Evaluation des pratiques d'irrigation, de fertilisation et d'application de pesticides dans l'agriculture périurbaine de Dakar, Sénégal

RESUMEL'agriculture urbaine et périurbalne - nommée ci-après AU - est un thème fort de recherche transversale, au vu des nombreux enjeux économiques, sociaux et environnementaux. L'objectif de cette recherche était de contribuer à une meilleure connaissance des processus de transfert de polluants et du cycle des nutriments à l'échelle locale, afin de déterminer sous quelles conditions l'AU de Dakar peut être pratiquée sans porter atteinte à la santé et à l'environnement.Une approche basée sur l'étude des processus géochimiques dans ie sol jusqu'à la nappe a été choisie, à l'échelle de la parcelle cultivée et à une échelle un peu plus large de la zone périurbaine de Dakar pour déterminer les influences du type d'occupation du sol.L'évaluation des impacts de l'irrigation avec des eaux usées brutes et des eaux de nappe saumâtres sur la qualité des sols (chapitre 2) a montré que l'alcalinité et les teneurs en calcium élevées des eaux saumâtres induisent la précipitation de CaC03 dans l'horizon superficiel du sol. Na remplace consécutivement Ca sur le complexe argilo-humique du sol et les bicarbonates diminuent dans la solution du sol. Le carbone organique dissout (COD) augmente significativement dans la solution du sol et dans la nappe sous-jacente. Malgré l'alcalinité et les teneurs très élevées en calcium des eaux usées, il y a peu de précipitation de CaC03 dans l'horizon superficiel du sol et une faible augmentation du sodium échangeable ESP. La nitrification de l'ammonium des eaux usées (moy 190mg/L à Pikine) produit des protons, qui ne sont plus tamponnés par les bicarbonates exportés hors du profil. Il y a alors une nette baisse de pH des sols irrigués par des eaux usées non traitées. Les sols irrigués par des eaux usées et saumâtres stockent moins de C et Ν que les sols de référence.L'évaluation de l'influence de l'occupation des sols en zone périurbaine sur à la nappe phréatique peu profonde (chapitre 3) a permis de déterminer les traceurs représentatifs de l'occupation du sol, à savoir Br/CI, NO3/CI et δ180-Ν03 pour l'irrigation par des eaux usées, pH et δ15Ν-Ν03 pour l'irrigation par des eaux de nappe, et Rb+Cr et Κ pour les lixiviats de fosses septiques. Ce chapitre a mis en évidence des points importants de la dynamique de l'azote en zone périurbaine sous deux occupations du sol : (1) la dénitrification est un processus important dans l'agrosystème périurbain de Dakar en bas de dune, dans les gleysols où l'on trouve des conditions temporairement réduites et un substrat organique favorables aux microorganismes de la dénitrification. Les teneurs en nitrates sont presque nulles avec irrigation d'eau de nappe. (2) en bas de pente, mais avec irrigation quotidienne par les eaux usées, l'apport continu d'ammonium inhibe probablement la dénitrification, mais favorise la volatilisation. (3) la nitrification de l'ammonium dans la nappe lors de la lixiviation des fosses septiques se distingue de la nitrification de l'ammonium dans la zone non saturée dans la zone d'agriculture périurbaine par la composition isotopique de l'oxygène de l'eau. Une comparaison des flux d'azote entre l'agrosystème et les quartiers périurbains de Dakar (chapitre 4) ont révélé que ces derniers étaient du même ordre de grandeur par unité de surface, à savoir 2-4 tonnes Ν /ha/an.L'évaluation des flux de pesticides dans l'agrosystème et des risques induits pour les eaux souterraines (chapitre 5) a révélé un fiux total de pesticides de 60kg/ha/an, totalisant 15 matières actives. Seules deux de ces matières actives sont autorisées par le comité des pesticides sahélien. Les pesticides les plus utilisés par les producteurs sont l'organochloré dicofol, les organophosphorés methamidophos, dimethoate et fenithrotion ainsi que le cabamate methomyl. Les flux les plus importants sont de 9 à 7 kg/ha/an (methomyl, methamidophos, ethoprophos et dicofol). Les pesticides qui présentent un risque élevé de contamination des eaux souterraines et qui devraient être prioritaires pour un suivi analytique sont : le carbofuran, le dimethoate, l'ethoprophos et le methomyl.En conclusion, une meilleure gestion de la fertilisation est nécessaire dans la zone d'AU de Dakar, afin de (1) réduire les pertes gazeuses qui contribuent à l'effet de serre, (2) de ralentir la minéralisation du carbone et de l'azote organiques pour créer un stock de C et Ν dans ces sols, (3) de limiter le lessivage dans la nappe et enfin, 4) d'augmenter l'efficacité d'utilisation de Ν par les plantes. Une optimisation de l'irrigation devrait limiter l'alcalinisation secondaire. Enfin, la mise en place d'une lutte intégrée ou biologique contre les ravageurs est indispensable afin de minimiser les risques pour les eaux souterraines et les mares permanentes.ABSTRACTUrban and periurban agriculture (UA) is an important issue in southern countries, because of its key role in their social and economical development and its environmental concern. The goal of this study was to contribute to a better understanding of pollutant transfer and nutrient cycling at the local scale, in order to implement the necessary improvements to guarantee the sustainability of this practice.An approach based on geochemical processes occurring in the vadose zone from the surface down to the groundwater level was chosen, at the scale of cultivated plots and at the regional scale of Dakar periurban areas, to determine the influence of land use.The assessment of irrigation with untreated domestic wastewater and brackish water on soil quality (chapter 2) showed: (1) that the high alkalinity and calcium contents of brackish water induce CaC03 precipitation in the top layer of the soil and therefore a replacement of Ca by Na on the clay- humic complexes, strongly marked during the dry season. Dissolved organic carbon (DOC) increased significantly in the soil solution and in the underlying groundwater. (2) in spite of the similarly high alkalinity and Ca contents of waste water, there is only little CaC03 precipitation and a low increase of the percentage of exchangeable sodium (ESP) in the soil top layer. The nitrification of the ammonium of wastewater (mean 190 mg/L in Pikine) produces protons, which are not any more buffered by bicarbonates exported out of the soil profile, which leads to a net decline of soil pH. Both soils irrigated with untreated wastewater and brackish water store less of C and Ν than soils irrigated with non saline groundwater.The assessment of the impact of land use on the shallow groundwater (chapter 3) allowed determining representative tracers of the land use. Low Br/CI ratio, high NO3/CI ratio and low δ1βΟ- nitrate indicated the influence of wastewater; high pH and high 515N-nitrates indicated the influence of brackish water together with high amendments of organic fertilizers; high Rb+Cr and Κ indicated the influence of poor