Numerical simulation of gel electrophoresis of DNA knots in weak and strong electric fields.

Gel electrophoresis allows one to separate knotted DNA (nicked circular) of equal length according to the knot type. At low electric fields, complex knots, being more compact, drift faster than simpler knots. Recent experiments have shown that the drift velocity dependence on the knot type is inverted when changing from low to high electric fields. We present a computer simulation on a lattice of a closed, knotted, charged DNA chain drifting in an external electric field in a topologically restricted medium. Using a Monte Carlo algorithm, the dependence of the electrophoretic migration of the DNA molecules on the knot type and on the electric field intensity is investigated. The results are in qualitative and quantitative agreement with electrophoretic experiments done under conditions of low and high electric fields.

Stratigraphie, morphodynamique, paléoenvironnements des terrains sédimentaires meubles à forte déclivité du domaine périglaciaire alpin

Dans le contexte d'un climat de plus en plus chaud, une étude « géosystémique » de la répartition du pergélisol dans l'ensemble d'un versant périglaciaire alpin, de la paroi rocheuse jusqu'au glacier rocheux, s'avère primordiale. S'insérant dans cette problématique, ce travail de thèse vise comme objectif général l'étude des versants d'éboulis situés à l'intérieur de la ceinture du pergélisol discontinu selon deux volets de recherche différents : une étude de la stratigraphie et de la répartition du pergélisol dans les éboulis de haute altitude et des processus qui lui sont associés ; une reconstitution de l'histoire paléoenvironnementale du domaine périglaciaire alpin pendant le Tardiglaciaire et l'Holocène. La stratigraphie et la répartition spatiale du pergélisol a été étudiée dans cinq éboulis des Alpes Valaisannes (Suisse), dont trois ont fait l'objet de forages profonds, grâce à la prospection géophysique de détail effectuée à l'aide de méthodes thermiques, de résistivité, sismiques et nucléaires. Les mesures effectuées ont permis de mettre en évidence que, dans les cinq éboulis étudiés, la répartition du pergélisol est discontinue et aucun des versants n'est intégralement occupé par du pergélisol. En particulier, il a été possible de prouver de manière directe que, dans un éboulis, le pergélisol est présent dans les parties inférieures du versant et absent dans les parties supérieures. Trois facteurs de contrôle principaux de la répartition du pergélisol déterminée au sein des éboulis étudiés ont été individualisés, pouvant agir seuls ou de manière combinée : la ventilation ascendante, l'augmentation de la granulométrie en direction de l'aval et la redistribution de la neige par le vent et les avalanches. Parmi ceux-ci, la relation ventilation - granulométrie semble être le facteur de contrôle principal permettant d'expliquer la présence de pergélisol dans les parties inférieures d'un éboulis et son absence dans les parties supérieures. Enfin, l'analyse de la structure des éboulis périglaciaires de haute altitude a permis de montrer que la stratigraphie du pergélisol peut être un élément important pour l'interprétation de la signification paléoclimatique de ce type de formes. Pour le deuxième volet de la recherche, grâce aux datations relatives effectuées à l'aide de l'utilisation conjointe de la méthode paléogéographique et du marteau de Schmidt, il a été possible de définir la chrono - stratigraphie du retrait glaciaire et du développement des glaciers rocheux et des versants d'éboulis d es quatre régions des Alpes suisses étudiées (régions du Mont Gelé - Mont Fort, des Fontanesses et de Chamosentse , dans les Alpes Valaisannes, et Massif de la Cima di Gana Bianca , dans les Alpes Tessinoises). La compilation de toutes les datations effectuées a permis de montrer que la plupart des glaciers rocheux actifs étudiés se seraient développés soit juste avant et/ou pendant l'Optimum Climatique Holocène de 9.5 - 6.3 ka cal BP, soit au plus tard juste après cet évènement climatique majeur du dernier interglaciaire. Parmi les glaciers rocheux fossiles datés, la plupart aurait commencé à se former dans la deuxième moitié du Tardiglaciaire et se serait inactivé dans la première partie de l'Optimum Climatique Holocène. Pour les éboulis étudiés, les datations effectuées ont permis d'observer que leur surface date de la période entre le Boréal et l'Atlantique récent, indiquant que les taux d'éboulisation après la fin de l'Optimum Climatique Holocène ont dû être faibles, et que l'intervalle entre l'âge maximal et l'âge minimal est dans la plupart des cas relativement court (4 - 6 millénaires), indiquant que les taux d'éboulisation durant la période de formation des éboulis ont dû être importants. Grâce au calcul des taux d'érosion des parois rocheuses sur la base du volume de matériaux rocheux pour quatre des éboulis étudiés, il a été possible mettre en évidence l'existence d'une « éboulisation parapériglaciaire » liée à la dégradation du pergélisol dans les parois rocheuses, fonctionnant principalement durant les périodes de réchauffement climatique rapide comme cela a été le cas au début du Bølling, du Préboréal à la fin de l'Atlantique récent et, peut-être, à partir des années 1980.

