Nucleation and growth of metamorphic minerals in contact aureoles

THESIS ABSTRACT Nucleation and growth of metamorphic minerals are the consequence of changing P-T-X-conditions. The thesis presented here focuses on processes governing nucleation and growth of minerals in contact metamorphic environments using a combination of geochemical analytics (chemical-, isotope-, and trace element composition), statistical treatments of spatial data, and numerical models. It is shown, that a combination of textural modeling and stable isotope analysis allows a distinction between several possible reaction paths for olivine growth in a siliceous dolomite contact aureole. It is suggested that olivine forms directly from dolomite and quartz. The formation of olivine from this metastable reaction implies metamorphic crystallization far from equilibrium. As a major consequence, the spatial distribution of metamorphic mineral assemblages in a contact aureole cannot be interpreted as a proxy for the temporal evolution of a single rock specimen, because each rock undergoes a different reaction path, depending on temperature, heating rate, and fluid-infiltration rate. A detailed calcite-dolomite thermometry study was initiated on multiple scales ranging from aureole scale to the size of individual crystals. Quantitative forward models were developed to evaluate the effect of growth zoning, volume diffusion and the formation of submicroscopic exsolution lamellae (<1 µm) on the measured Mg-distribution in individual calcite crystals and compare the modeling results to field data. This study concludes that Mg-distributions in calcite grains of the Ubehebe Peak contact aureole are the consequence of rapid crystal growth in combination with diffusion and exsolution. The crystallization history of a rock is recorded in the chemical composition, the size and the distribution of its minerals. Near the Cima Uzza summit, located in the southern Adamello massif (Italy), contact metamorphic brucite bearing dolomite marbles are exposed as xenoliths surrounded by mafic intrusive rocks. Brucite is formed retrograde pseudomorphing spherical periclase crystals. Crystal size distributions (CSD's) of brucite pseudomorphs are presented for two profiles and combined with geochemistry data and petrological information. Textural analyses are combined with geochemistry data in a qualitative model that describes the formation periclase. As a major outcome, this expands the potential use of CSD's to systems of mineral formation driven by fluid-infiltration. RESUME DE LA THESE La nucléation et la croissance des minéraux métamorphiques sont la conséquence de changements des conditions de pression, température et composition chimique du système (PT-X). Cette thèse s'intéresse aux processus gouvernant la nucléation et la croissance des minéraux au cours d'un épisode de métamorphisme de contact, en utilisant la géochimie analytique (composition chimique, isotopique et en éléments traces), le traitement statistique des données spatiales et la modélisation numérique. Il est montré que la combinaison d'un modèle textural avec des analyses en isotopes stables permet de distinguer plusieurs chemins de réactions possibles conduisant à la croissance de l'olivine dans une auréole de contact riche en Silice et dolomite. Il est suggéré que l'olivine se forme directement à partir de la dolomie et du quartz. Cette réaction métastable de formation de l'olivine implique une cristallisation métamorphique loin de l'équilibre. La principale conséquence est que la distribution spatiale des assemblages de minéraux métamorphiques dans une auréole de contact ne peut pas être considérée comme un témoin de l'évolution temporelle d'un type de roche donné, puisque chaque type de roche suit différents chemins de réactions, en fonction de la température, la vitesse de réchauffement et le taux d'infiltration du fluide. Une étude thermométrique calcite-dolomite détaillée a été réalisée à diverses échelles, depuis l'échelle de l'auréole de contact jusqu'à l'échelle du cristal. Des modèles numériques quantitatifs ont été développés pour évaluer l'effet des zonations de croissance, de la diffusion volumique et de la formation de lamelles d'exsolution submicroscopiques (<1µm) sur la distribution du magnésium mesuré dans des cristaux de calcite individuels. Les résultats de ce modèle ont été comparés ä des échantillons naturels. Cette étude montre que la distribution du Mg dans les grains de calcite de l'auréole de contact de l'Ubehebe Peak (USA) résulte d'une croissance cristalline rapide, associée aux processus de diffusion et d'exsolution. L'histoire de cristallisation d'une roche est enregistrée dans la composition chimique, la taille et la distribution de ses minéraux. Près du sommet Cima Uzza situé au sud du massif d'Adamello (Italie), des marbres dolomitiques à brucite du métamorphisme de contact forment des xénolithes dans une intrusion mafique. La brucite constitue des pseudomorphes rétrogrades du périclase. Les distributions de taille des cristaux (CSD) des pseudomorphes de brucite sont présentées pour deux profiles et sont combinées aux données géochimiques et pétrologiques. Les analyses textorales sont combinées aux données géochimiques dans un modèle qualitatif qui décrit la formation du périclase. Ceci élargit l'utilisation potentielle de la C5D aux systèmes de formation de minéraux controlés par les infiltrations fluides. THESIS ABSTRACT (GENERAL PUBLIC) Rock textures are essentially the result of a complex interaction of nucleation, growth and deformation as a function of changing physical conditions such as pressure and temperature. Igneous and metamorphic textures are especially attractive to study the different mechanisms of texture formation since most of the parameters like pressure-temperature-paths are quite well known for a variety of geological settings. The fact that textures are supposed to record the crystallization history of a rock traditionally allowed them to be used for geothermobarometry or dating. During the last decades the focus of metamorphic petrology changed from a static point of view, i.e. the representation of a texture as one single point in the petrogenetic grid towards a more dynamic view, where multiple metamorphic processes govern the texture formation, including