sanitation facilities in periurban districts (septic tank leakage). This chapter also pointed out the following facts about the nitrogen dynamics : (1) denitrification is a key-process in the Dakar UA agrosystem in the gleysols irrigated with groundwater. The underlying groundwater is almost nitrate free. (2) in the Gleysols irrigated with waste water, ammonium inhibits denitrification but facilitate ammoniac volatilization. A comparison of nitrogen balance between the UA agrosystem and the periurban districts of Dakar (chapter 4) revealed similar flows per surface unit, namely 2-4 tons Ν / ha / year.The evaluation of pesticides use in the UA agrosystem and the risk assessment for the groundwater (chapter 5) revealed a total flow of pesticides of 60kg / ha / year, totalizing 15 active substances. Only two of these are authorized by the Sahelian Pesticides Committee. The most used pesticides are dicofol (organochlorinated), methamidophos, dimethoate and fenithrotion (organophosphate) as well as methomyl. (carbamate). The most important flows vary between 9 to 7 kg / ha / year. Pesticides with a high risk of groundwater contamination - according to SIRIS and EPRIP 2 indicators - are: carbofuran, dimethoate, ethoprophos and methomyl. These substances should be established as a priority for an analytical follow-up in the different environmental compartments.In conclusion, a better management of the fertilization is necessary in the Dakar UA, (1) to reduce the gaseous losses which contribute to greenhouse emissions (2) to slow down the mineralization of the organic carbon and the nitrogen, in order to enhance the C and Ν stock in these soils, (3) to limit the nitrate leaching in the groundwater and finally, 4) to increase the N-use efficiency of plants. An optimization of the irrigation scheme should limit the secondary sodisation if coupled with an increase the stable organic matter of the soil. An integrated or biologic crop pest strategy is urgently needed to minimize risks with respect to ground and surface water (ponds used for fishing).RESUME LARGE PUBLICL'agriculture mondiale connaît actuellement une crise majeure, affectée par les changements climatiques, la sécurité alimentaire et les dégradations de l'environnement. Elle n'a plus le rôle unique de produire, mais devient un élément essentiel de la protection des ressources naturelles et du paysage. Les politiques agricoles basées sur les marchés mondiaux devront se réorienter vers une agriculture locale basée sur le développement durable.La production alimentaire située dans l'enceinte des villes, nommée agriculture urbaine ou périurbaine (AU ci-après) joue un rôle important dans le contexte actuel d'accroissement de la population et de la pauvreté urbaines. L'AU concerne en effet la majorité des mégapoies du monde, fait vivre plus de 200 millions de personnes dans les pays du Sud, fournit jusqu'à 80% de la demande urbaine en certains produits frais, fait barrière à l'extension urbaine et permet un recyclage de certains déchets urbains. L'AU a pour particularité d'être à cheval entre des politiques rurales et urbaines, d'où un délaissement ce cette activité au secteur informel. Ce qui a développé de nombreuses stratégies à risques, comme à Dakar, où les petits producteurs périurbains irriguent quotidiennement avec des eaux usées domestiques par manque d'accès à une eau de bonne qualité et pour raccourcir les cycles de production. L'extrême précarité foncière des acteurs de l'AU de Dakar les empêchent d'investir à long terme et induit des pratiques inadéquates d'irrigation, d'usage de pesticides et de fertilisation de ces sols sableux.L'objectif de cette recherche était de contribuer à une meilleure connaissance des processus de transfert de polluants et du cycle des nutriments à l'échelle des parcelles cultivées par des eaux usées et des eaux saumâtres, afin de déterminer sous quelles conditions l'AU de Dakar peut être pratiquée et surtout maintenue sans porter atteinte à la santé et à l'environnement. Pour cela, une approche basée sur l'étude des processus géochimiques dans le sol jusqu'à la nappe a été choisie, à l'échelle de la parcelle cultivée et à une échelle un peu plus large de la zone périurbaine de Dakar pour déterminer les influences du type d'occupation du sol.Les résultats principaux de cette étude ont montré que (1) il y a un processus de salinisation anthropique des sols (sodisation) lors d'irrigation avec des eaux de nappe saumâtres, un processus accentué en saison sèche et lors d'années à pluviométrie déficitaire. Bien que les eaux usées soient aussi salines que les eaux de nappe, la salinisation des sols irrigués' par des eaux usées est limitée par l'ammonium présent dans les eaux usées (moy 190mg NH4/L à Pikine) qui produit de l'acidité lors de la transformation en nitrates dans le sol (nitrification). (2) les sols irrigués par des eaux usées (EU) stockent moins de C et Ν que les sois de référence, ce qui montrent bien que l'azote des eaux usées n'est pas disponible pour les plantes, mais est lessivé dans la nappe (100 à 450 mg/L N03 sous irrigation par EU, alors que la limite de OMS est de 50mg/L). (3) l'utilisation des isotopes stables des nitrates et des éléments traces, notamment le bore et le brome, ont permis de distinguer l'influence de l'irrigation par des eaux usées, de l'irrigation par des eaux de nappe et des lixiviats de fosses septiques sur les propriétés de la nappe. (4) Le processus de la dénitrification (atténuation naturelle des concentrations en nitrates de la nappe par biotransformation en azote gazeux) est important dans les zones basses de l'agrosystème périurbain de Dakar, sous irrigation par eaux naturelles (ΝΟ3 < 50mg/L). Tandis que sous habitat sans assainissement adéquat, les nitrates atteignent 300 à 700 mg/L. (5) Le flux total de pesticides dans l'AU est énorme (60kg/ha/an) totalisant 15 pesticides, dont deux seulement sont autorisés. Les pesticides les plus utilisés sont des insecticides organophosphorés et organochlorés classés extrêmement dangereux à dangereux par l'OMS, appliqués à des doses de 2 à 9 kg/ha/an. Les pesticides qui ont montré un risque élevé de contamination des eaux souterraines avec les indicateurs SIRIS et EPRIP2 sont : le carbofuran, le dimethoate, l'ethoprophos et le methomyl.En conclusion, nous recommandons la reconstitution d'un horizon superficiel des sols riche en matière organique stable et structuré par production locale de compost. Cette mesure réduira les pertes gazeuses contribuant à l'effet de serre, augmentera le stock de Ν dans ces sols, alors utilisable par les plantes et permettra de diminuer l'irrigation car la capacité de rétention de l'eau dans le sol sera accru, ce qui limitera le lessivage des nitrates dans la nappe et l'alcalinisation secondaire. Enfin, la mise en place d'une lutte intégrée ou biologique contre les ravageurs est indispensable afin de minimiser les risques pour les eaux souterraines et lesmares permanentes.

