Coordination and collaboration in European research towards healthy and safe nanomaterials

Nanotechnology is becoming part of our daily life in a wide range of products such as computers, bicycles, sunscreens or nanomedicines. While these applications already become reality, considerable work awaits scientists, engineers, and policy makers, who want such nanotechnological products to yield a maximum of benefit at a minimum of social, environmental, economic and (occupational) health cost. Considerable efforts for coordination and collaboration in research are needed if one wants to reach these goals in a reasonable time frame and an affordable price tag. This is recognized in Europe by the European Commission which funds not only research projects but also supports the coordination of research efforts. One of these coordination efforts is NanoImpactNet, a researcher-operated network, which started in 2008 promote scientific cross-talk across all disciplines on the health and environmental impact of nanomaterials. Stakeholders contribute to these activities, notably the definition of research and knowledge needs. Initial discussions in this domain focused on finding an agreement on common metrics, and which elements are needed for standardized approaches for hazard and exposure identification. There are many nanomaterial properties that may play a role. Hence, to gain the time needed to study this complex matter full of uncertainties, researchers and stakeholders unanimously called for simple, easy and fast risk assessment tools that can support decision making in this rapidly moving and growing domain. Today, several projects are starting or already running that will develop such assessment tools. At the same time, other projects investigate in depth which factors and material properties can lead to unwanted toxicity or exposure, what mechanisms are involved and how such responses can be predicted and modelled. A vision for the future is that once these factors, properties and mechanisms are understood, they can and will be accounted for in the development of new products and production processes following the idea of "Safety by Design". The promise of all these efforts is a future with nanomaterials where most of their risks are recognized and addressed before they even reach the market.

Tapping the innovation potential of corporate engagement with stakeholders

Summary This dissertation explores how stakeholder dialogue influences corporate processes, and speculates about the potential of this phenomenon - particularly with actors, like non-governmental organizations (NGOs) and other representatives of civil society, which have received growing attention against a backdrop of increasing globalisation and which have often been cast in an adversarial light by firms - as a source of teaming and a spark for innovation in the firm. The study is set within the context of the introduction of genetically-modified organisms (GMOs) in Europe. Its significance lies in the fact that scientific developments and new technologies are being generated at an unprecedented rate in an era where civil society is becoming more informed, more reflexive, and more active in facilitating or blocking such new developments, which could have the potential to trigger widespread changes in economies, attitudes, and lifestyles, and address global problems like poverty, hunger, climate change, and environmental degradation. In the 1990s, companies using biotechnology to develop and offer novel products began to experience increasing pressure from civil society to disclose information about the risks associated with the use of biotechnology and GMOs, in particular. Although no harmful effects for humans or the environment have been factually demonstrated even to date (2008), this technology remains highly-contested and its introduction in Europe catalysed major companies to invest significant financial and human resources in stakeholder dialogue. A relatively new phenomenon at the time, with little theoretical backing, dialogue was seen to reflect a move towards greater engagement with stakeholders, commonly defined as those "individuals or groups with which. business interacts who have a 'stake', or vested interest in the firm" (Carroll, 1993:22) with whom firms are seen to be inextricably embedded (Andriof & Waddock, 2002). Regarding the organisation of this dissertation, Chapter 1 (Introduction) describes the context of the study, elaborates its significance for academics and business practitioners as an empirical work embedded in a sector at the heart of the debate on corporate social responsibility (CSR). Chapter 2 (Literature Review) traces the roots and evolution of CSR, drawing on Stakeholder Theory, Institutional Theory, Resource Dependence Theory, and Organisational Learning to establish what has already been developed in the literature regarding the stakeholder concept, motivations for engagement with stakeholders, the corporate response to external constituencies, and outcomes for the firm in terms of organisational learning and change. I used this review of the literature to guide my inquiry and to develop the key constructs through which I viewed the empirical data that was gathered. In this respect, concepts related to how the firm views itself (as a victim, follower, leader), how stakeholders are viewed (as a source of pressure and/or threat; as an asset: current and future), corporate responses (in the form of buffering, bridging, boundary redefinition), and types of organisational teaming (single-loop, double-loop, triple-loop) and change (first order, second order, third order) were particularly important in building the key constructs of the conceptual model that emerged from the analysis of the data. Chapter 3 (Methodology) describes the methodology that was used to conduct the study, affirms the appropriateness of the case study method in addressing the research question, and describes the procedures for collecting and analysing the data. Data collection took place in two phases -extending from August 1999 to October 2000, and from May to December 2001, which functioned as `snapshots' in time of the three companies under study. The data was systematically analysed and coded using ATLAS/ti, a qualitative data analysis tool, which enabled me to sort, organise, and reduce the data into a manageable form. Chapter 4 (Data Analysis) contains the three cases that were developed (anonymised as Pioneer, Helvetica, and Viking). Each case is presented in its entirety (constituting a `within case' analysis), followed by a 'cross-case' analysis, backed up by extensive verbatim evidence. Chapter 5 presents the research findings, outlines the study's limitations, describes managerial implications, and offers suggestions for where more research could elaborate the conceptual model developed through this study, as well as suggestions for additional research in areas where managerial implications were outlined. References and Appendices are included at the end. This dissertation results in the construction and description of a conceptual model, grounded in the empirical data and tied to existing literature, which portrays a set of elements and relationships deemed important for understanding the impact of stakeholder engagement for firms in terms of organisational learning and change. This model suggests that corporate perceptions about the nature of stakeholder influence the perceived value of stakeholder contributions. When stakeholders are primarily viewed as a source of pressure or threat, firms tend to adopt a reactive/defensive posture in an effort to manage stakeholders and protect the firm from sources of outside pressure -behaviour consistent with Resource Dependence Theory, which suggests that firms try to get control over extemal threats by focussing on the relevant stakeholders on whom they depend for critical resources, and try to reverse the control potentially exerted by extemal constituencies by trying to influence and manipulate these valuable stakeholders. In situations where stakeholders are viewed as a current strategic asset, firms tend to adopt a proactive/offensive posture in an effort to tap stakeholder contributions and connect the organisation to its environment - behaviour consistent with Institutional Theory, which suggests that firms try to ensure the continuing license to operate by internalising external expectations. In instances where stakeholders are viewed as a source of future value, firms tend to adopt an interactive/innovative posture in an effort to reduce or widen the embedded system and bring stakeholders into systems of innovation and feedback -behaviour consistent with the literature on Organisational Learning, which suggests that firms can learn how to optimize their performance as they develop systems and structures that are more adaptable and responsive to change The conceptual model moreover suggests that the perceived value of stakeholder contribution drives corporate aims for engagement, which can be usefully categorised as dialogue intentions spanning a continuum running from low-level to high-level to very-high level. This study suggests that activities aimed at disarming critical stakeholders (`manipulation') providing guidance and correcting misinformation (`education'), being transparent about corporate activities and policies (`information'), alleviating stakeholder concerns (`placation'), and accessing stakeholder opinion ('consultation') represent low-level dialogue intentions and are experienced by stakeholders as asymmetrical, persuasive, compliance-gaining activities that are not in line with `true' dialogue. This study also finds evidence that activities aimed at redistributing power ('partnership'), involving stakeholders in internal corporate processes (`participation'), and demonstrating corporate responsibility (`stewardship') reflect high-level dialogue intentions. This study additionally finds evidence that building and sustaining high-quality, trusted relationships which can meaningfully influence organisational policies incline a firm towards the type of interactive, proactive processes that underpin the development of sustainable corporate strategies. Dialogue intentions are related to type of corporate response: low-level intentions can lead to buffering strategies; high-level intentions can underpin bridging strategies; very high-level intentions can incline a firm towards boundary redefinition. The nature of corporate response (which encapsulates a firm's posture towards stakeholders, demonstrated by the level of dialogue intention and the firm's strategy for dealing with stakeholders) favours the type of learning and change experienced by the organisation. This study indicates that buffering strategies, where the firm attempts to protect itself against external influences and cant' out its existing strategy, typically lead to single-loop learning, whereby the firm teams how to perform better within its existing paradigm and at most, improves the performance of the established system - an outcome associated with first-order change. Bridging responses, where the firm adapts organisational activities to meet external expectations, typically leads a firm to acquire new behavioural capacities characteristic of double-loop learning, whereby insights and understanding are uncovered that are fundamentally different from existing knowledge and where stakeholders are brought into problem-solving conversations that enable them to influence corporate decision-making to address shortcomings in the system - an outcome associated with second-order change. Boundary redefinition suggests that the firm engages in triple-loop learning, where the firm changes relations with stakeholders in profound ways, considers problems from a whole-system perspective, examining the deep structures that sustain the system, producing innovation to address chronic problems and develop new opportunities - an outcome associated with third-order change. This study supports earlier theoretical and empirical studies {e.g. Weick's (1979, 1985) work on self-enactment; Maitlis & Lawrence's (2007) and Maitlis' (2005) work and Weick et al's (2005) work on sensegiving and sensemaking in organisations; Brickson's (2005, 2007) and Scott & Lane's (2000) work on organisational identity orientation}, which indicate that corporate self-perception is a key underlying factor driving the dynamics of organisational teaming and change. Such theorizing has important implications for managerial practice; namely, that a company which perceives itself as a 'victim' may be highly inclined to view stakeholders as a source of negative influence, and would therefore be potentially unable to benefit from the positive influence of engagement. Such a selfperception can blind the firm from seeing stakeholders in a more positive, contributing light, which suggests that such firms may not be inclined to embrace external sources of innovation and teaming, as they are focussed on protecting the firm against disturbing environmental influences (through buffering), and remain more likely to perform better within an existing paradigm (single-loop teaming). By contrast, a company that perceives itself as a 'leader' may be highly inclined to view stakeholders as a source of positive influence. On the downside, such a firm might have difficulty distinguishing when stakeholder contributions are less pertinent as it is deliberately more open to elements in operating environment (including stakeholders) as potential sources of learning and change, as the firm is oriented towards creating space for fundamental change (through boundary redefinition), opening issues to entirely new ways of thinking and addressing issues from whole-system perspective. A significant implication of this study is that potentially only those companies who see themselves as a leader are ultimately able to tap the innovation potential of stakeholder dialogue.

