometteuses, qui pourraient permettre des analyses plus détaillés sur les réactions à long terme des espèces aux changements de paysage dans le futur. Ce travail a aussi montré la valeur des anciennes données de distribution, par exemple leur potentiel pour aider à localiser des' présences d'espèces encore inconnues. Les résultats peuvent contribuer à des activités de recherche à venir, qui étudieraient les distributions récentes ou futures d'espèces en considérant l'immense richesse des données de distribution historiques.

Argumentation et narration dans le discours publicitaire

De la publicité au discours politique, les procédés d'argumentation sont variés. Un seul d'entre eux, aux multiples occurrences, occupe ce mémoire : l'emploi de la narration dans le discours publicitaire. Il s'agit plus précisément d'étudier les manières dont s'articulent l'argumentation et la narration dans le contexte publicitaire. Les exemples analysés se réfèrent à deux modalités narratives distinctes, les récits factuels et les récits fictionnels. Ils sont au nombre de quatre, relatifs à trois produits différents : une publicité pour la gamme Excellence de Lindt publiée en avril 2008 dans Femina ; un publi-reportage consacré au café Jinogalpa de Nespresso diffusé en février 2008 dans un magazine promotionnel ; un fascicule promotionnel consacré à Jinogalpa, distribué avec le même magazine ; un iconotexte publicitaire datant de février 1938 pour le Cognac Hennessy issu de L'Illustration. D'une part, l'analyse confirme les observations faites par les études rhétoriques: l'usage de la narration par l'argumentation publicitaire recouvre les catégories de l'exemplum (l'illustration ou l'analogie) et de la narratio (narration orientée favorisant une réception pertinente de l'argumentation). D'autre part, l'analyse pointe également des phénomènes nouveaux : l'emploi d'assertions présuppositionnelles par la reformulation des cadres spatio-temporels implicites du récit en pôles d'argumentation explicites, l'utilisation de fragments de récit et de scripts narratifs comme embrayeurs d'une interprétation orientée ou encore l'usage des genres narratifs comme brouilleurs du contrat de communication préétabli.

Decoding stimulus-related information from single-trial EEG responses based on voltage topographies

Neuroimaging studies typically compare experimental conditions using average brain responses, thereby overlooking the stimulus-related information conveyed by distributed spatio-temporal patterns of single-trial responses. Here, we take advantage of this rich information at a single-trial level to decode stimulus-related signals in two event-related potential (ERP) studies. Our method models the statistical distribution of the voltage topographies with a Gaussian Mixture Model (GMM), which reduces the dataset to a number of representative voltage topographies. The degree of presence of these topographies across trials at specific latencies is then used to classify experimental conditions. We tested the algorithm using a cross-validation procedure in two independent EEG datasets. In the first ERP study, we classified left- versus right-hemifield checkerboard stimuli for upper and lower visual hemifields. In a second ERP study, when functional differences cannot be assumed, we classified initial versus repeated presentations of visual objects. With minimal a priori information, the GMM model provides neurophysiologically interpretable features - vis à vis voltage topographies - as well as dynamic information about brain function. This method can in principle be applied to any ERP dataset testing the functional relevance of specific time periods for stimulus processing, the predictability of subject's behavior and cognitive states, and the discrimination between healthy and clinical populations.

The abrupt climate change at the Eocene-Oligocene boundary and the emergence of South-East Asia triggered the spread of sapindaceous lineages.

Background and Aims Paleoclimatic data indicate that an abrupt climate change occurred at the Eocene-Oligocene (E-O) boundary affecting the distribution of tropical forests on Earth. The same period has seen the emergence of South-East (SE) Asia, caused by the collision of the Eurasian and Australian plates. How the combination of these climatic and geomorphological factors affected the spatio-temporal history of angiosperms is little known. This topic is investigated by using the worldwide sapindaceous clade as a case study. Methods Analyses of divergence time inference, diversification and biogeography (constrained by paleogeography) are applied to a combined plastid and nuclear DNA sequence data set. Biogeographical and diversification analyses are performed over a set of trees to take phylogenetic and dating uncertainty into account. Results are analysed in the context of past climatic fluctuations. Key Results An increase in the number of dispersal events at the E-O boundary is recorded, which intensified during the Miocene. This pattern is associated with a higher rate in the emergence of new genera. These results are discussed in light of the geomorphological importance of SE Asia, which acted as a tropical bridge allowing multiple contacts between areas and additional speciation across landmasses derived from Laurasia and Gondwana. Conclusions This study demonstrates the importance of the combined effect of geomorphological (the emergence of most islands in SE Asia approx. 30 million years ago) and climatic (the dramatic E-O climate change that shifted the tropical belt and reduced sea levels) factors in shaping species distribution within the sapindaceous clade.

