Distribution profile of zwitterions and hydrolysis of esters derived from N-benzylpiperazine

Résumé Les esters sont des agents thérapeutiques largement utilisés comme médicaments et prodrogues. Leurs dégradation est chimique et enzymatique. Le Chapitre IV de cette thèse a comme objet l'hydrolyse chimique de plusieurs dérivés esters du 2,3-dimethoxyphenol. Des composés modèles ont été synthétisés dans le but de déterminer leur mécanismes de dégradation. Les profils d'ionisation et d'hydrolyse de ces composés ont permis d'identifier la présence d'une catalyse intramoléculaire basique par un atome d'azote non-protoné. Les effets électroniques exercés par les groupes phenylethenyle et phenylcyclopropyle influencent également la vitesse d'hydrolyse des esters. La résolution des problèmes liés à l'adsorption et la perméation est devenue à nos jours l'étape limitante dans la conception de nouveaux médicaments car de trop nombreux candidats prometteurs ont échoué à cause d'une mauvaise biodisponibilité. La lipophilie décrit le partage d'un médicament entre une membrane lipidique et son environnement physiologique aqueux, et de ce fait elle influence sa pharmacocinétique. Des études récents ont mis en évidence l'importance de la détermination de la lipophilie des espèces ionisées vu leur considérable impact biologique. Le Chapitre V de cette thèse est centré sur une classe particulière de composés ionisables, les zwitterions. Plusieurs methoxybenzylpiperazines de nature zwitterionique ont été étudiées. Leurs profils d'ionisation ont montré que dans un large intervalle de pH, l'espèce prédominante est le zwitterion. Les profils de lipophilie ont montré que leur lipophilie est plus élevée que celles des zwitterions courants. Une interaction électrostatique entre l'oxygène du carboxylate et l'azote protoné est responsable de ce profil et rend la plupart des zwitterions non-donneurs de liaison hydrogène. Ces deux aspects peuvent favoriser le passage de la barrière hémato-éncephalique. Les données biologiques ont par la suite confirmé cette hypothèse pour un certain nombre de composés. Résumé large public Les esters sont des composés souvent rencontrés en chimie thérapeutique. Ils sont dégradés en milieu aqueux par une réaction d'hydrolyse, avec ou sans la participation d'enzymes. Dans ce travail de thèse, une série d'esters ont été étudiés dans le but d'établir une relation entre leur structure et les mécanismes responsables de leur dégradation chimique. Il a été prouvé que la dégradation est accélérée par un atome d'azote non-protoné. D'autres mécanismes peuvent intervenir en fonction du pH du milieu. La présence d'une liaison simple ou double ou d'un groupe phenylcyclopropyle peut également influencer la vitesse de dégradation. Il est essentiel, dans la conception de nouveaux médicaments, d'optimiser les étapes qui influencent leur distribution dans le corps. Ce dernier peut être visualisé comme une série infinie de compartiments aqueux séparés par des membranes lipidiques. La lipophilie est une propriété moléculaire importante qui décrit le passage des barrières rencontrées par les médicaments. Des études récentes ont mis en évidence l'importance de déterminer la lipophilie des espèces ionisées vu leur considérable impact biologique. Dans ce travail de thèse a été étudiée une série particulière de composés ionisables , les zwitterions. Une relation a été établie entre leur structure et leur proprietés physico-chimiques. Une lipophilie plus élevée par rapport à celle des zwitterions courants a été trouvée. Une interaction entre les groupes chargés des zwitterions étudiés est responsable de ce comportement inattendu et rend la plupart d'entre eux non-donneurs de liaison hydrogène. Ces deux facteurs peuvent favoriser la pénétration cérébrale. Les données biologiques ont confirmé cette hypothèse pour un certain nombre de composés. Summary Esters are often encountered in medicinal chemistry. Their hydrolysis may be chemical as well as enzymatic. Chapter IV of this manuscript provides a mechanistic insight into the chemical hydrolysis of a particular series of basic esters derived from 2,3-dimethoxyphenol. Their ionization and pH-rate profiles allowed to identify the presence of an intramolecular base catalysis by a non-protonated nitrogen atom. Electronic effects exerted by the phenylethenyl and phenylcyclopropyl groups that are present in the structure of the esters also influenced their rate of hydrolysis. Numerous works in the literature witness of the importance of lipophilicity in determining the fate of a drug. Most published partition coefficients are those of neutral species. In contrast, no exhaustive treatment of the lipophilicity of charged molecules is available at present, and a lack of information characterizes in particular zwitterions. Chapter V of this manuscript provides an insight into the physicochemical parameters of a series of zwitterionic methoxybenzylpiperazines. Their ionization profiles showed that they exist predominantly in the zwitterionic form in a broad pH-range. An electrostatic interaction between the oxygen of the carboxylate and the protonated nitrogen atom is increases the lipophilicity of the investigated zwitterions, and prevents the majority of them to express their hydrogen-bonding capacity. These two aspects may favor the crossing of the blood-brain barrier. The available ratios PSt/PSf measured in vitro have confirmed this point for a number of compounds.

Are niche-based species distribution models transferable in space?

