Chromosomal rearrangement and genetic structure in the shrews of the Sorex araneus group

ABSTRACT The role of chromosomal rearrangements in the speciation process is much debated and many theoretical models have been developed. The shrews of the Sorex araneus group offer extraordinary opportunities to study the relationship between chromosomal variation and speciation. Indeed, this group of morphologically very similar species received a great deal of attention due to its karyotypic variability, which is mainly attributed to Robertsonian fusions. To explore the impact of karyotypic changes on genetic differentiation, we first studied the relationship between genetic and karyotypic structure among Alpine species and among chromosome races of the S. araneus group using Bayesian admixture analyses. The results of these analyses confirmed the taxonomic status of the studied species even though introgression can still be detected between species. Moreover, the strong spatial sub-structure highlighted the role of historical factors (e.g. geographical isolation) on genetic structure. Next, we studied gene flow at the chromosome level to address the question of the impact of chromosomal rearrangements on genetic differentiation. We used flow sorted chromosomes from three different karyotypic taxa of the S. araneus group to map microsatellite markers at the chromosóme arm level. We have been able to map 24 markers and to show that the karyotypic organisation of these taxa is well conserved, which suggests that these markers can be used for further inter-taxa studies. A general prediction of chromosomal speciation models is that genetic differentiation between two taxa should be larger across rearranged chromosomes than across chromosomes common to both taxa. We combined two approaches using mapped microsatellites to test this prediction. First, we studied the genetic differentiation among five shrew taxa placed at different evolutionary levels (i.e. within and among species). In this large scale study, we detected an overall significant difference in genetic structure between rearranged vs. common chromosomes. Moreover, this effect varied among pairwise comparisons, which allowed us to differentiate the role of the karyotypic complexity of hybrids and of the evolutionary divergence between taxa. Secondly, we compared the levels of gene flow measured across common vs. rearranged chromosomes in two karyotypically different hybrid zones (strong vs. low complexity of hybrids), which show similar levels of genetic structure. We detected a significantly stronger genetic structure across rearranged chromosomes in the hybrid zone showing the highest level of hybrid complexity. The large variance observed among loci suggested that other factors, such as the position of markers within the chromosome, also certainly affects genetic structure. In conclusion, our results strongly support the role of chromosomal rearrangements in the reproductive barrier and suggest their importance in speciation process of the S. araneus group. RESUME Le rôle des réarrangements chromosomiques dans les processus de spéciation est fortement débattu et de nombreux modèles théoriques ont été développés sur le sujet. Les musaraignes du groupe Sorex araneus présentent de nombreuses opportunités pour étudier les relations entre les variations chromosomiques et la spéciation. En effet, ce groupe d'espèces morphologiquement très proches a attiré l'attention des chercheurs en raison de sa variabilité caryotypique principalement attribuée à des fusions Robertsoniennes. Pour explorer l'impact des changements caryotypiques sur la différenciation génétique, nous avons tout d'abord étudié les relations entre la structure génétique et caryotypique de races chromosomiques et d'espèces alpine du groupe S. araneus en utilisant des analyses Bayesiennes d' « admixture ». Les résultats de ces analyses ont confirmé le statut taxonomique des espèces étudiées bien que nous ayons détecté de l'introgression entre espèces. L'observation d'une sous structure spatiale relativement forte souligne l'importance des facteurs historiques (telle que l'isolation géographique) sur la structure génétique de ce groupe. Ensuite, nous avons étudié le flux de gène au niveau des chromosomes pour aborder de manière directe la question de l'impact des réarrangements chromosomiques sur la différenciation génétique. En conséquence, nous avons utilisé des tris de chromosomes de trois taxons du groupe S. araneus pour localiser des marqueurs microsatellites au niveau du bras chromosomique. Au cours de cette étude, nous avons pu localiser 24 marqueurs et montrer une forte conservation dans l'organisation du caryotype de ces taxa. Ce résultat suggère que leur utilisation est appropriée pour des études entre taxa. Une prédiction générale à tous les modèles de spéciation chromosomique correspond à la plus grande différenciation génétique des chromosomes réarrangés que des chromosomes communs. Nous avons combiné deux approches utilisant des microsatellites localisés au niveau du bras chromosomique pour tester cette prédiction. Premièrement, nous avons étudié la différenciation génétique entre cinq taxa du groupe S. araneus se trouvant à des niveaux évolutifs différents (i.e. à l'intérieur et entre espèce). Au cours de cette étude, nous avons détecté une différenciation globale significativement plus élevée sur les chromosomes réarrangés. Cet effet varie entre les comparaisons, ce qui nous a permis de souligner le rôle de la complexité caryotypique des hybrides et du niveau de divergence évolutive entre taxa. Deuxièmement, nous avons comparé le flux de gènes des chromosomes communs et réarrangés dans deux zones d'hybridation caryotypiquement différentes (forte vs. Faible complexité des hybrides) mais présentant un niveau de différenciation génétique similaire. Ceci nous a permis de détecter une structure génétique significativement plus élevée sur les chromosomes réarrangés au centre de la zone d'hybridation présentant la plus grande complexité caryotypic. La forte variance observée entre loci souligne en outre le fait que d'autres facteurs, tel que la position du marqueur sur le chromosome, affectent probablement aussi la structure génétique mesurée. En conclusion, nos résultats supportent fortement le rôle des réarrangements chromosomiques dans la barrière reproductive entre espèces ainsi que leur importance dans les processus de spéciation des musaraignes du groupe S. araneus.

