Application of low temperature thermochronology to understanding cooling and exhumation in the Central Swiss Alps

THESIS ABSTRACT : Low-temperature thermochronology relies on application of radioisotopic systems whose closure temperatures are below temperatures at which the dated phases are formed. In that sense, the results are interpreted as "cooling ages" in contrast to "formation ages". Owing to the low closure-temperatures, it is possible to reconstruct exhumation and cooling paths of rocks during their residence at shallow levels of the crust, i.e. within first ~10 km of depth. Processes occurring at these shallow depths such as final exhumation, faulting and relief formation are fundamental for evolution of the mountain belts. This thesis aims at reconstructing the tectono-thermal history of the Aar massif in the Central Swiss Alps by means of zircon (U-Th)/He, apatite (U-Th)/He and apatite fission track thermochronology. The strategy involved acquisition of a large number of samples from a wide range of elevations in the deeply incised Lötschen valley and a nearby NEAT tunnel. This unique location allowed to precisely constrain timing, amount and mechanisms of exhumation of the main orographic feature of the Central Alps, evaluate the role of topography on the thermochronological record and test the impact of hydrothermal activity. Samples were collected from altitudes ranging between 650 and 3930 m and were grouped into five vertical profiles on the surface and one horizontal in the tunnel. Where possible, all three radiometric systems were applied to each sample. Zircon (U-Th)/He ages range from 5.1 to 9.4 Ma and are generally positively correlated with altitude. Age-elevation plots reveal a distinct break in slope, which translates into exhumation rate increasing from ~0.4 to ~3 km/Ma at 6 Ma. This acceleration is independently confirmed by increased cooling rates on the order of 100°C/Ma constrained on the basis of age differences between the zircon (U-Th)/He and the remaining systems. Apatite fission track data also plot on a steep age-elevation curve indicating rapid exhumation until the end of the Miocene. The 6 Ma event is interpreted as reflecting tectonically driven uplift of the Aar massif. The late Miocene timing implies that the increase of precipitation in the Pliocene did not trigger rapid exhumation in the Aar massif. The Messinian salinity crisis in the Mediterranean could not directly intensify erosion of the Aar but associated erosional output from the entire Alps may have tapered the orogenic wedge and caused reactivation of thrusting in the Aar massif. The high exhumation rates in the Messinian were followed by a decrease to ~1.3 km/Ma as evidenced by ~8 km of exhumation during last 6 Ma. The slowing of exhumation is also apparent from apatite (U-Th)1He age-elevation data in the northern part of the Lötschen valley where they plot on a ~0.5km/Ma line and range from 2.4 to 6.4 Ma However, from the apatite (U-Th)/He and fission track data from the NEAT tunnel, there is an indication of a perturbation of the record. The apatite ages are youngest under the axis of the valley, in contrast to an expected pattern where they would be youngest in the deepest sections of the tunnel due to heat advection into ridges. The valley however, developed in relatively soft schists while the ridges are built of solid granitoids. In line with hydrological observations from the tunnel, we suggest that the relatively permeable rocks under the valley floor, served as conduits of geothermal fluids that caused reheating leading to partial Helium loss and fission track annealing in apatites. In consequence, apatite ages from the lowermost samples are too young and the calculated exhumation rates may underestimate true values. This study demonstrated that high-density sampling is indispensable to provide meaningful thermochronological data in the Alpine setting. The multi-system approach allows verifying plausibility of the data and highlighting sources of perturbation. RÉSUMÉ DE THÈSE : La thermochronologie de basse température dépend de l'utilisation de systèmes radiométriques dont la température de fermeture est nettement inférieure à la température de cristallisation du minéral. Les résultats obtenus sont par conséquent interprétés comme des âges de refroidissement qui diffèrent des âges de formation obtenus par le biais d'autres systèmes de datation. Grâce aux températures de refroidissement basses, il est aisé de reconstruire les chemins de refroidissement et d'exhumation des roches lors de leur résidence dans la croute superficielle (jusqu'à 10 km). Les processus qui entrent en jeu à ces faibles profondeurs tels que l'exhumation finale, la fracturation et le faillage ainsi que la formation du relief sont fondamentaux dans l'évolution des chaînes de montagne. Ces dernières années, il est devenu clair que l'enregistrement thermochronologique dans les orogènes peut être influencé par le relief et réinitialisé par l'advection de la chaleur liée à la circulation de fluides géothermaux après le refroidissement initial. L'objectif de cette thèse est de reconstruire l'histoire tectono-thermique du massif de l'Aar dans les Alpes suisses Centrales à l'aide de trois thermochronomètres; (U-Th)/He sur zircon, (U-Th)/He sur apatite et les traces de fission sur apatite. Afin d'atteindre cet objectif, nous avons récolté un grand nombre d'échantillons provenant de différentes altitudes dans la vallée fortement incisée de Lötschental ainsi que du tunnel de NEAT. Cette stratégie d'échantillonnage nous a permis de contraindre de manière précise la chronologie, les quantités et les mécanismes d'exhumation de cette zone des Alpes Centrales, d'évaluer le rôle de la topographie sur l'enregistrement thermochronologique et de tester l'impact de l'hydrothermalisme sur les géochronomètres. Les échantillons ont été prélevés à des altitudes comprises entre 650 et 3930m selon 5 profils verticaux en surface et un dans le tunnel. Quand cela à été possible, les trois systèmes radiométriques ont été appliqués aux échantillons. Les âges (U-Th)\He obtenus sur zircons sont compris entre 5.l et 9.4 Ma et sont corrélés de manière positive avec l'altitude. Les graphiques représentant l'âge et l'élévation montrent une nette rupture de la pente qui traduisent un accroissement de la vitesse d'exhumation de 0.4 à 3 km\Ma il y a 6 Ma. Cette accélération de l'exhumation est confirmée par les vitesses de refroidissement de l'ordre de 100°C\Ma obtenus à partir des différents âges sur zircons et à partir des autres systèmes géochronologiques. Les données obtenues par traces de fission