THE ROLE OF SPINDLES FOR SLEEP: MANIPULATING OSCILLATORY ACTIVITY IN THE THALAMOCORTICAL NETWORK

Modern urban lifestyle encourages the prolongation of wakefulness, leaving less and less time for sleep. Although the exact functions of sleep remain one of the biggest mysteries in neuroscience, the society is well aware of the negative consequences of sleep loss on human physical and mental health and performance. Enhancing sleep's recuperative functions might allow shortening sleep duration while preserving the beneficial effects of sleep. During sleep, brain activity oscillates across a continuum of frequencies. Individual oscillations have been suggested to underlie distinct functions for sleep and cognition. Gaining control about individual oscillations might allow boosting their specific functions. Sleep spindles are 11 - 15 Hz oscillations characteristic for light non-rapid-eye-movement sleep (NREMS) and have been proposed to play a role in memory consolidation and sleep protection against environmental stimuli. The reticular thalamic nucleus (nRt) has been identified as the major pacemaker of spindles. Intrinsic oscillatory burst discharge in nRt neurons, arising from the interplay of low-threshold (T-type) Ca2+ channels (T channels) and small conductance type 2 (SK2) K+ channels (SK2 channels), underlies this pacemaking function. In the present work we investigated the impact of altered nRt bursting on spindle generation during sleep by studying mutant mice for SK2 channels and for CaV3.3 channels, a subtype of T channels. Using in vitro electrophysiology I showed that nRt bursting was abolished in CaV3.3 knock out (CaV3.3 KO) mice. In contrast, in SK2 channel over-expressing (SK2-OE) nRt cells, intrinsic repetitive bursting was prolonged. Compared to wildtype (WT) littermates, altered nRt burst discharge lead to weakened thalamic network oscillations in vitro in CaV3.3 KO mice, while oscillatory activity was prolonged in SK2-OE mice. Sleep electroencephalographic recordings in CaV3.3 KO and SK2-OE mice revealed that reduced or potentiated nRt bursting respectively weakened or prolonged sleep spindle activity at the NREMS - REMS transition. Furthermore, SK2-OE mice showed more consolidated NREMS and increased arousal thresholds, two correlates of good sleep quality. This thesis work suggests that CaV3.3 and SK2 channels may be targeted in order to modulate sleep spindle activity. Furthermore, it proposes a novel function for spindles in NREMS consolidation. Finally, it provides evidence that sleep quality may be improved by promoting spindle activity, thereby supporting the hypothesis that sleep quality can be enhanced by modulating oscillatory activity in the brain. Le style de vie moderne favorise la prolongation de l'éveil, laissant de moins en moins de temps pour le sommeil. Même si le rôle exact du sommeil reste un des plus grands mystères des neurosciences, la société est bien consciente des conséquences négatives que provoque un manque de sommeil, à la fois sur le plan de la santé physique et mentale ainsi qu'au niveau des performances cognitives. Augmenter les fonctions récupératrices du sommeil pourrait permettre de raccourcir la durée du sommeil tout en en conservant les effets bénéfiques. Durant le sommeil, on observe des oscillations à travers un continuum de fréquences. Il a été proposé que chaque oscillation pourrait être à l'origine de fonctions spécifiques pour le sommeil et la cognition. Pouvoir de contrôler les oscillations individuelles permettrait d'augmenter leurs fonctions respectives. Les fuseaux sont des oscillations de 11 à 15 Hz caractéristiques du sommeil à ondes lentes léger et il a été suggéré qu'elles jouent un rôle majeur pour la consolidation de la mémoire ainsi que dans la protection du sommeil contre les stimuli environnementaux. Le nucleus réticulaire du thalamus (nRt) a été identifié en tant que générateur de rythme des fuseaux. Les bouffées oscillatoires intrinsèques des neurones du nRt, provenant de l'interaction de canaux calciques à bas seuil de type T (canaux T) et de canaux potassiques à faible conductance de type 2 (canaux SK2), sont à l'origine de la fonction de générateur de rythme. Dans ce travail, j'ai étudié l'impact de la modulation de bouffées de nRT sur la génération des fuseaux pendant le sommeil en investiguant des souris génétiquement modifiées pour les canaux SK2 et les canaux CaV3.3, un sous-type de canaux T. En utilisant l'électrophysiologie in vitro j'ai démontré que les bouffées du nRT étaient abolies dans les souris knock-out du type CaV3.3 (CaV3.3 KO). D'autre part, dans les cellules nRT sur-exprimant les canaux SK2 (SK2-OE), les bouffées oscillatoires intrinsèques étaient prolongées. Par rapport aux souris wild type, les souris CaV3.3 KO ont montré un affaiblissement des oscillations thalamiques en réponse à un changement des bouffées de nRT, alors que l'activité oscillatoire était prolongée dans les souris SK2-OE. Des enregistrements EEG du sommeil dans des souris de type CaV3.3 KO et SK2-OE ont révélé qu'une réduction ou augmentation des bouffées nRT ont respectivement affaibli ou prolongé l'activité des fuseaux durant les transitions du sommeil à ondes lentes au sommeil paradoxal. De plus, les souris SK2-OE ont montré des signes de consolidation du sommeil à ondes lentes et un seuil augmenté pour le réveil, deux mesures qui corrèlent avec une bonne qualité du sommeil. Le travail de cette thèse propose que les canaux CaV3.3 et SK2 pourrait être ciblés pour moduler l'activité des fuseaux. De plus, je propose une fonction nouvelle pour les fuseaux dans la consolidation du sommeil à ondes lentes. Finalement je suggère que la qualité du sommeil peut être améliorée en promouvant l'activité des fuseaux, soutenant ainsi l'idée que la qualité du sommeil peut être améliorée en modulant l'activité oscillatoire dans le cerveau.

Strength of family history in predicting levels of blood pressure, plasma glucose and cholesterol

Rapport de synthèse : L'histoire familiale reflète non seulement la susceptibilité génétique d'un individu à certaines maladies mais également ses comportements et habitudes, notamment partagées au sein d'une famille. L'hypertension artérielle, le diabète et l'hypercholestérolémie sont des facteurs de risque cardio-vasculaire modifiables hautement prévalent. L'association entre l'histoire familiale d'hypertension artérielle ou de diabète et le risque accru de développer de l'hypertension artérielle ou du diabète, respectivement, a été préalablement établie. Par contre, le lien entre l'histoire familiale de facteurs de risque cardio-vasculaire et les traits continus correspondants n'avaient jamais été mis clairement en évidence. De même, la signification d'une histoire familiale inconnue n'avait jusqu'alors pas été décrite. Ce travail, effectué dans le cadre de l'étude Colaus (Cohorte Lausannoise), une cohorte regroupant un échantillon composé de 6102 participants âgés de 35 à 75 ans sélectionnés au hasard dans la population lausannoise, a permis de décrire en détail la relation entre l'histoire familiale des facteurs de risque cardio-vasculaires et les trait correspondants dans la population étudiée. Les différentes analyses statistiques ont permis de mettre en évidence une relation forte entre l'histoire familiale d'hypertension artérielle, de diabète ainsi que de l'hypercholestérolémie et leurs traits dichotomique et continu correspondants. Les anamnèses des frères et soeurs avaient des valeurs prédictives positives plus élevées que les anamnèses parentales. Ceci signifie que les programmes de dépistage ne prenant en compte que l'histoire familiale des frères et soeurs seraient probablement plus efficaces que ceux qui comportent l'évaluation des anamnèses paternelle et maternelle. Plus de 40% des participants ignoraient l'histoire familiale d'hypertension d'au moins un des membres de leur famille. Ceux-ci avaient des valeurs de tension artérielle systolique plus élevées que ceux dont l'histoire familiale était négative, permettant de souligner la valeur prédictive du fait de ne pas connaître l'histoire familiale d'hypertension artérielle. Ces résultats montrent également que, lors d'analyses de la relation entre l'anamnèse familiale de facteurs de risque cardiovasculaires et leurs traits correspondants, les participants donnant des réponses négatives doivent être distingués de ceux qui ne connaissent pas leur anamnèse familiale. Les résultats de cette étude confirment la place centrale qu'occupe l'anamnèse familiale dans l'évaluation du risque cardio-vasculaire auprès de la population générale. L'importance de cet outil prédictif simple et bon marché ne va cesser d'augmenter avec la disponibilité croissante d'information génétique détaillée pour les maladies cardiovasculaires communes.