Crystal structure of yeast peroxisomal multifunctional enzyme: structural basis for substrate specificity of (3R)-hydroxyacyl-CoA dehydrogenase units.

(3R)-hydroxyacyl-CoA dehydrogenase is part of multifunctional enzyme type 2 (MFE-2) of peroxisomal fatty acid beta-oxidation. The MFE-2 protein from yeasts contains in the same polypeptide chain two dehydrogenases (A and B), which possess difference in substrate specificity. The crystal structure of Candida tropicalis (3R)-hydroxyacyl-CoA dehydrogenase AB heterodimer, consisting of dehydrogenase A and B, determined at the resolution of 2.2A, shows overall similarity with the prototypic counterpart from rat, but also important differences that explain the substrate specificity differences observed. Docking studies suggest that dehydrogenase A binds the hydrophobic fatty acyl chain of a medium-chain-length ((3R)-OH-C10) substrate as bent into the binding pocket, whereas the short-chain substrates are dislocated by two mechanisms: (i) a short-chain-length 3-hydroxyacyl group ((3R)-OH-C4) does not reach the hydrophobic contacts needed for anchoring the substrate into the active site; and (ii) Leu44 in the loop above the NAD(+) cofactor attracts short-chain-length substrates away from the active site. Dehydrogenase B, which can use a (3R)-OH-C4 substrate, has a more shallow binding pocket and the substrate is correctly placed for catalysis. Based on the current structure, and together with the structure of the 2-enoyl-CoA hydratase 2 unit of yeast MFE-2 it becomes obvious that in yeast and mammalian MFE-2s, despite basically identical functional domains, the assembly of these domains into a mature, dimeric multifunctional enzyme is very different.

The effects of physiologically plausible connectivity structure on local and global dynamics in large scale brain models.

Functionally relevant large scale brain dynamics operates within the framework imposed by anatomical connectivity and time delays due to finite transmission speeds. To gain insight on the reliability and comparability of large scale brain network simulations, we investigate the effects of variations in the anatomical connectivity. Two different sets of detailed global connectivity structures are explored, the first extracted from the CoCoMac database and rescaled to the spatial extent of the human brain, the second derived from white-matter tractography applied to diffusion spectrum imaging (DSI) for a human subject. We use the combination of graph theoretical measures of the connection matrices and numerical simulations to explicate the importance of both connectivity strength and delays in shaping dynamic behaviour. Our results demonstrate that the brain dynamics derived from the CoCoMac database are more complex and biologically more realistic than the one based on the DSI database. We propose that the reason for this difference is the absence of directed weights in the DSI connectivity matrix.