sur apatite nous indiquent également une exhumation rapide jusqu'à la fin du Miocène. Nous interprétons cet évènement à 6 Ma comme étant lié à l'uplift tectonique du massif de l'Aar. Le fait que cet évènement soit tardi-miocène implique qu'une augmentation des précipitations au Pliocène n'a pas engendré cette exhumation rapide du massif de l'Aar. La crise Messinienne de la mer méditerranée n'a pas pu avoir une incidence directe sur l'érosion du massif de l'Aar mais l'érosion associée à ce phénomène à pu réduire le coin orogénique alpin et causer la réactivation des chevauchements du massif de l'Aar. L'exhumation rapide Miocène a été suivie pas une diminution des taux d'exhumation lors des derniers 6 Ma (jusqu'à 1.3 km\Ma). Cependant, les âges (U-Th)\He sur apatite ainsi que les traces de fission sur apatite des échantillons du tunnel enregistrent une perturbation de l'enregistrement décrit ci-dessus. Les âges obtenus sur les apatites sont sensiblement plus jeunes sous l'axe de la vallée en comparaison du profil d'âges attendus. En effet, on attendrait des âges plus jeunes sous les parties les plus profondes du tunnel à cause de l'advection de la chaleur dans les flancs de la vallée. La vallée est creusée dans des schistes alors que les flancs de celle-ci sont constitués de granitoïdes plus durs. En accord avec les observations hydrologiques du tunnel, nous suggérons que la perméabilité élevée des roches sous l'axe de la vallée à permi l'infiltration de fluides géothermaux qui a généré un réchauffement des roches. Ce réchauffement aurait donc induit une perte d'Hélium et un recuit des traces de fission dans les apatites. Ceci résulterait en un rajeunissement des âges apatite et en une sous-estimation des vitesses d'exhumation sous l'axe de la vallée. Cette étude à servi à démontrer la nécessité d'un échantillonnage fin et précis afin d'apporter des données thermochronologiques de qualité dans le contexte alpin. Cette approche multi-système nous a permi de contrôler la pertinence des données acquises ainsi que d'identifier les sources possibles d'erreurs lors d'études thermochronologiques. RÉSUMÉ LARGE PUBLIC Lors d'une orogenèse, les roches subissent un cycle comprenant une subduction, de la déformation, du métamorphisme et, finalement, un retour à la surface (ou exhumation). L'exhumation résulte de la déformation au sein de la zone de collision, menant à un raccourcissement et un apaissessement de l'édifice rocheux, qui se traduit par une remontée des roches, création d'une topographie et érosion. Puisque l'érosion agit comme un racloir sur la partie supérieure de l'édifice, des tentatives de corrélation entre les épisodes d'exhumation rapide et les périodes d'érosion intensive, dues aux changements climatiques, ont été effectuées. La connaissance de la chronologie et du lieu précis est d'une importance capitale pour une quelconque reconstruction de l'évolution d'une chaîne de montagne. Ces critères sont donnés par un retraçage des changements de la température de la roche en fonction du temps, nous donnant le taux de refroidissement. L'instant auquel les roches ont refroidit, passant une certaine température, est contraint par l'application de techniques de datation par radiométrie. Ces méthodes reposent sur la désintégration des isotopes radiogéniques, tels que l'uranium et le potassium, tous deux abondants dans les roches de la croûte terrestre. Les produits de cette désintégration ne sont pas retenus dans les minéraux hôtes jusqu'au moment du refroidissement de la roche sous une température appelée 'de fermeture' , spécifique à chaque système de datation. Par exemple, la désintégration radioactive des atomes d'uranium et de thorium produit des atomes d'hélium qui s'échappent d'un cristal de zircon à des températures supérieures à 200°C. En mesurant la teneur en uranium-parent, l'hélium accumulé et en connaissant le taux de désintégration, il est possible de calculer à quel moment la roche échantillonnée est passée sous la température de 200°C. Si le gradient géothermal est connu, les températures de fermeture peuvent être converties en profondeurs actuelles (p. ex. 200°C ≈ 7km), et le taux de refroidissement en taux d'exhumation. De plus, en datant par système radiométrique des échantillons espacés verticalement, il est possible de contraindre directement le taux d'exhumation de la section échantillonnée en observant les différences d'âges entre des échantillons voisins. Dans les Alpes suisses, le massif de l'Aar forme une structure orographique majeure. Avec des altitudes supérieures à 4000m et un relief spectaculaire de plus de 2000m, le massif domine la partie centrale de la chaîne de montagne. Les roches aujourd'hui exposées à la surface ont été enfouies à plus de 10 km de profond il y a 20 Ma, mais la topographie actuelle du massif de l'Aar semble surtout s'être développée par un soulèvement actif depuis quelques millions d'années, c'est-à-dire depuis le Néogène supérieur. Cette période comprend un changement climatique soudain ayant touché l'Europe il y a environ 5 Ma et qui a occasionné de fortes précipitations, entraînant certainement une augmentation de l'érosion et accélérant l'exhumation des Alpes. Dans cette étude, nous avons employé le système de datation (U-TH)/He sur zircon, dont la température de fermeture de 200°C est suffisamment basse pour caractériser l'exhumation du Néogène sup. /Pliocène. Les échantillons proviennent du Lötschental et du tunnel ferroviaire le plus profond du monde (NEAT) situé dans la partie ouest du massif de l'Aar. Considérés dans l'ensemble, ces échantillons se répartissent sur un dénivelé de 3000m et des âges de 5.1 à 9.4 Ma. Les échantillons d'altitude supérieure (et donc plus vieux) documentent un taux d'exhumation de 0.4 km/Ma jusqu'à il y a 6 Ma, alors que les échantillons situés les plus bas ont des âges similaires allant de 6 à 5.4 Ma, donnant un taux jusqu'à 3km /Ma. Ces données montrent une accélération dramatique de l'exhumation du massif de l'Aar il y a 6 Ma. L'exhumation miocène sup. du massif prédate donc le changement climatique Pliocène. Cependant, lors de la crise de salinité d'il y a 6-5.3 Ma (Messinien), le niveau de la mer Méditerranée est descendu de 3km. Un tel abaissement de la surface d'érosion peut avoir accéléré l'exhumation des Alpes, mais le bassin sud alpin était trop loin du massif de l'Aar pour influencer son érosion. Nous arrivons à la conclusion que la datation (U-Th)/He permet de contraindre précisément la chronologie et l'exhumation du massif de l'Aar. Concernant la dualité tectonique-érosion, nous suggérons que, dans le cas du massif de l'Aar, la tectonique prédomine.