Petrology and chemistry of the Chalten Plutonic Complex and implications on the magmatic and tectonic evolution of the Southernmost Andes (Patagonia) during the Miocene

Résumé Scientific:Pétrologie et Géochimie du Complexe Plutonique de Chaltén et les conséquences pour l'évolution magmatique et tectonique du Andes du Sud (Patagonia) pendant le MiocèneLe sujet de cette thèse est le Complexe Plutonique de Chaltén (CHPC), situé à la frontière entre le Chili et l'Argentine, en Patagonie (49°15'S). Ce complexe s'est mis en place au début du Miocène, dans un contexte de changements tectoniques importants. La géométrie et la vitesse de migration des plaques en Patagonie a été modifiée suite l'ouverture de la plaque Farallon il y a 25Ma (Pardo-Casas and Molnar 1987) et la subduction de la ride active du Chili sous la plaque sud-américaine il y a 14Ma (Cande and Leslie 1986). Les effets de cette reconfiguration tectonique sur la morphologie et le magmatisme de la plaque supérieure sont encore sujets à discussion. Dans ce contexte, un groupe d'intrusions miocènes - telle que le CHPC - est particulièrement intriguant, car en position transitionnelle entre le batholithe patagonien et l'arc volcanique cénozoïque et récent à l'ouest, et les laves de plateau de Patagonie à l'est (Fig. 1). A cause de leur position tectonique transitoire, ces plutons isolés hors du batholithe représentent un endroit clé pour comprendre les interactions entre la tectonique à large échelle et le magmatisme en Patagonie. Ici, je présente de nouvelles données de terrain, petrologiques, géochimiques et géochronologiques dans le but de caractériser la nature du CHPC, qui était largement inconnu avant cette étude, dans le but de tester l'hypothèse de migration de l'arc et erosion par subduction.Les résultats de l'investigation géochimique (chapitre 2) montrent que le CHPC n'est qu'un exemple parmi les plutons isolés d'arrière arc ave une composition calco-alcaline caractéristique, c-à-d une signature d'arc. La plupart de ces plutons isolés ont une composition alcaline. Le CHPC, contrairement, a une signature calco-alcaline avec Κ intermédiaire, tel que le batholithe patagonien et la plupart des roches volcaniques quaternaires liées à l'arc le long des Andes.De nouvelles données géochronologiques U-Pb de haute précision sur des zircons, acquis par TIMS, sur le CHPC donnent des âges entre 17.0 et 16.4Ma. Les âges absolus sont en accord avec la séquence intrusive déduite des relations de terrain (chapitre 1). Ces données sont les premières contraintes d'âge U-Pb sur le CHPC. Elles montrent clairement que l'histoire magmatique du CHPC n'a pas de lien direct avec la subduction de la ride à cette latitude (Cande and Leslie 1986), car le complexe est au moins 6Ma plus ancien.Une comparaison en profondeur avec les autres intrusions d'âge Miocène en Patagonie révèlent - pour la première fois - une évolution temporelle intéressante. Il y a une tendance E-W distincte au magmatisme calco-alcalin entre 20-16Ma avec une diminution de l'âge vers l'est - le CHPC est l'expression la plus orientale de cette tendance. Je suggère que la relation espace-temps reflète une migration vers l'est (vers le continent) de l'arc magmatique. Je propose que le facteur principal contrôlant cette migration est la subduction rapide suite à la reconfiguration de la vitesse des plaques tectoniques après l'ouverture la plaque Farallon (à ~26Ma) qui résulterait en une déformation importante ainsi qu'à des taux élevés d'érosion dans la fosse de subduction.Les rapports d'isotopes radiogéniques (Pb, Sr, Nd) élevés, une signature 6018 basse et un rapport Th/La élevé sont des paramètres distinctifs pour les roches mafiques du CHPC. Le modèle isotopique présenté (chapitre 2) suggère que cette signature reflète une contamination de la source, dans le coin de manteau, plutôt qu'une contamination crustale. La signature des éléments en trace du CHPC indiquent que le coin de manteau a été contaminé par des composés terrigènes, le plus vraisemblablement par des sédiments paléozoïques.Les travaux de terrain, la pétrographie et la géothermobarométrie ont été utilisés dans le but de comprendre l'histoire interne du CHPC (chapitre 3). Ces données suggèrent deux niveaux distincts de cristallisation : l'un dans la croûte moyenne (6 à 4.5kbar) et l'autre à un niveau peu profond (3.5 à 2kbar). La modélisation isotopique AFC de la contamination crustale indique des taux variables d'assimilation, qui ne sont pas corrélés avec le degré de différenciation. Cela suggère que différents volumes de magma se sont différenciés en profondeur, de façon indépendante. Cela implique que le CHPC se serait formés en plusieurs puises de magmas provenant d'au moins trois sources différentes. Les textures des granodiorites et des granites indiquent des teneurs élevées en cristaux avant la mise en place et, par conséquent, des températures d'emplacement faibles. Les observations de terrain montrent que les roches mafiques sont déformées, alors que ce n'est pas le cas pour les granodiorites et granites (plus jeunes). La déformation des roches mafiques est encore sujet de recherche, afin de savoir si elle est liée à la déformation régionale en régime compressif ou à l'emplacement lui-même. Cependant, la mise en place de grand volume de magma felsique riche en cristaux suggère un régime d'extension.Scientific Abstract:Petrology and chemistry of the Chaltén Plutonic Complex and implications on the magmatic and tectonic evolution of the Southernmost Andes (Patagonia) during the MioceneThe subject of this thesis is the Chaltén Plutonic Complex (CHPC) located at the frontier between Chile and Argentina in Patagonia (at 49° 15 'Southern latitude). This complex intruded during early Miocene in a context of major tectonics changes. The plate geometry of Patagonia has been modified by changes in the plate motions after the break up of the Farallôn plate at 25Ma (Pardo-Casas and Molnar 1987) and by the subduction of the Chile spreading Ridge beneath South-America at 14 Ma (Cande and Leslie 1986). The effects of this tectonic setting on the morphology and the magmatism of the overriding plate are a matter of on-going discussion. Particularly intriguing in this context is a group of isolated Miocene intrusions - like the CHPC - which are located in a transitional position between the Patagonian Batholith and the Cenozoic and Recent volcanic arc in the West, and the Patagonian plateau lavas in the East (Fig. 1). Due to their transient tectonic position these isolated plutons outside the batholith represent a key to understanding the interaction between global-scale tectonics and magmatism in Patagonia. Here, I present new field, penological, geochemical and geochronological data to characterize the nature of the CHPC, which was largely unknown before this study, in order to test the hypothesis of time- transgressive magmatism.The results of the geochemical investigation (Chapter 2) show that the CHPC is only one among these isolated back-arc plutons with a characteristic calc-alkaline composition, i.e. arc signature. Most of these isolated intrusives have an alkaline character. The CHPC, in contrast, has a medium Κ calc-alkaline signature, like the Patagonian batholith and most of the Quaternary arc-related volcanic rocks along the Andes.New high precision TIMS U-Pb zircon dating of the CHPC yield ages between 17.0 to 16.4 Ma. The absolute ages support the sequence of intrusion relations established in the field (Chapter 1). These data are the first U-Pb age constraints on the CHPC, and clearly show that the magmatic history of CHPC has no direct link to the subduction of the ridge, since this complex is at least 6 Ma older than the time of collision of the Chile ridge at this latitude (Cande and Leslie 1986).An in-depth comparison with other intrusion of Miocene age in Patagonia reveals - for the first time - an interesting temporal pattern. There is a distinct E-W trend of calc-alkaline magmatism between 20-16 Ma with the younging of ages in the East - the CHPC is the easternmost expression of this trend. I suggest that this time-space relation reflects an eastward (landward) migration of the magmatic arc. I propose that main factor controlling this migration is the fast rates of subduction after the major reconfigurations of the plate tectonic motions after the break up of the Farallôn Plate (at -26 ) resulting in strong deformation and high rates of subduction erosion.High radiogenic isotope ratios (Pb, Sr, Nd) ratios, low 5018 signature and high Th/La ratios in mafic rocks are distinctive features of the CHPC. The presented isotopic models (Chapter 2) suggest that this signature reflects source contamination of the mantle wedge rather than crustal contamination. The trace element signature of the CHPC indicates that the mantle wedge was contaminated with a terrigenous component, most likely from Paleozoic sediments.Fieldwork, petrography and geothermobarometry were used to further unravel the internal history of the CHPC (Chapter 3). These data suggest two main levels of crystallization: one a mid crustal levels (6 to 4.5 kbar) and other a shallow level (3.5 to 2 kbar). Isotopic AFC modeling of crustal contamination indicate variable rates of assimilation, which are not correlated with the degree of differentiation. This suggests that different batches of magma differentiate independently at depths. This implies that the CHPC would have formed by several pulses of magmas from at least 3 different sources. Textures of granodiorites and granites indicate a high content of crystals previous to the emplacement and consequently low emplacement temperatures. Field observations show that the mafic rocks are deformed, whereas the (younger) granodiorites and granites are not. It is still subject of investigation whether the deformation of the mafic rocks is related to regional deformation during a compressional regime or to the emplacement it self. However, the emplacement of huge amount of crystal rich felsic magmas suggests an extensional regime.Résumé Grand PublicPétrologie et Géochimie du Complexe Plutonique de Chaltén et les conséquences pour l'évolution magmatique et tectonique du Andes du Sud (Patagonia) pendant le MiocèneLe Complexe Plutonique de Chaltén (CHPC) est un massif montagneux situé à 49°S à la frontière entre le Chili et l'Argentine, en Patagonie (région la plus au sud de l'Amérique du Sud). Il est composé de montagnes qui peuvent atteindre plus de 3000 mètres d'altitude, telles que le Cerro Fitz Roy (3400m) et le Cerro Torre (3100m). Ces montagnes sont composées de roches plutoniques, c.-à-d. des magmas qui se sont refroidis et ont cristallisés sous la surface terrestre.La composition chimique de ces roches montre que les magmas, qui ont formé ce complexe plutonique, font partie d'un volcanisme d'arc. Celui-ci se forme lorsqu'une plaque océanique plonge sous une plaque continentale. Les géologues appellent ce processus « subduction ». Dans un tel scénario, le manteau terrestre, qui se fait prendre entre ces deux plaques, fond pour former ainsi du magma. Ce magma remonte à travers la plaque continentale vers la surface. Si celui-ci atteint la surface, il forme les roches volcaniques, comme par exemple des laves. S'il n'atteint pas la surface, le magma se refroidit pour former finalement les roches plutoniques.Le long de la marge ouest d'Amérique du Sud, la plaque Nazca - qui se situe au sud-est de la plaque océanique pacifique - passe en dessous de la plaque d'Amérique du Sud. La bordure ouest du sud de la plaque sud-américaine a également été affectée par d'autres processus tectoniques, tels que des changements dramatiques dans les déplacements de plaques (il y a 25Ma) et la collision de la ride du Chili (depuis 15 Ma jusqu'à aujourd'hui). Ces caractéristiques tectoniques et magmatiques font de cette région un haut lieu pour les géologues. La plaque Nazca, s'est formée suite à l'ouverture d'une plaque océanique plus ancienne, il y a 25Ma. Cette ouverture est liée aux vitesses de subduction les plus rapides jamais connues. La ride du Chili est l'endroit où le sol de l'Océan Pacifique s'ouvre, formant deux plaques océaniques : les plaques Nazca et Antarctique. La ride du Chili subducte sous la plaque sud-américaine depuis 15Ma, en association avec la formation de grands volumes de magma ainsi que des changements morphologiques importants. La question de savoir lequel de ces changements tectoniques globaux affecte la géologie et la géographie de Patagonie a été, et est encore, discutée pendant de nombreuses années. De nombreux chercheurs suggèrent que la plupart des caractéristiques morphologiques et magmatiques en Patagonie sont liés à la subduction de la ride du Chili, mais cette suggestion est encore débattue comme le montre notre étude.Le batholithe de Patagonie du sud (SPB) est un énorme massif composé de roches plutoniques et il s'étend tout au long de la côte ouest de Patagonie (au sud de 47°S). Ces roches correspondent certainement aux racines d'un ancien arc volcanique, qui a été soulevé et érodé. Le CHPC, ainsi que d'autres petites intrusions dans la région, se situe dans une position exotique, à 100km à l'est du SPB. Certains chercheurs suggèrent que ces intrusions pourraient être liées à la subduction de la ride du Chili.Afin de débattre de cette problématique, nous avons utilisé différentes méthodes géochronologiques pour déterminer l'âge du CHPC et le comparer (a) à l'âge des roches intrusives similaires du SPB et (b) à l'âge de la collision de la ride du Chili. Dans ce travail, nous prouvons que le CHPC s'est formé au moins 7Ma avant la collision avec la ride du Chili. Sur la base des âges du CHPC et de la composition chimique de ses roches et minéraux, nous proposons que le CHPC fait partie d'un arc volcanique ancien. La migration de l'arc volcanique plus profondément dans le continent résulte de la grande vitesse de subduction entre 25 et lOMa. Des caractéristiques évidentes pour un tel processus - telles qu'une déformation importante et une vitesse d'érosion élevée - peuvent être rencontrées tout au long de la bordure ouest de l'Amérique du sud.