Activité physique et prévention de l'athérosclérose : mise en évidence de l'implication des PPAR (Peroxisome Proliferaor-Activated Receptor) dans la cardioprotection induite par l'exercice physique soumis ou volontaire chez la souris ApoE-/-.

L'athérosclérose est un processus inflammatoire chronique à l'origine des accidents cardiovasculaires qui constitue l'une des premières causes de mortalité en France. L'inflammation est le facteur essentiel dans l'initiation, la progression et l'instabilité des lésions athéromateuses à l'origine des accidents aigus. Les données récentes suggèrent que l'activation des récepteurs nucléaires PPAR (Peroxysome-Proliferator Activated Receptor) par des ligands pharmacologiques prévient le développement et la progression de l'athérosclérose et diminue de manière importante la mortalité cardiovasculaire. À côté de ces traitements pharmacologiques, l'exercice physique prévient aussi la mortalité cardiovasculaire de manière significative. L'objectif de notre premier travail a été d'explorer les effets de l'exercice physique de natation, sur le déve¬loppement des lésions athéromateuses d'une part et d'autre part, sur l'expression des récepteurs nucléaires PPAR. Nos résultats montrent que l'exercice physique de natation diminue la progression de l'athérosclérose et stimule l'expression des PPAR-γ vasculaires. De manière intéressante, lorsque le PPAR-γ est inhibé avec l'antagoniste BADGE, les effets antiathérogènes de l'exercice physique sont abolis. L'hypertension est à l'origine des complications graves telles que la rupture de plaque d'athérosclérose. L'objectif de notre deuxième travail a été d'explorer l'implication des PPAR dans la progression et la stabilité des lésions athéromateuses chez des souris ApoE-/- hypercholestérolemiques et hypertendues (2K1C), soumises à des exercices physiques (volontaire ou imposé) ou traités avec le telmisartan, un antihypertenseur. Nos résultats montrent que l'exercice physique possède différents mécanismes protecteurs. De manière similaire, l'exercice physique favorise la stabilité de lésions athéromateuses de manière comparable au traitement pharmacologique. De plus, nos résultats montrent que les souris traitées avec l'exercice imposé ou le telmisartan présentent un mécanisme comparable qui permet de réduire significativement l'expression des cytokines pro-inflammatoire et d'activer les PPAR-γ vasculaires. L'exercice volontaire favorise l'expression des marqueurs des macrophages alternatifs M2 et des cytokines anti-inflammatoires (CD 206, IL-1 Ra). L'exercice volontaire diminue significativement l'extension des lésions athéromateuses de manière comparable au telmisartan. Ces résultats montrent que l'exercice physique volontaire et l'exercice physique imposé ont deux mécanismes d'actions distincts. De plus, la surexpression des M2 en réponse à l'exercice volontaire modifie la balance inflammatoire en faveur des M2. Ce renversement de la balance au profit des macrophages alternatifs M2 est significativement corrélé à la diminution de la progression des lésions athéromateuses. Les exercices imposé et volontaire possèdent des mécanismes d'action distincts. L'exercice soumis diminue l'expression des cytokines pro-inflammatoires tandis que l'exercice volontaire augmente l'expression des cytokines anti-inflammatoires et favorise un phénotype anti-inflammatoire des macrophages M2 qui s'accompagne d'une réduction des lésions athéromateuses. - Atherosclerosis is a complex inflammatory process, leading cause of morbidity and mortality in France. Inflammation is essential in initiation, progression and atherosclerosis plaque destabilization leading to acute cardiovascular events. Recent studies suggest that pharmacological PPAR activation prevents ΑΤΗ développement and progression and decreased cardiovascular mortality. Compared to pharmacological treatment, physical exercise also significantly prevents cardiovascular mortality. The aim of the first study was to investigate the influence of physical exercise on ATS development and PPAR expression in arterial wall. Our results had shown that physical exercise decrease ΑΤΗ progression and increase PPAR-γ expression in arterial wall. Interestingly, PPAR-γ inhibition with BADGE, a PPAR-γ antagonist abolishes these antiatherogenic effects. Hypertension increase ΑΤΗ complication such as plaque rupture. The aim of the second study were to inves¬tigate PPAR-γ implication in progression and stabilization of ΑΤΗ lesions in hypercholesterolemic and hypertensive ApoE-/- mice (2K1C) submitted to different exercises (voluntary wheel running and submitted treadmill running) or treated with telmisartan an anti-hypertensive drug. Our results shown that, physical exercise prevents ATS cardiovascular events by several mechanisms. Similarly to telmisartan, physical exercises stabilize ΑΤΗ lesion. Moreover results shown that, submitted exercise and telmisartan have an comparable mechanism. In fact, they significantly decrease pro-inflammatory cytokines expression and in the same time activated PPAR-γ expression in arterial wall. Contrary to submitted exercise, voluntary exercises increases expression of anti-inflammatory cytokines IL-1ra and increase M2 marker CD206. These results suggest that voluntary and submitted exercise have two different mechanism of action. Moreover, M2 surexpression in response to voluntary exercise shift the inflammatory balance in favor to M2. Further, this change of balance in favor to M2, is significantly correlated to decrease of ΑΤΗ progression. Voluntary exercises significantly decreases ΑΤΗ progression in the same levels like telmisartan treatment. Voluntary and submitted exercise has two different mechanisms, submitted exercise decrease proinflammatory cytokines expression whereas voluntary exercise increase anti-inflammatory cytokines expression and promote an anti-inflammatory phenotype of macrophages M2. The shift of M1/M2 balance towards M2 decreases atherosclerosis progression.