Mutation analysis of the different tfd genes for degradation of chloroaromatic compounds in Ralstonia eutropha JMP134.

Ralstonia eutropha JMP134 possesses two sets of similar genes for degradation of chloroaromatic compounds, tfdCDEFB (in short: tfdI cluster) and tfdDII CII EII FII BII (tfdII cluster). The significance of two sets of tfd genes for the organism has long been elusive. Here, each of the tfd genes in the two clusters on the original plasmid pJP4 was replaced by double recombination with a gene fragment in which a kanamycin resistance gene was inserted into the respective tfd gene's reading frame. The insertion mutants were all tested for growth on 2,4-dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D), 2-methyl-4-chlorophenoxyacetic acid (MCPA), and 3-chlorobenzoate (3-CBA). None of the tfdDII CII EII FII BII genes appeared to be essential for growth on 2,4-D or on 3-CBA. Mutations in tfdC, tfdD and tfdF also did not abolish but only retarded growth on 2,4-D, indicating that they were redundant to some extent as well. Of all tfd genes tested, only tfdE and tfdB were absolutely essential, and interruption of those two reading frames abolished growth on 2,4-D, 3-CBA ( tfdE only), and MCPA completely. Interestingly, strains with insertion mutations in the tfdI cluster and those in tfdDII, tfdCII, tfdEII and tfdBII were severely effected in their growth on MCPA, compared to the wild-type. This indicated that not only the tfdI cluster but also the tfdII cluster has an essential function for R. eutropha during growth on MCPA. In contrast, insertion mutation of tfdDII resulted in better growth of R. eutropha JMP134 on 3-CBA, which is most likely due to the prevention of toxic metabolite production in the absence of TfdDII activity.

Genetic analysis of phenoxyalkanoic acid degradation in Sphingomonas herbicidovorans MH.

Phenoxyalkanoic acid degradation is well studied in Beta- and Gammaproteobacteria, but the genetic background has not been elucidated so far in Alphaproteobacteria. We report the isolation of several genes involved in dichlor- and mecoprop degradation from the alphaproteobacterium Sphingomonas herbicidovorans MH and propose that the degradation proceeds analogously to that previously reported for 2,4-dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D). Two genes for alpha-ketoglutarate-dependent dioxygenases, sdpA(MH) and rdpA(MH), were found, both of which were adjacent to sequences with potential insertion elements. Furthermore, a gene for a dichlorophenol hydroxylase (tfdB), a putative regulatory gene (cadR), two genes for dichlorocatechol 1,2-dioxygenases (dccA(I/II)), two for dienelactone hydrolases (dccD(I/II)), part of a gene for maleylacetate reductase (dccE), and one gene for a potential phenoxyalkanoic acid permease were isolated. In contrast to other 2,4-D degraders, the sdp, rdp, and dcc genes were scattered over the genome and their expression was not tightly regulated. No coherent pattern was derived on the possible origin of the sdp, rdp, and dcc pathway genes. rdpA(MH) was 99% identical to rdpA(MC1), an (R)-dichlorprop/alpha-ketoglutarate dioxygenase from Delftia acidovorans MC1, which is evidence for a recent gene exchange between Alpha- and Betaproteobacteria. Conversely, DccA(I) and DccA(II) did not group within the known chlorocatechol 1,2-dioxygenases, but formed a separate branch in clustering analysis. This suggests a different reservoir and reduced transfer for the genes of the modified ortho-cleavage pathway in Alphaproteobacteria compared with the ones in Beta- and Gammaproteobacteria.

Effect of malaria and fever on energy metabolism in Gambian children.

The aim of the present study was to measure the changes in resting energy expenditure (REE) induced by malaria and to assess to what extent they are related to fever and nutritional status. The REE of 19 Gambian children (mean age +/- SEM, 9 +/- 1 y; weight, 24 +/- 2 kg; expected weight for height 86 +/- 1%) were measured with a hood system at repeated intervals at the onset of malaria crisis (test A), 3 to 4 d after therapy (test B), and 14 to 21 d later (test C). Axillary temperature averaged 39.2 +/- 0.1, 36.6 +/- 0.1, and 36.7 +/- 0.1 degrees C in the tests A, B, and C, respectively. REE in test A was significantly higher than REE in test B (223 +/- 10 versus 174 +/- 8 kJ/kg.d, p less than 0.0001), but in test C (169 +/- 8 kJ/kg.d), it did not differ from that observed in test B. The percentage of increase in REE was significantly correlated with the difference in axillary temperature (r = 0.46, p less than 0.05); the slope of the regression line indicated an increase of 6.9% in REE/degree C of fever. Furthermore, the individual increase in REE/degree C was correlated to the percentage of weight for height of the children (r = 0.54, p less than 0.05), indicating that the child's nutritional status influences the magnitude of the hypermetabolism due to fever. We concluded that Gambian children suffering from an acute episode of malaria have an increase in REE averaging 30%; however, REE promptly returns to baseline value a few days after the beginning of therapy.