Formation of a spatial memory trace : a behavioral, cellular and molecular study

THESIS ABSTRACTThis thesis project was aimed at studying the molecular mechanisms underlying learning and memory formation, in particular as they relate to the metabolic coupling between astrocytes and neurons. For that, changes in the metabolic activity of different mice brain regions after 1 or 9 days of training in an eight-arm radial maze were assessed by (14C) 2-deoxyglucose (2DG) autoradiography. Significant differences in the areas engaged during the behavioral task at day 1 (when animals are confronted for the first time to the learning task) and at day 9 (when animals are highly performing) have been identified. These areas include the hippocampus, the fornix, the parietal cortex, the laterodorsal thalamic nucleus and the mammillary bodies at day 1 ; and the anterior cingulate, the retrosplenial cortex and the dorsal striatum at day 9. Two of these cerebral regions (those presenting the greatest changes at day 1 and day 9: the hippocampus and the retrosplenial cortex, respectively) were microdissected by laser capture microscopy and selected genes related to neuron-glia metabolic coupling, glucose metabolism and synaptic plasticity were analyzed by RT-PCR. 2DG and gene expression analysis were performed at three different times: 1) immediately after the end of the behavioral paradigm, 2) 45 minutes and 3) 6 hours after training. The main goal of this study was the identification of the metabolic adaptations following the learning task. Gene expression results demonstrate that the learning task profoundly modulates the pattern of gene expression in time, meaning that these two cerebral regions with high 2DG signal (hippocampus and retrosplenial cortex) have adapted their metabolic molecular machinery in consequence. Almost all studied genes show a higher expression in the hippocampus at day 1 compared to day 9, while an increased expression was found in the retrosplenial cortex at day 9. We can observe these molecular adaptations with a short delay of 45 minutes after the end of the task. However, 6 hours after training a high gene expression was found at day 9 (compared to day 1) in both regions, suggesting that only one day of training is not sufficient to detect transcriptional modifications several hours after the task. Thus, gene expression data match 2DG results indicating a transfer of information in time (from day 1 to day 9) and in space (from the hippocampus to the retrosplenial cortex), and this at a cellular and a molecular level. Moreover, learning seems to modify the neuron-glia metabolic coupling, since several genes involved in this coupling are induced. These results also suggest a role of glia in neuronal plasticity.RESUME DU TRAVAIL DE THESECe projet de thèse a eu pour but l'étude des mécanismes moléculaires qui sont impliqués dans l'apprentissage et la mémoire et, en particulier, à les mettre en rapport avec le couplage métabolique existant entre les astrocytes et les neurones. Pour cela, des changements de l'activité métabolique dans différentes régions du cerveau des souris après 1 ou 9 jours d'entraînement dans un labyrinthe radial à huit-bras ont été évalués par autoradiographie au 2-désoxyglucose (2DG). Des différences significatives dans les régions engagées pendant la tâche comportementale au jour 1 (quand les animaux sont confrontés pour la première fois à la tâche) et au jour 9 (quand les animaux ont déjà appris) ont été identifiés. Ces régions incluent, au jour 1, l'hippocampe, le fornix, le cortex pariétal, le noyau thalamic laterodorsal et les corps mamillaires; et, au jour 9, le cingulaire antérieur, le cortex retrosplenial et le striatum dorsal. Deux de ces régions cérébrales (celles présentant les plus grands changements à jour 1 et à jour 9: l'hippocampe et le cortex retrosplenial, respectivement) ont été découpées par microdissection au laser et quelques gènes liés au couplage métabolique neurone-glie, au métabolisme du glucose et à la plasticité synaptique ont été analysées par RT-PCR. L'étude 2DG et l'analyse de l'expression de gènes ont été exécutés à trois temps différents: 1) juste après entraînement, 2) 45 minutes et 3) 6 heures après la fin de la tâche. L'objectif principal de cette étude était l'identification des adaptations métaboliques suivant la tâche d'apprentissage. Les résultats de l'expression de gènes démontrent que la tâche d'apprentissage module profondément le profile d'expression des gènes dans le temps, signifiant que ces deux régions cérébrales avec un signal 2DG élevé (l'hippocampe et le cortex retrosplenial) ont adapté leurs « machines moléculaires » en conséquence. Presque tous les gènes étudiés montrent une expression plus élevée dans l'hippocampe au jour 1 comparé au jour 9, alors qu'une expression accrue a été trouvée dans le cortex retrosplenial au jour 9. Nous pouvons observer ces adaptations moléculaires avec un retard court de 45 minutes après la fin de la tâche. Cependant, 6 heures après l'entraînement, une expression de gènes élevée a été trouvée au jour 9 (comparé à jour 1) dans les deux régions, suggérant que seulement un jour d'entraînement ne suffit pas pour détecter des modifications transcriptionelles plusieurs heures après la tâche. Ainsi, les données d'expression de gènes corroborent les résultats 2DG indiquant un transfert d'information dans le temps (de jour 1 à jour 9) et dans l'espace (de l'hippocampe au cortex retrosplenial), et ceci à un niveau cellulaire et moléculaire. D'ailleurs, la tâche d'apprentissage semble modifier le couplage métabolique neurone-glie, puisque de nombreux gènes impliqués dans ce couplage sont induits. Ces observations suggèrent un rôle important de la glie dans les mécanismes de plasticité du système nerveux.