Simulation of stromatolite growth using diffusion-limited aggregation and a discrete model of biogeochemical exchanges in microbial mat

Resume : Mieux comprendre les stromatolithes et les tapis microbiens est un sujet important en biogéosciences puisque cela aide à l'étude des premières formes de vie sur Terre, a mieux cerner l'écologie des communautés microbiennes et la contribution des microorganismes a la biominéralisation, et même à poser certains fondements dans les recherches en exobiologie. D'autre part, la modélisation est un outil puissant utilisé dans les sciences naturelles pour appréhender différents phénomènes de façon théorique. Les modèles sont généralement construits sur un système d'équations différentielles et les résultats sont obtenus en résolvant ce système. Les logiciels disponibles pour implémenter les modèles incluent les logiciels mathématiques et les logiciels généraux de simulation. L'objectif principal de cette thèse est de développer des modèles et des logiciels pour aider a comprendre, via la simulation, le fonctionnement des stromatolithes et des tapis microbiens. Ces logiciels ont été développés en C++ en ne partant d'aucun pré-requis de façon a privilégier performance et flexibilité maximales. Cette démarche permet de construire des modèles bien plus spécifiques et plus appropriés aux phénomènes a modéliser. Premièrement, nous avons étudié la croissance et la morphologie des stromatolithes. Nous avons construit un modèle tridimensionnel fondé sur l'agrégation par diffusion limitée. Le modèle a été implémenté en deux applications C++: un moteur de simulation capable d'exécuter un batch de simulations et de produire des fichiers de résultats, et un outil de visualisation qui permet d'analyser les résultats en trois dimensions. Après avoir vérifié que ce modèle peut en effet reproduire la croissance et la morphologie de plusieurs types de stromatolithes, nous avons introduit un processus de sédimentation comme facteur externe. Ceci nous a mené a des résultats intéressants, et permis de soutenir l'hypothèse que la morphologie des stromatolithes pourrait être le résultat de facteurs externes autant que de facteurs internes. Ceci est important car la classification des stromatolithes est généralement fondée sur leur morphologie, imposant que la forme d'un stromatolithe est dépendante de facteurs internes uniquement (c'est-à-dire les tapis microbiens). Les résultats avancés dans ce mémoire contredisent donc ces assertions communément admises. Ensuite, nous avons décidé de mener des recherches plus en profondeur sur les aspects fonctionnels des tapis microbiens. Nous avons construit un modèle bidimensionnel de réaction-diffusion fondé sur la simulation discrète. Ce modèle a été implémenté dans une application C++ qui permet de paramétrer et exécuter des simulations. Nous avons ensuite pu comparer les résultats de simulation avec des données du monde réel et vérifier que le modèle peut en effet imiter le comportement de certains tapis microbiens. Ainsi, nous avons pu émettre et vérifier des hypothèses sur le fonctionnement de certains tapis microbiens pour nous aider à mieux en comprendre certains aspects, comme la dynamique des éléments, en particulier le soufre et l'oxygène. En conclusion, ce travail a abouti à l'écriture de logiciels dédiés à la simulation de tapis microbiens d'un point de vue tant morphologique que fonctionnel, suivant deux approches différentes, l'une holistique, l'autre plus analytique. Ces logiciels sont gratuits et diffusés sous licence GPL (General Public License). Abstract : Better understanding of stromatolites and microbial mats is an important topic in biogeosciences as it helps studying the early forms of life on Earth, provides clues re- garding the ecology of microbial ecosystems and their contribution to biomineralization, and gives basis to a new science, exobiology. On the other hand, modelling is a powerful tool used in natural sciences for the theoretical approach of various phenomena. Models are usually built on a system of differential equations and results are obtained by solving that system. Available software to implement models includes mathematical solvers and general simulation software. The main objective of this thesis is to develop models and software able to help to understand the functioning of stromatolites and microbial mats. Software was developed in C++ from scratch for maximum performance and flexibility. This allows to build models much more specific to a phenomenon rather than general software. First, we studied stromatolite growth and morphology. We built a three-dimensional model based on diffusion-limited aggregation. The model was implemented in two C++ applications: a simulator engine, which can run a batch of simulations and produce result files, and a Visualization tool, which allows results to be analysed in three dimensions. After verifying that our model can indeed reproduce the growth and morphology of several types of stromatolites, we introduced a sedimentation process as an external factor. This lead to interesting results, and allowed to emit the hypothesis that stromatolite morphology may be the result of external factors as much as internal factors. This is important as stromatolite classification is usually based on their morphology, imposing that a stromatolite shape is dependant on internal factors only (i.e. the microbial mat). This statement is contradicted by our findings, Second, we decided to investigate deeper the functioning of microbial mats, We built a two-dimensional reaction-diffusion model based on discrete simulation, The model was implemented in a C++ application that allows setting and running simulations. We could then compare simulation results with real world data and verify that our model can indeed mimic the behaviour of some microbial mats. Thus, we have proposed and verified hypotheses regarding microbial mats functioning in order to help to better understand them, e.g. the cycle of some elements such as oxygen or sulfur. ln conclusion, this PhD provides a simulation software, dealing with two different approaches. This software is free and available under a GPL licence.

A model for organ donation in switzerland, the latin organ donation programme (lodp); an ongoing successful regional initiative

Background: The 1st Swiss federal Transplant Law was finally enforced in July 2007 with the obligation to promote quality and efficiency in transplant procedures. The LODP was created to develop organ and tissue donation in the Latin area of Switzerland covering seventeen hospitals (29% of the population).Methods: Each of the partner hospitals designated at least one Local Donor Coordinator (LDC), member of the Intensive Care team, trained in the organ donation (OD) process. The principal tasks of the LDC's are the introduction of OD procedures, organisation of educational sessions for hospital staff and execution of the Donor Action programme. The LODP has been operational since July 2009, when training of the LDC's was completed, the web-site and hotline activated and the attendance of Transplant Procurement Coordinators (TPC) during the OD process organised.Results: National and regional guidelines are accessible on the LODP website. The Hospital Attitude Survey obtained a 57% return rate. Many of the staff requested training and sessions are now running in the partner hospitals. The Medical Record Revue revealed an increase in the conversion rate from 3.5% to 4.5%. During the 5 years before creation of LODP the average annual number of utilised donors was 31, an increase of 70%, has since been observed.Conclusion: This clear progression in utilised donors in the past two years can be attributed to the fact that partner hospitals benefit from the various support given (hotline, website and from TPC's). Despite the increase in OD within the LODP the Swiss donation rates remain low, on average 11.9 donors per million population. This successful model should be applied throughout Switzerland, but the crucial point is to obtain financial support.

Cardiorespiratory and Cardiac Autonomic Responses to 30-15 Intermittent Fitness Test in Team Sport Players

Buchheit, M, Al Haddad, H, Millet GP, Lepretre, PM, Newton, M, and Ahmaidi, S. Cardiorespiratory and cardiac autonomic responses to 30-15 Intermittent Fitness Test in team sport players. J Strength Cond Res 23(1): xxx-xxx, 2009-The 30-15 Intermittent Fitness Test (30-15IFT) is an attractive alternative to classic continuous incremental field tests for defining a reference velocity for interval training prescription in team sport athletes. The aim of the present study was to compare cardiorespiratory and autonomic responses to 30-15IFT with those observed during a standard continuous test (CT). In 20 team sport players (20.9 +/- 2.2 years), cardiopulmonary parameters were measured during exercise and for 10 minutes after both tests. Final running velocity, peak lactate ([La]peak), and rating of perceived exertion (RPE) were also measured. Parasympathetic function was assessed during the postexercise recovery phase via heart rate (HR) recovery time constant (HRRtau) and HR variability (HRV) vagal-related indices. At exhaustion, no difference was observed in peak oxygen uptake (&OV0312;o2peak), respiratory exchange ratio, HR, or RPE between 30-15IFT and CT. In contrast, 30-15IFT led to significantly higher minute ventilation, [La]peak, and final velocity than CT (p < 0.05 for all parameters). All maximal cardiorespiratory variables observed during both tests were moderately to well correlated (e.g., r = 0.76, p = 0.001 for &OV0312;o2peak). Regarding ventilatory thresholds (VThs), all cardiorespiratory measurements were similar and well correlated between the 2 tests. Parasympathetic function was lower after 30-15IFT than after CT, as indicated by significantly longer HHRtau (81.9 +/- 18.2 vs. 60.5 +/- 19.5 for 30-15IFT and CT, respectively, p < 0.001) and lower HRV vagal-related indices (i.e., the root mean square of successive R-R intervals differences [rMSSD]: 4.1 +/- 2.4 and 7.0 +/- 4.9 milliseconds, p < 0.05). In conclusion, the 30-15IFT is accurate for assessing VThs and &OV0312;o2peak, but it alters postexercise parasympathetic function more than a continuous incremental protocol.