Cardiorespiratory responses to the 30-15 intermittent ice test

PURPOSE: In this study, the authors compared the cardiorespiratory responses between the 30-15 Intermittent Ice Test (30-15(IIT)) and the 30-15 Intermittent Fitness Test (30-15(IFT)) in semiprofessional hockey players. METHODS: Ten players (age 24 ± 6 y) from a Swiss League B team performed the 30-15(IIT) and 30-15(IFT) in random order (13 ± 4 d between trials). Cardiorespiratory variables were measured with a portable gas analyzer. Ventilatory threshold (VT), respiratory-compensation point (RCP), and maximal speeds were measured for both tests. Peak blood lactate ([La(peak)]) was measured at 1 min postexercise. RESULTS: Compared with 30-15(IFT), 30-15(IIT) peak heart rate (HR(peak); mean ± SD 185 ± 7 vs 189 ± 10 beats/min, P = .02) and peak oxygen consumption (VO(2peak)); 60 ± 7 vs 62.7 ± 4 mL/min/kg, P = .02) were lower, whereas [La(peak)] was higher (10.9 ± 1 vs 8.6 ± 2 mmol/L, P < .01) for the 30-15(IIT). VT and RCP values during the 30-15(IIT) and 30-15(IFT) were similar for %HR(peak) (76.3% ± 5% vs 75.5% ± 3%, P = .53, and 90.6% ± 3% vs. 89.8% ± 3%, P = .45) and % VO(2peak) (62.3% ± 5% vs 64.2% ± 6%, P = .46, and 85.9% ± 5% vs 84.0% ± 7%, P = .33). VO(2peak ))(r = .93, P < .001), HR(peak) (r = .86, P = .001), and final velocities (r = .69, P = .029) were all largely to almost perfectly correlated. CONCLUSIONS: Despite slightly lower maximal cardiorespiratory responses than in the field-running version of the test, the on-ice 30-15(IIT) is of practical interest since it is a specific maximal test with a higher anaerobic component.

Validation and reproducibility of a semi-quantitative Food Frequency Questionnaire for use in elderly Swiss women.

OBJECTIVE: The principal aim of this study was to develop a Swiss Food Frequency Questionnaire (FFQ) for the elderly population for use in a study to investigate the influence of nutritional factors on bone health. The secondary aim was to assess its validity and both short-term and long-term reproducibility. DESIGN: A 4-day weighed record (4 d WR) was applied to 51 randomly selected women of a mean age of 80.3 years. Subsequently, a detailed FFQ was developed, cross-validated against a further 44 4-d WR, and the short- (1 month, n = 15) and long-term (12 months, n = 14) reproducibility examined. SETTING: French speaking part of Switzerland. SUBJECTS: The subjects were randomly selected women recruited from the Swiss Evaluation of the Methods of Measurement of Osteoporotic Fracture cohort study. RESULTS: Mean energy intakes by 4-d WR and FFQ showed no significant difference [1564.9 kcal (SD 351.1); 1641.3 kcal (SD 523.2) respectively]. Mean crude nutrient intakes were also similar (with nonsignifcant P-values examining the differences in intake) and ranged from 0.13 (potassium) to 0.48 (magnesium). Similar results were found in the reproducibility studies. CONCLUSION: These findings provide evidence that this FFQ adequately estimates nutrient intakes and can be used to rank individuals within distributions of intake in specific populations.

PIF3 is a repressor of chloroplast development.

The phytochrome-interacting factor PIF3 has been proposed to act as a positive regulator of chloroplast development. Here, we show that the pif3 mutant has a phenotype that is similar to the pif1 mutant, lacking the repressor of chloroplast development PIF1, and that a pif1pif3 double mutant has an additive phenotype in all respects. The pif mutants showed elevated protochlorophyllide levels in the dark, and etioplasts of pif mutants contained smaller prolamellar bodies and more prothylakoid membranes than corresponding wild-type seedlings, similar to previous reports of constitutive photomorphogenic mutants. Consistent with this observation, pif1, pif3, and pif1pif3 showed reduced hypocotyl elongation and increased cotyledon opening in the dark. Transfer of 4-d-old dark-grown seedlings to white light resulted in more chlorophyll synthesis in pif mutants over the first 2 h, and analysis of gene expression in dark-grown pif mutants indicated that key tetrapyrrole regulatory genes such as HEMA1 encoding the rate-limiting step in tetrapyrrole synthesis were already elevated 2 d after germination. Circadian regulation of HEMA1 in the dark also showed reduced amplitude and a shorter, variable period in the pif mutants, whereas expression of the core clock components TOC1, CCA1, and LHY was largely unaffected. Expression of both PIF1 and PIF3 was circadian regulated in dark-grown seedlings. PIF1 and PIF3 are proposed to be negative regulators that function to integrate light and circadian control in the regulation of chloroplast development.

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

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

Lésions iatrogènes des voies biliaires lors de la cholécystectomie laparoscopique

Objective: Laparoscopic cholecystectomy (LC) has become the gold standard in the treatment of symptomatic cholelithiasis. The aim of this study was to determine the frequency of occurrence and risk factors of iatrogenic bile duct injuries (IBDI) in the LC and study their treatment modalities. Methods: Between January 2000 and December 2011, a series of 13 patients (6 men, 7 women, mean age 66.7 years, mean BMI 27.9 kg/m2) underwent IBDI in our institution for 2'840 LC performed. These patients were identified retrospectively using a wide range of classification codes in our medical center for archiving. Their medical records were examined individually to identify a IBDI. Results: The frequency of IBDI was 0.46% (n=13). The most common indication for surgery was acute cholecystitis (69.2%). The main cause was the confusion of the common bile duct with the cystic duct in 38.5% of cases. Strasberg classification applied to our sample identified the following injuries: A (n=4), D (n=4), E1 (n=3) and E5 (n=2). They were diagnosed intraoperatively in 46.2% of cases and postoperatively in 53.8% of cases. The rate of type D lesions was significantly higher in the group with intraoperative recognition (p= 0.009), while the rate of type A lesions was significantly higher in the group with postoprative recognition (p = 0.026). Intraoperatively, 83.3% of the lesions were treated by primary suture with a biliary drainage and a hepatico-jejunal anastomosis was performed immediately in one case (16.7%). Postoperatively, 85.7% of the lesions were treated by non-surgical techniques in first- line and 4 of them have undergone biliary surgery later. The total number of therapeutic procedures for each IBDI after LC was significantly higher when the diagnosis was made postoperatively (3.4 vs. 1.5, p= 0.040). Conclusion: This study has identified a patient at risk of IBDI, this one is relatively old, overweight and has an inflammatory environment. Misidentification of biliary anatomy remains the main cause. There is a clear relationship between the timing of recognition and the type of injury involved. The primary suture with adequate drainage seems to be the method of choice for intraoperative discovery, while in case of postoperative recognition, the treatment must be adapted after a multidisciplinary consensus by combining interventional radiology, endoscopy and surgery.