Role of Notch signaling in epidermis and appendages

Résumé Dans la peau, il a été montré que Notch1 induit l'arrêt de la prolifération et la différentiation des keratinocytes. L'inactivation de Notch1 cause une hyperplasie de l'épiderme et la formation de carcinomes basaux cellulaires. Notre groupe a principalement identifié deux voies de signalisations, la voie Shh et la voie Wnt, qui sont dérégulées en conséquence de l'inactivation de Notch1 dans la peau. Nous avons démontré l'habilité de Notch1 à réprimer la voie Wnt induite par ß-catenin dans les keratinocytes primaires ainsi que dans d'autres types de cellules épithéliales humaines. De plus, nous avons pu déterminer que Notch1 régule cette voie, probablement en favorisant la phosphorylation de ß-catenin par le complexe axin/APC/GSK-3ß. La protéine faisant partie de la voie Wnt, ou la protéine affectant la voie Wnt, qui est régulée par Notch1 est sujette à de plus amples investigations. Un autre but de cette étude a été l'identification de potentiels gènes cibles de Notch1 autres que ceux faisant partie des voies de signalisation Shh et Wnt précédemment évoquées. Ce projet fut abordé par l'analyse de puces à ADN (ISREC et Affymetrix) qui ont été utilisées pour des expériences de gain et de perte de fonction de Notch1 dans des keratinocytes prúmaires. En plus de l'hyperplasie épidermale, les souris Notch1 déficiente ont une perte importante de poils. Nous avons montré que Notch1 est nécessaire pour le développement et l'homéostasie des follicules pileux. En effet, l'inactivation du gène Notch1 mediée par l'activation des kératines 5 ou 14 dans l'épiderme, cause des défauts du cycle ainsi que de la structure des poils. De plus, d'autres appendices de la peau, comme les glandes sudoripares et de Meibomius, ont une structure anormale et sont non fonctionnelles dans les souris Notch1 déficiente. Finalement, nous avons observé que la déficience de Notch1 dans l'épithélium cornéen mène à la formation d'une plaque épidermale opaque sur la cornée. Basé sur l'hypothèse que le défaut des glandes de Meibomius des souris Notch1 déficientes cause des lésions de la surface oculaire, nous avons montré que Notch1 est essentiel pour la cicatrisation de la cornée. Lorsque Notch1 est absent, les cellules souches de l'épithélium cornéen ne sont plus capables de se différentier en cellules cornéennes, mais réparent la blessure en se différentiant en épiderme. Ce résultat indique que Notch1 est essentiel pour la différentiation de cellules souches de la cornée qui sont spécifiquement impliquées dans la réparation de la cornée. De plus, nous avons montré que l'expression de CRBP1 dans l'épithélium cornéen est diminuée en l'absence de Notch1, ceci étant possiblement à l'origine de la formation de la plaque épidermale. Abstract: In the skin, Notch1 has been shown to trigger cell growth arrest and differentiation of keratinocytes. Notch1 inactivation results in epidermal hyperplasia and subsequent formation of basal cell carcinoma-like (BCC-like) tumors. So far our group has identified two main pathways, the Shh and the Wnt pathway, that are deregulated as a consequence of Notch1 inactivation in the skin. We showed the ability of Notch1 to represses ß-catenin-mediated Wnt signaling in primary keratinocytes as well as in other types of human epithelial cells. In addition we were able to determine that Notch1 regulates this pathway possibly by enhancing ß-catenin phosphorylation by the axin/APC/GSK-3ß complex. The exact target protein of the Wnt pathway or target protein that affects the Wnt pathway, and that is regulated by Notch1, is subject of current investigation. Another aim of this study was the identification of possible Notch1 target genes in addition to those of the Shh and Wnt signaling pathways. This was addressed by gene chip analysis using ISREC as well as Affymetrix microarrays for gain and loss of function of Notch1 in mouse primary keratinocytes. In addition to epidermal hyperplasia, Notch1 deficient mice show an important hair loss. We showed that Notch1 is required for postnatal development and homeostasis of hair follicles. Indeed, keratin5 or keratinl4-driven Cre recombinase-mediated inactivation of the Notch1 gene in the epidermis causes perturbations of the hair cycle and structural defects of the hair follicle. Moreover, other skin appendages, like the sweat and Meibomian glands show abnormal morphology and are not functional in the Notch 1 deficient mice. Finally, we observed that Notch1 deficiency in the corneal epithelium leads to the formation of an epidermal corneal plaque. Based on the hypothesis that the Meiboinian gland defect in the Notch1 deficient mice results in lesions of the eye surface, we showed that Notch1 is essential for wound-healing of the cornea. In absence of Notch1 the stem cells of the corneal epithelium are no longer able to differentiate in the corneal fate but instead repair the wound by differentiating into skin-like epidermis. This result indicated that Notch1 is essential for the differentiation of corneal stem cells specifically implicated in corneal wound-healing. Moreover, we showed that CRBP1 expression in the corneal epithelium was lost in the absence of Notch1, possibly being at the origin of plaque formation.

Urocortins improve dystrophic skeletal muscle structure and function through both PKA- and Epac-dependent pathways.

In Duchenne muscular dystrophy, the absence of dystrophin causes progressive muscle wasting and premature death. Excessive calcium influx is thought to initiate the pathogenic cascade, resulting in muscle cell death. Urocortins (Ucns) have protected muscle in several experimental paradigms. Herein, we demonstrate that daily s.c. injections of either Ucn 1 or Ucn 2 to 3-week-old dystrophic mdx(5Cv) mice for 2 weeks increased skeletal muscle mass and normalized plasma creatine kinase activity. Histological examination showed that Ucns remarkably reduced necrosis in the diaphragm and slow- and fast-twitch muscles. Ucns improved muscle resistance to mechanical stress provoked by repetitive tetanizations. Ucn 2 treatment resulted in faster kinetics of contraction and relaxation and a rightward shift of the force-frequency curve, suggesting improved calcium homeostasis. Ucn 2 decreased calcium influx into freshly isolated dystrophic muscles. Pharmacological manipulation demonstrated that the mechanism involved the corticotropin-releasing factor type 2 receptor, cAMP elevation, and activation of both protein kinase A and the cAMP-binding protein Epac. Moreover, both STIM1, the calcium sensor that initiates the assembly of store-operated channels, and the calcium-independent phospholipase A(2) that activates these channels were reduced in dystrophic muscle by Ucn 2. Altogether, our results demonstrate the high potency of Ucns for improving dystrophic muscle structure and function, suggesting that these peptides may be considered for treatment of Duchenne muscular dystrophy.