non-equilibrium processes. This thesis tries to advance our understanding on the processes governing nucleation and growth of minerals in contact metamorphic environments and their dynamic interplay by using a combination of geochemical analyses (chemical-, isotope-, and trace element composition), statistical treatments of spatial data and numerical models. In a first part the thesis describes the formation of metamorphic olivine porphyroblast in the Ubehebe Peak contact aureole (USA). It is shown that not the commonly assumed succession of equilibrium reactions along a T-t-path formed the textures present in the rocks today, but rather the presence of a meta-stable reaction is responsible for forming the olivine porphyroblast. Consequently, the spatial distribution of metamorphic minerals within a contact aureole can no longer be regarded as a proxy for the temporal evolution of a single rock sample. Metamorphic peak temperatures for samples of the Ubehebe Peak contact aureole were determined using calcite-dolomite. This geothermometer is based on the temperature-dependent exchange of Mg between calcite and dolomite. The purpose of the second part of this thesis was to explain the interfering systematic scatter of measured Mg-content on different scales and thus to clarify the interpretation of metamorphic temperatures recorded in carbonates. Numerical quantitative forward models are used to evaluate the effect of several processes on the distribution of magnesium in individual calcite crystals and the modeling results were then compared to measured field. Information about the crystallization history is not only recorded in the chemical composition of grains, like isotope composition or mineral zoning. Crystal size distributions (CSD's) provide essential information about the complex interaction of nucleation and growth of minerals. CSD's of brucite pseudomorphs formed retrograde after periclase of the southern Adamello massif (Italy) are presented. A combination of the textural 3D-information with geochemistry data is then used to evaluate reaction kinetics and to constrain the actual reaction mechanism for the formation of periclase. The reaction is shown to be the consequence of the infiltration of a limited amount of a fluid phase at high temperatures. The composition of this fluid phase is in large disequilibrium with the rest of the rock resulting in very fast reaction rates. RESUME DE LA THESE POUR LE GRAND PUBLIC: La texture d'une roche résulte de l'interaction complexe entre les processus de nucléation, croissance et déformation, en fonction des variations de conditions physiques telles que la pression et la température. Les textures ignées et métamorphiques présentent un intérêt particulier pour l'étude des différents mécanismes à l'origine de ces textures, puisque la plupart des paramètres comme les chemin pression-température sont relativement bien contraints dans la plupart des environnements géologiques. Le fait que les textures soient supposées enregistrer l'histoire de cristallisation des roches permet leur utilisation pour la datation et la géothermobarométrie. Durant les dernières décennies, la recherche en pétrologie métamorphique a évolué depuis une visualisation statique, c'est-à-dire qu'une texture donnée correspondait à un point unique de la grille pétrogénétique, jusqu'à une visualisation plus dynamique, où les multiples processus métamorphiques qui gouvernent 1a formation d'une texture incluent des processus hors équilibre. Cette thèse a pour but d'améliorer les connaissances actuelles sur les processus gouvernant la nucléation et la croissance des minéraux lors d'épisodes de métamorphisme de contact et l'interaction dynamique existant entre nucléation et croissance. Pour cela, les analyses géochimiques (compositions chimiques en éléments majeurs et traces et composition isotopique), le traitement statistique des données spatiales et la modélisation numérique ont été combinés. Dans la première partie, cette thèse décrit la formation de porphyroblastes d'olivine métamorphique dans l'auréole de contact de l'Ubehebe Peak (USA). Il est montré que la succession généralement admise des réactions d'équilibre le long d'un chemin T-t ne peut pas expliquer les textures présentes dans les roches aujourd'hui. Cette thèse montre qu'il s'agirait plutôt d'une réaction métastable qui soit responsable de la formation des porphyroblastes d'olivine. En conséquence, la distribution spatiale des minéraux métamorphiques dans l'auréole de contact ne peut plus être interprétée comme le témoin de l'évolution temporelle d'un échantillon unique de roche. Les pics de température des échantillons de l'auréole de contact de l'Ubehebe Peak ont été déterminés grâce au géothermomètre calcite-dolomite. Celui-ci est basé sur l'échange du magnésium entre la calcite et la dolomite, qui est fonction de la température. Le but de la deuxième partie de cette thèse est d'expliquer la dispersion systématique de la composition en magnésium à différentes échelles, et ainsi d'améliorer l'interprétation des températures du métamorphisme enregistrées dans les carbonates. Des modèles numériques quantitatifs ont permis d'évaluer le rôle de différents processus sur la distribution du magnésium dans des cristaux de calcite individuels. Les résultats des modèles ont été comparés aux échantillons naturels. La composition chimique des grains, comme la composition isotopique ou la zonation minérale, n'est pas le seul témoin de l'histoire de la cristallisation. La distribution de la taille des cristaux (CSD) fournit des informations essentielles sur les interactions entre nucléation et croissance des minéraux. La CSD des pseudomorphes de brucite retrograde formés après le périclase dans le sud du massif Adamello (Italie) est présentée dans la troisième partie. La combinaison entre les données textorales en trois dimensions et les données géochimiques a permis d'évaluer les cinétiques de réaction et de contraindre les mécanismes conduisant à la formation du périclase. Cette réaction est présentée comme étant la conséquence de l'infiltration d'une quantité limitée d'une phase fluide à haute température. La composition de cette phase fluide est en grand déséquilibre avec le reste de la roche, ce qui permet des cinétiques de réactions très rapides.