La geografía en los relatos de viajes castellanos del ocaso de la Edad Media : análisis del discurso y léxico

Résumé Le travail poursuit un triple objectif: A) présenter la place qu'occupe la géographie physique et la géographie urbaine dans un corpus de cinq récits de voyages castillans de la fin du Moyen-Age, en se centrant particulièrement sur le relief, les eaux continentales, les mers, les côtes, le climat, la végétation, la faune et les villes; B) analyser les ressources discursives dont se servent les rédacteurs pour transmettre ces contenus; C) et réunir le lexique géographique des textes, en l'organisant autour des thématiques mentionnées, en définissant les mots et en faisant ressortir leur valeur dans le contexte discursif. L'étude est introduite par une analyse de la situation communicative dans laquelle se forgent les récits du corpus: contexte historique, social, culturel et textuel, d'une part; identité des voyageurs- rédacteurs, identité des destinataires, et objectifs divers aussi bien des voyages que de leur mise en écriture, d'autre part. De cette analyse ressortent quelques intentions et préoccupations communes aux voyageurs-rédacteurs qui pourraient se résumer en: A) une conscience de la difficulté du voyage; B) une conscience de réaliser un mouvement vers un monde éloigné et étrange; C) une volonté de transmettre des connaissances sur le monde; D) un désir de présenter ce qu'ils racontent comme le fruit d'une expérience vécue et de le faire avec véracité. L'analyse introductoire montre également que cette approche du voyage et la conception du récit qui en découle déterminent le choix de certains contenus géographiques et une façon précise d'exposer l'expérience du voyage: les textes transmettent des connaissances sur le monde et construisent un discours informatif sur l'espace, tout en décrivant un univers étrange et en insistant sur leur caractère testimonial. Le corps du travail est articulé en trois parties. Le premier volet permet de faire émerger la place réservée à la géographie, surtout physique, dans les récits. Il dévoile l'intérêt naissant manifesté par les voyageurs-rédacteurs pour la géographie physique et témoigne de la typologie diversifiée des descriptions urbaines. Il éclaire également le rapport intime liant les thématiques privilégiées dans les textes, les intérêts des rédacteurs et de leur public, et les objectifs de chaque récit. La géographie transmise est non-livresque, issue de l'expérience et, par conséquent, partielle. Le deuxième volet montre le fonctionnement d'une description qui est porteuse d'informations sur l'espace et qui véhicule des savoirs sur le monde, en particulier sur le monde inconnu. Les opérations de nommer, mesurer et adjectiver l'espace parcouru, en le comparant ensuite à l'espace connu sont analysées en détail. Cette partie du travail met en exergue les connaissances, les croyances et les valeurs partagées entre rédacteurs et récepteurs sur lesquelles se construit un discours destiné à transmettre de nouveaux savoirs sur le monde. Les textes se présentent, en outre, comme un témoignage basé sur l'expérience des voyageurs: l'importance de l'information acquise par l'ouïe porte les rédacteurs à incorporer dans leurs récits de nombreuses voix qui racontent le monde et fait du discours géographique un discours clairement polyphonique. Enfin, le troisième volet réunit pour la première fois le lexique géographique castillan en usage à la fin du Moyen-Âge. Procédant de textes rédigés par des non spécialistes, il nous permet d'évaluer les connaissances géographiques d'un homme de l'époque et inclut définitions, exemples d'usage des mots en contexte, données étymologiques, diachroniques, morphosyntaxiques, sémantiques et encyclopédiques. Dans son ensemble, la thèse témoigne de l'intérêt d'une approche des récits de voyage par le triple axe thématique, discursif et lexical.