Fonction ventriculaire gauche après revascularisation pour occlusion d'une coronaire d'une durée de 1-2 heures [Left ventricular function following revascularization for occlusion of a coronary artery lasting 1 to 2 hours].

The time-lag between coronary occlusion and irreversible damage to the myocardium is ill-defined in man. In 10 patients the changes in left ventricular function have been studied after coronary occlusion during diagnostic or therapeutic cardiac catheterization of 1-2 hours' duration. Revascularization was achieved either surgically or through intracoronary streptokinase infusion. The interval between occlusion and onset of extracorporal circulation or reopening was 61 to 119 minutes. Despite enzyme elevation (CPK, CK-MB, SGOT) and appearance of Q-waves in 5 patients, no significant alteration of left ventricular function was noted on repeat cardiac catheterization 10 to 230 days after the accident. These observations, suggest that coronary occlusion of 1-2 hours' duration fails to produce significant irreversible damage to the myocardium despite electrocardiographic and enzymatic signs of myocardial infarction.

La fonction de Moi auxiliaire dans la prise en charge des douloureux chroniques [The role of the auxiliary ego in the care of the chronic pain patient]

La prise en charge des patients souffrant de douleurs chroniques, à l'interface entre corps et psyché, nécessite une approche globale et souvent un réseau de soins coordonnés, contenant et stable. La psychiatrie de liaison a naturellement trouvé sa place dans ce réseau de soins spécifiques auprès des différents soignants impliqués. Les réflexions issues de cette expérience ont pour objectif de mieux comprendre le rôle thérapeutique des soignants et font émerger la notion de Moi auxiliaire comme élément clé dans le traitement de ces patients. Dans cet article, nous reprendrons les fondements historiques et conceptuels de la fonction de Moi auxiliaire pour nous intéresser à ses différentes applications dans ces prises en charge : consultation médicale, psychothérapie individuelle ou de groupe, colloque interdisciplinaire. The management of the patient suffering from chronic pain, situated on the interface between body and psyche, necessitates a global approach and often a coordinated, stable and containing network of care. Liaison psychiatry has become part of this network, together with various health care professionals from somatic disciplines. Based on these experiences, this article aims to better understand the therapeutic role of those who take care of the chronic pain patient by identifying the auxiliary ego as a key element of care. The historical development and conceptual framework of the auxiliary ego are utilized to highlight its roles in the different aspects of care of these patients:in the medical consultation, individual psychotherapy, group psychotherapy and in the interdisciplinary meetings.

Time-lapse and probabilistic inversion strategies for plane-wave electromagnetic data.