Aim To assess the geographical transferability of niche-based species distribution models fitted with two modelling techniques. Location Two distinct geographical study areas in Switzerland and Austria, in the subalpine and alpine belts. Methods Generalized linear and generalized additive models (GLM and GAM) with a binomial probability distribution and a logit link were fitted for 54 plant species, based on topoclimatic predictor variables. These models were then evaluated quantitatively and used for spatially explicit predictions within (internal evaluation and prediction) and between (external evaluation and prediction) the two regions. Comparisons of evaluations and spatial predictions between regions and models were conducted in order to test if species and methods meet the criteria of full transferability. By full transferability, we mean that: (1) the internal evaluation of models fitted in region A and B must be similar; (2) a model fitted in region A must at least retain a comparable external evaluation when projected into region B, and vice-versa; and (3) internal and external spatial predictions have to match within both regions. Results The measures of model fit are, on average, 24% higher for GAMs than for GLMs in both regions. However, the differences between internal and external evaluations (AUC coefficient) are also higher for GAMs than for GLMs (a difference of 30% for models fitted in Switzerland and 54% for models fitted in Austria). Transferability, as measured with the AUC evaluation, fails for 68% of the species in Switzerland and 55% in Austria for GLMs (respectively for 67% and 53% of the species for GAMs). For both GAMs and GLMs, the agreement between internal and external predictions is rather weak on average (Kulczynski's coefficient in the range 0.3-0.4), but varies widely among individual species. The dominant pattern is an asymmetrical transferability between the two study regions (a mean decrease of 20% for the AUC coefficient when the models are transferred from Switzerland and 13% when they are transferred from Austria). Main conclusions The large inter-specific variability observed among the 54 study species underlines the need to consider more than a few species to test properly the transferability of species distribution models. The pronounced asymmetry in transferability between the two study regions may be due to peculiarities of these regions, such as differences in the ranges of environmental predictors or the varied impact of land-use history, or to species-specific reasons like differential phenotypic plasticity, existence of ecotypes or varied dependence on biotic interactions that are not properly incorporated into niche-based models. The lower variation between internal and external evaluation of GLMs compared to GAMs further suggests that overfitting may reduce transferability. Overall, a limited geographical transferability calls for caution when projecting niche-based models for assessing the fate of species in future environments.

Distribution de la fraction d'excrétion rénale du lithium et de l'acide urique dans l'étude de population Hercules

Problématique¦L'évaluation fonctionnelle du tubule proximal du rein est intéressante pour la compréhension de la physiopathologie des anomalies du transport du sodium à ce niveau du néphron. Ces anomalies participent au développement de l'hypertension artérielle (HTA) et de la sensibilité au sel. Environ 60% à 80% du sodium est réabsorbé proximalement dans le néphron. Chez l'animal, la fonction du tube proximal peut être estimée directement par microponction. Une telle approche directe n'étant pas possible chez l'homme, seul des approches indirectes permettent de recueillir des informations sur la physiologie de ce segment du néphron, comme par exemple par la mesure de la clairance du lithium (endogène ou exogène) ou de l'acide urique. La fraction d'excrétion du lithium (FELi) et la fraction d'excrétion de l'acide urique (FEAU) permettent d'estimer la réabsorption proximale de sodium chez l'homme. Plusieurs études expérimentales et cliniques ont montré l'existence d'une relation linéaire entre la FELi et la fraction excrétée du sodium (FENa) chez l'animal et l'homme.¦Objectif¦Décrire la distribution de la FELi et de la FEAU et analyser les associations de ces deux variables avec l'âge, le sexe, la consommation d'alcool, le tabagisme, la pression artérielle et l'IMC dans l'étude de population Hercules.¦Méthodes¦Sélection au hasard d'un sous-groupe de participants de l'étude CoLaus (N=6188). Nombre de participants à l'étude Hercules: 437, dont 229 femmes et 208 hommes. Les participants ont effectué une récolte d'urine sur 24 heures afin de déterminer la fonction rénale et les FELi et FEAU. Le TFG a été mesuré à l'aide de la clairance de la créatinine. Le test des rangs signés de Wilcoxon pour données appariées ( Wilcoxon matched-pairs signed rank test) et le test de comparaison des médianes ont été utilisés pour la comparaison entre groupes. Le coefficient de corrélation de Spearman a été utilisé pour évaluer la relation entre les variables continues. Les box-plots ont été utilisés pour la description de la distribution du lithium et de l'acide urique selon l'âge, le sexe et la période de la journée. Le logiciel Stata 11.0 a été utilisé pour les analyses statistiques.¦Résultats¦La prévalence de l'HTA dans la population de l'étude Hercules était 33%, la prévalence du diabète était 8%, la prévalence de l'obésité était 15.3%, la prévalence du tabagisme était 23%. La FELi reste stable avec l'âge et est similaire dans les deux sexes. Chez les hommes, la FELi est plus grande la nuit que le jour, c'est-à-dire qu'ils résorbent plus de sodium proximalement le jour que la nuit. Un IMC plus grand est associé à une FELi plus basse dans les deux sexes. Il y a une corrélation négative entre la FEAU et l'IMC (significative) et la consommation d'alcool.¦Conclusion¦Les résultats obtenus avec les données de l'étude Hercules sont similaires à ceux qu'on retrouve dans la littérature sur la FELi et la FEAU , ce qui rassure sur la qualité des données. La FELi varie peu avec l'âge et le sexe, contrairement à la FEAU, qui varie fortement avec l'âge et le sexe. L'HTA, le diabète, l'obésité, le tabagisme et la consommation d'alcool sont associées à une FELi et FEAU plus basses. Les sujets qui présentent ces caractéristiques réabsorbent donc plus de sodium au niveau proximal.