Glucose is arrhythmogenic in the anoxic-reoxygenated embryonic chick heart.

Unlike in adult heart, embryonic myocardium works at low PO2 and depends preferentially on glucose. Therefore, activity of the embryonic heart during anoxia and reoxygenation should be particularly affected by changes in glucose availability. Hearts excised from 4-d-old chick embryos were submitted in vitro to strictly controlled anoxia-reoxygenation transitions at glucose concentrations varying from 0 to 20 mmol/L. Spontaneous and regular heart contractions were detected optically as movements of the ventricle wall and instantaneous heart rate, amplitude of contraction, and velocities of contraction and relaxation were determined. Anoxia induced transient tachycardia and rapidly depressed contractile activity, whereas reoxygenation provoked a temporary and complete cardioplegia (oxygen paradox). In the presence of glucose, atrial rhythm became irregular during anoxia and chaotic-periodic during reoxygenation. The incidence of these arrhythmias depended on duration of anoxia, and no ventricular ectopic beats were observed. Removal of glucose or blockade of glycolysis suppressed arrhythmias. These results show similarities but also differences with respect to the adult heart. Indeed, glucose 1) delayed and anoxic contractile failure, shortened the reoxygenation-induced cardiac arrest, and improved the recovery of contractile activity; 2) attenuated stunning at 20 mmol/L but worsened it at 8 mmol/L; and 3) paradoxically, was arrhythmogenic during anoxia and reoxygenation, especially when present at the physiologic concentration of 8 mmol/L. The last named phenomenon seems to be characteristic of the young embryonic heart, and our findings underscore that fluctuations of glycolytic activity may play a role in the reactivity of the embryonic myocardium to anoxiareoxygenation transitions.

High protein intake reduces intrahepatocellular lipid deposition in humans.

BACKGROUND: High sugar and fat intakes are known to increase intrahepatocellular lipids (IHCLs) and to cause insulin resistance. High protein intake may facilitate weight loss and improve glucose homeostasis in insulin-resistant patients, but its effects on IHCLs remain unknown. OBJECTIVE: The aim was to assess the effect of high protein intake on high-fat diet-induced IHCL accumulation and insulin sensitivity in healthy young men. DESIGN: Ten volunteers were studied in a crossover design after 4 d of either a hypercaloric high-fat (HF) diet; a hypercaloric high-fat, high-protein (HFHP) diet; or a control, isocaloric (control) diet. IHCLs were measured by (1)H-magnetic resonance spectroscopy, fasting metabolism was measured by indirect calorimetry, insulin sensitivity was measured by hyperinsulinemic-euglycemic clamp, and plasma concentrations were measured by enzyme-linked immunosorbent assay and gas chromatography-mass spectrometry; expression of key lipogenic genes was assessed in subcutaneous adipose tissue biopsy specimens. RESULTS: The HF diet increased IHCLs by 90 +/- 26% and plasma tissue-type plasminogen activator inhibitor-1 (tPAI-1) by 54 +/- 11% (P < 0.02 for both) and inhibited plasma free fatty acids by 26 +/- 11% and beta-hydroxybutyrate by 61 +/- 27% (P < 0.05 for both). The HFHP diet blunted the increase in IHCLs and normalized plasma beta-hydroxybutyrate and tPAI-1 concentrations. Insulin sensitivity was not altered, whereas the expression of sterol regulatory element-binding protein-1c and key lipogenic genes increased with the HF and HFHP diets (P < 0.02). Bile acid concentrations remained unchanged after the HF diet but increased by 50 +/- 24% after the HFHP diet (P = 0.14). CONCLUSIONS: Protein intake significantly blunts the effects of an HF diet on IHCLs and tPAI-1 through effects presumably exerted at the level of the liver. Protein-induced increases in bile acid concentrations may be involved. This trial was registered at www.clinicaltrials.gov as NCT00523562.

Physiological traits affecting the distribution and wintering strategy of the bat Tadarida teniotis

The ability to enter torpor at low ambient temperature, which enables insectivorous bats to survive seasonal food shortage, is often seen as a prerequisite for colonizing cold environments. Free-tailed bats (Molossidae) show a distribution with a maximum latitudinal extension that appears to be intermediate between truly tropical and temperate-zone bat families. We therefore tested the hypothesis that Tadarida teniotis, the molossid species reaching the highest latitude worldwide (46 degrees N), lacks the extreme physiological adaptations to cold that enable other sympatric bats to enter further into the temperate zone. We studied the metabolism of individuals subjected to various ambient temperatures in the laboratory by respirometry, and we monitored the body temperature of free-ranging individuals in winter and early spring in the Swiss Alps using temperature-sensitive radio-tags. For comparison, metabolic data were obtained from Nyctalus noctula, a typically hibernating vespertilionid bat of similar body size and convergent foraging tactics. The metabolic data support the hypothesis that T. teniotis cannot experience such low ambient temperatures as sympatric temperate-zone vespertilionid bats without incurring much higher energetic costs for thermogenesis. The minimum rate of metabolism in torpor was obtained at 7.5 degrees-10 degrees C in T. teniotis, as compared to 2.5 degrees-5 degrees C in N. noctula. Field data showed that T. teniotis behaves as a classic thermo-conforming hibernator in the Alps, with torpor bouts lasting up to 8 d. This contradicts the widely accepted opinion that Molossidae are nonhibernating bars. However, average body temperature (10 degrees-13 degrees C) and mean arousal frequency (3.4 d in one bat in January) appear to be markedly higher than in other temperate-zone bat species. At the northern border of its range T. teniotis selects relatively warm roosts (crevices in tall, south-exposed limestone cliffs) in winter where temperatures oscillate around 10 degrees C. By this means, T. teniotis apparently avoids the risk of prolonged exposure to energetically critical ambient temperatures in torpor (<6.5 degrees-7.5 degrees C) during cold spells. Possibly shared by other Molossidae, the physiological pattern observed in T. teniotis may clearly be linked to the intermediate latitudinal extension of this bat family.