Evolutionary history and its relevance in understanding and conserving southern African biodiversity

Abstract : Understanding how biodiversity is distributed is central to any conservation effort and has traditionally been based on niche modeling and the causal relationship between spatial distribution of organisms and their environment. More recently, the study of species' evolutionary history and relatedness has permeated the fields of ecology and conservation and, coupled with spatial predictions, provides useful insights to the origin of current biodiversity patterns, community structuring and potential vulnerability to extinction. This thesis explores several key ecological questions by combining the fields of niche modeling and phylogenetics and using important components of southern African biodiversity. The aims of this thesis are to provide comparisons of biodiversity measures, to assess how climate change will affect evolutionary history loss, to ask whether there is a clear link between evolutionary history and morphology and to investigate the potential role of relatedness in macro-climatic niche structuring. The first part of my thesis provides a fine scale comparison and spatial overlap quantification of species richness and phylogenetic diversity predictions for one of the most diverse plant families in the Cape Floristic Region (CFR), the Proteaceae. In several of the measures used, patterns do not match sufficiently to argue that species relatedness information is implicit in species richness patterns. The second part of my thesis predicts how climate change may affect threat and potential extinction of southern African animal and plant taxa. I compare present and future niche models to assess whether predicted species extinction will result in higher or lower V phylogenetic diversity survival than what would be experienced under random extinction processes. l find that predicted extinction will result in lower phylogenetic diversity survival but that this non-random pattern will be detected only after a substantial proportion of the taxa in each group has been lost. The third part of my thesis explores the relationship between phylogenetic and morphological distance in southern African bats to assess whether long evolutionary histories correspond to equally high levels of morphological variation, as predicted by a neutral model of character evolution. I find no such evidence; on the contrary weak negative trends are detected for this group, as well as in simulations of both neutral and convergent character evolution. Finally, I ask whether spatial and climatic niche occupancy in southern African bats is influenced by evolutionary history or not. I relate divergence time between species pairs to climatic niche and range overlap and find no evidence for clear phylogenetic structuring. I argue that this may be due to particularly high levels of micro-niche partitioning. Résumé : Comprendre la distribution de la biodiversité représente un enjeu majeur pour la conservation de la nature. Les analyses se basent le plus souvent sur la modélisation de la niche écologique à travers l'étude des relations causales entre la distribution spatiale des organismes et leur environnement. Depuis peu, l'étude de l'histoire évolutive des organismes est également utilisée dans les domaines de l'écologie et de la conservation. En combinaison avec la modélisation de la distribution spatiale des organismes, cette nouvelle approche fournit des informations pertinentes pour mieux comprendre l'origine des patterns de biodiversité actuels, de la structuration des communautés et des risques potentiels d'extinction. Cette thèse explore plusieurs grandes questions écologiques, en combinant les domaines de la modélisation de la niche et de la phylogénétique. Elle s'applique aux composants importants de la biodiversité de l'Afrique australe. Les objectifs de cette thèse ont été l) de comparer différentes mesures de la biodiversité, 2) d'évaluer l'impact des changements climatiques à venir sur la perte de diversité phylogénétique, 3) d'analyser le lien potentiel entre diversité phylogénétique et diversité morphologique et 4) d'étudier le rôle potentiel de la phylogénie sur la structuration des niches macro-climatiques des espèces. La première partie de cette thèse fournit une comparaison spatiale, et une quantification du chevauchement, entre des prévisions de richesse spécifique et des prédictions de la diversité phylogénétique pour l'une des familles de plantes les plus riches en espèces de la région floristique du Cap (CFR), les Proteaceae. Il résulte des analyses que plusieurs mesures de diversité phylogénétique montraient des distributions spatiales différentes de la richesse spécifique, habituellement utilisée pour édicter des mesures de conservation. La deuxième partie évalue les effets potentiels des changements climatiques attendus sur les taux d'extinction d'animaux et de plantes de l'Afrique australe. Pour cela, des modèles de distribution d'espèces actuels et futurs ont permis de déterminer si l'extinction des espèces se traduira par une plus grande ou une plus petite perte de diversité phylogénétique en comparaison à un processus d'extinction aléatoire. Les résultats ont effectivement montré que l'extinction des espèces liées aux changements climatiques pourrait entraîner une perte plus grande de diversité phylogénétique. Cependant, cette perte ne serait plus grande que celle liée à un processus d'extinction aléatoire qu'à partir d'une forte perte de taxons dans chaque groupe. La troisième partie de cette thèse explore la relation entre distances phylogénétiques et morphologiques d'espèces de chauves-souris de l'Afrique australe. ll s'agit plus précisément de déterminer si une longue histoire évolutive correspond également à des variations morphologiques plus grandes dans ce groupe. Cette relation est en fait prédite par un modèle neutre d'évolution de caractères. Aucune évidence de cette relation n'a émergé des analyses. Au contraire, des tendances négatives ont été détectées, ce qui représenterait la conséquence d'une évolution convergente entre clades et des niveaux élevés de cloisonnement pour chaque clade. Enfin, la dernière partie présente une étude sur la répartition de la niche climatique des chauves-souris de l'Afrique australe. Dans cette étude je rapporte temps de divergence évolutive (ou deux espèces ont divergé depuis un ancêtre commun) au niveau de chevauchement de leurs niches climatiques. Les résultats n'ont pas pu mettre en évidence de lien entre ces deux paramètres. Les résultats soutiennent plutôt l'idée que cela pourrait être I dû à des niveaux particulièrement élevés de répartition de la niche à échelle fine.