Distribution of neuropeptide Y Y1 receptors in rodent peripheral tissues.

Using a sensitive immunohistochemical technique, the localization of neuropeptide Y (NPY) Y1-receptor (Y1R)-like immunoreactivity (LI) was studied in various peripheral tissues of rat. Wild-type (WT) and Y1R-knockout (KO) mice were also analyzed. Y1R-LI was found in small arteries and arterioles in many tissues, with particularly high levels in the thyroid and parathyroid glands. In the thyroid gland, Y1R-LI was seen in blood vessel walls lacking alpha-smooth muscle actin, i.e., perhaps in endothelial cells of capillaries. Larger arteries lacked detectable Y1R-LI. A distinct Y1R-immunoreactive (IR) reticulum was seen in the WT mouse spleen, but not in Y1R-KO mouse or rat. In the gastrointestinal tract, Y1R-positive neurons were observed in the myenteric plexus, and a few enteroendocrine cells were Y1R-IR. Some cells in islets of Langerhans in the pancreas were Y1R-positive, and double immunostaining showed coexistence with somatostatin in D-cells. In the urogenital tract, Y1R-LI was observed in the collecting tubule cells of the renal papillae and in some epithelial cells of the seminal vesicle. Some chromaffin cells of adrenal medulla were positive for Y1R. The problem of the specificity of the Y1R-LI is evaluated using adsorption tests as well as comparisons among rat, WT mouse, and mouse with deleted Y1R. Our findings support many earlier studies based on other methodologies, showing that Y1Rs on smooth muscle cells of blood vessels mediate NPY-induced vasoconstriction in various organs. In addition, Y1Rs in other cells in parenchymal tissues of several organs suggest nonvascular effects of NPY via the Y1R.

Extreme population differentiation in vulnerable slavemaking ant with fragmented distribution

Understanding levels of population differentiation and inbreeding are important issues in conservation biology, especially for social Hymenoptera with fragmented and small population sizes. Isolated populations are more vulnerable to genetic loss and extinction than those with extended continuous distributions. However, small populations are not always a consequence of a recent reduction of their habitat. Thus, determining the history of population isolation and current patterns of genetic variation of a species is crucial for its conservation. Rossomyrmex minuchae is a slave-making ant with patchy distribution in South Eastern Spain and is classified as vulnerable by the IUCN. In contrast, the other three known species of the genus are presumed to show more uniform distributions. Here we investigate the genetic diversity and population structure of R. minuchae and compare it with that found in two other species of the genus: R. anatolicus and R. quandratinodum. We conclude that although genetic diversity of R. minuchae is low, there is no evidence of a recent bottleneck, suggesting a gradual and natural fragmentation process. We also show extreme population differentiation at nuclear and mitochondrial markers, and isolation by distance at a local scale. Despite some evidence for inbreeding and low genetic variation within populations, we found almost no diploid males, a finding which contrasts with that expected in inbred Hymenoptera with single locus complementary sex determination. This could mean that sex is determined by another mechanism. We argue that continued low population size means that detrimental effects of inbreeding and low genetic variation are likely in the future. We suggest that a policy of artificial gene flow aimed at increasing within population variation is considered as a management option.

Effects of a nonpressor dose of neuropeptide Y on cardiac output, regional blood flow distribution and plasma renin, vasopressin and catecholamine levels.

Neuropeptide Y (NPY) is a peptide with vasoconstrictor properties known to be present in the central nervous system as well as in sympathetic nerve endings and the adrenal medulla. The purposes of this study were to investigate in normotensive conscious rats the effects of nonpressor doses of NPY on cardiac output and regional blood flow distribution (using radiolabeled microspheres) as well as on plasma renin activity, plasma catecholamine and vasopressin levels. NPY (0.1 microgram/min) infused i.v. for 30 min modified neither blood pressure nor heart rate. Cardiac index was at comparable levels in NPY- as in vehicle-treated rats (17.7 +/- 1.6, n = 8, vs. 21.3 +/- 0.9 ml/min/100 g, n = 8, mean +/- S.E.M.). There was no significant difference in regional blood flow distribution between the two groups of rats, except for the large intestine (0.42 +/- 0.06 vs. 0.71 +/- 0.1 ml/min/g in NPY- and vehicle-treated rats, respectively, P less than .05). Basal plasma renin activity and catecholamine levels were not modified by NPY whereas plasma vasopressin levels were lower (P less than .05) in rats given NPY (0.76 +/- 0.3 pg/ml, n = 8) than in those having received the vehicle (2.2 +/- 0.4 pg/ml).(ABSTRACT TRUNCATED AT 250 WORDS)