Linking landscape- and population ecology for large population management modelling: the case of Ibex (capra ibex) in Switzerland

La biologie de la conservation est communément associée à la protection de petites populations menacées d?extinction. Pourtant, il peut également être nécessaire de soumettre à gestion des populations surabondantes ou susceptibles d?une trop grande expansion, dans le but de prévenir les effets néfastes de la surpopulation. Du fait des différences tant quantitatives que qualitatives entre protection des petites populations et contrôle des grandes, il est nécessaire de disposer de modèles et de méthodes distinctes. L?objectif de ce travail a été de développer des modèles prédictifs de la dynamique des grandes populations, ainsi que des logiciels permettant de calculer les paramètres de ces modèles et de tester des scénarios de gestion. Le cas du Bouquetin des Alpes (Capra ibex ibex) - en forte expansion en Suisse depuis sa réintroduction au début du XXème siècle - servit d?exemple. Cette tâche fut accomplie en trois étapes : En premier lieu, un modèle de dynamique locale, spécifique au Bouquetin, fut développé : le modèle sous-jacent - structuré en classes d?âge et de sexe - est basé sur une matrice de Leslie à laquelle ont été ajoutées la densité-dépendance, la stochasticité environnementale et la chasse de régulation. Ce modèle fut implémenté dans un logiciel d?aide à la gestion - nommé SIM-Ibex - permettant la maintenance de données de recensements, l?estimation automatisée des paramètres, ainsi que l?ajustement et la simulation de stratégies de régulation. Mais la dynamique d?une population est influencée non seulement par des facteurs démographiques, mais aussi par la dispersion et la colonisation de nouveaux espaces. Il est donc nécessaire de pouvoir modéliser tant la qualité de l?habitat que les obstacles à la dispersion. Une collection de logiciels - nommée Biomapper - fut donc développée. Son module central est basé sur l?Analyse Factorielle de la Niche Ecologique (ENFA) dont le principe est de calculer des facteurs de marginalité et de spécialisation de la niche écologique à partir de prédicteurs environnementaux et de données d?observation de l?espèce. Tous les modules de Biomapper sont liés aux Systèmes d?Information Géographiques (SIG) ; ils couvrent toutes les opérations d?importation des données, préparation des prédicteurs, ENFA et calcul de la carte de qualité d?habitat, validation et traitement des résultats ; un module permet également de cartographier les barrières et les corridors de dispersion. Le domaine d?application de l?ENFA fut exploré par le biais d?une distribution d?espèce virtuelle. La comparaison à une méthode couramment utilisée pour construire des cartes de qualité d?habitat, le Modèle Linéaire Généralisé (GLM), montra qu?elle était particulièrement adaptée pour les espèces cryptiques ou en cours d?expansion. Les informations sur la démographie et le paysage furent finalement fusionnées en un modèle global. Une approche basée sur un automate cellulaire fut choisie, tant pour satisfaire aux contraintes du réalisme de la modélisation du paysage qu?à celles imposées par les grandes populations : la zone d?étude est modélisée par un pavage de cellules hexagonales, chacune caractérisée par des propriétés - une capacité de soutien et six taux d?imperméabilité quantifiant les échanges entre cellules adjacentes - et une variable, la densité de la population. Cette dernière varie en fonction de la reproduction et de la survie locale, ainsi que de la dispersion, sous l?influence de la densité-dépendance et de la stochasticité. Un logiciel - nommé HexaSpace - fut développé pour accomplir deux fonctions : 1° Calibrer l?automate sur la base de modèles de dynamique (par ex. calculés par SIM-Ibex) et d?une carte de qualité d?habitat (par ex. calculée par Biomapper). 2° Faire tourner des simulations. Il permet d?étudier l?expansion d?une espèce envahisseuse dans un paysage complexe composé de zones de qualité diverses et comportant des obstacles à la dispersion. Ce modèle fut appliqué à l?histoire de la réintroduction du Bouquetin dans les Alpes bernoises (Suisse). SIM-Ibex est actuellement utilisé par les gestionnaires de la faune et par les inspecteurs du gouvernement pour préparer et contrôler les plans de tir. Biomapper a été appliqué à plusieurs espèces (tant végétales qu?animales) à travers le Monde. De même, même si HexaSpace fut initialement conçu pour des espèces animales terrestres, il pourrait aisément être étndu à la propagation de plantes ou à la dispersion d?animaux volants. Ces logiciels étant conçus pour, à partir de données brutes, construire un modèle réaliste complexe, et du fait qu?ils sont dotés d?une interface d?utilisation intuitive, ils sont susceptibles de nombreuses applications en biologie de la conservation. En outre, ces approches peuvent également s?appliquer à des questions théoriques dans les domaines de l?écologie des populations et du paysage.<br/><br/>Conservation biology is commonly associated to small and endangered population protection. Nevertheless, large or potentially large populations may also need human management to prevent negative effects of overpopulation. As there are both qualitative and quantitative differences between small population protection and large population controlling, distinct methods and models are needed. The aim of this work was to develop theoretical models to predict large population dynamics, as well as computer tools to assess the parameters of these models and to test management scenarios. The alpine Ibex (Capra ibex ibex) - which experienced a spectacular increase since its reintroduction in Switzerland at the beginning of the 20th century - was used as paradigm species. This task was achieved in three steps: A local population dynamics model was first developed specifically for Ibex: the underlying age- and sex-structured model is based on a Leslie matrix approach with addition of density-dependence, environmental stochasticity and culling. This model was implemented into a management-support software - named SIM-Ibex - allowing census data maintenance, parameter automated assessment and culling strategies tuning and simulating. However population dynamics is driven not only by demographic factors, but also by dispersal and colonisation of new areas. Habitat suitability and obstacles modelling had therefore to be addressed. Thus, a software package - named Biomapper - was developed. Its central module is based on the Ecological Niche Factor Analysis (ENFA) whose principle is to compute niche marginality and specialisation factors from a set of environmental predictors and species presence data. All Biomapper modules are linked to Geographic Information Systems (GIS); they cover all operations of data importation, predictor preparation, ENFA and habitat suitability map computation, results validation and further processing; a module also allows mapping of dispersal barriers and corridors. ENFA application domain was then explored by means of a simulated species distribution. It was compared to a common habitat suitability assessing method, the Generalised Linear Model (GLM), and was proven better suited for spreading or cryptic species. Demography and landscape informations were finally merged into a global model. To cope with landscape realism and technical constraints of large population modelling, a cellular automaton approach was chosen: the study area is modelled by a lattice of hexagonal cells, each one characterised by a few fixed properties - a carrying capacity and six impermeability rates quantifying exchanges between adjacent cells - and one variable, population density. The later varies according to local reproduction/survival and dispersal dynamics, modified by density-dependence and stochasticity. A software - named HexaSpace - was developed, which achieves two functions: 1° Calibrating the automaton on the base of local population dynamics models (e.g., computed by SIM-Ibex) and a habitat suitability map (e.g. computed by Biomapper). 2° Running simulations. It allows studying the spreading of an invading species across a complex landscape made of variously suitable areas and dispersal barriers. This model was applied to the history of Ibex reintroduction in Bernese Alps (Switzerland). SIM-Ibex is now used by governmental wildlife managers to prepare and verify culling plans. Biomapper has been applied to several species (both plants and animals) all around the World. In the same way, whilst HexaSpace was originally designed for terrestrial animal species, it could be easily extended to model plant propagation or flying animals dispersal. As these softwares were designed to proceed from low-level data to build a complex realistic model and as they benefit from an intuitive user-interface, they may have many conservation applications. Moreover, theoretical questions in the fields of population and landscape ecology might also be addressed by these approaches.