Aerodynamic drag modeling of alpine skiers performing giant slalom turns.

PURPOSE: Aerodynamic drag plays an important role in performance for athletes practicing sports that involve high-velocity motions. In giant slalom, the skier is continuously changing his/her body posture, and this affects the energy dissipated in aerodynamic drag. It is therefore important to quantify this energy to understand the dynamic behavior of the skier. The aims of this study were to model the aerodynamic drag of alpine skiers in giant slalom simulated conditions and to apply these models in a field experiment to estimate energy dissipated through aerodynamic drag. METHODS: The aerodynamic characteristics of 15 recreational male and female skiers were measured in a wind tunnel while holding nine different skiing-specific postures. The drag and the frontal area were recorded simultaneously for each posture. Four generalized and two individualized models of the drag coefficient were built, using different sets of parameters. These models were subsequently applied in a field study designed to compare the aerodynamic energy losses between a dynamic and a compact skiing technique. RESULTS: The generalized models estimated aerodynamic drag with an accuracy of between 11.00% and 14.28%, and the individualized models estimated aerodynamic drag with an accuracy between 4.52% and 5.30%. The individualized model used for the field study showed that using a dynamic technique led to 10% more aerodynamic drag energy loss than using a compact technique. DISCUSSION: The individualized models were capable of discriminating different techniques performed by advanced skiers and seemed more accurate than the generalized models. The models presented here offer a simple yet accurate method to estimate the aerodynamic drag acting upon alpine skiers while rapidly moving through the range of positions typical to turning technique.

Auditory motion affects visual biological motion processing.

The processing of biological motion is a critical, everyday task performed with remarkable efficiency by human sensory systems. Interest in this ability has focused to a large extent on biological motion processing in the visual modality (see, for example, Cutting, J. E., Moore, C., & Morrison, R. (1988). Masking the motions of human gait. Perception and Psychophysics, 44(4), 339-347). In naturalistic settings, however, it is often the case that biological motion is defined by input to more than one sensory modality. For this reason, here in a series of experiments we investigate behavioural correlates of multisensory, in particular audiovisual, integration in the processing of biological motion cues. More specifically, using a new psychophysical paradigm we investigate the effect of suprathreshold auditory motion on perceptions of visually defined biological motion. Unlike data from previous studies investigating audiovisual integration in linear motion processing [Meyer, G. F. & Wuerger, S. M. (2001). Cross-modal integration of auditory and visual motion signals. Neuroreport, 12(11), 2557-2560; Wuerger, S. M., Hofbauer, M., & Meyer, G. F. (2003). The integration of auditory and motion signals at threshold. Perception and Psychophysics, 65(8), 1188-1196; Alais, D. & Burr, D. (2004). No direction-specific bimodal facilitation for audiovisual motion detection. Cognitive Brain Research, 19, 185-194], we report the existence of direction-selective effects: relative to control (stationary) auditory conditions, auditory motion in the same direction as the visually defined biological motion target increased its detectability, whereas auditory motion in the opposite direction had the inverse effect. Our data suggest these effects do not arise through general shifts in visuo-spatial attention, but instead are a consequence of motion-sensitive, direction-tuned integration mechanisms that are, if not unique to biological visual motion, at least not common to all types of visual motion. Based on these data and evidence from neurophysiological and neuroimaging studies we discuss the neural mechanisms likely to underlie this effect.

Mito, tragedia y metateatro en el teatro espanol del siglo XX : ensayo sobre el cuerpo y la conciencia en el drama

RÉSUMÉMythe, tragédie et méta-théâtre sont des termes techniques provenant de disciplines comme l'anthropologie, l'histoire, la théorie et la critique littéraires. Malgré le fait que l'on puisse les assigner à des périodes historiques déterminées, ce sont des notions qui ont encore un sens à la fois actuel (elles sont indispensables pour comprendre le théâtre contemporain) et concret (à travers les différentes poétiques qui les reconfigurent, elles affectent le spectateur d'une certaine façon, ont un effet déterminé sur son corps et sa conscience). Je propose donc de les définir synthétiquement en fonction de l'effet qu'ils produisent sur le spectateur qui est conçu comme une unité de corps et de conscience. Le corps étant défini comme le lieu des émotions, la conscience sera la connaissance que le sujet acquiert de soi et du monde en fonction de ces émotions. Or, le mûthos génère des émotions que la tragédie purge à travers le phénomène de la catharsis. En revanche, le méta-théâtre interrompt le processus émotif de la conscience. Tout en appuyant mes définitions sur des notions de psychologie, neurologie et physique quantique, j'oppose tragédie et méta-théâtre de la façon suivante: la tragédie produit une forme de conscience incarnée chez le spectateur, alors que le méta-théâtre n'aboutit qu'à une forme de conscience cartésienne ou vision désincarnée. J'applique ensuite cette conception à une série de pièces importantes de l'histoire du théâtre espagnol au XXe siècle qui comportent toutes une part de réécriture d'un ou de plusieurs mythes. Je constate une généralisation du traitement méta-théâtral de la réécriture, au détriment non du tragique, mais de la tragédie proprement dite. Par conséquent, je diagnostique un déficit d'incarnation dans le théâtre espagnol au XXe siècle.

A CRTC1 deficient mouse line study : relevance to mood disorders

Summary Mood disorders are among the most prevalent, psychosocial^ debilitating, chronic and relapsing forms of psychiatric illnesses. Despite considerable advances in their characterization, the heterogeneous nature of susceptibility factors and patient's symptoms could account for the lack of totally effective and remissive treatment. The neurobiological hypothesis of mood disorders etiology has evolved since the monoamine and neurotrophin theories and current evidence is pointing toward their integration in a broader polygenic epistatic model resulting in defective neuroplasticity of circuitries involved in emotion processing. Consequently, the unraveling of molecular underpinning pathways involved in neuronal plasticity, commonly altered among mood disorder syndromes and symptoms, should shed light on their etiology and provide new drug target. The transcription factor CREB has been critically involved in the long-lasting forms of neuronal plasticity and in the regulation of several mood disorders susceptibility genes. In addition, altered CREB activity has been associated with mood disorders pathophysiology and pharmacotherapy. Interestingly, the newly-identified protein CREB-regulated transcription coactivator 1 (CRTC1) was shown by previous studies in the laboratory to be a neuroactivity- dependent cAMP and calcium sensor, a potent activator of CREB-dependent transcription and involved in neuroplasticity mechanisms associated with long-term synaptic potentiation. Furthermore, the major mood disorder susceptibility gene Bdnf was suggested to be transcriptional regulated by CRTC1. Therefore, we aimed to investigate a role for CRTC1 in mood disorders by generating and characterizing a Crtcl deficient mouse model at the behavioral and molecular levels. Interestingly, their comprehensive characterization revealed a behavioral profile mirroring several major symptoms comorbid in mood disorders, including altered social interactions, aggressive behaviors, obesity, psychomotor retardation, increased emotional response to stress, decreased sexual drive and depression-like behaviors. To investigate the molecular mechanisms underlying these pathological behaviors and the implication of CRTC1 in the regulation of CREB-regulated genes in vivo, we also quantified transcript levels of several relevant CREB-regulated susceptibility genes in brain structures involved in the pathophysiology of mood disorders. Strikingly, we found the underexpression of primary components of the neurotrophin system: Bdnf and its cognate receptor TrkB, a marked decrease in the Nr4a family of transcription factors, implicated in neuroplasticity and associated with dopamine-related disorders, as well as in several other relevant CREB regulated genes. Moreover, neurochemical analysis revealed that Crtcl null mice presented alteration in prefrontal cortical monoamine turnover as well as in hippocampal and accumbal serotonin levels, similarly associated with mood disorders etiology and pharmacotherapy. Together, the present thesis supports the involvement of CRTC1 pathway hypofunction in the pathogenesis of mood disorders and specifically in pathological aggression, obesity and depression-related behavior comorbidities. Ultimately, CRTC1 may represent an interesting antidepressant, antiaggressive or mood stabilizer drug target candidate through the modulation of major CREB regulated susceptibility genes. Les troubles de l'humeur comptent parmi les maladies psychiatriques les plus prévalentes, psychosocialement débilitantes, chroniques et avec le plus grand risque de rechute. Malgré de considérable avancées dans leur caractérisation, la nature hétérogène des facteurs de susceptibilité et des symptômes présentés par les patients, semble justifier l'absence de traitement entraînant une rémission complète de la maladie. L'hypothèse de l'étiologie neurobiologique des troubles de l'humeur a évolué depuis la théorie des monoamines et des neurotrophines. Actuellement, elle tend à les englober dans un modèle polygénique épistatique induisant une déficience de la neuroplasticité des circuits impliqué dans la régulation des émotions. Par conséquent, il apparaît particulièrement relevant de caractériser des voies moléculaires impliquées dans la plasticité neuronale, communément altérées parmi les différents syndromes et symptômes des maladies de l'humeur, afin d'améliorer leur compréhension ainsi que de proposer de nouvelles cibles thérapeutiques potentielles. Le facteur de transcription CREB a été de façon répétée et cohérente impliqué dans les mécanismes à long terme de la plasticité neuronale, ainsi que dans la régulation de plusieurs gènes de susceptibilité aux maladies de l'humeur. De plus, une altération dans l'activité de CREB a été impliqué dans leur étiologie et pharmacothérapie. De façon intéressante, des résultats préliminaires sur la protéine récemment découverte CREB-regulated transcription coactivator 1 (CRTC1) ont indiqué que son activation était dépendante de l'activité neuronale, qu'il était un senseur du calcium et de l'AMPc, ainsi qu'un coactivateur de CREB requis et puissant impliqué dans les mécanismes de plasticité neuronale associés à la potentialisation à long terme. En outre, des résultats ont suggéré que le gène majeur de susceptibilité Bdnf est régulé par CRTC1. Ainsi, notre objectif a été d'investiguer un rôle éventuel de CRTC1 dans les maladies de l'humeur en générant et caractérisant une lignée de souris déficiente pour Crtcl, tant au niveau comportemental que moléculaire. De façon intéressante, leur caractérisation détaillée a révélé un profil comportemental reflétant de nombreux aspects des maladies de l'humeur incluant une altération des interactions sociales, une agression pathologique, l'obésité, un retard psychomoteur, une réponse émotionnelle au stress accrue, une diminution de la motivation sexuelle, et des comportements reliés à la dépression. Afin d'investiguer les mécanismes moléculaires sous- jacents cette altération du comportement, ainsi que l'implication de CRTC1 dans l'expression des gènes régulés par CREB in vivo, nous avons quantifié les niveaux de transcrits de plusieurs gènes de susceptibilité régulés par CREB et impliqués dans la physiopathologie des maladies de l'humeur. Remarquablement, nous avons trouvé la sous-expression de composants primordiaux du système neurotrophique: Bdnf et son récepteur TrkB, une diminution majeure de la famille des facteurs de transcription Nr4a, impliqués dans la neuroplasticité et associés à des désordres liés à la dopamine, ainsi que de nombreux autres gènes relevants régulés par CREB. De plus, une analyse neurochimique a révélé que les souris déficientes pour Crtcî présentent une altération du turn-over des monoamines du cortex préfrontal ainsi que des niveaux hippocampaux et accumbaux de sérotonine, associés de façon similaire dans l'étiologie et la pharmacothérapie des maladies de l'humeur. Vue dans son ensemble, la présente thèse supporte l'implication d'une sous-régulation de la voie de CRTCI dans la pathogenèse des maladies de l'humeur ainsi que dans la comorbidité de l'agression pathologique, l'obésité et la dépression. En conclusion, CRTCI pourrait représenter une cible médicamenteuse intéressante aux propriétés antidépressante, antiagressive ou stabilisatrice de l'humeur au travers de la modulation de gènes de susceptibilité majeurs régulés par CREB.