Climate change and plant distribution: local models predict high-elevation persistence

Mountain ecosystems will likely be affected by global warming during the 21st century, with substantial biodiversity loss predicted by species distribution models (SDMs). Depending on the geographic extent, elevation range and spatial resolution of data used in making these models, different rates of habitat loss have been predicted, with associated risk of species extinction. Few coordinated across-scale comparisons have been made using data of different resolution and geographic extent. Here, we assess whether climate-change induced habitat losses predicted at the European scale (10x10' grid cells) are also predicted from local scale data and modeling (25x25m grid cells) in two regions of the Swiss Alps. We show that local-scale models predict persistence of suitable habitats in up to 100% of species that were predicted by a European-scale model to lose all their suitable habitats in the area. Proportion of habitat loss depends on climate change scenario and study area. We find good agreement between the mismatch in predictions between scales and the fine-grain elevation range within 10x10' cells. The greatest prediction discrepancy for alpine species occurs in the area with the largest nival zone. Our results suggest elevation range as the main driver for the observed prediction discrepancies. Local scale projections may better reflect the possibility for species to track their climatic requirement toward higher elevations.

Introduction of snow and geomorphic disturbance variables into predictive models of alpine plant distribution in the Western Swiss Alps

Indirect topographic variables have been used successfully as surrogates for disturbance processes in plant species distribution models (SDM) in mountain environments. However, no SDM studies have directly tested the performance of disturbance variables. In this study, we developed two disturbance variables: a geomorphic index (GEO) and an index of snow redistribution by wind (SNOW). These were developed in order to assess how they improved both the fit and predictive power of presenceabsence SDM based on commonly used topoclimatic (TC) variables for 91 plants in the Western Swiss Alps. The individual contribution of the disturbance variables was compared to TC variables. Maps of models were prepared to spatially test the effect of disturbance variables. On average, disturbance variables significantly improved the fit but not the predictive power of the TC models and their individual contribution was weak (5.6% for GEO and 3.3% for SNOW). However their maximum individual contribution was important (24.7% and 20.7%). Finally, maps including disturbance variables (i) were significantly divergent from TC models in terms of predicted suitable surfaces and connectivity between potential habitats, and (ii) were interpreted as more ecologically relevant. Disturbance variables did not improve the transferability of models at the local scale in a complex mountain system, and the performance and contribution of these variables were highly species-specific. However, improved spatial projections and change in connectivity are important issues when preparing projections under climate change because the future range size of the species will determine the sensitivity to changing conditions.

Providing more informative projections of climate change impact on plant distribution in a mountain environment

Summary Due to their conic shape and the reduction of area with increasing elevation, mountain ecosystems were early identified as potentially very sensitive to global warming. Moreover, mountain systems may experience unprecedented rates of warming during the next century, two or three times higher than that records of the 20th century. In this context, species distribution models (SDM) have become important tools for rapid assessment of the impact of accelerated land use and climate change on the distribution plant species. In my study, I developed and tested new predictor variables for species distribution models (SDM), specific to current and future geographic projections of plant species in a mountain system, using the Western Swiss Alps as model region. Since meso- and micro-topography are relevant to explain geographic patterns of plant species in mountain environments, I assessed the effect of scale on predictor variables and geographic projections of SDM. I also developed a methodological framework of space-for-time evaluation to test the robustness of SDM when projected in a future changing climate. Finally, I used a cellular automaton to run dynamic simulations of plant migration under climate change in a mountain landscape, including realistic distance of seed dispersal. Results of future projections for the 21st century were also discussed in perspective of vegetation changes monitored during the 20th century. Overall, I showed in this study that, based on the most severe A1 climate change scenario and realistic dispersal simulations of plant dispersal, species extinctions in the Western Swiss Alps could affect nearly one third (28.5%) of the 284 species modeled by 2100. With the less severe 61 scenario, only 4.6% of species are predicted to become extinct. However, even with B1, 54% (153 species) may still loose more than 80% of their initial surface. Results of monitoring of past vegetation changes suggested that plant species can react quickly to the warmer conditions as far as competition is low However, in subalpine grasslands, competition of already present species is probably important and limit establishment of newly arrived species. Results from future simulations also showed that heavy extinctions of alpine plants may start already in 2040, but the latest in 2080. My study also highlighted the importance of fine scale and regional. assessments of climate change impact on mountain vegetation, using more direct predictor variables. Indeed, predictions at the continental scale may fail to predict local refugees or local extinctions, as well as loss of connectivity between local populations. On the other hand, migrations of low-elevation species to higher altitude may be difficult to predict at the local scale. Résumé La forme conique des montagnes ainsi que la diminution de surface dans les hautes altitudes sont reconnues pour exposer plus sensiblement les écosystèmes de montagne au réchauffement global. En outre, les systèmes de montagne seront sans doute soumis durant le 21ème siècle à un réchauffement deux à trois fois plus rapide que celui mesuré durant le 20ème siècle. Dans ce contexte, les modèles prédictifs de distribution géographique de la végétation se sont imposés comme des outils puissants pour de rapides évaluations de l'impact des changements climatiques et de la transformation du paysage par l'homme sur la végétation. Dans mon étude, j'ai développé de nouvelles variables prédictives pour les modèles de distribution, spécifiques à la projection géographique présente et future des plantes dans un système de montagne, en utilisant les Préalpes vaudoises comme zone d'échantillonnage. La méso- et la microtopographie étant particulièrement adaptées pour expliquer les patrons de distribution géographique des plantes dans un environnement montagneux, j'ai testé les effets d'échelle sur les variables prédictives et sur les projections des modèles de distribution. J'ai aussi développé un cadre méthodologique pour tester la robustesse potentielle des modèles lors de projections pour le futur. Finalement, j'ai utilisé un automate cellulaire pour simuler de manière dynamique la migration future des plantes dans le paysage et dans quatre scénarios de changement climatique pour le 21ème siècle. J'ai intégré dans ces simulations des mécanismes et des distances plus réalistes de dispersion de graines. J'ai pu montrer, avec les simulations les plus réalistes, que près du tiers des 284 espèces considérées (28.5%) pourraient être menacées d'extinction en 2100 dans le cas du plus sévère scénario de changement climatique A1. Pour le moins sévère des scénarios B1, seulement 4.6% des espèces sont menacées d'extinctions, mais 54% (153 espèces) risquent de perdre plus 80% de leur habitat initial. Les résultats de monitoring des changements de végétation dans le passé montrent que les plantes peuvent réagir rapidement au réchauffement climatique si la compétition est faible. Dans les prairies subalpines, les espèces déjà présentes limitent certainement l'arrivée de nouvelles espèces par effet de compétition. Les résultats de simulation pour le futur prédisent le début d'extinctions massives dans les Préalpes à partir de 2040, au plus tard en 2080. Mon travail démontre aussi l'importance d'études régionales à échelle fine pour évaluer l'impact des changements climatiques sur la végétation, en intégrant des variables plus directes. En effet, les études à échelle continentale ne tiennent pas compte des micro-refuges, des extinctions locales ni des pertes de connectivité entre populations locales. Malgré cela, la migration des plantes de basses altitudes reste difficile à prédire à l'échelle locale sans modélisation plus globale.