Ambulances et SMUR en cas d'urgences vitales au cabinet médical: implications pour la formation et l'équipement du médecin de premier recours

Introduction: Tout praticien est confronté quotidiennement à des urgences. Parmi celles-ci, les urgences vitales peuvent avoir des conséquences majeures pour le patient et pour le praticien. Le but de cette analyse est de déterminer la fréquence de survenue des urgences vitales au cabinet médical qui motivent l'intervention d'une ambulance, avec ou sans médicalisation par un SMUR (Service Mobile d'Urgence et de Réanimation) et d'en évaluer des conséquences en terme de mise en place de procédures, d'équipements ainsi que de formations post-graduée ou continue spécifiques. Matériel et méthode: Etude rétrospective des fiches d'intervention pré-hospitalière des services d'ambulances et des missions des SMUR du canton de Vaud (650'000 habitants) entre 2003 et 2006 pour les missions dont la prise en charge d'un patient a eu lieu dans le cadre d'un cabinet médical. Résultats: Entre 2003 et 2006, 2'224 interventions avec ambulances ont eu lieu dans un des 1'655 cabinet médical vaudois (= 2,3% de l'ensemble des missions) et, dans >90% des cas, dans un délai de 20 minutes. Parmi les interventions, on relève les urgences suivantes (n =, % des interventions): cardio-vasculaires: 755 (= 33,9%), dont 17 arrêts cardio-respiratoires (ACR); respiratoires: 165 (= 7,4%); neurologiques: 138 (= 6,2%); psychiatriques: 129 (= 5,8%); traumatologiques: 475 (= 21,4%), dont 261 (= 54,9%) concernent les extrémités; diverses: 205 (= 9,5%); autres: 359 (= 16,1%). Sur ces interventions, 634 (= 28,5%) ont bénéficié d'une médicalisation par un SMUR, dont 440 (= 70% des missions SMUR au cabinet) pour des urgences cardio-vasculaires. Il y a eu 6 cas de décès au cabinet. Discussion: Les urgences cardio-vasculaires au cabinet représentent un tiers des interventions faisant appel à une ambulance, mais plus des deux tiers des interventions nécessitant une médicalisation, soit plus que pour les autres sites d'interventions médicalisées dans la communauté (46%). Conclusions: Les urgences vitales au cabinet médical ne sont pas négligeable, peuvent avoir des conséquences lourdes (ACR, décès) et perturber significativement son fonctionnement. Dès lors, une formation appropriée tant pour le médecin que pour son personnel, ainsi qu'un équipement adéquat (par ex. salle équipée avec défibrillateur, appareil d'aérosol, attelles pour les extrémités) devraient être encouragés et généralisés auprès du corps médical.