Évaluation statistique des résultats des analyses ADN de 2005 à 2011 et recommandations stratégiques au sein de la section d'Identité judiciaire de la Police cantonale vaudoise

Notre étude a eu pour but d'analyser les résultats des analyses ADN effectuées sur les traces relevées sur des scènes de crimes ou sur des objets s'y apparentant. Cette analyse nous a permis d'en identifier les points forts et les points faibles. Les données concernant les résultats ADN des années 2005 à 2008 dans le canton de Vaud ont montré une augmentation significative du nombre de traces envoyées, avec en parallèle un déclin de la qualité des résultats. Suite à cette observation, des solutions ayant pour but de réduire le nombre de ces analyses négatives ont dû être adoptées. Des changements opérationnels ont alors été mis en place dès 2009. Il s'agissait alors, d'une part, d'agir au niveau des traces de contact en tenant compte du type de support sur lequel la trace était prélevée, et, d'autre part, d'agir sur les traces riches (sang, salive, sperme) en mettant en place l'analyse systématique de la nature de la trace à l'aide de tests indicatifs. L'évaluation des conséquences de la mise en place de ces procédures a été possible à l'aide d'une nouvelle analyse statistique. Les résultats montrent qu'un meilleur tri des traces permet une amélioration des résultats.

Incidence et traitement des lymphocèles après greffe rénale

1.1. La greffe de rein La greffe d'organes a révolutionné la médecine. De tout le temps elle a suscité les fantasmes et les rêves : la pratique est ancestrale ; elle remonte au 3ème siècle lorsque Saint Côme et Saint Damien réalisent pour la première fois une greffe de jambe de Maure sur un patient. Il faudra néanmoins attendre le 20ème siècle pour voir la transplantation se réaliser plus concrètement avec succès et se généraliser. A Vienne, en 1902, le Dr. Ulmann (1861-1937) pratique la toute première autogreffe de rein sur un chien. Il replace le rein de l'animal au niveau du cou, pratiquant une anastomose vasculaire. Depuis, les tentatives se multiplient et peu après le Dr. Von Decastello, pratique la première transplantation chien-chien. Par la suite, en associa- tion avec le Dr. Ulmann la première greffe entre un chien et une chèvre aura lieu, avec un certain succès. En effet, elle a permis à l'animal receveur de produire de l'urine. L'avancée majeure durant ce début de siècle fut le développement d'une nouvelle technique de suture vasculaire par le Dr. Carrel, qui obtiendra le prix Nobel en 1912. Son élève, le Dr. Jaboulay (1860-1913) a réalisé plusieurs tentatives de xénogreffes rénales. Il pratiquera en 1906 les deux premières xénogreffes en utilisant un cochon et une chèvre comme donneurs. Le greffon fut respectivement placé au niveau de la cuisse et du bras des patients. La fonction rénale durera une heure. En 1909 Ernest Unger (1875-1938) transplanta un rein de fox-terrier sur un boxer, avec une production d'urine pendant 14 jours. Durant la même année le Dr. Unger a pratiqué une xénogreffe en transplantant un rein de nouveau né sur un babouin, cette intervention se terminant par la mort de l'animal. Un autre essai de greffe singe à humain, pratiqué sur une femme mourant de défaillance rénale, a fait comprendre à Unger qu'il y a des barrières biologiques dans la transplantation, mais que la greffe rénale est techniquement faisable. En 1914, J.B. Murphy découvre l'importance de la rate et de la moelle osseuse dans la réponse immune. En 1933 et 1949 en Ukraine, les premières allogreffes humaines de reins sont pratiquées par le chirurgien soviétique Yu Yu Voronoy. Malheureuse- ment aucune fonction rénale des greffons n'a été observée. Après une période de « stagnation scientifique » générale qui durera à peu près 10 ans, l'intérêt pour la transplantation refait surface dans les années 1950. Deux équipes de chirurgien se forment : une à Boston et l'autre à Paris. De nombreux cas d'allogreffes humaines sans immunosuppression sont documentés de 1950 à 1953. Malheureusement chaque opération aboutit à un échec, ceci dû aux phénomènes du rejet. M. Simonsen et WJ. Dempster découvrent qu'un mécanisme immun est à la base du rejet. Ils établissent aussi que la position pelvienne était meilleure que la position plus superficielle. Grâce aux découvertes dans le domaine du rejet et les nombreux progrès techniques, une allogreffe entre vrais jumeaux est pratiquée à Boston en 1954. L'opération est un succès total et permet de contrer toutes les hypothèses négatives avancées par certains groupes de travail. Depuis 1948, de nombreux travaux dans le domaine de l'immunosuppression ont été entrepris. La découverte de l'action immunosuppressive de la cortisone permet son instauration dans le traitement anti-rejet, malheureusement avec peu de succès. En effet, l'irradiation totale reste la méthode de choix jusqu'en 1962, date de l'apparition de l'Azaothioprine (Imuran®). La découverte de l'Azaothioprine, permet d'avancer de nouvelles hypothèses concernant le rejet : en évitant le rejet post-opératoire aigu, une protection et une adaptation au receveur pourraient être modulées par l'immunosuppression. Dans les années 1960, l'apparition des immunosuppresseurs de synthèse permet de développer de nouvelles lignes de traitement. Le Dr.Starzl et ses collègues, découvrent l'efficacité d'un traitement combiné de Prednisone et d'Azathioprine qui devient alors le standard d'immunosuppression post greffe durant cette période. Les années 60 et 70 sont des années d'optimisme. La prise en charge des patients s'améliore, le développement de la dialyse permet de maintenir en vie les patients avant la greffe, les techniques de conservation des organes s'améliorent, la transplantation élargit son domaine d'action avec la première greffe de coeur en 1968. Le typage tissulaire permet de déterminer le type d'HLA et la compatibilité entre le re- ceveur et le donneur afin de minimiser les risques de rejet aigu. Les années 1970 se caractérisent par deux amélioration majeures : celle du typage HLA-DR et l'apparition des inhibiteurs de la calcineurine (Cyclosporine A). Ce dernier restera l'agent de premier choix jusqu'aux alentours des années 1990 où apparaissaient de nouveaux immunosuppresseurs, tels que les inhibiteurs mTOR (siroli- mus) et les inhibiteurs de l'inosine monophosphate déshydrogénase (mycophénolate mofétil), par exemple. En conclusion, la transplantation rénale a été une des premières transplantations d'organes solides pratiquées sur l'homme avec de nombreux essais cliniques impliquant une multitude d'acteurs. Malgré des périodes de hauts et de bas, les avancements techniques ont été notables, ce qui a été très favorable en terme de survie pour les patients nécessitant une greffe. 1.2. Le lymphocèle La greffe rénale, comme toute autre acte chirurgical, comporte des risques et une morbidité spécifique. Le lymphocèle a la prévalence la plus élevée, qui peut aller de 0.6 à 51% 1-3 avec des variations entre les études. Le lymphocèle est défini comme une collection post opératoire de liquide lymphatique dans une cavité non épithélialisée et n'est pas causée par une fuite urinaire ou une hémorragie1, 4. Historiquement, le lymphocèle a été décrit pour la première fois dans la littérature médicale dans les années 1950, par Kobayashi et Inoue5 en chirurgie gynécologique. Par la suite Mori et al.6 en 1960 documentent la première série d'analyse de lymphocèles. En 1969 le lymphocèle est décrit pour la première fois par Inociencio et al.7 en tant que complication de greffe rénale. Sa pathogénèse n'est pas complètement élucidée, cependant plusieurs facteurs de risque ont été identifiés tels que : la ligature inadéquate des vaisseaux lymphatiques lors de la dissection des vaisseaux iliaques du donneur et de la préparation du greffon, le BMI, les diurétiques, l'anticoagulation (héparine), les hautes doses de stéoïdes, certains agents immunosuppresseurs (sirolimus), le diabète, les problèmes de cicatrisation, une hypoalbuminémie, une chirurgie rétropéritonéale préalable et le rejet aigu de greffe. (Tableau 1) Une symptomatologie peut être présente ou absente : elle découle directement de la localisation et de la taille de la collection8, 9, 10. Lorsqu'on se trouve devant un tableau de lymphocèle asymptomatique, la découverte se fait de manière fortuite lors d'un contrôle de suivi de greffe11, 12 cliniquement ou par échographie. En cas de lymphocèle non significatif cela ne requiert aucun traitement. Au contraire, lorsqu'il atteint une certaines taille il provoque un effet de masse et de compression qui provoque la symptomatologie. Cette dernière est peu spécifique et apparait en moyenne entre 2 semaines et 6 mois 13 après la greffe. Le patient va se présenter avec un tableau pouvant aller de la simple douleur abdominale en passant par un oedème du membre inférieur ou, dans de plus rares cas, une thrombose veineuse profonde sera le seul signe consécutif au lymphocèle14, 15. La plupart du temps on observera des valeurs de créatinine élevées, signant une souffrance rénale. Le diagnostic du lymphocèle peut se faire selon plusieurs techniques. La plus utilisée est la ponction à l'aiguille fine sous guidage