Faire connaître la poésie suisse romande outre-Atlantique: Lausanne - New York aller-retour. Récit d'une verticalité entre identité et altérité

Cet article présente la synthèse du travail de traduction à quatre mains par My. Moraz et Tim Keane un collègue new-yorkais des poètes romands Pierre-Alain Tâche et Pierre Chappuis. Nous avons essayé de revenir sur notre manière de travailler et de mettre en relief les choix opérés dans le passage du français à l'anglais dans ce que ces deux langues ont de spécifique.

FIB-SEM tomography in biology.

Three-dimensional information is much easier to understand than a set of two-dimensional images. Therefore a layman is thrilled by the pseudo-3D image taken in a scanning electron microscope (SEM) while, when seeing a transmission electron micrograph, his imagination is challenged. First approaches to gain insight in the third dimension were to make serial microtome sections of a region of interest (ROI) and then building a model of the object. Serial microtome sectioning is a tedious and skill-demanding work and therefore seldom done. In the last two decades with the increase of computer power, sophisticated display options, and the development of new instruments, an SEM with a built-in microtome as well as a focused ion beam scanning electron microscope (FIB-SEM), serial sectioning, and 3D analysis has become far easier and faster.Due to the relief like topology of the microtome trimmed block face of resin-embedded tissue, the ROI can be searched in the secondary electron mode, and at the selected spot, the ROI is prepared with the ion beam for 3D analysis. For FIB-SEM tomography, a thin slice is removed with the ion beam and the newly exposed face is imaged with the electron beam, usually by recording the backscattered electrons. The process, also called "slice and view," is repeated until the desired volume is imaged.As FIB-SEM allows 3D imaging of biological fine structure at high resolution of only small volumes, it is crucial to perform slice and view at carefully selected spots. Finding the region of interest is therefore a prerequisite for meaningful imaging. Thin layer plastification of biofilms offers direct access to the original sample surface and allows the selection of an ROI for site-specific FIB-SEM tomography just by its pronounced topographic features.

Influence of preoperative leg pain and radiculopathy on outcomes in mono-segmental lumbar total disc replacement: results from a nationwide registry.

PURPOSE: Currently, many pre-conditions are regarded as relative or absolute contraindications for lumbar total disc replacement (TDR). Radiculopathy is one among them. In Switzerland it is left to the surgeon's discretion when to operate if he adheres to a list of pre-defined indications. Contraindications, however, are less clearly specified. We hypothesized that, the extent of pre-operative radiculopathy results in different benefits for patients treated with mono-segmental lumbar TDR. We used patient perceived leg pain and its correlation with physician recorded radiculopathy for creating the patient groups to be compared. METHODS: The present study is based on the dataset of SWISSspine, a government mandated health technology assessment registry. Between March 2005 and April 2009, 577 patients underwent either mono- or bi-segmental lumbar TDR, which was documented in a prospective observational multicenter mode. A total of 416 cases with a mono-segmental procedure were included in the study. The data collection consisted of pre-operative and follow-up data (physician based) and clinical outcomes (NASS form, EQ-5D). A receiver operating characteristic (ROC) analysis was conducted with patients' self-indicated leg pain and the surgeon-based diagnosis "radiculopathy", as marked on the case report forms. As a result, patients were divided into two groups according to the severity of leg pain. The two groups were compared with regard to the pre-operative patient characteristics and pre- and post-operative pain on Visual Analogue Scale (VAS) and quality of life using general linear modeling. RESULTS: The optimal ROC model revealed a leg pain threshold of 40 ≤ VAS > 40 for the absence or the presence of "radiculopathy". Demographics in the resulting two groups were well comparable. Applying this threshold, the mean pre-operative leg pain level was 16.5 points in group 1 and 68.1 points in group 2 (p < 0.001). Back pain levels differed less with 63.6 points in group 1 and 72.6 in group 2 (p < 0.001). Pre-operative quality of life showed considerable differences with an 0.44 EQ-5D score in group 1 and 0.29 in group 2 (p < 0.001, possible score range -0.6 to 1). At a mean follow-up time of 8 months, group 1 showed a mean leg pain improvement of 3.6 points and group 2 of 41.1 points (p < 0.001). Back pain relief was 35.6 and 39.1 points, respectively (p = 0.27). EQ-5D score improvement was 0.27 in group 1 and 0.41 in group 2 (p = 0.11). CONCLUSIONS: Patients labeled as having radiculopathy (group 2) do mostly have pre-operative leg pain levels ≥ 40. Applying this threshold, the patients with pre-operative leg pain do also have more severe back pain and a considerably lower quality of life. Their net benefit from the lumbar TDR is higher and they do have similar post-operative back and leg pain levels as well as the quality of life as patients without pre-operative leg pain. Although randomized controlled trials are required to confirm these findings, they put leg pain and radiculopathy into perspective as absolute contraindications for TDR.