Effects of a treatment gap during adjuvant chemotherapy in node-positive breast cancer: results of International Breast Cancer Study Group (IBCSG) Trials 13-93 and 14-93.

BACKGROUND: The International Breast Cancer Study Group (IBCSG) conducted two complementary randomized trials to assess whether a treatment-free gap during adjuvant chemotherapy influenced outcome. PATIENTS AND METHODS: From 1993 to 1999, IBCSG Trials 13-93 and 14-93 enrolled 2215 premenopausal and postmenopausal women with axillary node-positive, operable breast cancer. All patients received cyclophosphamide (Cytoxan, C) plus either doxorubicin (Adriamycin, A) or epirubicin (E) for four courses followed immediately (No Gap) or after a 16-week delay (Gap) by classical cyclophosphamide, methotrexate, and fluorouracil (CMF) for three courses. The median follow-up was 7.7 years. RESULTS: The Gap and No-Gap groups had similar disease-free survival (DFS) and overall survival (OS). No identified subgroup showed a statistically significant difference, but exploratory subgroup analysis noted a trend towards decreased DFS for Gap compared with No Gap for women with estrogen receptor (ER)-negative tumors not receiving tamoxifen, especially evident during the first 2 years. CONCLUSIONS: A 16-week gap between adjuvant AC/EC and CMF provided no benefit and may have increased early recurrence rates in patients with ER-negative tumors.

Ganglion sentinelle dans les cancers du col de faible stade. Données actuelles. Assurance qualité. Perspectives [Sentinel lymph node in low stage cervical cancers. Current data. Quality assurance. Prospects].

Le prélèvement des ganglions sentinelles apparaît comme une technique séduisante pour l'évaluation ganglionnaire des cancers du col utérin de faible stade. La sélection d'une population à bas risque de métastase ganglionnaire, un entraînement minimal et le respect de quelques règles simples permettent de limiter le risque de faux négatif au minimum. La technique apporte des informations supplémentaires sur le plan anatomique en identifiant des ganglions situés en dehors des zones habituelles de curage, et sur le plan histologique avec la mise en évidence de cellules tumorales isolées et surtout de micrométastases dont la valeur pronostique est suspectée Sentinel node biopsy appears as a promising technique for the assessment of nodal disease in early cervical cancers. Selection of a population with a low risk of nodal metastasis, a minimal training, and simple rules allow a low false negative rate. Sentinel node biopsy provides supplementary information, such as anatomical information (nodes outside of routine lymphadenectomy areas) and histological information (isolated tumors cells and micrometastases).

Rein et tabac : revue de la littérature et mise au point [Kidney and smoking: literature review and focus].