ultrasonographique4. L'analyse du liquide ponctionné permet de différencier un lymphocèle d'un urinome. Les autres techniques existantes sont : la ponction après injection de carmin d'indigo15, un pyelogramme intraveineux et un lymphangiogramme16, le CT-Scan ou l'IRM15. Le dosage sanguin d'IL6 et IL8 est parfois utilisé pour déterminer si le lymphocèle est infecté.15 Suite à l'apparition d'une collection symptomatique; le rein transplanté peut être dans une situation à risque pour laquelle un traitement doit être entrepris. A l'heure actuelle, il n'existe pas de solution universelle dans la prévention et le traitement de ce type de complication. Les solutions sont multiples et dépendent principalement de la localisation et de la taille de la collection. Pendant de nombreuses années, le seul traitement du lymphocèle a été celui de l'aspiration percutanée simple. Cette dernière conduit cependant à un taux de récidive de presque 100%.17 Cette technique reste une solution utilisée principalement à visée diagnostique18, 19, 20, 21 ou pour soulager les patients à court terme15. Pour améliorer l'efficacité de cette technique on a fait appel à des agents sclérosants comme l'éthanol, la povidone-iodine, la tétracycline, la doxycycline ou de la colle de fibrine. Des complications chirurgicales ont cependant été rapportées, pouvant aller jusqu'au rejet de greffe22. La fenestration par laparoscopie a été décrite pour la première fois en 1991 par McCullough et al.23 Cette technique reste, de nos jours, la technique la plus utilisée pour le traitement du lymphocèle. Elle a de nombreux avantages : un temps de convalescence court, des pertes de sang minimes et une réalimentation rapide24, 25. On constate en outre la quasi absence de récidives après traitement11, 26. L'évaluation radiologique est très importante, car la marsupialisation par laparoscopie est limitée par l'emplacement et le volume de la collection. Ainsi, on évitera ce type de traite- ment lorsque la collection se situera postérieurement, à proximité de la vessie, de l'uretère ou du hile rénal. Dans ces situations, la laparotomie s'impose malgré l'augmentation de la morbidité liée à cette technique24. Actuellement on cherche à trouver une technique universelle du traitement des lymphocèles avec la chirurgie la moins invasive possible et le taux de récidive le plus faible possible. Malgré ses li- mites, la fenestration par laparoscopie apparaît comme une très bonne solution. Cette étude consiste en une évaluation rétrospective des traitements chirurgicaux de cette complication post-opératoire de la greffe rénale au CHUV (Centre Hospitalier Universitaire Vaudois) de 2003 à 2011. Le but est de recenser et analyser les différentes techniques que l'on observe actuellement dans la littérature et pouvoir ainsi proposer une technique idéale pour le CHUV.

Molecular modeling study of the binding and signaling properties of the TCRpMHC complex

The activation of the specific immune response against tumor cells is based on the recognition by the CD8+ Cytotoxic Τ Lymphocytes (CTL), of antigenic peptides (p) presented at the surface of the cell by the class I major histocompatibility complex (MHC). The ability of the so-called T-Cell Receptors (TCR) to discriminate between self and non-self peptides constitutes the most important specific control mechanism against infected cells. The TCR/pMHC interaction has been the subject of much attention in cancer therapy since the design of the adoptive transfer approach, in which Τ lymphocytes presenting an interesting response against tumor cells are extracted from the patient, expanded in vitro, and reinfused after immunodepletion, possibly leading to cancer regression. In the last decade, major progress has been achieved by the introduction of engineered lypmhocytes. In the meantime, the understanding of the molecular aspects of the TCRpMHC interaction has become essential to guide in vitro and in vivo studies. In 1996, the determination of the first structure of a TCRpMHC complex by X-ray crystallography revealed the molecular basis of the interaction. Since then, molecular modeling techniques have taken advantage of crystal structures to study the conformational space of the complex, and understand the specificity of the recognition of the pMHC by the TCR. In the meantime, experimental techniques used to determine the sequences of TCR that bind to a pMHC complex have been used intensively, leading to the collection of large repertoires of TCR sequences that are specific for a given pMHC. There is a growing need for computational approaches capable of predicting the molecular interactions that occur upon TCR/pMHC binding without relying on the time consuming resolution of a crystal structure. This work presents new approaches to analyze the molecular principles that govern the recognition of the pMHC by the TCR and the subsequent activation of the T-cell. We first introduce TCRep 3D, a new method to model and study the structural properties of TCR repertoires, based on homology and ab initio modeling. We discuss the methodology in details, and demonstrate that it outperforms state of the art modeling methods in predicting relevant TCR conformations. Two successful applications of TCRep 3D that supported experimental studies on TCR repertoires are presented. Second, we present a rigid body study of TCRpMHC complexes that gives a fair insight on the TCR approach towards pMHC. We show that the binding mode of the TCR is correctly described by long-distance interactions. Finally, the last section is dedicated to a detailed analysis of an experimental hydrogen exchange study, which suggests that some regions of the constant domain of the TCR are subject to conformational changes upon binding to the pMHC. We propose a hypothesis of the structural signaling of TCR molecules leading to the activation of the T-cell. It is based on the analysis of correlated motions in the TCRpMHC structure. - L'activation de la réponse immunitaire spécifique dirigée contre les cellules tumorales est basée sur la reconnaissance par les Lymphocytes Τ Cytotoxiques (CTL), d'un peptide antigénique (p) présenté à la suface de la cellule par le complexe majeur d'histocompatibilité de classe I (MHC). La capacité des récepteurs des lymphocytes (TCR) à distinguer les peptides endogènes des peptides étrangers constitue le mécanisme de contrôle le plus important dirigé contre les cellules infectées. L'interaction entre le TCR et le pMHC est le sujet de beaucoup d'attention dans la thérapie du cancer, depuis la conception de la méthode de transfer adoptif: les lymphocytes capables d'une réponse importante contre les cellules tumorales sont extraits du patient, amplifiés in vitro, et réintroduits après immunosuppression. Il peut en résulter une régression du cancer. Ces dix dernières années, d'importants progrès ont été réalisés grâce à l'introduction de lymphocytes modifiés par génie génétique. En parallèle, la compréhension du TCRpMHC au niveau moléculaire est donc devenue essentielle pour soutenir les études in vitro et in vivo. En 1996, l'obtention de la première structure du complexe TCRpMHC à l'aide de la cristallographie par rayons X a révélé les bases moléculaires de l'interaction. Depuis lors, les techniques de modélisation moléculaire ont exploité les structures expérimentales pour comprendre la spécificité de la reconnaissance du pMHC par le TCR. Dans le même temps, de nouvelles techniques expérimentales permettant de déterminer la séquence de TCR spécifiques envers un pMHC donné, ont été largement exploitées. Ainsi, d'importants répertoires de TCR sont devenus disponibles, et il est plus que jamais nécessaire de développer des approches informatiques capables de prédire les interactions moléculaires qui ont lieu lors de la liaison du TCR au pMHC, et ce sans dépendre systématiquement de la résolution d'une structure cristalline. Ce mémoire présente une nouvelle approche pour analyser les principes moléculaires régissant la reconnaissance du pMHC par le TCR, et l'activation du lymphocyte qui en résulte. Dans un premier temps, nous présentons TCRep 3D, une nouvelle méthode basée sur les modélisations par homologie et ab initio, pour l'étude de propriétés structurales des répertoires de TCR. Le procédé est discuté en détails et comparé à des approches standard. Nous démontrons ainsi que TCRep 3D est le plus performant pour prédire des conformations pertinentes du TCR. Deux applications à des études expérimentales des répertoires TCR sont ensuite présentées. Dans la seconde partie de ce travail nous présentons une étude de complexes TCRpMHC qui donne un aperçu intéressant du mécanisme d'approche du pMHC par le TCR. Finalement, la dernière section se concentre sur l'analyse détaillée d'une étude expérimentale basée sur les échanges deuterium/hydrogène, dont les résultats révèlent que certaines régions clés du domaine constant du TCR sont sujettes à un changement conformationnel lors de la liaison au pMHC. Nous proposons une hypothèse pour la signalisation structurelle des TCR, menant à l'activation du lymphocyte. Celle-ci est basée sur l'analyse des mouvements corrélés observés dans la structure du TCRpMHC.