Le grand nymphée de Leptis Magna : étude historiographique, urbanistique et architecturale

RESUME en français Centrée sur le grand nymphée de Leptis Magna la recherche met en évidence l'évolution et la signification de ce monument des eaux dans l'une des plus importantes cités africaines de l'époque romaine en mettant en lumière trois thèmes principaux. L'étude historiographique permet tout d'abord d'appréhender, à l'aide des témoignages littéraires des siècles derniers et d'une abondante documentation d'archive, l'histoire de l'édifice de son ensablement à sa remise au jour, puis de suivre les différentes étapes de son dégagement et de sa restauration, mettant ainsi en relief la perception des divers observateurs à l'encontre du monument. L'étude urbanistique permet ensuite de dégager la signification de l'édifice dans la cité par rapport aux autres monuments du secteur aux différentes périodes de son histoire, ainsi que de reconstituer l'approvisionnement en eau de Leptis Magna. Enfin, l'étude architecturale s'intéresse à l'analyse détaillée des structures, permettant la mise en évidence de la conception initiale, du fonctionnement et des transformations du nymphée. Cette dernière approche, qui s'accompagne d'un catalogue circonstancié des éléments du décor, fait intervenir des considérations sur les techniques de constructions, le traitement des blocs d'ornementation et, d'une manière plus générale, sur ('économie du chantier. Cette recherche permet non seulement de reconstituer l'aspect, le rôle et l'histoire du monument et de le replacer dans la série des nymphées romains, mais aussi de percevoir son impact sur les habitants du lieu aux différents moments de son histoire, cherchant ainsi à rejoindre par l'archéologie des considérations sociologiques. THE GREAT SEVERAN NYMPHAEUM OF LEPTIS MAGNA: HISTORIOGRAPHICAL, URBANISTIC AND ARCHITECTURAL STUDY RESUME en anglais Based on the great nymphaeum of Leptis Magna, the research considers the development and significance of this water monument in one of the most important African cities of the Roman period, through three principal aspects. The historiographical study aboards the subject through literary testimony from the last centuries and an abundance of documentary archives, the history of the edifice from its burial to its reconstruction, studying the different stages of its unearthing and its restoration, thus pinpointing perspectives from various observers of the monument. The urban study divulges the significance of the edifice in the city, in comparison with other monuments in the region over different periods of its history, as well as reconstituting Leptis Magna's water supply. Finally, the architectural study undertakes a detailed analysis of the structures, which highlights the conception and the transformations of the nymphaeum, as well as its hydraulic functions. This architectural approach, which is accompanied by a detailed catalogue of the decorative elements, juxtaposes the technical considerations of construction with the ornamental treatment of the marble blocks, accounting for the economical aspects of the site of the nymphaeum. This research proposes not only a consideration of the appearance, the role and the history of the monument and situates it within the series of Roman nymphaea, but also the perception of its impact on the local inhabitants at different moments in its history, looking for accomplish by archaeology some sociological considerations.

Visual functions in the healthy and schizophrenic brain : from stimulus control to illusory perceptions using electrical neuroimaging