On-shoe wearable sensors for gait and turning assessment of patients with Parkinson's disease.

Assessment of locomotion through simple tests such as timed up and go (TUG) or walking trials can provide valuable information for the evaluation of treatment and the early diagnosis of people with Parkinson's disease (PD). Common methods used in clinics are either based on complex motion laboratory settings or simple timing outcomes using stop watches. The goal of this paper is to present an innovative technology based on wearable sensors on-shoe and processing algorithm, which provides outcome measures characterizing PD motor symptoms during TUG and gait tests. Our results on ten PD patients and ten age-matched elderly subjects indicate an accuracy ± precision of 2.8 ± 2.4 cm/s and 1.3 ± 3.0 cm for stride velocity and stride length estimation compared to optical motion capture, with the advantage of being practical to use in home or clinics without any discomfort for the subject. In addition, the use of novel spatio-temporal parameters, including turning, swing width, path length, and their intercycle variability, was also validated and showed interesting tendencies for discriminating patients in ON and OFF states and control subjects.

Molecular imaging of matrix metalloproteinases in atherosclerotic plaques.

Ischaemic stroke and myocardial infarction often result from the sudden rupture of an atherosclerotic plaque. The subsequent arterial thrombosis occluding the vessel lumen has been widely indicated as the crucial acute event causing peripheral tissue ischaemia. A complex cross-talk between systemic and intraplaque inflammatory mediators has been shown to regulate maturation, remodeling and final rupture of an atherosclerotic plaque. Matrix metalloproteinases (MMPs) are proteolytic enzymes (released by several cell subsets within atherosclerotic plaques), which favour atherogenesis and increase plaque vulnerability. Thus, the assessment of intraplaque levels and activity of MMP might be of pivotal relevance in the evaluation of the risk of rupture. New imaging approaches, focused on the visualisation of inflammation in the vessel wall and plaque, may emerge as tools for individualised risk assessment and prevention of events. In this review, we summarize experimental findings of the currently available invasive and noninvasive imaging techniques, used to detect the presence and activity of MMPs in atherosclerotic plaques.

La conception de schémas relationnels en analyse criminelle: au-delà de la maîtrise des outils

Des techniques de visualisation sont exploitées dans les enquêtes judiciaires afin de faciliter le traitement d'affaires d'envergure. Les éléments pertinents de l'enquête sont représentés par des schémas décrivant les relations entre les évènements et les entités d'intérêt. Les exploitations classiques de ces techniques qui s'apparentent à la construction de graphes sont par exemple : la représentation de réseaux criminels, de trafics de marchandises, de chronologies d'évènements, ainsi que la visualisation de relations téléphoniques et financières. Dans ce contexte, la visualisation soutient un nombre important d'objectifs, tels qu'analyser les traces et les informations collectées, évaluer à posteriori une investigation, aider à qualifier les infractions, faciliter l'appréhension d'un dossier et la prise de décisions au cours d'une enquête, voire soutenir une argumentation lors du procès. La pratique intègre des outils logiciels simples qui produisent des graphiques élégants et souvent percutants. Cette recherche tend à montrer qu'il existe des disparités étonnantes lors de l'exploitation de ces techniques. Des biais de raisonnement et de perception peuvent être induits, allant jusqu'à provoquer des décisions aux conséquences parfois désastreuses. Pour mettre en évidence ces difficultés, des évaluations ont été effectuées avec des praticiens et des étudiants. Elles ont permis d'établir une image empirique de l'étendue des variations de conception et d'interprétation des représentations, ainsi que de leurs impacts sur la prise de décision. La nature et la diversité des concepts à représenter, l'absence de consensus sur la manière de représenter les données, la diversité des solutions visuelles envisageables, les contraintes imposées par les outils exploités et l'absence d'une formalisation claire du langage, sont autant de causes supposées des difficultés. Ce constat révèle la nécessiter de consolider les méthodes pratiquées.