L'utilisation efficace des systèmes géothermaux, la séquestration du CO2 pour limiter le changement climatique et la prévention de l'intrusion d'eau salée dans les aquifères costaux ne sont que quelques exemples qui démontrent notre besoin en technologies nouvelles pour suivre l'évolution des processus souterrains à partir de la surface. Un défi majeur est d'assurer la caractérisation et l'optimisation des performances de ces technologies à différentes échelles spatiales et temporelles. Les méthodes électromagnétiques (EM) d'ondes planes sont sensibles à la conductivité électrique du sous-sol et, par conséquent, à la conductivité électrique des fluides saturant la roche, à la présence de fractures connectées, à la température et aux matériaux géologiques. Ces méthodes sont régies par des équations valides sur de larges gammes de fréquences, permettant détudier de manières analogues des processus allant de quelques mètres sous la surface jusqu'à plusieurs kilomètres de profondeur. Néanmoins, ces méthodes sont soumises à une perte de résolution avec la profondeur à cause des propriétés diffusives du champ électromagnétique. Pour cette raison, l'estimation des modèles du sous-sol par ces méthodes doit prendre en compte des informations a priori afin de contraindre les modèles autant que possible et de permettre la quantification des incertitudes de ces modèles de façon appropriée. Dans la présente thèse, je développe des approches permettant la caractérisation statique et dynamique du sous-sol à l'aide d'ondes EM planes. Dans une première partie, je présente une approche déterministe permettant de réaliser des inversions répétées dans le temps (time-lapse) de données d'ondes EM planes en deux dimensions. Cette stratégie est basée sur l'incorporation dans l'algorithme d'informations a priori en fonction des changements du modèle de conductivité électrique attendus. Ceci est réalisé en intégrant une régularisation stochastique et des contraintes flexibles par rapport à la gamme des changements attendus en utilisant les multiplicateurs de Lagrange. J'utilise des normes différentes de la norme l2 pour contraindre la structure du modèle et obtenir des transitions abruptes entre les régions du model qui subissent des changements dans le temps et celles qui n'en subissent pas. Aussi, j'incorpore une stratégie afin d'éliminer les erreurs systématiques de données time-lapse. Ce travail a mis en évidence l'amélioration de la caractérisation des changements temporels par rapport aux approches classiques qui réalisent des inversions indépendantes à chaque pas de temps et comparent les modèles. Dans la seconde partie de cette thèse, j'adopte un formalisme bayésien et je teste la possibilité de quantifier les incertitudes sur les paramètres du modèle dans l'inversion d'ondes EM planes. Pour ce faire, je présente une stratégie d'inversion probabiliste basée sur des pixels à deux dimensions pour des inversions de données d'ondes EM planes et de tomographies de résistivité électrique (ERT) séparées et jointes. Je compare les incertitudes des paramètres du modèle en considérant différents types d'information a priori sur la structure du modèle et différentes fonctions de vraisemblance pour décrire les erreurs sur les données. Les résultats indiquent que la régularisation du modèle est nécessaire lorsqu'on a à faire à un large nombre de paramètres car cela permet d'accélérer la convergence des chaînes et d'obtenir des modèles plus réalistes. Cependent, ces contraintes mènent à des incertitudes d'estimations plus faibles, ce qui implique des distributions a posteriori qui ne contiennent pas le vrai modèledans les régions ou` la méthode présente une sensibilité limitée. Cette situation peut être améliorée en combinant des méthodes d'ondes EM planes avec d'autres méthodes complémentaires telles que l'ERT. De plus, je montre que le poids de régularisation des paramètres et l'écart-type des erreurs sur les données peuvent être retrouvés par une inversion probabiliste. Finalement, j'évalue la possibilité de caractériser une distribution tridimensionnelle d'un panache de traceur salin injecté dans le sous-sol en réalisant une inversion probabiliste time-lapse tridimensionnelle d'ondes EM planes. Etant donné que les inversions probabilistes sont très coûteuses en temps de calcul lorsque l'espace des paramètres présente une grande dimension, je propose une stratégie de réduction du modèle ou` les coefficients de décomposition des moments de Legendre du panache de traceur injecté ainsi que sa position sont estimés. Pour ce faire, un modèle de résistivité de base est nécessaire. Il peut être obtenu avant l'expérience time-lapse. Un test synthétique montre que la méthodologie marche bien quand le modèle de résistivité de base est caractérisé correctement. Cette méthodologie est aussi appliquée à un test de trac¸age par injection d'une solution saline et d'acides réalisé dans un système géothermal en Australie, puis comparée à une inversion time-lapse tridimensionnelle réalisée selon une approche déterministe. L'inversion probabiliste permet de mieux contraindre le panache du traceur salin gr^ace à la grande quantité d'informations a priori incluse dans l'algorithme. Néanmoins, les changements de conductivités nécessaires pour expliquer les changements observés dans les données sont plus grands que ce qu'expliquent notre connaissance actuelle des phénomenès physiques. Ce problème peut être lié à la qualité limitée du modèle de résistivité de base utilisé, indiquant ainsi que des efforts plus grands devront être fournis dans le futur pour obtenir des modèles de base de bonne qualité avant de réaliser des expériences dynamiques. Les études décrites dans cette thèse montrent que les méthodes d'ondes EM planes sont très utiles pour caractériser