Contexts and typologies in the analysis of welfare state legitimacy : a social psychological approach to political opinion formation

This dissertation analyses public opinion towards the welfare state across 29 European countries. Based on an interdisciplinary approach combining social psychological, sociological, and public opinion approaches to political opinion formation, it investigates how social position and shared beliefs shape perceived legitimacy of welfare institutions, and how social contexts impact on the processes of opinion formation. Drawing on social representations theory, as well as socialization and self-interest approaches, the dissertation analyses the role of social position in lay support for institutional solidarity. Normative beliefs-defined as preferred views regarding the organisation of social relations-mediate the effect of social position on welfare support. In addition, drawing on public opinion literature, the dissertation analyses opinion formation as a function of country-level structural (e.g., level of social spending, unemployment) and ideological factors (e.g., level of meritocracy). The dissertation comprises two theoretical and four empirical chapters. Three of the empirical chapters use data from the European Social Survey 2008. Using multilevel and typological approaches, the dissertation contributes to welfare attitude literature by showing that normative beliefs, such as distrust or egalitarianism, function as underlying mechanisms that link social position to policy attitudes (Chapter 3), and that characteristics of the national contexts influence the processes of political opinion formation (Chapters 3 and 4). Chapter 5 proposes and predicts a typology of the relationship between attitudes towards solidarity and attitudes towards control, reflecting the two central domains of government intervention. Finally, Chapter 6 examines welfare support in the realm of action and social protest, using data from a survey on Spanish Indigados activists. The findings of this dissertation inform contemporary debates about welfare state legitimacy and retrenchment. - Cette thèse avait pour but d'analyser l'opinion publique envers l'Etat social dans 29 pays européens. Basée sur une approche interdisciplinaire qui combine des perspectives psycho-sociales, sociologiques et d'opinion publique sur la formation d'opinion politique, la thèse étudie comment la position sociale et les croyances partagées façonnent la légitimité perçue des institutions de l'Etat social, et comment les contextes sociaux influencent les processus de formation d'opinion. Basée sur la théorie des représentations sociales, ainsi qu'une approche de socialisation et d'intérêt propre, cette thèse analyse le rôle des positions sociales dans le soutien envers la solidarité institutionnelle. Les croyances normatives-définies comme les visions préférées de l'organisation des rapports sociaux-médiatisent l'effet de la position sociale sur le soutien pour l'Etat social. De plus, s'inspirant de la littérature sur l'opinion publique, la thèse analyse la formation d'opinion en fonction des facteurs structurels (ex. le taux de dépenses sociales, le chômage) et idéologiques (ex. le degré de méritocratie). Cette thèse est composée de deux chapitres théoriques et quatre chapitres empiriques. Trois chapitres empiriques utilisent des données provenant de l'enquête European Social Survey 2008. Appliquant des approches multi-niveux et typoloqiques, la thèse contribue à la littérature sur les attitudes envers l'Etat social en montrant que les croyances normatives, telles que la méfiance ou l'égalitarisme, fonctionnent comme des mécanismes sous-jacents qui relient la position sociale aux attitudes politiques (Chapitre 3), et que les caractéristiques des contextes nationaux influencent les processus de formation d'opinion politique (Chapitres 3 et 4). Le chapitre 5 propose et prédit une typologie sur le rapport entre les attitudes envers la solidarité et celles envers le contrôle, renvoyant à deux domaines centraux de régulation étatique. Enfin, le chapitre 6 examine le soutien à l'Etat social dans le domaine de l'action protestataire, utilisant des données d'une enquête menée auprès des militants espagnols du mouvement des Indignés. Les résultats de cette thèse apportent des éléments qui éclairent les débats contemporains sur la légitimité de l'Etat social et son démantèlement.

LKB1 regulates polarity remodeling and adherens junction formation in the Drosophila eye.