An improved approach for predicting the distribution of rare and endangered species from occurrence and pseudo-absence data

1. Few examples of habitat-modelling studies of rare and endangered species exist in the literature, although from a conservation perspective predicting their distribution would prove particularly useful. Paucity of data and lack of valid absences are the probable reasons for this shortcoming. Analytic solutions to accommodate the lack of absence include the ecological niche factor analysis (ENFA) and the use of generalized linear models (GLM) with simulated pseudo-absences. 2. In this study we tested a new approach to generating pseudo-absences, based on a preliminary ENFA habitat suitability (HS) map, for the endangered species Eryngium alpinum. This method of generating pseudo-absences was compared with two others: (i) use of a GLM with pseudo-absences generated totally at random, and (ii) use of an ENFA only. 3. The influence of two different spatial resolutions (i.e. grain) was also assessed for tackling the dilemma of quality (grain) vs. quantity (number of occurrences). Each combination of the three above-mentioned methods with the two grains generated a distinct HS map. 4. Four evaluation measures were used for comparing these HS maps: total deviance explained, best kappa, Gini coefficient and minimal predicted area (MPA). The last is a new evaluation criterion proposed in this study. 5. Results showed that (i) GLM models using ENFA-weighted pseudo-absence provide better results, except for the MPA value, and that (ii) quality (spatial resolution and locational accuracy) of the data appears to be more important than quantity (number of occurrences). Furthermore, the proposed MPA value is suggested as a useful measure of model evaluation when used to complement classical statistical measures. 6. Synthesis and applications. We suggest that the use of ENFA-weighted pseudo-absence is a possible way to enhance the quality of GLM-based potential distribution maps and that data quality (i.e. spatial resolution) prevails over quantity (i.e. number of data). Increased accuracy of potential distribution maps could help to define better suitable areas for species protection and reintroduction.

Do stacked species distribution models reflect altitudinal diversity patterns?

The objective of this study was to evaluate the performance of stacked species distribution models in predicting the alpha and gamma species diversity patterns of two important plant clades along elevation in the Andes. We modelled the distribution of the species in the Anthurium genus (53 species) and the Bromeliaceae family (89 species) using six modelling techniques. We combined all of the predictions for the same species in ensemble models based on two different criteria: the average of the rescaled predictions by all techniques and the average of the best techniques. The rescaled predictions were then reclassified into binary predictions (presence/absence). By stacking either the original predictions or binary predictions for both ensemble procedures, we obtained four different species richness models per taxa. The gamma and alpha diversity per elevation band (500 m) was also computed. To evaluate the prediction abilities for the four predictions of species richness and gamma diversity, the models were compared with the real data along an elevation gradient that was independently compiled by specialists. Finally, we also tested whether our richness models performed better than a null model of altitudinal changes of diversity based on the literature. Stacking of the ensemble prediction of the individual species models generated richness models that proved to be well correlated with the observed alpha diversity richness patterns along elevation and with the gamma diversity derived from the literature. Overall, these models tend to overpredict species richness. The use of the ensemble predictions from the species models built with different techniques seems very promising for modelling of species assemblages. Stacking of the binary models reduced the over-prediction, although more research is needed. The randomisation test proved to be a promising method for testing the performance of the stacked models, but other implementations may still be developed.