Reliability of methods used for the risk assessment of mixture of micropollutants in aquatic enviromments : from theoretical concepts to field observations

Ces dernières années, de nombreuses recherches ont mis en évidence les effets toxiques des micropolluants organiques pour les espèces de nos lacs et rivières. Cependant, la plupart de ces études se sont focalisées sur la toxicité des substances individuelles, alors que les organismes sont exposés tous les jours à des milliers de substances en mélange. Or les effets de ces cocktails ne sont pas négligeables. Cette thèse de doctorat s'est ainsi intéressée aux modèles permettant de prédire le risque environnemental de ces cocktails pour le milieu aquatique. Le principal objectif a été d'évaluer le risque écologique des mélanges de substances chimiques mesurées dans le Léman, mais aussi d'apporter un regard critique sur les méthodologies utilisées afin de proposer certaines adaptations pour une meilleure estimation du risque. Dans la première partie de ce travail, le risque des mélanges de pesticides et médicaments pour le Rhône et pour le Léman a été établi en utilisant des approches envisagées notamment dans la législation européenne. Il s'agit d'approches de « screening », c'est-à-dire permettant une évaluation générale du risque des mélanges. Une telle approche permet de mettre en évidence les substances les plus problématiques, c'est-à-dire contribuant le plus à la toxicité du mélange. Dans notre cas, il s'agit essentiellement de 4 pesticides. L'étude met également en évidence que toutes les substances, même en trace infime, contribuent à l'effet du mélange. Cette constatation a des implications en terme de gestion de l'environnement. En effet, ceci implique qu'il faut réduire toutes les sources de polluants, et pas seulement les plus problématiques. Mais l'approche proposée présente également un biais important au niveau conceptuel, ce qui rend son utilisation discutable, en dehors d'un screening, et nécessiterait une adaptation au niveau des facteurs de sécurité employés. Dans une deuxième partie, l'étude s'est portée sur l'utilisation des modèles de mélanges dans le calcul de risque environnemental. En effet, les modèles de mélanges ont été développés et validés espèce par espèce, et non pour une évaluation sur l'écosystème en entier. Leur utilisation devrait donc passer par un calcul par espèce, ce qui est rarement fait dû au manque de données écotoxicologiques à disposition. Le but a été donc de comparer, avec des valeurs générées aléatoirement, le calcul de risque effectué selon une méthode rigoureuse, espèce par espèce, avec celui effectué classiquement où les modèles sont appliqués sur l'ensemble de la communauté sans tenir compte des variations inter-espèces. Les résultats sont dans la majorité des cas similaires, ce qui valide l'approche utilisée traditionnellement. En revanche, ce travail a permis de déterminer certains cas où l'application classique peut conduire à une sous- ou sur-estimation du risque. Enfin, une dernière partie de cette thèse s'est intéressée à l'influence que les cocktails de micropolluants ont pu avoir sur les communautés in situ. Pour ce faire, une approche en deux temps a été adoptée. Tout d'abord la toxicité de quatorze herbicides détectés dans le Léman a été déterminée. Sur la période étudiée, de 2004 à 2009, cette toxicité due aux herbicides a diminué, passant de 4% d'espèces affectées à moins de 1%. Ensuite, la question était de savoir si cette diminution de toxicité avait un impact sur le développement de certaines espèces au sein de la communauté des algues. Pour ce faire, l'utilisation statistique a permis d'isoler d'autres facteurs pouvant avoir une influence sur la flore, comme la température de l'eau ou la présence de phosphates, et ainsi de constater quelles espèces se sont révélées avoir été influencées, positivement ou négativement, par la diminution de la toxicité dans le lac au fil du temps. Fait intéressant, une partie d'entre-elles avait déjà montré des comportements similaires dans des études en mésocosmes. En conclusion, ce travail montre qu'il existe des modèles robustes pour prédire le risque des mélanges de micropolluants sur les espèces aquatiques, et qu'ils peuvent être utilisés pour expliquer le rôle des substances dans le fonctionnement des écosystèmes. Toutefois, ces modèles ont bien sûr des limites et des hypothèses sous-jacentes qu'il est important de considérer lors de leur application. - Depuis plusieurs années, les risques que posent les micropolluants organiques pour le milieu aquatique préoccupent grandement les scientifiques ainsi que notre société. En effet, de nombreuses recherches ont mis en évidence les effets toxiques que peuvent avoir ces substances chimiques sur les espèces de nos lacs et rivières, quand elles se retrouvent exposées à des concentrations aiguës ou chroniques. Cependant, la plupart de ces études se sont focalisées sur la toxicité des substances individuelles, c'est à dire considérées séparément. Actuellement, il en est de même dans les procédures de régulation européennes, concernant la partie évaluation du risque pour l'environnement d'une substance. Or, les organismes sont exposés tous les jours à des milliers de substances en mélange, et les effets de ces "cocktails" ne sont pas négligeables. L'évaluation du risque écologique que pose ces mélanges de substances doit donc être abordé par de la manière la plus appropriée et la plus fiable possible. Dans la première partie de cette thèse, nous nous sommes intéressés aux méthodes actuellement envisagées à être intégrées dans les législations européennes pour l'évaluation du risque des mélanges pour le milieu aquatique. Ces méthodes sont basées sur le modèle d'addition des concentrations, avec l'utilisation des valeurs de concentrations des substances estimées sans effet dans le milieu (PNEC), ou à partir des valeurs des concentrations d'effet (CE50) sur certaines espèces d'un niveau trophique avec la prise en compte de facteurs de sécurité. Nous avons appliqué ces méthodes à deux cas spécifiques, le lac Léman et le Rhône situés en Suisse, et discuté les résultats de ces applications. Ces premières étapes d'évaluation ont montré que le risque des mélanges pour ces cas d'étude atteint rapidement une valeur au dessus d'un seuil critique. Cette valeur atteinte est généralement due à deux ou trois substances principales. Les procédures proposées permettent donc d'identifier les substances les plus problématiques pour lesquelles des mesures de gestion, telles que la réduction de leur entrée dans le milieu aquatique, devraient être envisagées. Cependant, nous avons également constaté que le niveau de risque associé à ces mélanges de substances n'est pas négligeable, même sans tenir compte de ces substances principales. En effet, l'accumulation des substances, même en traces infimes, atteint un seuil critique, ce qui devient plus difficile en terme de gestion du risque. En outre, nous avons souligné un manque de fiabilité dans ces procédures, qui peuvent conduire à des résultats contradictoires en terme de risque. Ceci est lié à l'incompatibilité des facteurs de sécurité utilisés dans les différentes méthodes. Dans la deuxième partie de la thèse, nous avons étudié la fiabilité de méthodes plus avancées dans la prédiction de l'effet des mélanges pour les communautés évoluant dans le système aquatique. Ces méthodes reposent sur le modèle d'addition des concentrations (CA) ou d'addition des réponses (RA) appliqués sur les courbes de distribution de la sensibilité des espèces (SSD) aux substances. En effet, les modèles de mélanges ont été développés et validés pour être appliqués espèce par espèce, et non pas sur plusieurs espèces agrégées simultanément dans les courbes SSD. Nous avons ainsi proposé une procédure plus rigoureuse, pour l'évaluation du risque d'un mélange, qui serait d'appliquer d'abord les modèles CA ou RA à chaque espèce séparément, et, dans une deuxième étape, combiner les résultats afin d'établir une courbe SSD du mélange. Malheureusement, cette méthode n'est pas applicable dans la plupart des cas, car elle nécessite trop de données généralement indisponibles. Par conséquent, nous avons comparé, avec des valeurs générées aléatoirement, le calcul de risque effectué selon cette méthode plus rigoureuse, avec celle effectuée traditionnellement, afin de caractériser la robustesse de cette approche qui consiste à appliquer les modèles de mélange sur les courbes SSD. Nos résultats ont montré que l'utilisation de CA directement sur les SSDs peut conduire à une sous-estimation de la concentration du mélange affectant 5 % ou 50% des espèces, en particulier lorsque les substances présentent un grand écart- type dans leur distribution de la sensibilité des espèces. L'application du modèle RA peut quant à lui conduire à une sur- ou sous-estimations, principalement