BoBo mixing meseasurement at Belle using dilepton events tagged with a soft pion

L'expérience Belle, située dans le centre de recherche du KEK, au Japon, est consacrée principalement à l'étude de la violation de CP dans le système des mésons B. Elle est placée sur le collisionneur KEKB, qui produit des paires Banti-B. KEKB, l'une des deux « usines à B » actuellement en fonction, détient le record du nombre d'événements produits avec plus de 150 millions de paires. Cet échantillon permet des mesures d'une grande précision dans le domaine de la physique du méson B. C'est dans le cadre de ces mesures de précision que s'inscrit cette analyse. L'un des phénomènes remarquables de la physique des hautes énergies est la faculté qu'a l'interaction faible de coupler un méson neutre avec son anti-méson. Dans le présent travail, nous nous intéressons au méson B neutre couplé à l'anti-méson B neutre, avec une fréquence d'oscillation _md mesurable précisément. Outre la beauté de ce phénomène lui-même, une telle mesure trouve sa place dans la quête de l'origine de la violation de CP. Cette dernière n'est incluse que d'une façon peu satisfaisante dans le modèle standard des interactions électro-faibles. C'est donc la recherche de phénomènes physiques encore inexpliqués qui motive en premier lieu la collaboration Belle. Il existe déjà de nombreuses mesures de _md antérieures. Celle que nous présentons ici est cependant d'une précision encore jamais atteinte grâce, d'une part, à l'excellente performance de KEKB et, d'autre part, à une approche originale qui permet de réduire considérablement la contamination de la mesure par des événements indésirés. Cette approche fut déjà mise à profit par d'autres expériences, dans des conditions quelque peu différentes de celles de Belle. La méthode utilisée consiste à reconstruire partiellement l'un des mésons dans le canal ___D*(D0_)l_l, en n'utilisant que les informations relatives au lepton l et au pion _. L'information concernant l'autre méson de la paire Banti-B initiale n'est tirée que d'un seul lepton de haute énergie. Ainsi, l'échantillon à disposition ne souffre pas de grandes réductions dues à une reconstruction complète, tandis que la contamination due aux mésons B chargés, produits par KEKB en quantité égale aux B0, est fortement diminuée en comparaison d'une analyse inclusive. Nous obtenons finalement le résultat suivant : _md = 0.513±0.006±0.008 ps^-1, la première erreur étant l'erreur statistique et la deuxième, l'erreur systématique.<br/><br/>The Belle experiment is located in the KEK research centre (Japan) and is primarily devoted to the study of CP violation in the B meson sector. Belle is placed on the KEKB collider, one of the two currently running "B-meson factories", which produce Banti-B pairs. KEKB has created more than 150 million pairs in total, a world record for this kind of colliders. This large sample allows very precise measurements in the physics of beauty mesons. The present analysis falls within the framework of these precise measurements. One of the most remarkable phenomena in high-energy physics is the ability of weak interactions to couple a neutral meson to its anti-meson. In this work, we study the coupling of neutral B with neutral anti-B meson, which induces an oscillation of frequency _md we can measure accurately. Besides the interest of this phenomenon itself, this measurement plays an important role in the quest for the origin of CP violation. The standard model of electro-weak interactions does not include CP violation in a fully satisfactory way. The search for yet unexplained physical phenomena is, therefore, the main motivation of the Belle collaboration. Many measurements of _md have previously been performed. The present work, however, leads to a precision on _md that was never reached before. This is the result of the excellent performance of KEKB, and of an original approach that allows to considerably reduce background contamination of pertinent events. This approach was already successfully used by other collaborations, in slightly different conditions as here. The method we employed consists in the partial reconstruction of one of the B mesons through the decay channel ___D*(D0_)l_l, where only the information on the lepton l and the pion _ are used. The information on the other B meson of the initial Banti-B pair is extracted from a single high-energy lepton. The available sample of Banti-B pairs thus does not suffer from large reductions due to complete reconstruction, nor does it suffer of high charged B meson background, as in inclusive analyses. We finally obtain the following result: _md = 0.513±0.006±0.008 ps^-1, where the first error is statistical, and the second, systematical.<br/><br/>De quoi la matière est-elle constituée ? Comment tient-elle ensemble ? Ce sont là les questions auxquelles la recherche en physique des hautes énergies tente de répondre. Cette recherche est conduite à deux niveaux en constante interaction. D?une part, des modèles théoriques sont élaborés pour tenter de comprendre et de décrire les observations. Ces dernières, d?autre part, sont réalisées au moyen de collisions à haute énergie de particules élémentaires. C?est ainsi que l?on a pu mettre en évidence l?existence de quatre forces fondamentales et de 24 constituants élémentaires, classés en « quarks » et « leptons ». Il s?agit là de l?une des plus belles réussites du modèle en usage aujourd?hui, appelé « Modèle Standard ». Il est une observation fondamentale que le Modèle Standard peine cependant à expliquer, c?est la disparition quasi complète de l?anti-matière (le « négatif » de la matière). Au niveau fondamental, cela doit correspondre à une asymétrie entre particules (constituants de la matière) et antiparticules (constituants de l?anti-matière). On l?appelle l?asymétrie (ou violation) CP. Bien qu?incluse dans le Modèle Standard, cette asymétrie n?est que partiellement prise en compte, semble-t-il. En outre, son origine est inconnue. D?intenses recherches sont donc aujourd?hui entreprises pour mettre en lumière cette asymétrie. L?expérience Belle, au Japon, en est une des pionnières. Belle étudie en effet les phénomènes physiques liés à une famille de particules appelées les « mésons B », dont on sait qu?elles sont liées de près à l?asymétrie CP. C?est dans le cadre de cette recherche que se place cette thèse. Nous avons étudié une propriété remarquable du méson B neutre : l?oscillation de ce méson avec son anti-méson. Cette particule est de se désintégrer pour donner l?antiparticule associée. Il est clair que cette oscillation est rattachée à l?asymétrie CP. Nous avons ici déterminé avec une précision encore inégalée la fréquence de cette oscillation. La méthode utilisée consiste à caractériser une paire de mésons B à l?aide de leur désintégration comprenant un lepton chacun. Une plus grande précision est obtenue en recherchant également une particule appelée le pion, et qui provient de la désintégration d?un des mésons. Outre l?intérêt de ce phénomène oscillatoire en lui-même, cette mesure permet d?affiner, directement ou indirectement, le Modèle Standard. Elle pourra aussi, à terme, aider à élucider le mystère de l?asymétrie entre matière et anti-matière.