Prévention de la violence commise par les spectateurs lors de manifestations sportives : étude des mesures préventives et de la responsabilité de l'organisateur à la lumière du droit comparé, du droit suisse et du droit associatif

Introduction 1. Généralités : Le sport occupe une place importante dans notre société, de manière active par la pratique d'une ou de plusieurs activités sportives, ou de manière passive, au travers de la presse, de la radio et de la télévision. Le sport est ainsi un acte de participation, d'appartenance, de revendication et d'intégration à la société en général ou à un groupe. Il stimule l'imagination et permet de rêver aux héros sportifs. Enfin, non seulement il améliore la santé de ceux qui le pratique, mais il a une dimension éducative et joue un rôle social, culturel et récréatif. Toutefois, le sport est également un spectacle qui provoque des passions et engendre des émotions de la part des supporters, dont certains s'exaltent pour leur équipe fétiche. Il arrive que ce supportérisme soit à tel point exacerbé qu'il mène à des dérives pouvant aboutir à des actes de violence dans et en dehors des stades, ceci tant avant, pendant qu'après le match. A titre d'exemple tragique, les téléspectateurs garderont longtemps en mémoire les scènes auxquelles ils ont assisté le 29 mai 1985, en direct, lorsque, avant le début de la rencontre, des hooligans anglais ont attaqué des supporters italiens dans les gradins du bloc Z du stade du Heysel à Bruxelles, lors de la finale de la Coupe d'Europe des champions, opposant le FC Liverpool à la Juventus de Turin; 39 personnes en sont mortes et 600 ont été blessées. La Suisse, longtemps épargnée par le phénomène, en regard de la situation qui a prévalu dans d'autres Etats européens, ne peut échapper, depuis quelques années, au triste constat selon lequel les stades constituent désormais des environnements propices à des actions de violence, de racisme et, plus rarement, d'extrémisme. Le cas le plus révélateur a eu lieu le 13 mai 2006, lorsque des fauteurs de trouble ont envahi le terrain du Parc Saint-Jacques de Bâle après le coup de sifflet final du match de championnat opposant le FC Bâle au FC Zurich, match dont l'enjeu était la première place du classement du championnat de Super League, pour attaquer à coups de pied et à coups de poing des joueurs, des accompagnants et des personnes chargées de la sécurité. Les affrontements ont continué dans la rue jusque tard dans la soirée. Il s'en est suivi une centaine de blessés et des dégâts d'un demi million de francs. De tels débordements mettent en danger la sécurité du public, des équipes et des arbitres. Il s'agit de tout mettre en oeuvre afin que les spectateurs qui assistent à une manifestation sportive puissent prendre du plaisir aux performances des sportifs sans devoir craindre pour leur sécurité. De même, les acteurs sur le terrain doivent pouvoir exercer leur sport sans craindre un envahissement de l'aire de jeu. Ainsi, les Etats et les associations sportives ont élaboré des textes juridiques afin d'éviter des débordements ou tout autre événement qui pourraient mettre en danger des personnes ou des biens matériels lors de manifestations sportives. Sous l'angle du droit étatique helvétique, cela s'est traduit, notamment en vue du déroulement en Suisse du Championnat d'Europe de football de l'UEFA en 2008 (EURO 2008) et du Championnat du monde de hockey sur glace en 2009, par l'adoption de mesures préventives permettant de lutter contre les actes de violence lors de manifestations sportives, introduites dans la Loi fédérale du 21 mars 1997 instituant des mesures visant au maintien de la sûreté intérieure (LMSI). Elles se concrétisent par l'inscription d'individus ayant commis des actes de violence dans une banque de données nationale, ainsi que par le recours au périmètre d'exclusion, à l'interdiction de sortie du territoire, à l'obligation de s'annoncer à la police et, en dernier ressort, à la garde à vue; enfin, il est également possible de saisir, séquestrer ou confisquer du matériel de propagande5. La mise en place de telles mesures relève de l'Etat, garant de la sécurité et de l'ordre publics à l'extérieur des enceintes sportives. L'organisateur, chargé quant à lui d'assurer la sécurité à l'intérieur du stade, n'est toutefois pas en marge, puisque les fédérations et associations sportives ont édicté des règlements dont il est le destinataire. Ces textes prévoient, à sa charge, notamment les mesures suivantes: le prononcé d'interdictions de stade à l'encontre de supporters violents, la fouille accrue des spectateurs, l'engagement d'un service de sécurité privé, l'obligation de désigner un responsable de la sécurité, la séparation des différents groupes de supporters, etc.. Il appartient ainsi aux associations sportives, aux organisateurs, aux chargés de la sécurité au sein des clubs et aux forces de l'ordre public d'appliquer de la meilleure façon que ce soit les mesures proposées et de collaborer afin de combattre les débordements des spectateurs de manière effective. Prévenir et supprimer la violence dans les manifestations sportives exige ainsi la mobilisation et la collaboration de tous les protagonistes concernés.

Partial melting of basic dykes in the contact aureoles of two shallow-level, gabbro-pyroxenite intrusions, Fuerteventura