ABSTRACT (FRENCH)Ce travail de thèse basé sur le système visuel chez les sujets sains et chez les patients schizophrènes, s'articule autour de trois articles scientifiques publiés ou en cours de publication. Ces articles traitent des sujets suivants : le premier article présente une nouvelle méthode de traitement des composantes physiques des stimuli (luminance et fréquence spatiale). Le second article montre, à l'aide d'analyses de données EEG, un déficit de la voie magnocellulaire dans le traitement visuel des illusions chez les patients schizophrènes. Ceci est démontré par l'absence de modulation de la composante PI chez les patients schizophrènes contrairement aux sujets sains. Cette absence est induite par des stimuli de type illusion Kanizsa de différentes excentricités. Finalement, le troisième article, également à l'aide de méthodes de neuroimagerie électrique (EEG), montre que le traitement des contours illusoires se trouve dans le complexe latéro-occipital (LOC), à l'aide d'illusion « misaligned gratings ». De plus il révèle que les activités démontrées précédemment dans les aires visuelles primaires sont dues à des inférences « top- down ».Afin de permettre la compréhension de ces trois articles, l'introduction de ce manuscrit présente les concepts essentiels. De plus des méthodes d'analyses de temps-fréquence sont présentées. L'introduction est divisée en quatre parties : la première présente le système visuel depuis les cellules retino-corticales aux deux voix du traitement de l'information en passant par les régions composant le système visuel. La deuxième partie présente la schizophrénie par son diagnostic, ces déficits de bas niveau de traitement des stimuli visuel et ces déficits cognitifs. La troisième partie présente le traitement des contours illusoires et les trois modèles utilisés dans le dernier article. Finalement, les méthodes de traitement des données EEG seront explicitées, y compris les méthodes de temps-fréquences.Les résultats des trois articles sont présentés dans le chapitre éponyme (du même nom). De plus ce chapitre comprendra les résultats obtenus à l'aide des méthodes de temps-fréquenceFinalement, la discussion sera orientée selon trois axes : les méthodes de temps-fréquence ainsi qu'une proposition de traitement de ces données par une méthode statistique indépendante de la référence. La discussion du premier article en montrera la qualité du traitement de ces stimuli. La discussion des deux articles neurophysiologiques, proposera de nouvelles d'expériences afin d'affiner les résultats actuels sur les déficits des schizophrènes. Ceci pourrait permettre d'établir un marqueur biologique fiable de la schizophrénie.ABSTRACT (ENGLISH)This thesis focuses on the visual system in healthy subjects and schizophrenic patients. To address this research, advanced methods of analysis of electroencephalographic (EEG) data were used and developed. This manuscript is comprised of three scientific articles. The first article showed a novel method to control the physical features of visual stimuli (luminance and spatial frequencies). The second article showed, using electrical neuroimaging of EEG, a deficit in spatial processing associated with the dorsal pathway in chronic schizophrenic patients. This deficit was elicited by an absent modulation of the PI component in terms of response strength and topography as well as source estimations. This deficit was orthogonal to the preserved ability to process Kanizsa-type illusory contours. Finally, the third article resolved ongoing debates concerning the neural mechanism mediating illusory contour sensitivity by using electrical neuroimaging to show that the first differentiation of illusory contour presence vs. absence is localized within the lateral occipital complex. This effect was subsequent to modulations due to the orientation of misaligned grating stimuli. Collectively, these results support a model where effects in V1/V2 are mediated by "top-down" modulation from the LOC.To understand these three articles, the Introduction of this thesis presents the major concepts used in these articles. Additionally, a section is devoted to time-frequency analysis methods not presented in the articles themselves. The introduction is divided in four parts. The first part presents three aspects of the visual system: cellular, regional, and its functional interactions. The second part presents an overview of schizophrenia and its sensoiy-cognitive deficits. The third part presents an overview of illusory contour processing and the three models examined in the third article. Finally, advanced analysis methods for EEG are presented, including time- frequency methodology.The Introduction is followed by a synopsis of the main results in the articles as well as those obtained from the time-frequency analyses.Finally, the Discussion chapter is divided along three axes. The first axis discusses the time frequency analysis and proposes a novel statistical approach that is independent of the reference. The second axis contextualizes the first article and discusses the quality of the stimulus control and direction for further improvements. Finally, both neurophysiologic articles are contextualized by proposing future experiments and hypotheses that may serve to improve our understanding of schizophrenia on the one hand and visual functions more generally.

Do orthopaedic shoes improve local dynamic stability of gait? An observational study in patients with chronic foot and ankle injuries.

BACKGROUND: Complex foot and ankle fractures, such as calcaneum fractures or Lisfranc dislocations, are often associated with a poor outcome, especially in terms of gait capacity. Indeed, degenerative changes often lead to chronic pain and chronic functional limitations. Prescription footwear represents an important therapeutic tool during the rehabilitation process. Local Dynamic Stability (LDS) is the ability of locomotor system to maintain continuous walking by accommodating small perturbations that occur naturally during walking. Because it reflects the degree of control over the gait, LDS has been advocated as a relevant indicator for evaluating different conditions and pathologies. The aim of this study was to analyze changes in LDS induced by orthopaedic shoes in patients with persistent foot and ankle injuries. We hypothesised that footwear adaptation might help patients to improve gait control, which could lead to higher LDS: METHODS: Twenty-five middle-aged inpatients (5 females, 20 males) participated in the study. They were treated for chronic post-traumatic disabilities following ankle and/or foot fractures in a Swiss rehabilitation clinic. During their stay, included inpatients received orthopaedic shoes with custom-made orthoses (insoles). They performed two 30s walking trials with standard shoes and two 30s trials with orthopaedic shoes. A triaxial motion sensor recorded 3D accelerations at the lower back level. LDS was assessed by computing divergence exponents in the acceleration signals (maximal Lyapunov exponents). Pain was evaluated with Visual Analogue Scale (VAS). LDS and pain differences between the trials with standard shoes and the trials with orthopaedic shoes were assessed. RESULTS: Orthopaedic shoes significantly improved LDS in the three axes (medio-lateral: 10% relative change, paired t-test p < 0.001; vertical: 9%, p = 0.03; antero-posterior: 7%, p = 0.04). A significant decrease in pain level (VAS score -29%) was observed. CONCLUSIONS: Footwear adaptation led to pain relief and to improved foot & ankle proprioception. It is likely that that enhancement allows patients to better control foot placement. As a result, higher dynamic stability has been observed. LDS seems therefore a valuable index that could be used in early evaluation of footwear outcome in clinical settings.

GeoKernels: Modeling of Spatial Data on GeoManifolds

This paper presents a review of methodology for semi-supervised modeling with kernel methods, when the manifold assumption is guaranteed to be satisfied. It concerns environmental data modeling on natural manifolds, such as complex topographies of the mountainous regions, where environmental processes are highly influenced by the relief. These relations, possibly regionalized and nonlinear, can be modeled from data with machine learning using the digital elevation models in semi-supervised kernel methods. The range of the tools and methodological issues discussed in the study includes feature selection and semisupervised Support Vector algorithms. The real case study devoted to data-driven modeling of meteorological fields illustrates the discussed approach.