Bunch frequency multiplication by RF injection into an isochronous ring

La collaboration CLIC (Compact LInear Collider, collisionneur linéaire compact) étudie la possibilité de réaliser un collisionneur électron-positon linéaire à haute énergie (3 TeV dans le centre de masse) et haute luminosité (1034 cm-2s-1), pour la recherche en physique des particules. Le projet CLIC se fonde sur l'utilisation de cavités accélératrices à haute fréquence (30 GHz). La puissance nécessaire à ces cavités est fournie par un faisceau d'électrons de basse énergie et de haute intensité, appelé faisceau de puissance, circulant parallèlement à l'accélérateur linéaire principal (procédé appelé « Accélération à Double Faisceau »). Dans ce schéma, un des principaux défis est la réalisation du faisceau de puissance, qui est d'abord généré dans un complexe accélérateur à basse fréquence, puis transformé pour obtenir une structure temporelle à haute fréquence nécessaire à l'alimentation des cavités accélératrices de l'accélérateur linéaire principal. La structure temporelle à haute fréquence des paquets d'électrons est obtenue par le procédé de multiplication de fréquence, dont la manipulation principale consiste à faire circuler le faisceau d'électrons dans un anneau isochrone en utilisant des déflecteurs radio-fréquence (déflecteurs RF) pour injecter et combiner les paquets d'électrons. Cependant, ce type de manipulation n'a jamais été réalisé auparavant et la première phase de la troisième installation de test pour CLIC (CLIC Test Facility 3 ou CTF3) a pour but la démonstration à faible charge du procédé de multiplication de fréquence par injection RF dans un anneau isochrone. Cette expérience, qui a été réalisée avec succès au CERN au cours de l'année 2002 en utilisant une version modifiée du pré-injecteur du grand collisionneur électron-positon LEP (Large Electron Positron), est le sujet central de ce rapport. L'expérience de combinaison des paquets d'électrons consiste à accélérer cinq impulsions dont les paquets d'électrons sont espacés de 10 cm, puis à les combiner dans un anneau isochrone pour obtenir une seule impulsion dont les paquets d'électrons sont espacés de 2 cm, multipliant ainsi la fréquence des paquets d'électrons, ainsi que la charge par impulsion, par cinq. Cette combinaison est réalisée au moyen de structures RF résonnantes sur un mode déflecteur, qui créent dans l'anneau une déformation locale et dépendante du temps de l'orbite du faisceau. Ce mécanisme impose plusieurs contraintes de dynamique de faisceau comme l'isochronicité, ainsi que des tolérances spécifiques sur les paquets d'électrons, qui sont définies dans ce rapport. Les études pour la conception de la Phase Préliminaire du CTF3 sont détaillées, en particulier le nouveau procédé d'injection avec les déflecteurs RF. Les tests de haute puissance réalisés sur ces cavités déflectrices avant leur installation dans l'anneau sont également décrits. L'activité de mise en fonctionnement de l'expérience est présentée en comparant les mesures faites avec le faisceau aux simulations et calculs théoriques. Finalement, les expériences de multiplication de fréquence des paquets d'électrons sont décrites et analysées. On montre qu'une très bonne efficacité de combinaison est possible après optimisation des paramètres de l'injection et des déflecteurs RF. En plus de l'expérience acquise sur l'utilisation de ces déflecteurs, des conclusions importantes pour les futures activités CTF3 et CLIC sont tirées de cette première démonstration de la multiplication de fréquence des paquets d'électrons par injection RF dans un anneau isochrone.<br/><br/>The Compact LInear Collider (CLIC) collaboration studies the possibility of building a multi-TeV (3 TeV centre-of-mass), high-luminosity (1034 cm-2s-1) electron-positron collider for particle physics. The CLIC scheme is based on high-frequency (30 GHz) linear accelerators powered by a low-energy, high-intensity drive beam running parallel to the main linear accelerators (Two-Beam Acceleration concept). One of the main challenges to realize this scheme is to generate the drive beam in a low-frequency accelerator and to achieve the required high-frequency bunch structure needed for the final acceleration. In order to provide bunch frequency multiplication, the main manipulation consists in sending the beam through an isochronous combiner ring using radio-frequency (RF) deflectors to inject and combine electron bunches. However, such a scheme has never been used before, and the first stage of the CLIC Test Facility 3 (CTF3) project aims at a low-charge demonstration of the bunch frequency multiplication by RF injection into an isochronous ring. This proof-of-principle experiment, which was successfully performed at CERN in 2002 using a modified version of the LEP (Large Electron Positron) pre-injector complex, is the central subject of this report. The bunch combination experiment consists in accelerating in a linear accelerator five pulses in which the electron bunches are spaced by 10 cm, and combining them in an isochronous ring to obtain one pulse in which the electron bunches are spaced by 2 cm, thus achieving a bunch frequency multiplication of a factor five, and increasing the charge per pulse by a factor five. The combination is done by means of RF deflecting cavities that create a time-dependent bump inside the ring, thus allowing the interleaving of the bunches of the five pulses. This process imposes several beam dynamics constraints, such as isochronicity, and specific tolerances on the electron bunches that are defined in this report. The design studies of the CTF3 Preliminary Phase are detailed, with emphasis on the novel injection process using RF deflectors. The high power tests performed on the RF deflectors prior to their installation in the ring are also reported. The commissioning activity is presented by comparing beam measurements to model simulations and theoretical expectations. Eventually, the bunch frequency multiplication experiments are described and analysed. It is shown that the process of bunch frequency multiplication is feasible with a very good efficiency after a careful optimisation of the injection and RF deflector parameters. In addition to the experience acquired in the operation of these RF deflectors, important conclusions for future CTF3 and CLIC activities are drawn from this first demonstration of the bunch frequency multiplication by RF injection into an isochronous ring.<br/><br/>La collaboration CLIC (Compact LInear Collider, collisionneur linéaire compact) étudie la possibilité de réaliser un collisionneur électron-positon linéaire à haute énergie (3 TeV) pour la recherche en physique des particules. Le projet CLIC se fonde sur l'utilisation de cavités accélératrices à haute fréquence (30 GHz). La puissance nécessaire à ces cavités est fournie par un faisceau d'électrons de basse énergie et de haut courant, appelé faisceau de puissance, circulant parallèlement à l'accélérateur linéaire principal (procédé appelé « Accélération à Double Faisceau »). Dans ce schéma, un des principaux défis est la réalisation du faisceau de puissance, qui est d'abord généré dans un complexe accélérateur à basse fréquence, puis transformé pour obtenir une structure temporelle à haute fréquence nécessaire à l'alimentation des cavités accélératrices de l'accélérateur linéaire principal. La structure temporelle à haute fréquence des paquets d'électrons est obtenue par le procédé de multiplication de fréquence, dont la manipulation principale consiste à faire circuler le faisceau d'électrons dans un anneau isochrone en utilisant des déflecteurs radio-fréquence (déflecteurs RF) pour injecter et combiner les paquets d'électrons. Cependant, ce type de manipulation n'a jamais été réalisé auparavant et la première phase de la troisième installation de test pour CLIC (CLIC Test Facility 3 ou CTF3) a pour but la démonstration à faible charge du procédé de multiplication de fréquence par injection RF dans un anneau isochrone. L'expérience consiste à accélérer cinq impulsions, puis à les combiner dans un anneau isochrone pour obtenir une seule impulsion dans laquelle la fréquence des paquets d'électrons et le courant sont multipliés par cinq. Cette combinaison est réalisée au moyen de structures déflectrices RF qui créent dans l'anneau une déformation locale et dépendante du temps de la trajectoire du faisceau. Les résultats de cette expérience, qui a été réalisée avec succès au CERN au cours de l?année 2002 en utilisant une version modifiée du pré-injecteur du grand collisionneur électron-positon LEP (Large Electron Positon), sont présentés en détail.

Open Labware: 3-D printing your own lab equipment.

The introduction of affordable, consumer-oriented 3-D printers is a milestone in the current "maker movement," which has been heralded as the next industrial revolution. Combined with free and open sharing of detailed design blueprints and accessible development tools, rapid prototypes of complex products can now be assembled in one's own garage--a game-changer reminiscent of the early days of personal computing. At the same time, 3-D printing has also allowed the scientific and engineering community to build the "little things" that help a lab get up and running much faster and easier than ever before.

Neuro-mechanical and metabolic adjustments to the repeated anaerobic sprint test in professional football players.