Distribution of plasma levels of adiponectin and leptin in an adult Caucasian population.

OBJECTIVES: Little is known regarding the distribution and the determinants of leptin and adiponectin levels in the general population. DESIGN: Cross-sectional study. PATIENTS: Women (3004) and men (2552) aged 35-74 living in Lausanne, Switzerland. MEASUREMENTS: Plasma levels of leptin and adiponectin (ELISA measurement). RESULTS: Women had higher leptin and adiponectin levels than men. In both genders, leptin and adiponectin levels increased with age. After adjusting for fat mass, leptin levels were significantly and negatively associated with age in women: 18.1 +/- 0.3, 17.1 +/- 0.3, 16.7 +/- 0.3 and 15.5 +/- 0.4 ng/ml (adjusted mean +/- SE) for age groups [35-44], [45-54], [55-64] and [65-75], respectively, P < 0.001. A similar but nonsignificant trend was also found in men. Conversely, the age-related increase of adiponectin was unrelated to body fat in both genders. Post-menopausal women had higher leptin and adiponectin levels than premenopausal women, independently of hormone replacement therapy. Although body fat mass was associated with leptin and adiponectin, the associations were stronger with body mass index (BMI), waist and hip in both genders. Finally, after adjusting for age and anthropometry, no relationships were found between leptin or adiponectin levels with alcohol, caffeine consumption and physical activity, whereas smoking and diabetes decreased leptin and adiponectin levels in women only. CONCLUSIONS: The age-related increase in leptin levels is attributable to changes in fat mass in women and probably also in men. Leptin and adiponectin levels are more related to BMI than to body fat mass. The effects of smoking and diabetes appear to be gender-specific.

Conservation of the Eurasian Lynx (Lynx lynx) in a fragmented landscape - habitat models, dispersal and potential distribution