The serine-threonine kinase LKB1 regulates cell polarity from Caenorhabditis elegans to man. Loss of lkb1 leads to a cancer predisposition, known as Peutz-Jeghers Syndrome. Biochemical analysis indicates that LKB1 can phosphorylate and activate a family of AMPK- like kinases, however, the precise contribution of these kinases to the establishment and maintenance of cell polarity is still unclear. Recent studies propose that LKB1 acts primarily through the AMP kinase to establish and/or maintain cell polarity. To determine whether this simple model of how LKB1 regulates cell polarity has relevance to complex tissues, we examined lkb1 mutants in the Drosophila eye. We show that adherens junctions expand and apical, junctional, and basolateral domains mix in lkb1 mutants. Surprisingly, we find LKB1 does not act primarily through AMPK to regulate cell polarity in the retina. Unlike lkb1 mutants, ampk retinas do not show elongated rhabdomeres or expansion of apical and junctional markers into the basolateral domain. In addition, nutrient deprivation does not reveal a more dramatic polarity phenotype in lkb1 photoreceptors. These data suggest that AMPK is not the primary target of LKB1 during eye development. Instead, we find that a number of other AMPK-like kinase, such as SIK, NUAK, Par-1, KP78a, and KP78b show phenotypes similar to weak lkb1 loss of function in the eye. These data suggest that in complex tissues, LKB1 acts on an array of targets to regulate cell polarity.

Review on polyhydroxyalkanoate formation in the model plant Arabidopsis thaliana

In order to explore potential alternatives to the production of polyhydroxyalkanoates (PHAs) in bacteria, the enzymes of Alcaligenes eutrophus involved in the synthesis of polyhydroxybutyrate (PHB) have been expressed in the model plant Arabidopsis thaliana. Following the successful production of low amounts of high molecular weight PHB in plants expressing the acetoacetyl-CoA reductase and the PHB synthase in the cytoplasm of Arabidopsis cell, expression of the PHB pathway in the pastids was achieved by modifying the PHB enzymes with plastid targeting signals. This strategy resulted in a significant increase in the formation of PHB in Arabidopsis, with a maximum of 14% of the leaf dry weight . The increase in PHB production is most likely due to the higher flux in the plastids of acetyl-CoA, the precursor for PHB synthesis. A detailed study of metabolic fluxes in Arabidopsis plants producing high levels of PHB could help to determine the potential problems and limitations of PHB synthesis in Arabidopsis and could be useful for optimising strategies for the production of PHB in crop plants. The knowledge on PHB production could also be used for the production of PHAs other than PHB. Apart from PHB, no other PHAs have been produced in an eukaryotic system. Arabidopsis will therefore be used as a model system for the production in eukaryotes of more complex PHAs, such as poly(hydroxybutyrate-co-hydroxyvylerate) or medium-chain-lenght-PHAs.

Protein-protein interactions between adenovirus DNA polymerase and nuclear factor I mediate formation of the DNA replication preinitiation complex.

The in vitro adenovirus (Ad) DNA replication system provides an assay to study the interaction of viral and host replication proteins with the DNA template in the formation of the preinitiation complex. This initiation system requires in addition to the origin DNA sequences 1) Ad DNA polymerase (Pol), 2) Ad preterminal protein (pTP), the covalent acceptor for protein-primed DNA replication, and 3) nuclear factor I (NFI), a host cell protein identical to the CCAAT box-binding transcription factor. The interactions of these proteins were studied by coimmunoprecipitation and Ad origin DNA binding assays. The Ad Pol can bind to origin sequences only in the presence of another protein which can be either pTP or NFI. While NFI alone can bind to its origin recognition sequence, pTP does not specifically recognize DNA unless Ad Pol is present. Thus, protein-protein interactions are necessary for the targetting of either Ad Pol or pTP to the preinitiation complex. DNA footprinting demonstrated that the Ad DNA site recognized by the pTP.Pol complex was within the first 18 bases at the end of the template which constitutes the minimal origin of replication. Mutagenesis studies have defined the Ad Pol interaction site on NFI between amino acids 68-150, which overlaps the DNA binding and replication activation domain of this factor. A putative zinc finger on the Ad Pol has been mutated to a product that fails to bind the Ad origin sequences but still interacts with pTP. These results indicate that both protein-protein and protein-DNA interactions mediate specific recognition of the replication origin by Ad DNA polymerase.

High-density collagen gel tubes as a matrix for primary human bladder smooth muscle cells.