PURPOSE: This study aimed to determine the neuro-mechanical and metabolic adjustments in the lower limbs induced by the running anaerobic sprint test (the so-called RAST). METHODS: Eight professional football players performed 6 × 35 m sprints interspersed with 10 s of active recovery on artificial turf with their football shoes. Sprinting mechanics (plantar pressure insoles), root mean square activity of the vastus lateralis (VL), rectus femoris (RF), and biceps femoris (BF) muscles (surface electromyography, EMG) and VL muscle oxygenation (near-infrared spectroscopy) were monitored continuously. RESULTS: Sprint time, contact time and total stride duration increased from the first to the last repetition (+17.4, +20.0 and +16.6 %; all P < 0.05), while flight time and stride length remained constant. Stride frequency (-13.9 %; P < 0.001) and vertical stiffness decreased (-27.2 %; P < 0.001) across trials. Root mean square EMG activities of RF and BF (-18.7 and -18.1 %; P < 0.01 and 0.001, respectively), but not VL (-1.2 %; P > 0.05), decreased over sprint repetitions and were correlated with the increase in running time (r = -0.82 and -0.90; both P < 0.05). Together with a better maintenance of RF and BF muscles activation levels over sprint repetitions, players with a better repeated-sprint performance (lower cumulated times) also displayed faster muscle de- (during sprints) and re-oxygenation (during recovery) rates (r = -0.74 and -0.84; P < 0.05 and 0.01, respectively). CONCLUSION: The repeated anaerobic sprint test leads to substantial alterations in stride mechanics and leg-spring behaviour. Our results also strengthen the link between repeated-sprint ability and the change in neuromuscular activation as well as in muscle de- and re-oxygenation rates.

Evaluation et prise en charge des risques de blessure des ischio-jambiers chez le sprinteur

La déchirure des ischio-jambiers est la blessure non-traumatique la plus fréquemment rencontrée dans les sports demandant une course à haute vitesse. Les ischio-jambiers sont particulièrement vulnérables lors de la fin de phase d'oscillation du sprint étant donné qu'ils se contractent excentriquement alors qu'ils sont en position d'allongement. Le renforcement excentrique a été montré comme étant une méthode efficace pour diminuer le risque de blessure. Cependant, les exercices classiquement utilisés comme le Nordic hamstring ne soumettent pas les ischio-jambiers à un niveau d'allongement spécifique au sprint. Dès lors, l'objectif de cette thèse était d'évaluer le fonctionnement des ischio-jambiers à différents niveaux d'allongement musculo- tendineux puis de transposer dans la pratique les résultats obtenus afin de concevoir des exercices plus spécifiques aux besoins des athlètes. Avant cela, une première partie avait pour but de proposer de nouvelles méthodes d'évaluation de terrain des ischio-jambiers. Les différents travaux réalisés pour cette thèse ont permis : 1) de proposer deux nouveaux outils de terrain pour l'évaluation de la flexibilité et de la force des ischio-jambiers ; 2) de montrer que le niveau d'allongement influence directement la force produite par les ischio-jambiers et de suggérer que ce niveau d'allongement semble être un stimulus au moins aussi déterminant que le mode de contraction musculaire pour générer des adaptations de l'architecture musculaire propices à la diminution du risque de blessure ; 3) de proposer des modalités spécifiques de renforcement des ischio-jambiers destinées aux sprinteurs dans une perspective de prévention des blessures et de montrer l'efficacité de ces recommandations sur l'amélioration d'un certain nombre de facteurs de risque de blessure. Finalement, ce travail a ouvert de nouvelles perspectives allant de la proposition d'exercices de renforcement de terrain au développement d'un système motorisé spécifique au sprint permettant le renforcement et l'évaluation de la force des ischio-jambiers en passant par différents projets de recherche. -- High-speed running sports accounts for the majority of hamstring strains. The terminal swing phase of the running cycle is believed to be the most hazardous as the hamstrings are undergoing an active lengthening contraction in a long muscle length position. Prevention-based strength training relies mainly on eccentric exercises. However, most hamstrings exercises like the Nordic hamstring are performed at an inadequately low hip-flexion angle. Thus, the objective of this thesis was to assess the hamstring function at different muscle lengths and depending on the obtained results to design strength exercises more specific to the athlete's need. Before that, a first part of this thesis aimed to develop new assessment methods of the hamstring on site. The different studies included in the present thesis allowed: 1) to propose two new methods to test the hamstring flexibility and strength on the field; 2) to show that the hamstring muscle length directly influences its level of strength, and to suggest that the training range of motion could be a dominant stimulus (as important than contraction type) for modifying the muscle architecture, which leads to a decrease in hamstring injury risk; 3) to define sprint specific parameters for prevention-based strength training, and to show the efficiency of these recommendations on the improvement of several injury risk factors for the hamstring. Finally, this thesis proposed new perspectives: 1) new strength exercises on site; 2) the development of a motorised device specific for the sprint which could be used to strength and to assess the hamstring; 3) several future research projects.

Transanal minimal invasive surgery for rectal lesions: should the defect be closed?

AIM: Transanal minimal invasive surgery (TAMIS) of rectal lesions is increasingly being used, but the technique is not yet standardized. The aims of this study were to evaluate peri-operative complications and long-term functional outcome of the technique and to analyse whether or not the rectal defect needs to be closed. METHOD: Consecutive patients undergoing TAMIS using the SILS port (Covidien) and standard laparoscopic instruments were studied. RESULTS: Seventy-five patients (68% male) of mean age 67 (± 15) years underwent single-port transanal surgery at three different centres for 37 benign lesions and 38 low-risk cancers located at a mean of 6.4 ± 2.3 cm from the anal verge. The median operating time was 77 (25-245) min including a median time for resection of 36 (15-75) min and for closure of the rectal defect of 38 (9-105) min. The defect was closed in 53% using interrupted (75%) or a running suture (25%). Intra-operative complications occurred in six (8%) patients and postoperative morbidity was 19% with only one patient requiring reoperation for Grade IIIb local infection. There was no difference in the incidence of complications whether the rectal defect was closed or left open. Patients were discharged after 3.4 (1-21) days. At a median follow-up of 12.8 (2-29) months, the continence was normal (Vaizey score of 1.5; 0-16). CONCLUSION: Transanal rectal resection can be safely and efficiently performed by means of a SILS port and standard laparoscopic instruments. The rectal defect may be left open and at 1 year continence is not compromised.

En face optical coherence tomography of foveal microstructure in full-thickness macular hole: a model to study perifoveal müller cells.

PURPOSE: To characterize perifoveal intraretinal cavities observed around full-thickness macular holes (MH) using en face optical coherence tomography and to establish correlations with histology of human and primate maculae. DESIGN: Retrospective nonconsecutive observational case series. METHODS: Macular en face scans of 8 patients with MH were analyzed to quantify the areas of hyporeflective spaces, and were compared with macular flat mounts and sections from 1 normal human donor eye and 2 normal primate eyes (Macaca fascicularis). Immunohistochemistry was used to study the distribution of glutamine synthetase, expressed by Müller cells, and zonula occludens-1, a tight-junction protein. RESULTS: The mean area of hyporeflective spaces was lower in the inner nuclear layer (INL) than in the complex formed by the outer plexiform (OPL) and the Henle fiber layers (HFL): 5.0 × 10(-3) mm(2) vs 15.9 × 10(-3) mm(2), respectively (P < .0001, Kruskal-Wallis test). In the OPL and HFL, cavities were elongated with a stellate pattern, whereas in the INL they were rounded and formed vertical cylinders. Immunohistochemistry confirmed that Müller cells followed a radial distribution around the fovea in the frontal plane and a "Z-shaped" course in the axial plane, running obliquely in the OPL and HFL and vertically in the inner layers. In addition, zonula occludens-1 co-localized with Müller cells within the complex of OPL and HFL, indicating junctions in between Müller cells and cone axons. CONCLUSION: The dual profile of cavities around MHs correlates with Müller cell morphology and is consistent with the hypothesis of intra- or extracellular fluid accumulation along these cells.