Abstract: The expansion of a recovering population - whether re-introduced or spontaneously returning - is shaped by (i) biological (intrinsic) factors such as the land tenure system or dispersal, (ii) the distribution and availability of resources (e.g. prey), (iii) habitat and landscape features, and (iv) human attitudes and activities. In order to develop efficient conservation and recovery strategies, we need to understand all these factors and to predict the potential distribution and explore ways to reach it. An increased number of lynx in the north-western Swiss Alps in the nineties lead to a new controversy about the return of this cat. When the large carnivores were given legal protection in many European countries, most organizations and individuals promoting their protection did not foresee the consequences. Management plans describing how to handle conflicts with large predators are needed to find a balance between "overabundance" and extinction. Wildlife and conservation biologists need to evaluate the various threats confronting populations so that adequate management decisions can be taken. I developed a GIS probability model for the lynx, based on habitat information and radio-telemetry data from the Swiss Jura Mountains, in order to predict the potential distribution of the lynx in this mountain range, which is presently only partly occupied by lynx. Three of the 18 variables tested for each square kilometre describing land use, vegetation, and topography, qualified to predict the probability of lynx presence. The resulting map was evaluated with data from dispersing subadult lynx. Young lynx that were not able to establish home ranges in what was identified as good lynx habitat did not survive their first year of independence, whereas the only one that died in good lynx habitat was illegally killed. Radio-telemetry fixes are often used as input data to calibrate habitat models. Radio-telemetry is the only way to gather accurate and unbiased data on habitat use of elusive larger terrestrial mammals. However, it is time consuming and expensive, and can therefore only be applied in limited areas. Habitat models extrapolated over large areas can in turn be problematic, as habitat characteristics and availability may change from one area to the other. I analysed the predictive power of Ecological Niche Factor Analysis (ENFA) in Switzerland with the lynx as focal species. According to my results, the optimal sampling strategy to predict species distribution in an Alpine area lacking available data would be to pool presence cells from contrasted regions (Jura Mountains, Alps), whereas in regions with a low ecological variance (Jura Mountains), only local presence cells should be used for the calibration of the model. Dispersal influences the dynamics and persistence of populations, the distribution and abundance of species, and gives the communities and ecosystems their characteristic texture in space and time. Between 1988 and 2001, the spatio-temporal behaviour of subadult Eurasian lynx in two re-introduced populations in Switzerland was studied, based on 39 juvenile lynx of which 24 were radio-tagged to understand the factors influencing dispersal. Subadults become independent from their mothers at the age of 8-11 months. No sex bias neither in the dispersal rate nor in the distance moved was detected. Lynx are conservative dispersers, compared to bear and wolf, and settled within or close to known lynx occurrences. Dispersal distances reached in the high lynx density population - shorter than those reported in other Eurasian lynx studies - are limited by habitat restriction hindering connections with neighbouring metapopulations. I postulated that high lynx density would lead to an expansion of the population and validated my predictions with data from the north-western Swiss Alps where about 1995 a strong increase in lynx abundance took place. The general hypothesis that high population density will foster the expansion of the population was not confirmed. This has consequences for the re-introduction and recovery of carnivores in a fragmented landscape. To establish a strong source population in one place might not be an optimal strategy. Rather, population nuclei should be founded in several neighbouring patches. Exchange between established neighbouring subpopulations will later on take place, as adult lynx show a higher propensity to cross barriers than subadults. To estimate the potential population size of the lynx in the Jura Mountains and to assess possible corridors between this population and adjacent areas, I adapted a habitat probability model for lynx distribution in the Jura Mountains with new environmental data and extrapolated it over the entire mountain range. The model predicts a breeding population ranging from 74-101 individuals and from 51-79 individuals when continuous habitat patches < 50 km2 are disregarded. The Jura Mountains could once be part of a metapopulation, as potential corridors exist to the adjoining areas (Alps, Vosges Mountains, and Black Forest). Monitoring of the population size, spatial expansion, and the genetic surveillance in the Jura Mountains must be continued, as the status of the population is still critical. ENFA was used to predict the potential distribution of lynx in the Alps. The resulting model divided the Alps into 37 suitable habitat patches ranging from 50 to 18,711 km2, covering a total area of about 93,600 km2. When using the range of lynx densities found in field studies in Switzerland, the Alps could host a population of 961 to 1,827 residents. The results of the cost-distance analysis revealed that all patches were within the reach of dispersing lynx, as the connection costs were in the range of dispersal cost of radio-tagged subadult lynx moving through unfavorable habitat. Thus, the whole Alps could once be considered as a metapopulation. But experience suggests that only few disperser will cross unsuitable areas and barriers. This low migration rate may seldom allow the spontaneous foundation of new populations in unsettled areas. As an alternative to natural dispersal, artificial transfer of individuals across the barriers should be considered. Wildlife biologists can play a crucial role in developing adaptive management experiments to help managers learning by trial. The case of the lynx in Switzerland is a good example of a fruitful cooperation between wildlife biologists, managers, decision makers and politician in an adaptive management process. This cooperation resulted in a Lynx Management Plan which was implemented in 2000 and updated in 2004 to give the cantons directives on how to handle lynx-related problems. This plan was put into practice e.g. in regard to translocation of lynx into unsettled areas. Résumé: L'expansion d'une population en phase de recolonisation, qu'elle soit issue de réintroductions ou d'un retour naturel dépend 1) de facteurs biologiques tels que le système social et le mode de dispersion, 2) de la distribution et la disponibilité des ressources (proies), 3) de l'habitat et des éléments du paysage, 4) de l'acceptation de l'espèce par la population locale et des activités humaines. Afin de pouvoir développer des stratégies efficaces de conservation et de favoriser la recolonisation, chacun de ces facteurs doit être pris en compte. En plus, la distribution potentielle de l'espèce doit pouvoir être déterminée et enfin, toutes les possibilités pour atteindre les objectifs, examinées. La phase de