Efficacy and Safety of Canakinumab Vs Triamcinolone Acetonide in Patients with Gouty Arthritis Unable to Use Nonsteroidal Anti-Inflammatory Drugs and Colchicine, and On Stable Urate Lowering Therapy (ULT) or Unable to Use ULT

Background/Purpose: The primary treatment goals for gouty arthritis (GA) are rapid relief of pain and inflammation during acute attacks, and long-term hyperuricemia management. A post-hoc analysis of 2 pivotal trials was performed to assess efficacy and safety of canakinumab (CAN), a fully human monoclonal anti-IL-1_ antibody, vs triamcinolone acetonide (TA) in GA patients unable to use NSAIDs and colchicine, and who were on stable urate lowering therapy (ULT) or unable to use ULT. Methods: In these 12-week, randomized, multicenter, double-blind, double-dummy, active-controlled studies (_-RELIEVED and _-RELIEVED II), patients had to have frequent attacks (_3 attacks in previous year) meeting preliminary GA ACR 1977 criteria, and were unresponsive, intolerant, or contraindicated to NSAIDs and/or colchicine, and if on ULT, ULT was stable. Patients were randomized during an acute attack to single dose CAN 150 mg s.c. or TA 40 mg i.m. and were redosed "on demand" for each new attack. Patients completing the core studies were enrolled into blinded 12-week extension studies to further investigate on-demand use of CAN vs TA for new attacks. The subpopulation selected for this post-hoc analysis was (a) unable to use NSAIDs and colchicine due to contraindication, intolerance or lack of efficacy for these drugs, and (b) currently on ULT, or contraindication or previous failure of ULT, as determined by investigators. Subpopulation comprised 101 patients (51 CAN; 50 TA) out of 454 total. Results: Several co-morbidities, including hypertension (56%), obesity (56%), diabetes (18%), and ischemic heart disease (13%) were reported in 90% of this subpopulation. Pain intensity (VAS 100 mm scale) was comparable between CAN and TA treatment groups at baseline (least-square [LS] mean 74.6 and 74.4 mm, respectively). A significantly lower pain score was reported with CAN vs TA at 72 hours post dose (1st co-primary endpoint on baseline flare; LS mean, 23.5 vs 33.6 mm; difference _10.2 mm; 95% CI, _19.9, _0.4; P_0.0208 [1-sided]). CAN significantly reduced risk for their first new attacks by 61% vs TA (HR 0.39; 95% CI, 0.17-0.91, P_0.0151 [1-sided]) for the first 12 weeks (2nd co-primary endpoint), and by 61% vs TA (HR 0.39; 95% CI, 0.19-0.79, P_0.0047 [1-sided]) over 24 weeks. Serum urate levels increased for CAN vs TA with mean change from baseline reaching a maximum of _0.7 _ 2.0 vs _0.1 _ 1.8 mg/dL at 8 weeks, and _0.3 _ 2.0 vs _0.2 _ 1.4 mg/dL at end of study (all had GA attack at baseline). Adverse Events (AEs) were reported in 33 (66%) CAN and 24 (47.1%) TA patients. Infections and infestations were the most common AEs, reported in 10 (20%) and 5 (10%) patients treated with CAN and TA respectively. Incidence of SAEs was comparable between CAN (gastritis, gastroenteritis, chronic renal failure) and TA (aortic valve incompetence, cardiomyopathy, aortic stenosis, diarrohea, nausea, vomiting, bicuspid aortic valve) groups (2 [4.0%] vs 2 [3.9%]). Conclusion: CAN provided superior pain relief and reduced risk of new attack in highly-comorbid GA patients unable to use NSAIDs and colchicine, and who were currently on stable ULT or unable to use ULT. The safety profile in this post-hoc subpopulation was consistent with the overall _-RELIEVED and _-RELIEVED II population.

Burned-out but proud Portuguese family doctors

Background: Burnout syndrome (BS) is increasing among health professionals, including family doctors (FD). Aim: To characterize the prevalence of BS in a sample of FDs working in the Portuguese National Health System. Design: Cross-sectional survey. Setting: Primary Health Care Centers (HCC) from the 18 continental districts and 2 archipelagos of Portugal. Method: The Portuguese version of the Maslach Burnout Inventory - Human Services Survey (MBI - HSS) was sent to 40 randomly selected health-care centers (HCC) and distributed to the FDs employed. Sociodemographic and work-related data was also collected. Participants were classified as having high, average or low levels of emotional exhaustion (EE), depersonalization (DP) and personal accomplishment (PA) dimensions of burnout. Results: 371 questionnaires were sent, of which 153 (83 women, age range 29-64 years; response rate 41%) returned. One quarter (25.5%) of participants had high EE, 10.1% high DP and 11.4% high PA, but only 2.0% of participants scored high for all three dimensions. Women had significantly higher DP and PA scores than men; increased daily workload also led to increased PA scores. Conversely, no association was found between BS scores and age, marital status, number of years of practice or type of HCC (Family or Personalized). Conclusion: High burnout is relatively common among Portuguese family doctors, yet slightly lower than reported for other European countries. Burnout relief measures should be developed in order to prevent a further increase of BS among Portuguese FDs.