Epiphysenfugenverletzungen der distalen Tibia. Sinnvolle Mehrinformation durch die MRT? [Epiphyseal injuries of the distal tibia. Does MRI provide useful additional information?]

Plain film radiography often underestimates the extent of injury in children with epiphyseal fracture. Especially Salter-Harris V fractures (crush fracture of the epiphyseal plate) are often primarily not detected. MRI of the ankle was performed in 10 children aged 9-17 (mean 14) years with suspected epiphyseal injury using 1.0-T Magnetom Expert. The fractures were classified according to the Salter-Harris-Rang-Odgen classification and compared with the results of plain radiography. In one case MRI could exclude epiphyseal injury; in four cases the MRI findings changed the therapeutic management. The visualisation of the fracture in three orthogonal planes and the possibility of detection of cartilage and ligamentous injury in MR imaging makes this method superior to conventional radiography and CT. With respect to radiation exposure MRI instead of CT should be used for the diagnosis of epiphyseal injuries in children.

Geographical and altitudinal population genetic structure of two dung fly species with contrasting mobility and temperature preference.

Local adaptation of populations requires some degree of spatio-temporal isolation. Previous studies of the two dung fly species Scathophaga stercoraria and Sepsis cynipsea have revealed low levels of geographic and altitudinal genetic differentiation in quantitative life history and morphological traits, but instead high degrees of phenotypic plasticity. These patterns suggest that gene flow is extensive despite considerable geographic barriers and large spatio-temporal variation in selection on body size and related traits. In this study we addressed this hypothesis by investigating genetic differentiation of dung fly populations throughout Switzerland based on the same 10 electrophoretic loci in each species. Overall, we found no significant geographic differentiation of populations for either species. This is inconsistent with the higher rates of gene flow expected due to better flying capacity of the larger S. stercoraria. However, heterozygote deficiencies within populations indicated structuring on a finer scale, seen for several loci in S. cynipsea, and for the locus PGM (Phosphoglucomutase) in S. stercoraria. Additionally, S. cynipsea showed a tendency towards a greater gene diversity at higher altitudes, mediated primarily by the locus MDH (malate dehydrogenase), at which a second allele was only present in populations above 1000 m. This may be caused by increased environmental stress at higher altitudes in this warm-adapted species. MDH might thus be a candidate locus subject to thermal selection in this species, but this remains to be corroborated by direct evidence. In S. stercoraria, no altitudinal variation was found.

Characterization of lower-limbs inter-segment coordination during the take-off extension in ski jumping.

Take-off, the most important phase in ski jumping, has been primarily studied in terms of spatio-temporal parameters; little is known about its motor control aspects. This study aims to assess the inter-segment coordination of the shank-thigh and thigh-sacrum pairs using the continuous relative phase (CRP). In total 87 jumps were recorded from 33 athletes with an inertial sensor-based system. The CRP curves indicated that the thighs lead the shanks during the first part of take-off extension and that the shanks rotated faster at the take-off extension end. The thighs and sacrum first rotated synchronously, with the sacrum then taking lead, with finally the thighs rotating faster. Five characteristic features were extracted from the CRP and their relationship with jump length was tested. Three features of the shank-thigh pair and one of the thigh-sacrum pair reported a significant association with jump length. It was observed that athletes who achieved longer jumps had their thighs leading their shanks during a longer time, with these athletes also having a more symmetric movement between thighs and sacrum. This study shows that inter-segment coordination during the take-off extension is related to performance and further studies are necessary to contrast its importance with other ski jumping aspects.

Interhemispheric visual integration in humans explored by multimodal brain imaging