et suivre les variations temporelles du sous-sol sur de larges échelles. Les présentes approches améliorent l'évaluation des modèles obtenus, autant en termes d'incorporation d'informations a priori, qu'en termes de quantification d'incertitudes a posteriori. De plus, les stratégies développées peuvent être appliquées à d'autres méthodes géophysiques, et offrent une grande flexibilité pour l'incorporation d'informations additionnelles lorsqu'elles sont disponibles. -- The efficient use of geothermal systems, the sequestration of CO2 to mitigate climate change, and the prevention of seawater intrusion in coastal aquifers are only some examples that demonstrate the need for novel technologies to monitor subsurface processes from the surface. A main challenge is to assure optimal performance of such technologies at different temporal and spatial scales. Plane-wave electromagnetic (EM) methods are sensitive to subsurface electrical conductivity and consequently to fluid conductivity, fracture connectivity, temperature, and rock mineralogy. These methods have governing equations that are the same over a large range of frequencies, thus allowing to study in an analogous manner processes on scales ranging from few meters close to the surface down to several hundreds of kilometers depth. Unfortunately, they suffer from a significant resolution loss with depth due to the diffusive nature of the electromagnetic fields. Therefore, estimations of subsurface models that use these methods should incorporate a priori information to better constrain the models, and provide appropriate measures of model uncertainty. During my thesis, I have developed approaches to improve the static and dynamic characterization of the subsurface with plane-wave EM methods. In the first part of this thesis, I present a two-dimensional deterministic approach to perform time-lapse inversion of plane-wave EM data. The strategy is based on the incorporation of prior information into the inversion algorithm regarding the expected temporal changes in electrical conductivity. This is done by incorporating a flexible stochastic regularization and constraints regarding the expected ranges of the changes by using Lagrange multipliers. I use non-l2 norms to penalize the model update in order to obtain sharp transitions between regions that experience temporal changes and regions that do not. I also incorporate a time-lapse differencing strategy to remove systematic errors in the time-lapse inversion. This work presents improvements in the characterization of temporal changes with respect to the classical approach of performing separate inversions and computing differences between the models. In the second part of this thesis, I adopt a Bayesian framework and use Markov chain Monte Carlo (MCMC) simulations to quantify model parameter uncertainty in plane-wave EM inversion. For this purpose, I present a two-dimensional pixel-based probabilistic inversion strategy for separate and joint inversions of plane-wave EM and electrical resistivity tomography (ERT) data. I compare the uncertainties of the model parameters when considering different types of prior information on the model structure and different likelihood functions to describe the data errors. The results indicate that model regularization is necessary when dealing with a large number of model parameters because it helps to accelerate the convergence of the chains and leads to more realistic models. These constraints also lead to smaller uncertainty estimates, which imply posterior distributions that do not include the true underlying model in regions where the method has limited sensitivity. This situation can be improved by combining planewave EM methods with complimentary geophysical methods such as ERT. In addition, I show that an appropriate regularization weight and the standard deviation of the data errors can be retrieved by the MCMC inversion. Finally, I evaluate the possibility of characterizing the three-dimensional distribution of an injected water plume by performing three-dimensional time-lapse MCMC inversion of planewave EM data. Since MCMC inversion involves a significant computational burden in high parameter dimensions, I propose a model reduction strategy where the coefficients of a Legendre moment decomposition of the injected water plume and its location are estimated. For this purpose, a base resistivity model is needed which is obtained prior to the time-lapse experiment. A synthetic test shows that the methodology works well when the base resistivity model is correctly characterized. The methodology is also applied to an injection experiment performed in a geothermal system in Australia, and compared to a three-dimensional time-lapse inversion performed within a deterministic framework. The MCMC inversion better constrains the water plumes due to the larger amount of prior information that is included in the algorithm. The conductivity changes needed to explain the time-lapse data are much larger than what is physically possible based on present day understandings. This issue may be related to the base resistivity model used, therefore indicating that more efforts should be given to obtain high-quality base models prior to dynamic experiments. The studies described herein give clear evidence that plane-wave EM methods are useful to characterize and monitor the subsurface at a wide range of scales. The presented approaches contribute to an improved appraisal of the obtained models, both in terms of the incorporation of prior information in the algorithms and the posterior uncertainty quantification. In addition, the developed strategies can be applied to other geophysical methods, and offer great flexibility to incorporate additional information when available.