haute densité que la population de lynx a connue dans les années nonante dans le nord-ouest des Alpes suisses a donné lieu à une controverse assez vive. La protection du lynx dans de nombreux pays européens, promue par différentes organisations, a entraîné des conséquences inattendues; ces dernières montrent que tout plan de gestion doit impérativement indiquer des pistes quant à la manière de gérer les conflits, tout en trouvant un équilibre entre l'extinction et la surabondance de l'espèce. Les biologistes de la conservation et de la faune sauvage doivent pour cela évaluer les différents risques encourus par les populations de lynx, afin de pouvoir rapidement prendre les meilleuresmdécisions de gestion. Un modèle d'habitat pour le lynx, basé sur des caractéristiques de l'habitat et des données radio télémétriques collectées dans la chaîne du Jura, a été élaboré afin de prédire la distribution potentielle dans cette région, qui n'est que partiellement occupée par l'espèce. Trois des 18 variables testées, décrivant pour chaque kilomètre carré l'utilisation du sol, la végétation ainsi que la topographie, ont été retenues pour déterminer la probabilité de présence du lynx. La carte qui en résulte a été comparée aux données télémétriques de lynx subadultes en phase de dispersion. Les jeunes qui n'ont pas pu établir leur domaine vital dans l'habitat favorable prédit par le modèle n'ont pas survécu leur première année d'indépendance alors que le seul individu qui est mort dans l'habitat favorable a été braconné. Les données radio-télémétriques sont souvent utilisées pour l'étalonnage de modèles d'habitat. C'est un des seuls moyens à disposition qui permette de récolter des données non biaisées et précises sur l'occupation de l'habitat par des mammifères terrestres aux moeurs discrètes. Mais ces méthodes de- mandent un important investissement en moyens financiers et en temps et peuvent, de ce fait, n'être appliquées qu'à des zones limitées. Les modèles d'habitat sont ainsi souvent extrapolés à de grandes surfaces malgré le risque d'imprécision, qui résulte des variations des caractéristiques et de la disponibilité de l'habitat d'une zone à l'autre. Le pouvoir de prédiction de l'Analyse Ecologique de la Niche (AEN) dans les zones où les données de présence n'ont pas été prises en compte dans le calibrage du modèle a été analysée dans le cas du lynx en Suisse. D'après les résultats obtenus, la meilleure mé- thode pour prédire la distribution du lynx dans une zone alpine dépourvue d'indices de présence est de combiner des données provenant de régions contrastées (Alpes, Jura). Par contre, seules les données sur la présence locale de l'espèce doivent être utilisées pour les zones présentant une faible variance écologique tel que le Jura. La dispersion influence la dynamique et la stabilité des populations, la distribution et l'abondance des espèces et détermine les caractéristiques spatiales et temporelles des communautés vivantes et des écosystèmes. Entre 1988 et 2001, le comportement spatio-temporel de lynx eurasiens subadultes de deux populations réintroduites en Suisse a été étudié, basé sur le suivi de 39 individus juvéniles dont 24 étaient munis d'un collier émetteur, afin de déterminer les facteurs qui influencent la dispersion. Les subadultes se sont séparés de leur mère à l'âge de 8 à 11 mois. Le sexe n'a pas eu d'influence sur le nombre d'individus ayant dispersés et la distance parcourue au cours de la dispersion. Comparé à l'ours et au loup, le lynx reste très modéré dans ses mouvements de dispersion. Tous les individus ayant dispersés se sont établis à proximité ou dans des zones déjà occupées par des lynx. Les distances parcourues lors de la dispersion ont été plus courtes pour la population en phase de haute densité que celles relevées par les autres études de dispersion du lynx eurasien. Les zones d'habitat peu favorables et les barrières qui interrompent la connectivité entre les populations sont les principales entraves aux déplacements, lors de la dispersion. Dans un premier temps, nous avons fait l'hypothèse que les phases de haute densité favorisaient l'expansion des populations. Mais cette hypothèse a été infirmée par les résultats issus du suivi des lynx réalisé dans le nord-ouest des Alpes, où la population connaissait une phase de haute densité depuis 1995. Ce constat est important pour la conservation d'une population de carnivores dans un habitat fragmenté. Ainsi, instaurer une forte population source à un seul endroit n'est pas forcément la stratégie la plus judicieuse. Il est préférable d'établir des noyaux de populations dans des régions voisines où l'habitat est favorable. Des échanges entre des populations avoisinantes pourront avoir lieu par la suite car les lynx adultes sont plus enclins à franchir les barrières qui entravent leurs déplacements que les individus subadultes. Afin d'estimer la taille de la population de lynx dans le Jura et de déterminer les corridors potentiels entre cette région et les zones avoisinantes, un modèle d'habitat a été utilisé, basé sur un nouveau jeu de variables environnementales et extrapolé à l'ensemble du Jura. Le modèle prédit une population reproductrice de 74 à 101 individus et de 51 à 79 individus lorsque les surfaces d'habitat d'un seul tenant de moins de 50 km2 sont soustraites. Comme des corridors potentiels existent effectivement entre le Jura et les régions avoisinantes (Alpes, Vosges, et Forêt Noire), le Jura pourrait faire partie à l'avenir d'une métapopulation, lorsque les zones avoisinantes seront colonisées par l'espèce. La surveillance de la taille de la population, de son expansion spatiale et de sa structure génétique doit être maintenue car le statut de cette population est encore critique. L'AEN a également été utilisée pour prédire l'habitat favorable du lynx dans les Alpes. Le modèle qui en résulte divise les Alpes en 37 sous-unités d'habitat favorable dont la surface varie de 50 à 18'711 km2, pour une superficie totale de 93'600 km2. En utilisant le spectre des densités observées dans les études radio-télémétriques effectuées en Suisse, les Alpes pourraient accueillir une population de lynx résidents variant de 961 à 1'827 individus. Les résultats des analyses de connectivité montrent que les sous-unités d'habitat favorable se situent à des distances telles que le coût de la dispersion pour l'espèce est admissible. L'ensemble des Alpes pourrait donc un jour former une métapopulation. Mais l'expérience montre que très peu d'individus traverseront des habitats peu favorables et des barrières au cours de leur dispersion. Ce faible taux de migration rendra difficile toute nouvelle implantation de populations dans des zones inoccupées. Une solution alternative existe cependant : transférer artificiellement des individus d'une zone à l'autre. Les biologistes spécialistes de la faune sauvage peuvent jouer un rôle important et complémentaire pour les gestionnaires de la faune, en les aidant à mener des expériences de gestion par essai. Le cas du lynx en Suisse est un bel exemple d'une collaboration fructueuse entre biologistes de la faune sauvage, gestionnaires, organes décisionnaires et politiciens. Cette coopération a permis l'élaboration du Concept Lynx Suisse qui est entré en vigueur en 2000 et remis à jour en 2004. Ce plan donne des directives aux cantons pour appréhender la problématique du lynx. Il y a déjà eu des applications concrètes sur le terrain, notamment par des translocations d'individus dans des zones encore inoccupées.