Cardiovascular magnetic resonance imaging techniques for motion-suppressed multi-dimensional coronary artery imaging with high spatial and temporal resolution

L'imagerie par résonance magnétique (IRM) peut fournir aux cardiologues des informations diagnostiques importantes sur l'état de la maladie de l'artère coronarienne dans les patients. Le défi majeur pour l'IRM cardiaque est de gérer toutes les sources de mouvement qui peuvent affecter la qualité des images en réduisant l'information diagnostique. Cette thèse a donc comme but de développer des nouvelles techniques d'acquisitions des images IRM, en changeant les techniques de compensation du mouvement, pour en augmenter l'efficacité, la flexibilité, la robustesse et pour obtenir plus d'information sur le tissu et plus d'information temporelle. Les techniques proposées favorisent donc l'avancement de l'imagerie des coronaires dans une direction plus maniable et multi-usage qui peut facilement être transférée dans l'environnement clinique. La première partie de la thèse s'est concentrée sur l'étude du mouvement des artères coronariennes sur des patients en utilisant la techniques d'imagerie standard (rayons x), pour mesurer la précision avec laquelle les artères coronariennes retournent dans la même position battement après battement (repositionnement des coronaires). Nous avons découvert qu'il y a des intervalles dans le cycle cardiaque, tôt dans la systole et à moitié de la diastole, où le repositionnement des coronaires est au minimum. En réponse nous avons développé une nouvelle séquence d'acquisition (T2-post) capable d'acquérir les données aussi tôt dans la systole. Cette séquence a été testée sur des volontaires sains et on a pu constater que la qualité de visualisation des artère coronariennes est égale à celle obtenue avec les techniques standard. De plus, le rapport signal sur bruit fourni par la séquence d'acquisition proposée est supérieur à celui obtenu avec les techniques d'imagerie standard. La deuxième partie de la thèse a exploré un paradigme d'acquisition des images cardiaques complètement nouveau pour l'imagerie du coeur entier. La technique proposée dans ce travail acquiert les données sans arrêt (free-running) au lieu d'être synchronisée avec le mouvement cardiaque. De cette façon, l'efficacité de la séquence d'acquisition est augmentée de manière significative et les images produites représentent le coeur entier dans toutes les phases cardiaques (quatre dimensions, 4D). Par ailleurs, l'auto-navigation de la respiration permet d'effectuer cette acquisition en respiration libre. Cette technologie rend possible de visualiser et évaluer l'anatomie du coeur et de ses vaisseaux ainsi que la fonction cardiaque en quatre dimensions et avec une très haute résolution spatiale et temporelle, sans la nécessité d'injecter un moyen de contraste. Le pas essentiel qui a permis le développement de cette technique est l'utilisation d'une trajectoire d'acquisition radiale 3D basée sur l'angle d'or. Avec cette trajectoire, il est possible d'acquérir continûment les données d'espace k, puis de réordonner les données et choisir les paramètres temporel des images 4D a posteriori. L'acquisition 4D a été aussi couplée avec un algorithme de reconstructions itératif (compressed sensing) qui permet d'augmenter la résolution temporelle tout en augmentant la qualité des images. Grâce aux images 4D, il est possible maintenant de visualiser les artères coronariennes entières dans chaque phase du cycle cardiaque et, avec les mêmes données, de visualiser et mesurer la fonction cardiaque. La qualité des artères coronariennes dans les images 4D est la même que dans les images obtenues avec une acquisition 3D standard, acquise en diastole Par ailleurs, les valeurs de fonction cardiaque mesurées au moyen des images 4D concorde avec les valeurs obtenues avec les images 2D standard. Finalement, dans la dernière partie de la thèse une technique d'acquisition a temps d'écho ultra-court (UTE) a été développée pour la visualisation in vivo des calcifications des artères coronariennes. Des études récentes ont démontré que les acquisitions UTE permettent de visualiser les calcifications dans des plaques athérosclérotiques ex vivo. Cepandent le mouvement du coeur a entravé jusqu'à maintenant l'utilisation des techniques UTE in vivo. Pour résoudre ce problème nous avons développé une séquence d'acquisition UTE avec trajectoire radiale 3D et l'avons testée sur des volontaires. La technique proposée utilise une auto-navigation 3D pour corriger le mouvement respiratoire et est synchronisée avec l'ECG. Trois échos sont acquis pour extraire le signal de la calcification avec des composants au T2 très court tout en permettant de séparer le signal de la graisse depuis le signal de l'eau. Les résultats sont encore préliminaires mais on peut affirmer que la technique développé peut potentiellement montrer les calcifications des artères coronariennes in vivo. En conclusion, ce travail de thèse présente trois nouvelles techniques pour l'IRM du coeur entier capables d'améliorer la visualisation et la caractérisation de la maladie athérosclérotique des coronaires. Ces techniques fournissent des informations anatomiques et fonctionnelles en quatre dimensions et des informations sur la composition du tissu auparavant indisponibles. CORONARY artery magnetic resonance imaging (MRI) has the potential to provide the cardiologist with relevant diagnostic information relative to coronary artery disease of patients. The major challenge of cardiac MRI, though, is dealing with all sources of motions that can corrupt the images affecting the diagnostic information provided. The current thesis, thus, focused on the development of new MRI techniques that change the standard approach to cardiac motion compensation in order to increase the efficiency of cardioavscular MRI, to provide more flexibility and robustness, new temporal information and new tissue information. The proposed approaches help in advancing coronary magnetic resonance angiography (MRA) in the direction of an easy-to-use and multipurpose tool that can be translated to the clinical environment. The first part of the thesis focused on the study of coronary artery motion through gold standard imaging techniques (x-ray angiography) in patients, in order to measure the precision with which the coronary arteries assume the same position beat after beat (coronary artery repositioning). We learned that intervals with minimal coronary artery repositioning occur in peak systole and in mid diastole and we responded with a new pulse sequence (T2~post) that is able to provide peak-systolic imaging. Such a sequence was tested in healthy volunteers and, from the image quality comparison, we learned that the proposed approach provides coronary artery visualization and contrast-to-noise ratio (CNR) comparable with the standard acquisition approach, but with increased signal-to-noise ratio (SNR). The second part of the thesis explored a completely new paradigm for whole- heart cardiovascular MRI. The proposed techniques acquires the data continuously (free-running), instead of being triggered, thus increasing the efficiency of the acquisition and providing four dimensional images of the whole heart, while respiratory self navigation allows for the scan to be performed in free breathing. This enabling technology allows for anatomical and functional evaluation in four dimensions, with high spatial and temporal resolution and without the need for contrast agent injection. The enabling step is the use of a golden-angle based 3D radial trajectory, which allows for a continuous sampling of the k-space and a retrospective selection of the timing parameters of the reconstructed dataset. The free-running 4D acquisition was then combined with a compressed sensing reconstruction algorithm that further increases the temporal resolution of the 4D dataset, while at the same time increasing the overall image quality by removing undersampling artifacts. The obtained 4D images provide visualization of the whole coronary artery tree in each phases of the cardiac cycle and, at the same time, allow for the assessment of the cardiac function with a single free- breathing scan. The quality of the coronary arteries provided by the frames of the free-running 4D acquisition is in line with the one obtained with the standard ECG-triggered one, and the cardiac function evaluation matched the one measured with gold-standard stack of 2D cine approaches. Finally, the last part of the thesis focused on the development of ultrashort echo time (UTE) acquisition scheme for in vivo detection of calcification in the coronary arteries. Recent studies showed that UTE imaging allows for the coronary artery plaque calcification ex vivo, since it is able to detect the short T2 components of the calcification. The heart motion, though, prevented this technique from being applied in vivo. An ECG-triggered self-navigated 3D radial triple- echo UTE acquisition has then been developed and tested in healthy volunteers. The proposed sequence combines a 3D self-navigation approach with a 3D radial UTE acquisition enabling data collection during free breathing. Three echoes are simultaneously acquired to extract the short T2 components of the calcification while a water and fat separation technique allows for proper visualization of the coronary arteries. Even though the results are still preliminary, the proposed sequence showed great potential for the in vivo visualization of coronary artery calcification. In conclusion, the thesis presents three novel MRI approaches aimed at improved characterization and assessment of atherosclerotic coronary artery disease. These approaches provide new anatomical and functional information in four dimensions, and support tissue characterization for coronary artery plaques.