Smoking remains a major public health problem. It is associated with a considerable number of deaths in the world's population. Smoking is just like high blood pressure, an independent predictor of progression to any primary renal disease and renal transplant patients. It seems that smoking cessation slows the progression of kidney disease in smokers. The literature data are sometimes contradictory about it because of some methodological weaknesses. However, experimental models highlight the harmful effects of tobacco by hemodynamic and non-hemodynamic factors. The conclusion is that a major effort should be further produced by the nephrology community to motivate our patients to stop smoking.

Human immunodeficiency virus type 1 fitness is a determining factor in viral rebound and set point in chronic infection.

Human immunodeficiency virus type 1 (HIV-1) isolates from 20 chronically infected patients who participated in a structured treatment interruption (STI) trial were studied to determine whether viral fitness influences reestablishment of viremia. Viruses derived from individuals who spontaneously controlled viremia had significantly lower in vitro replication capacities than viruses derived from individuals that did not control viremia after interruption of antiretroviral therapy (ART), and replication capacities correlated with pre-ART and post-STI viral set points. Of note, no clinically relevant improvement of viral loads upon STI occurred. Virus isolates from controlling and noncontrolling patients were indistinguishable in terms of coreceptor usage, genetic subtype, and sensitivity to neutralizing antibodies. In contrast, viruses from controlling patients exhibited increased sensitivity to inhibition by chemokines. Sensitivity to inhibition by RANTES correlated strongly with slower replication kinetics of the virus isolates, suggesting a marked dependency of these virus isolates on high coreceptor densities on the target cells. In summary, our data indicate that viral fitness is a driving factor in determining the magnitude of viral rebound and viral set point in chronic HIV-1 infection, and thus fitness should be considered as a parameter influencing the outcome of therapeutic intervention in chronic infection.

How T cell receptors interact with peptide-MHCs: A multiple steered molecular dynamics study.

The T-cell receptor (TCR) interaction with antigenic peptides (p) presented by the major histocompatibility complex (MHC) molecule is a key determinant of immune response. In addition, TCR-pMHC interactions offer examples of features more generally pertaining to protein-protein recognition: subtle specificity and cross-reactivity. Despite their importance, molecular details determining the TCR-pMHC binding remain unsolved. However, molecular simulation provides the opportunity to investigate some of these aspects. In this study, we perform extensive equilibrium and steered molecular dynamics simulations to study the unbinding of three TCR-pMHC complexes. As a function of the dissociation reaction coordinate, we are able to obtain converged H-bond counts and energy decompositions at different levels of detail, ranging from the full proteins, to separate residues and water molecules, down to single atoms at the interface. Many observed features do not support a previously proposed two-step model for TCR recognition. Our results also provide keys to interpret experimental point-mutation results. We highlight the role of water both in terms of interface resolvation and of water molecules trapped in the bound complex. Importantly, we illustrate how two TCRs with similar reactivity and structures can have essentially different binding strategies. Proteins 2011; © 2011 Wiley-Liss, Inc.

Mise au point et validation d'un fantôme spécifique pour asssurer le suivi des mesures quantitatives en tomographie par émission de positons.

L'index de consommation du glucose, SUV pour standardized uptake value, est largement utilisé en tomographie par émission de positons (TEP) pour quantifier la concentration relative de [18F]2-fluoro-2-désoxy-D-glucose (18F-FDG) dans les tissus. Cependant, cet indice dépend de nombreux facteurs méthodologiques et biologiques et son utilisation fait débat. Il est donc primordial d'instaurer un contrôle qualité régulier permettant d'assurer la stabilité de la mesure des indices quantitatifs. Dans cette optique, un fantôme spécifique avec inserts cylindriques de différentes tailles a été développé. L'objectif de cette étude est de montrer la sensibilité et l'intérêt de ce fantôme. Méthodes. - La sensibilité du fantôme a été étudiée à travers la mesure des SUV et des coefficients de recouvrement (RC). Plusieurs méthodes de mesure ont été utilisées. Les données ont été reconstruites en utilisant les algorithmes de routine clinique. Nous avons étudié la variation des RC en fonction de la taille des cylindres et le changement relatif de fixation, en utilisant des activités différentes. Le fantôme a ensuite été testé sur l'appareil d'un autre centre. Résultats. - Pour toutes les méthodes de mesure, une forte variation des RC avec la taille des cylindres, de l'ordre de 50 %, a été obtenue. Ce fantôme a également permis de mesurer un changement relatif de fixation qui s'est révélé être indépendant de la méthode de mesure. Malgré un étalonnage des deux systèmes TEP/TDM, des différences de quantification d'environ 20 % ont subsisté. Conclusion. - Les résultats obtenus montrent l'intérêt de ce fantôme dans le cadre du suivi des mesures quantitatives.