The mycorrhizal contribution to plant productivity, plant nutrition and soil structure in experimental grassland.

Previous studies have shown that arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) can influence plant diversity and ecosystem productivity. However, little is known about the effects of AMF and different AMF taxa on other important community properties such as nutrient acquisition, plant survival and soil structure. We established experimental grassland microcosms and tested the impact of AMF and of different AMF taxa on a number of grassland characteristics. We also tested whether plant species benefited from the same or different AMF taxa in subsequent growing seasons. AMF enhanced phosphorus acquisition, soil aggregation and survival of several plant species, but AMF did not increase total plant productivity. Moreover, AMF increased nitrogen acquisition by some plant species, but AMF had no effect on total N uptake by the plant community. Plant growth responses to AMF were temporally variable and some plant species obtained the highest biomass with different AMF in different years. Hence the results indicate that it may be beneficial for a plant to be colonized by different AMF taxa in different seasons. This study shows that AMF play a key role in grassland by improving plant nutrition and soil structure, and by regulating the make-up of the plant community.

Dynamic properties of human brain structure: learning-related changes in cortical areas and associated fiber connections.

Recent findings in neuroscience suggest that adult brain structure changes in response to environmental alterations and skill learning. Whereas much is known about structural changes after intensive practice for several months, little is known about the effects of single practice sessions on macroscopic brain structure and about progressive (dynamic) morphological alterations relative to improved task proficiency during learning for several weeks. Using T1-weighted and diffusion tensor imaging in humans, we demonstrate significant gray matter volume increases in frontal and parietal brain areas following only two sessions of practice in a complex whole-body balancing task. Gray matter volume increase in the prefrontal cortex correlated positively with subject's performance improvements during a 6 week learning period. Furthermore, we found that microstructural changes of fractional anisotropy in corresponding white matter regions followed the same temporal dynamic in relation to task performance. The results make clear how marginal alterations in our ever changing environment affect adult brain structure and elucidate the interrelated reorganization in cortical areas and associated fiber connections in correlation with improvements in task performance.

Prescription d'un traitement hypolipémiant lors d'un syndrome coronarien aigu en fonction du profil lipidique

Introduction: Les données épidémiologiques montrent que seuls25-30% des patients avec syndrome coronarien aigu (SCA) atteignentles valeurs cibles de LDL-cholestérol (LDL-C). Les recommandationsexistantes précisent le choix et le dosage des statines à utiliser enfonction du LDL-C cible souhaité. Le but de cette étude observationnelleétait de connaître les pratiques actuelles au CHUV avant d'introduireune étude d'intervention.Méthode: Pour être inclus, les patients devaient être admis au CHUVpour un SCA avec troponine positive (>= 0.1 microg/l) entre le23.11.2008 et le 29.05.2010. Un bilan lipidique complet (CT, HDL-C,LDL-C, TG) a été dosé à leur admission et un nouveau contrôle desparamètres lipidiques a été effectué à 3 mois. Les hypolipémiantsutilisés durant cette période ont été analysés pour chaque patient.Résultats: 141 patients, 101 hommes (âge moyen 63 ± 13 ans) et 40femmes (âge moyen 73 ± 13 ans) admis aux urgences pour un SCAavec troponine positive ont été inclus. La valeur moyenne du LDL-C àl'admission était de 3,4 ± 1,1 mmol/l (hommes 3,5 ± 1,1; femmes 3,3 ±1,1) et de 2,4 ± 0,8 mmol/l (hommes 2,4 ± 0,8; femmes 2,2 ± 0,7) aucontrôle de 3 mois. Parmi ces 141 patients, 52 (37%) étaient déjàtraités par une statine (36 hommes et 16 femmes). Leur valeur deLDL-C à l'admission était de 2,8 ± 0,9 mmol/l et de 2,5 ± 0,6 mmol/l aucontrôle de 3 mois. 7 patients (13%) ont eu une augmentation dudosage de leur statine, 14 patients (27%) ont eu un changement destatine et 31 patients (60%) n'ont eu aucune modification de leurtraitement. 89 patients n'avaient pas de statine (65 hommes et 24femmes) à leur admission mais ont quitté l'hôpital sous une statine.Leur valeur de LDL-C à l'entrée s'élevait à 3,8 ± 1 mmol/l et à 2,3 ± 0,8mmol/l au contrôle de 3 mois.Conclusion: Chez les patients hospitalisés pour un SCA mais sanstraitement par statine préalable, les résultats montrent une bonneadéquation (peut-être liée au hasard au vu d'une prescriptionstandardisée) entre le traitement prescrit et l'obtention d'un LDL-C ciblesouhaitable à 3 mois. Chez les patients déjà sous traitement de statine,les résultats montrent une faible baisse du LDL-C à 3 mois malgré leurrisque cardio-vasculaire plus élevé. Une prise en charge individualiséesemble d'autant plus nécessaire que le risque est élevé.

Consequences of modified lipid and glucose metabolism on peripheral nervous system structure and function