Résumé: Les récents progrès techniques de l'imagerie cérébrale non invasives ont permis d'améliorer la compréhension des différents systèmes fonctionnels cérébraux. Les approches multimodales sont devenues indispensables en recherche, afin d'étudier dans sa globalité les différentes caractéristiques de l'activité neuronale qui sont à la base du fonctionnement cérébral. Dans cette étude combinée d'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) et d'électroencéphalographie (EEG), nous avons exploité le potentiel de chacune d'elles, soit respectivement la résolution spatiale et temporelle élevée. Les processus cognitifs, de perception et de mouvement nécessitent le recrutement d'ensembles neuronaux. Dans la première partie de cette thèse nous étudions, grâce à la combinaison des techniques IRMf et EEG, la réponse des aires visuelles lors d'une stimulation qui demande le regroupement d'éléments cohérents appartenant aux deux hémi-champs visuels pour en faire une seule image. Nous utilisons une mesure de synchronisation (EEG de cohérence) comme quantification de l'intégration spatiale inter-hémisphérique et la réponse BOLD (Blood Oxygenation Level Dependent) pour évaluer l'activité cérébrale qui en résulte. L'augmentation de la cohérence de l'EEG dans la bande beta-gamma mesurée au niveau des électrodes occipitales et sa corrélation linéaire avec la réponse BOLD dans les aires de VP/V4, reflète et visualise un ensemble neuronal synchronisé qui est vraisemblablement impliqué dans le regroupement spatial visuel. Ces résultats nous ont permis d'étendre la recherche à l'étude de l'impact que le contenu en fréquence des stimuli a sur la synchronisation. Avec la même approche, nous avons donc identifié les réseaux qui montrent une sensibilité différente à l'intégration des caractéristiques globales ou détaillées des images. En particulier, les données montrent que l'implication des réseaux visuels ventral et dorsal est modulée par le contenu en fréquence des stimuli. Dans la deuxième partie nous avons a testé l'hypothèse que l'augmentation de l'activité cérébrale pendant le processus de regroupement inter-hémisphérique dépend de l'activité des axones calleux qui relient les aires visuelles. Comme le Corps Calleux présente une maturation progressive pendant les deux premières décennies, nous avons analysé le développement de la fonction d'intégration spatiale chez des enfants âgés de 7 à 13 ans et le rôle de la myelinisation des fibres calleuses dans la maturation de l'activité visuelle. Nous avons combiné l'IRMf et la technique de MTI (Magnetization Transfer Imaging) afin de suivre les signes de maturation cérébrale respectivement sous l'aspect fonctionnel et morphologique (myelinisation). Chez lés enfants, les activations associées au processus d'intégration entre les hémi-champs visuels sont, comme chez l'adulte, localisées dans le réseau ventral mais se limitent à une zone plus restreinte. La forte corrélation que le signal BOLD montre avec la myelinisation des fibres du splenium est le signe de la dépendance entre la maturation des fonctions visuelles de haut niveau et celle des connections cortico-corticales. Abstract: Recent advances in non-invasive brain imaging allow the visualization of the different aspects of complex brain dynamics. The approaches based on a combination of imaging techniques facilitate the investigation and the link of multiple aspects of information processing. They are getting a leading tool for understanding the neural basis of various brain functions. Perception, motion, and cognition involve the formation of cooperative neuronal assemblies distributed over the cerebral cortex. In this research, we explore the characteristics of interhemispheric assemblies in the visual brain by taking advantage of the complementary characteristics provided by EEG (electroencephalography) and fMRI (Functional Magnetic Resonance Imaging) techniques. These are the high temporal resolution for EEG and high spatial resolution for fMRI. In the first part of this thesis we investigate the response of the visual areas to the interhemispheric perceptual grouping task. We use EEG coherence as a measure of synchronization and BOLD (Blood Oxygenar tion Level Dependent) response as a measure of the related brain activation. The increase of the interhemispheric EEG coherence restricted to the occipital electrodes and to the EEG beta band and its linear relation to the BOLD responses in VP/V4 area points to a trans-hemispheric synchronous neuronal assembly involved in early perceptual grouping. This result encouraged us to explore the formation of synchronous trans-hemispheric networks induced by the stimuli of various spatial frequencies with this multimodal approach. We have found the involvement of ventral and medio-dorsal visual networks modulated by the spatial frequency content of the stimulus. Thus, based on the combination of EEG coherence and fMRI BOLD data, we have identified visual networks with different sensitivity to integrating low vs. high spatial frequencies. In the second part of this work we test the hypothesis that the increase of brain activity during perceptual grouping depends on the activity of callosal axons interconnecting the visual areas that are involved. To this end, in children of 7-13 years, we investigated functional (functional activation with fMRI) and morphological (myelination of the corpus callosum with Magnetization Transfer Imaging (MTI)) aspects of spatial integration. In children, the activation associated with the spatial integration across visual fields was localized in visual ventral stream and limited to a part of the area activated in adults. The strong correlation between individual BOLD responses in .this area and the myelination of the splenial system of fibers points to myelination as a significant factor in the development of the spatial integration ability.