en fonction de la pente des courbes dose- réponse de chaque espèce composant les SSDs. La sous-estimation avec RA devient potentiellement importante lorsque le rapport entre la EC50 et la EC10 de la courbe dose-réponse des espèces est plus petit que 100. Toutefois, la plupart des substances, selon des cas réels, présentent des données d' écotoxicité qui font que le risque du mélange calculé par la méthode des modèles appliqués directement sur les SSDs reste cohérent et surestimerait plutôt légèrement le risque. Ces résultats valident ainsi l'approche utilisée traditionnellement. Néanmoins, il faut garder à l'esprit cette source d'erreur lorsqu'on procède à une évaluation du risque d'un mélange avec cette méthode traditionnelle, en particulier quand les SSD présentent une distribution des données en dehors des limites déterminées dans cette étude. Enfin, dans la dernière partie de cette thèse, nous avons confronté des prédictions de l'effet de mélange avec des changements biologiques observés dans l'environnement. Dans cette étude, nous avons utilisé des données venant d'un suivi à long terme d'un grand lac européen, le lac Léman, ce qui offrait la possibilité d'évaluer dans quelle mesure la prédiction de la toxicité des mélanges d'herbicide expliquait les changements dans la composition de la communauté phytoplanctonique. Ceci à côté d'autres paramètres classiques de limnologie tels que les nutriments. Pour atteindre cet objectif, nous avons déterminé la toxicité des mélanges sur plusieurs années de 14 herbicides régulièrement détectés dans le lac, en utilisant les modèles CA et RA avec les courbes de distribution de la sensibilité des espèces. Un gradient temporel de toxicité décroissant a pu être constaté de 2004 à 2009. Une analyse de redondance et de redondance partielle, a montré que ce gradient explique une partie significative de la variation de la composition de la communauté phytoplanctonique, même après avoir enlevé l'effet de toutes les autres co-variables. De plus, certaines espèces révélées pour avoir été influencées, positivement ou négativement, par la diminution de la toxicité dans le lac au fil du temps, ont montré des comportements similaires dans des études en mésocosmes. On peut en conclure que la toxicité du mélange herbicide est l'un des paramètres clés pour expliquer les changements de phytoplancton dans le lac Léman. En conclusion, il existe diverses méthodes pour prédire le risque des mélanges de micropolluants sur les espèces aquatiques et celui-ci peut jouer un rôle dans le fonctionnement des écosystèmes. Toutefois, ces modèles ont bien sûr des limites et des hypothèses sous-jacentes qu'il est important de considérer lors de leur application, avant d'utiliser leurs résultats pour la gestion des risques environnementaux. - For several years now, the scientists as well as the society is concerned by the aquatic risk organic micropollutants may pose. Indeed, several researches have shown the toxic effects these substances may induce on organisms living in our lakes or rivers, especially when they are exposed to acute or chronic concentrations. However, most of the studies focused on the toxicity of single compounds, i.e. considered individually. The same also goes in the current European regulations concerning the risk assessment procedures for the environment of these substances. But aquatic organisms are typically exposed every day simultaneously to thousands of organic compounds. The toxic effects resulting of these "cocktails" cannot be neglected. The ecological risk assessment of mixtures of such compounds has therefore to be addressed by scientists in the most reliable and appropriate way. In the first part of this thesis, the procedures currently envisioned for the aquatic mixture risk assessment in European legislations are described. These methodologies are based on the mixture model of concentration addition and the use of the predicted no effect concentrations (PNEC) or effect concentrations (EC50) with assessment factors. These principal approaches were applied to two specific case studies, Lake Geneva and the River Rhône in Switzerland, including a discussion of the outcomes of such applications. These first level assessments showed that the mixture risks for these studied cases exceeded rapidly the critical value. This exceeding is generally due to two or three main substances. The proposed procedures allow therefore the identification of the most problematic substances for which management measures, such as a reduction of the entrance to the aquatic environment, should be envisioned. However, it was also showed that the risk levels associated with mixtures of compounds are not negligible, even without considering these main substances. Indeed, it is the sum of the substances that is problematic, which is more challenging in term of risk management. Moreover, a lack of reliability in the procedures was highlighted, which can lead to contradictory results in terms of risk. This result is linked to the inconsistency in the assessment factors applied in the different methods. In the second part of the thesis, the reliability of the more advanced procedures to predict the mixture effect to communities in the aquatic system were investigated. These established methodologies combine the model of concentration addition (CA) or response addition (RA) with species sensitivity distribution curves (SSD). Indeed, the mixture effect predictions were shown to be consistent only when the mixture models are applied on a single species, and not on several species simultaneously aggregated to SSDs. Hence, A more stringent procedure for mixture risk assessment is proposed, that would be to apply first the CA or RA models to each species separately and, in a second step, to combine the results to build an SSD for a mixture. Unfortunately, this methodology is not applicable in most cases, because it requires large data sets usually not available. Therefore, the differences between the two methodologies were studied with datasets created artificially to characterize the robustness of the traditional approach applying models on species sensitivity distribution. The results showed that the use of CA on SSD directly might lead to underestimations of the mixture concentration affecting 5% or 50% of species, especially when substances present a large standard deviation of the distribution from the sensitivity of the species. The application of RA can lead to over- or underestimates, depending mainly on the slope of the dose-response curves of the individual species. The potential underestimation with RA becomes important when the ratio between the EC50 and the EC10 for the dose-response curve of the species composing the SSD are smaller than 100. However, considering common real cases of ecotoxicity data for substances, the mixture risk calculated by the methodology applying mixture models directly on SSDs remains consistent and would rather slightly overestimate the risk. These results can be used as a theoretical validation of the currently applied methodology. Nevertheless, when assessing the risk of mixtures, one has to keep in mind this source of error with this classical methodology, especially when SSDs present a distribution of the data outside the range determined in this study Finally, in the last part of this thesis, we confronted the mixture effect predictions with biological changes observed in the environment. In this study, long-term monitoring of a European great lake, Lake Geneva, provides the opportunity to assess to what extent the predicted toxicity of herbicide mixtures explains the changes in the composition of the phytoplankton community next to other classical limnology parameters such as nutrients. To reach this goal, the gradient of the mixture toxicity of 14 herbicides regularly detected in the lake was calculated, using concentration addition and response addition models. A decreasing temporal gradient of toxicity was observed from 2004 to 2009. Redundancy analysis and partial redundancy analysis showed that this gradient explains a significant portion of the variation in phytoplankton community composition, even when having removed the effect of all other co-variables. Moreover, some species that were revealed to be influenced positively or negatively, by the decrease of toxicity in the lake over time, showed similar behaviors in mesocosms studies. It could be concluded that the herbicide mixture toxicity is one of the key parameters to explain phytoplankton changes in Lake Geneva. To conclude, different methods exist to predict the risk of mixture in the ecosystems. But their reliability varies depending on the underlying hypotheses. One should therefore carefully consider these hypotheses, as well as the limits of the approaches, before using the results for environmental risk management