284 million people worldwide suffered from type 2 diabetes mellitus (T2DM) in 2010, which will, in approximately half of them, lead to the development of diabetic peripheral neuropathy (DPN). Although DPN is the most common complication of diabetes mellitus and the leading cause of non-traumatic amputations its pathophysiology is still poorly understood. To get more insight into the molecular mechanism underlying DPN in T2DM, I used a rodent model of T2DM, the db/db mice.¦ln vivo electrophysiological recordings of diabetic animals indicated that in addition to reduced nerve conduction velocity db/db mice also present increased nerve excitability. Further ex vivo evaluation of the electrophysiological properties of db/db nerves clearly established a presence of the peripheral nerve hyperexcitability (PNH) phenotype in diabetic animals. Using pharmacological inhibitors we demonstrated that PNH is mostly mediated by the decreased activity of Kv1 channels. ln agreement with these data 1 observed that the diabetic condition led to a reduced presence of the Kv1.2 subunits in juxtaparanodal regions of db/db peripheral nerves whereas its mANA and protein expression levels were not affected. Lmportantly, I confirmed a loss of juxtaparanodal Kv1.2 subunits in nerve biopsies from type 2 diabetic patients. Together these observations indicate that the type 2 diabetic condition leads to potassium-channel mediated changes of nerve excitability thus identifying them as potential drug targets to treat sorne of the DPN related symptoms.¦Schwann cells ensheath and isolate peripheral axons by the production of myelin, which consists of lipids and proteins in a ratio of 2:1. Peripheral myelin protein 2 (= P2, Pmp2 or FABP8) was originally described as one of the most abundant myelin proteins in the peripheral nervous system. P2, which is a member of the fatty acid binding protein (FABP) family, is a 14.8 kDa cytosolic protein expressed on the cytoplasmic side of compact myelin membranes. As indicated by their name, the principal role of FABPs is thought to be the binding and transport of fatty acids.¦To study its role in myelinating glial cells I have recently generated a complete P2 knockout mouse model (P2-/-). I confirmed the loss of P2 in the sciatic nerve of P2-/- mice at the mRNA and protein level. Electrophysiological analysis of the adult (P56) mutant mice revealed a mild but significant reduction in the motor nerve conduction velocity. lnterestingly, this functional change was not accompanied by any detectable alterations in general myelin structure. However, I have observed significant alterations in the mRNA expression level of other FABPs, predominantly FABP9, in the PNS of P2-/- mice as compared to age-matched P2+/+ mice indicating a role of P2 in the glial myelin lipid metabolism.¦Le diabète de type 2 touche 284 million de personnes dans le monde en 2010 et son évolution conduit dans la moitié des cas à une neuropathie périphérique diabétique. Bien que la neuropathie périphérique soit la complication la plus courante du diabète pouvant conduire jusqu'à l'amputation, sa physiopathologie est aujourd'hui encore mal comprise. Dans le but d'améliorer les connaissances moléculaires expliquant les mécanismes de la neuropathie liée au diabète de type 2, j'ai utilisé un modèle murin du diabète de type 2, les souris db/db.¦ln vivo, les enregistrements éléctrophysiologiques des animaux diabétiques montrent qu'en plus d'une diminution de la vitesse de conduction nerveuse, les souris db/db présentent également une augmentation de l'excitabilité nerveuse. Des mesures menées Ex­ vivo ont montré l'existence d'un phénotype d'hyperexcitabilité sur les nerfs périphériques isolés d'animaux diabétiques. Grâce à l'utilisation d'inhibiteurs pharmacologiques, nous avons pu démontrer que l'hyperexcitabilité démontrée était due à une réduction d'activité des canaux Kv1. En accord avec ces données, j'ai observé qu'une situation de diabète conduisait à une diminution des canaux Kv1.2 aux régions juxta-paranodales des nerfs périphériques db/db, alors que l'expression du transcrit et de la protéine restait stable. J'ai également confirmé l'absence de canaux Kv1.2 aux juxta-paranoeuds de biopsies de nerfs de patients diabétiques. L'ensemble de ces observations montrent que les nerfs périphériques chez les patients atteints de diabète de type 2 est due à une diminution des canaux potassiques rapides juxtaparanodaux les identifiant ainsi comme des cibles thérapeutiques potentielles.¦Les cellules de Schwann enveloppent et isolent les axones périphériques d'une membrane spécialisée, la myéline, composée de deux fois plus de lipides que de protéines. La protéine P2 (Pmp2 "peripheral myelin protein 2" ou FABP8 "fatty acid binding protein") est l'une des protéines les plus abondantes au système nerveux périphérique. P2 appartient à la famille de protéines FABP liant et transportant les acides gras et est une protéine cytosolique de 14,8 kDa exprimée du côté cytoplasmique de la myéline compacte.¦Afin d'étudier le rôle de P2 dans les cellules de Schwann myélinisantes, j'ai généré une souris knockout (P2-/-). Après avoir validé l'absence de transcrit et de protéine P2 dans les nerfs sciatiques P2-/-, des mesures électrophysiologiques ont montré une réduction modérée mais significative de la vitesse de conduction du nerf moteur périphérique. Il est important de noter que ces changements fonctionnels n'ont pas pu être associés à quelconque changement dans la structure de la myéline. Cependant, j'ai observé dans les nerfs périphériques P2-/-, une altération significative du niveau d'expression d'ARNm d'autres FABPs et en particulier FABP9. Ce dernier résultat démontre l'importance du rôle de la protéine P2 dans le métabolisme lipidique de la myéline.