The use of contrast-enhanced MRI angiography for planning interventional catheterization

Background: Interventional catheterization is being increasingly used for relief of residual lesions in congenital heart disease. Exact anatomical imaging is crucial in the planning of an intervention. This can be provided non-invasively and without radiation by contrast-enhanced MR angiography (CEMRA). Aim: To evaluate the accuracy of the measurements of the vessels obtained by CEMRA in comparison to those obtained by conventional X-ray angiography (CXA). Methods: Retrospective blinded measurement of the diameters of aorta and pulmonary arteries on the CEMRA and CXA images, in the same locations. Comparison of the results by Pearson correlation and by calculating the limits of agreement. Results: Twenty-one children with congenital heart disease, mean age 5.6 +- 5.2 years, weight 21.1 +- 18.4 kg, underwent CEMRA and catheterization for assessment or treatment of a residual lesion. The time interval between the CEMRA and the CXA examination was 2.6 +- 2.3 months. A total of 98 measurements, 37 of the aorta and 61 of the pulmonary arteries were performed on the images obtained by each technique. The correlation between CEMRA and CXA measurements was excellent, r = 0.97, p < 0.0001. The mean difference between the two techniques was 0.018 +- 1.1mm; the limits of agreement were -2.14 and +2.18mm. Similar agreement was found for measures of the aorta (r +- 0.97, mean difference 0.20 = 1.08 mm) and of the pulmonary arteries (r +- 0.97, mean difference 0.048 = 0.89 mm). Conclusions: CEMRA provide accurate quantitative anatomical information, which highly agrees with CXA data, and can therefore be used for planning interventional catheterization.

Effective temporary analgesia for severe painful blind eye.

There are various methods of providing pain relief for painful blind eyes. We wish to recommend this effective method of providing temporary analgesia in patients suffering from a severe painful blind eye before undergoing enucleation.

Previous microvascular decompression decreases the chances of pain free in patients treated with Gamma Knife radiosurgery for TIC

Object: The authors sought to establish whether the safety-efficacy of Gamma Knife radiosurgery (GKRS) as a second treatment for intractable trigeminal neuralgia (ITN) are influenced by prior microvascular decompression (MVD) which remains, for some of the authors, the reference technique. Methods: Between July 1992 and November 2010, 737 patients have been operated with GKRS for ITN and prospectively evaluated in Timone University Hospital in Marseille, France. Among these, 54 patients had a previous MVD history. Radiosurgery using a Gamma Knife (model B or C or Perfexion) was performed relying on both MR and CT targeting. A single 4 mm isocenter was positioned in the cisternal portion of the trigeminal nerve at a median distance of 7.6 mm (range 3.9- 11.9) anteriorly to the emergence of the nerve (retrogasserian target). A median maximum dose of 85 Gy (range 70-90) was delivered. Are further analyzed only 45 patients with previous MVD and a follow-up longer than one year (the patients with megadolichobasilar artery compression and multiple sclerosis were excluded). Results: The median age in this series was 56.75 years (range 28.09-82.39). The median follow-up period was 39.48 months (range 14.10-144.65). All the patients had a past history of surgery, with at least one previous failed MVD, but also a radiofrequency lesion (RFL) in 16 (35.6%) patients, balloon microcompression in 7 (15.6%) patients and glycerol rhizotomy in 1 case (2.2%). Thirty-five patients (77.8%) were initially pain free in a median time of 14 days (range 0, 180). Patients from this group had less probability of being pain free compared to our global population of essential trigeminal neuralgia without previous MVD history (p=0.010, hazard ratio of 0.64). Their probability of remaining pain free at 3, 5, 7 and 10 years was 66.5%, 59.1%, 59.1% and 44.3%, respectively. Twelve patients (34.3%) initially pain free experienced a recurrence with a median delay of 31.21 months (range 3.40-89.93). The hypoesthesia actuarial rate at 1 year was 9.1% and remained stable till 12 years with a median delay of onset of 8 months (range 8-8). Conclusions: Retrogasserian GKRS proofed to be safe and effective on the long-term basis even after failed previous MVD. Even if the initial result of pain free was of only 77.8%, the toxicity was low with only 9.1% hypoesthesia. No patient reported a bothersome hypoesthesia. The probability of maintaining pain relief in long-term was of 44.3% at 10 years.

Shoulder arthroplasty for patients with juvenile idiopathic arthritis.

Between 1986 and 1997, 13 shoulders in adult patients who had severe polyarticular juvenile idiopathic arthritis were treated with primary arthroplasty. Eleven shoulders were evaluated retrospectively by an independent observer with a mean follow-up of 9 years. Patient evaluation included pain Visual Analogue Scale, range of motion, Disabilities of the Arm, Shoulder and Hand score, and Short-Form 36. Patients' pain decreased significantly after surgery (mean 6.7). Forward elevation improved on average by 41.1 degrees and external rotation by 39.1 degrees , without evidence of shoulder instability. Final Short-Form 36 scores and Disabilities of the Arm, Shoulder and Hand results (mean, 44.7) were poor, but all patients rated themselves satisfied with the procedure. Shoulder arthroplasty provided pain relief for end-stage shoulder involvement in adult juvenile idiopathic arthritis. Improvement in external rotation in this severely affected group appears to have a beneficial effect on functional outcome.