Tissue-engineered grafts for the urinary tract are being investigated for the potential treatment of several urologic diseases. These grafts, predominantly tubular-shaped, usually require in vitro culture prior to implantation to allow cell engraftment on initially cell-free scaffolds. We have developed a method to produce tubular-shaped collagen scaffolds based on plastic compression. Our approach produces a ready cell-seeded graft that does not need further in vitro culture prior to implantation. The tubular collagen scaffolds were in particular investigated for their structural, mechanical and biological properties. The resulting construct showed an especially high collagen density, and was characterized by favorable mechanical properties assessed by axial extension and radial dilation. Young modulus in particular was greater than non-compressed collagen tubes. Seeding densities affected proliferation rate of primary human bladder smooth muscle cells. An optimal seeding density of 10(6) cells per construct resulted in a 25-fold increase in Alamar blue-based fluorescence after 2 wk in culture. These high-density collagen gel tubes, ready seeded with smooth muscle cells could be further seeded with urothelial cells, drastically shortening the production time of graft for urinary tract regeneration.

The roles of flux- and decompression melting and their respective fractionation lines for continental crust formation: Evidence from the Kohistan arc

Delamination and foundering of the lower continental crust (LCC) into the mantle is part of the crust-forming mechanism. However, knowledge of the composition and mineralogy of the preserved or delaminated LCC over geological timescales remains scarce. We provide a synopsis of recent research within the Kohistan arc (Pakistan) and demonstrate that hydrous and less hydrous liquid lines of descent related to flux assisted and decompression mantle melting, respectively, produce compositionally different lower crustal rocks. The argument refers to two lower crustal sections exposed in Kohistan, the older Southern Plutonic Complex (SPC) and the younger Chilas Complex. The SPC typifies a hydrous, high-pressure fractionation sequence of olivine-pyroxenes-garnet-Fe/Ti-oxide-amphibole-plagioclase. The Chilas Complex illustrates a less hydrous fractionation sequence of olivine-clinopyroxene-orthopyroxene-plagioclase-amphibole. Despite the similarity of the Chilas Complex rocks to proposed lower crust compositions, the less hydrous fractionation results in unrealistically small volumes of silica-rich rocks, precluding the Chilas Complex gabbros to represent the magmatic complement to the upper crust. The composition of the SPC lower crust differs markedly from bulk lower crust estimates, but is complementary to silica-rich rocks exposed along this section and in the Kohistan batholith. These observations inspire a composite model for the formation of continental crust (CC) where the negatively buoyant delaminated and the buoyant preserved lower continental crusts (LCC) differ in genesis, mineralogy, and composition. We propose that the upper, non-sedimentary subsequent removal of the complementary, negatively buoyant garnet-pyroxene-amphibole-plagioclase-rich cumulates. In contrast, the LCC, which is buoyant and preserved over geological timescales, is formed by less hydrous parental mantle melts. We suggest that the bulk continental crust composition is related to mixing of these petrologically not directly related end members. Published by Elsevier B.V.

Xenopus peroxisome proliferator activated receptors: genomic organization, response element recognition, heterodimer formation with retinoid X receptor and activation by fatty acids.

Peroxisome proliferator activated receptors are ligand activated transcription factors belonging to the nuclear hormone receptor superfamily. Three cDNAs encoding such receptors have been isolated from Xenopus laevis (xPPAR alpha, beta, and gamma). Furthermore, the gene coding for xPPAR beta has been cloned, thus being the first member of this subfamily whose genomic organization has been solved. Functionally, xPPAR alpha as well as its mouse and rat homologs are thought to play an important role in lipid metabolism due to their ability to activate transcription of a reporter gene through the promoter of the acyl-CoA oxidase (ACO) gene. ACO catalyzes the rate limiting step in the peroxisomal beta-oxidation of fatty acids. Activation is achieved by the binding of xPPAR alpha on a regulatory element (DR1) found in the promoter region of this gene, xPPAR beta and gamma are also able to recognize the same type of element and are, as PPAR alpha, able to form heterodimers with retinoid X receptor. All three xPPARs appear to be activated by synthetic peroxisome proliferators as well as by naturally occurring fatty acids, suggesting that a common mode of action exists for all the members of this subfamily of nuclear hormone receptors.