On the diurnal soil water content dynamics during evaporation using dielectric methods

The water content dynamics in the upper soil surface during evaporation is a key element in land-atmosphere exchanges. Previous experimental studies have suggested that the soil water content increases at the depth of 5 to 15 cm below the soil surface during evapo- ration, while the layer in the immediate vicinity of the soil surface is drying. In this study, the dynamics of water content profiles exposed to solar radiative forcing was monitored at a high temporal resolution using dielectric methods both in the presence and absence of evaporation. A 4-d comparison of reported moisture content in coarse sand in covered and uncovered buckets using a commercial dielectric-based probe (70 MHz ECH2O-5TE, Decagon Devices, Pullman, WA) and the standard 1-GHz time domain reflectometry method. Both sensors reported a positive correlation between temperature and water content in the 5- to 10-cm depth, most pronounced in the morning during heating and in the afternoon during cooling. Such positive correlation might have a physical origin induced by evaporation at the surface and redistribution due to liquid water fluxes resulting from the temperature- gradient dynamics within the sand profile at those depths. Our experimental data suggest that the combined effect of surface evaporation and temperature-gradient dynamics should be considered to analyze experimental soil water profiles. Additional effects related to the frequency of operation and to protocols for temperature compensation of the dielectric sensors may also affect the probes' response during large temperature changes.

Exercise performed immediately after fructose ingestion enhances fructose oxidation and suppresses fructose storage.

BACKGROUND: Exercise prevents the adverse effects of a high-fructose diet through mechanisms that remain unknown. OBJECTIVE: We assessed the hypothesis that exercise prevents fructose-induced increases in very-low-density lipoprotein (VLDL) triglycerides by decreasing the fructose conversion into glucose and VLDL-triglyceride and fructose carbon storage into hepatic glycogen and lipids. DESIGN: Eight healthy men were studied on 3 occasions after 4 d consuming a weight-maintenance, high-fructose diet. On the fifth day, the men ingested an oral (13)C-labeled fructose load (0.75 g/kg), and their total fructose oxidation ((13)CO2 production), fructose storage (fructose ingestion minus (13)C-fructose oxidation), fructose conversion into blood (13)C glucose (gluconeogenesis from fructose), blood VLDL-(13)C palmitate (a marker of hepatic de novo lipogenesis), and lactate concentrations were monitored over 7 postprandial h. On one occasion, participants remained lying down throughout the experiment [fructose treatment alone with no exercise condition (NoEx)], and on the other 2 occasions, they performed a 60-min exercise either 75 min before fructose ingestion [exercise, then fructose condition (ExFru)] or 90 min after fructose ingestion [fructose, then exercise condition (FruEx)]. RESULTS: Fructose oxidation was significantly (P < 0.001) higher in the FruEx (80% ± 3% of ingested fructose) than in the ExFru (46% ± 1%) and NoEx (49% ± 1%). Consequently, fructose storage was lower in the FruEx than in the other 2 conditions (P < 0.001). Fructose conversion into blood (13)C glucose, VLDL-(13)C palmitate, and postprandial plasma lactate concentrations was not significantly different between conditions. CONCLUSIONS: Compared with sedentary conditions, exercise performed immediately after fructose ingestion increases fructose oxidation and decreases fructose storage. In contrast, exercise performed before fructose ingestion does not significantly alter fructose oxidation and storage. In both conditions, exercise did not abolish fructose conversion into glucose or its incorporation into VLDL triglycerides. This trial was registered at clinicaltrials.gov as NCT01866215.