THESIS ABSTRACT Low-pressure anatexis of basic dykes gave rise to unusual, zebra-like migmatites, in the contact metamorphic aureoles of two layered gabbro-pyroxenite intrusions, PXl and PX2, in the root zone of an ocean island, Fuerteventura Basal Complex (Canary Islands). This thesis focuses on the understanding of processes attributing to the partial melting and formation of these migmatites, characterised by a dense network of closely spaced, millimetre-wide leucocratic segregations with perfectly preserved igneous textures. The presence of fluids are required to decrease the solidus of basic igneous lithologies, to allow partial melting in such aloes-pressure (1-2 kb) environment. An oxygen isotope study was thus carried out on dykes inside and beyond the PX2 aureole, in order to decipher the nature and origin of such fluids. Low or negative δ18O values were obtained for whole rocks and mineral-separates, decreasing towards the contact, with the intrusion itself retaining fairly high values. This trend has been attributed to the advection of meteoric water during magma emplacement, with increasing fluid/rock ratios (higher dyke intensities towards the intrusion acting as fluid-pathways) and higher temperatures promoting increasing exchange during recrystallisation. A comparison of whole rock and mineral major- and trace- element data allowed the redistribution of elements .between different mineral phases and generations, during contact metamorphism and partial melting to be assessed. Certain trace-elements, e.g. Zr, Hf, Y, and REEs, were internally redistributed during contact metamorphic recrystallisation, causing- the enrichment of neocrystallised diopsides compared to relict phenocrysts. This has been assigned to the liberation of trace elements on the breakdown of primary minerals, kaersutite and sphene, on entering the thermal aureole. Major and trace element compositions of minerals in migmatite melanosomes and leucosomes are almost identical, pointing to a syn- or post- solidus reequilibration on cooling of the migmatite terrain. The mineralogical, textural and geochemical evolution of dykes in a contact metamorphic aureole, is recorded around an apophysis of the PX1 intrusion, where there is evidence of incipient partial melting. Hydrothermal mineral pseudomorphs in the outer parts of the aureole are progressively replaced by dry mineral assemblages, with increasingly recrystallised diopside and evidence of partial melting -the extent of which varies from one lithology to another. The appearance of more mafic lithologies towards the intrusion, with lower whole rock SiO2 and mobile element abundances, e.g. Rb, Cs, K, has been explained by the migration and accumulation of feldspathic material into leucosomes outside the samples. A micro-structural study of leucosomes and leucocratic pods, with the aid of high-resolution X-ray computed micro-tomography (HRXµCT), allowing the visualization and quantification of shapes and orientations, was carried out in order to better understand the processes of melt segregation in the PX1 aureole. Leucocratic pods, representing former amygdales, are considered as natural strain ellipsoids. Their short axes are oriented perpendicular to leucosome planes, which sub-parallel the intrusive contact. Leucosomes thus effectively represent foliation planes. This implies that the direction of maximum shortening, during migmatisation, was perpendicular to the orientation of leucosomes, contradicting earlier models that suggest leucosomes represent tension veins. RESUME DE LA THESE Un phénomène rare de fusion partielle de filons basiques à basse pression a été étudié dans les auréoles de contact de deux intrusions litées de gabbro-pyroxénite, PX1 et PX2, localisées dans le soubassement de l'île volcanique de Fuerteventura aux Canaries. Cette anatexie a engendré des migmatites finement zébrées d'aspect très inhabituel, dont les processus de formation ont été étudiés dans le présent travail. Ces roches sont caractérisées par un réseau dense de veinules leucocrates d'épaisseur millimétrique, dont les textures ignées sont parfaitement préservées. La fusion partielle de roches basiques à basse pression (1-2 kbar) requiert la présence d'eau afin d'abaisser le solidus du système à des températures géologiquement réalistes. Une étude comparative des isotopes de l'oxygène a ainsi été menée sur des filons respectivement affectés et non affectés par le métamorphisme de contact, afin de confirmer la présence de ces fluides, de déterminer l'importance de leur interaction avec les roches et leur origine. Des valeurs de δ180 basses ou négatives ont été mesurées sur roche totale et minéraux séparés, décroissantes en direction du contact, alors que l'intrusion elle-même a conservé des valeurs élevées. Ce gradient a été attribué à l'advection d'eau météorique durant la mise en place du magma, les températures les plus élevées favorisant d'autant plus la circulation des fluides et les échanges isotopiques durant la recristallisation des roches. Cette recristallisation engendré une redistribution chimique complète des éléments entre les différentes générations de minéraux résultant du métamorphisme de contact et de l'anatexie, mise en évidence par microanalyse. Certains éléments traces comme Zr, Hf, Y et les REE ont été concentrés dans le diopside néoformé consécutivement à la déstabilisation de minéraux primaires riches en ces éléments comme la kaersutite ou le sphène. Les compositions en éléments majeurs et traces des minéraux des mélanosomes et leucosomes des migmatites sont pratiquement identiques, indiquant une rééquilibration syn- à postsolidus lors du refroidissement de l'auréole de contact. La transformation progressive des filons basiques au niveau de leur minéralogie, textures et composition chimique a pu être observée en détail à l'approche du contact d'une apophyse de l'intrusion PX1. La paragenèse magmatique initiale n'est jamais préservée, les faciès les plus distants du contact étant constitués d'un assemblage pseudomorphique hydrothermal. Ce dernier est progressivement remplacé par des assemblages anhydres incluant du diopside néoformé, puis apparaissent les premiers signes de fusion partielle, dont l'importance varie fortement d'une lithologie à l'autre. L'apparition de faciès plus basiques en direction du contact, avec des teneurs réduites en SiO2 et en éléments incompatibles tels Rb, Cs, K, a été attribuée à l'échappement de leucosomes feldspathiques hors du système. Une étude microstructurale de la distribution spatiale du matériel leucocrate au sein des migmatites par microtomographie X de haute résolution (HRXµCT) a été menée pour mieux comprendre les processus de ségrégation des liquides dans l'auréole de PX1. De petites entités ovoïdes, représentant d'anciennes structures amygdalaires au sein des filons, ont été considérées comme des ellipsoïdes marqueurs de la déformation finie. Leur petit axe est orienté perpendiculairement aux plans définis par les leucosomes, eux-mêmes subparallèles au contact intrusif. Les leucosomes matérialisent donc des plans de clivage. Ainsi, la direction de raccourcissement maximum durant la fusion partielle était perpendiculaire à l'orientation des leucosomes, contrairement à ce qui a été dit dans de précédentes publications, qui suggéraient que les leucosomes représentaient des veines de tension. RESUME DE LA THESE (POUR LE GRAND PUBLIC) L'observation directe du soubassement d'une île volcanique est une occasion rare, accessible dans le «complexe de base » de l'île canarienne de Fuerteventura. Ce dernier a enregistré divers phénomènes magmatiques, métamorphiques et de fusion partielle induits par l'intrusion répétée de magmas alimentant des appareils volcaniques sus jacents, sous forme de petits plutons, essaims de filons et complexes annulaires de gabbros alcalins, pyroxénites, syénites et carbonatites. Dans ce contexte de flux de chaleur élevé, des filons basiques ont subi une fusion partielle au contact de deux intrusions de gabbro-pyroxénite, un phénomène extrêmement rare à une profondeur aussi réduite, estimée à quelque 3-6 km. Les produits de cette fusion partielle sont des liquides très riches en feldspath, concentrés en un réseau dense de veinules blanches (leucosomes) au sein du matériau résiduel sombre non fondu (mélanosome) pour former ce qu'on appelle des migmatites. Outre les aspects pétrologiques liés à la formation de ces migmatites, l'intérêt majeur du phénomène réside dans le fait qu'il puisse représenter la source des magmas évolués parfois observés sur les îles océaniques. A des pressions aussi faibles que dans le soubassement de Fuerteventura (1-2 Kbar), la présence de fluides abondants est nécessaire pour abaisser la température de début de fusion des roches (solidus) à des valeurs géologiquement réalistes. Des expériences ont montré que même en présence de plusieurs %-poids d'eau, une température de 1000°C était encore nécessaire pour obtenir une proportion de liquide équivalente à celle observée sur le terrain, soit 25%. Or les magmas alcalins des îles océaniques, bien qu'hydratés, n'en contiennent de loin pas autant, ce qui implique une source d'eau externe. Une étude isotopique de l'oxygène a été entreprise afin de tester cette hypothèse. Les valeurs obtenues en 5180 sont basses ou négatives et indiquent l'influence d'eau d'origine météorique. Cette eau de pluie se serait infiltrée le long des filons depuis la surface du volcan et les aurait complètement hydrothermalisés en profondeur (situation encore visible à l'extérieur de l'auréole de contact), leur permettant ainsi de stocker l'eau nécessaire à leur fusion partielle ultérieure. L'interaction entre eau de pluie et filons a été d'autant plus importante que ces derniers étaient proches du contact avec l'intrusion, ce qui suggère que la circulation de ces eaux et leur interaction avec les roches a été favorisée par la chaleur fournie par l'intrusion elle-même. Un autre aspect de ce travail s'est focalisé sur la redistribution des éléments traces au sein des minéraux des filons basiques durant le métamorphisme de contact et la fusion partielle. Ainsi, le pyroxène de seconde génération est-il sensiblement enrichi en traces telles Zr, Hf, Y et les terres rares, par rapport au pyroxène magmatique originel, en relation avec la déstabilisation de minéraux primaires riches en ces éléments tels le sphène et la kaersutite. Cependant, les compositions en éléments majeurs et traces des minéraux recristallisés des migmatites sont pratiquement les mêmes dans les leucosomes et les mélanosomes, suggérant une rééquilibration chimique complète durant le refroidissement de ces lithologies. Si certaines migmatites se sont comportées en système chimiquement fermé (hormis l'eau météorique), d'autres filons ont manifestement perdu une partie de leurs leucosomes, ainsi qu'en témoigne leur composition progressivement appauvrie en silice et autres éléments incompatibles mobiles, tels K et Rb à l'approche du contact de l'intrusion. Parallèlement à cette évolution chimique, les paragenèses hydrothermales distantes du contact sont progressivement remplacées par des paragenèses anhydres, puis par l'apparition des premiers leucosomes, tandis que les textures magmatiques initiales sont complètement effacées au profit d'une combinaison de textures magmatique dans les leucosomes et en mosaïque dans les mélanosomes. Enfin, la distribution spatiale des liquides de fusion partielle a été étudiée par microtomographie X de haute résolution, dans des filons contenant des entités ovoïdes leucocrates, sans doute d'anciennes amygdales à zéolites. Ces dernières ont été considérées comme des ellipsoïdes de la déformation finie. L'orientation de leur petit axe, perpendiculaire au plan défini par les veinules de leucosomes, indique que ces derniers représentent des plans de clivage perpendiculaires à la direction de raccourcissement maximum. Ainsi, la ségrégation des liquides de fusion partielle se serait faite dans les plans de compression et non dans des plans de dilatation, contrairement à ce que laisserait penser le sens commun.