Activation and inhibition of bimanual movements in school-aged children

The development of motor activation and inhibition was compared in 6-to-12 year-olds. Children had to initiate or stop the externally paced movements of one hand, while maintaining that of the other hand. The time needed to perform the switching task (RT) and the spatio-temporal variables show different agerelated evolutions depending on the coordination pattern (inor anti-phase) and the type of transition (activation, selective inhibition, non selective inhibition) required. In the anti-phase mode, activation perturbs the younger subjects' responses while temporal and spatial stabilities transiently decrease around 9 years when activating in the in-phase mode. Aged-related changes differed between inhibition and activation in the antiphase mode, suggesting either the involvement of distinct neural networks or the existence of a single network that is reorganized. In contrast, stopping or adding one hand in the in-phase mode shows similar aged-related improvement. We suggest that selectively stopping or activating one arm during symmetrical coordination rely on the two faces of a common processing in which activation could be the release of inhibition

Ecological and historical drivers of diversification in the fly genus Chiastocheta Pokorny.

Coevolution is among the main forces shaping the biodiversity on Earth. In Eurasia, one of the best-known plant-insect interactions showing highly coevolved features involves the fly genus Chiastocheta and its host-plant Trollius. Although this system has been widely studied from an ecological point of view, the phylogenetic relationships and biogeographic history of the flies have remained little investigated. In this integrative study, we aim to test the monophyly of the five Chiastocheta eco-morphological groups, defined by Pellmyr in 1992, by inferring a mitochondrial phylogeny. We further apply a new approach to assess the effect of (i) different molecular substitution rates and (ii) phylogenetic uncertainty on the inference of the spatio-temporal evolution of the group. From a taxonomic point of view, we demonstrate that only two of Pellmyr's groups (rotundiventris and dentifera) are phylogenetically supported, the other species appearing para- or polyphyletic. We also identify the position of C. lophota, which was not included in previous surveys. From a spatio-temporal perspective, we show that the genus arose during the Pliocene in Europe. Our results also indicate that at least four large-scale dispersal events are required to explain the current distribution of Chiastocheta. Moreover, each dispersal to or from Asia is associated with a host-shift and seems to correspond to an increase in speciation rates. Finally, we highlight the correlation between diversification and climatic fluctuations, which indicate that the cycles of global cooling over the last million years had an influence on the radiation of the group.

Extinction debt of high-mountain plants under 21st-century climate change

Quantitative estimates of the range loss of mountain plants under climate change have so far mostly relied on static geographical projections of species' habitat shifts(1-3). Here, we use a hybrid model(4) that combines such projections with simulations of demography and seed dispersal to forecast the climate-driven spatio-temporal dynamics of 150 high-mountain plant species across the European Alps. This model predicts average range size reductions of 44-50% by the end of the twenty-first century, which is similar to projections from the most 'optimistic' static model (49%). However, the hybrid model also indicates that population dynamics will lag behind climatic trends and that an average of 40% of the range still occupied at the end of the twenty-first century will have become climatically unsuitable for the respective species, creating an extinction debt(5,6). Alarmingly, species endemic to the Alps seem to face the highest range losses. These results caution against optimistic conclusions from moderate range size reductions observed during the twenty-first century as they are likely to belie more severe longer-term effects of climate warming on mountain plants.

Cell death in Leishmania induced by stress and differentiation: programmed cell death or necrosis?

Unicellular organisms, such as the protozoan parasite Leishmania, can be stimulated to show some morphological and biochemical features characteristic of mammalian apoptosis. This study demonstrates that under a variety of stress conditions such as serum deprivation, heat shock and nitric oxide, cell death can be induced leading to genomic DNA fragmentation into oligonucleosomes. DNA fragmentation was observed, without induction, in the infectious stages of the parasite, and correlated with the presence of internucleosomal nuclease activity, visualisation of 45 to 59 kDa nucleases and detection of TUNEL-positive nuclei. DNA fragmentation was not dependent on active effector downstream caspases nor on the lysosomal cathepsin L-like enzymes CPA and CPB. These data are consistent with the presence of a caspase-independent cell death mechanism in Leishmania, induced by stress and differentiation that differs significantly from metazoa.