Detection, analysis and monitoring of slope movements by high-resolution digital elevation models

Summary Detection, analysis and monitoring of slope movements by high-resolution digital elevation modelsSlope movements, such as rockfalls, rockslides, shallow landslides or debris flows, are frequent in many mountainous areas. These natural hazards endanger the inhabitants and infrastructures making it necessary to assess the hazard and risk caused by these phenomena. This PhD thesis explores various approaches using digital elevation models (DEMs) - and particularly high-resolution DEMs created by aerial or terrestrial laser scanning (TLS) - that contribute to the assessment of slope movement hazard at regional and local scales.The regional detection of areas prone to rockfalls and large rockslides uses different morphologic criteria or geometric instability factors derived from DEMs, i.e. the steepness of the slope, the presence of discontinuities, which enable a sliding mechanism, and the denudation potential. The combination of these factors leads to a map of susceptibility to rockfall initiation that is in good agreement with field studies as shown with the example of the Little Mill Campground area (Utah, USA). Another case study in the Illgraben catchment in the Swiss Alps highlighted the link between areas with a high denudation potential and actual rockfall areas.Techniques for a detailed analysis and characterization of slope movements based on high-resolution DEMs have been developed for specific, localized sites, i.e. ancient slide scars, present active instabilities or potential slope instabilities. The analysis of the site's characteristics mainly focuses on rock slopes and includes structural analyses (orientation of discontinuities); estimation of spacing, persistence and roughness of discontinuities; failure mechanisms based on the structural setting; and volume calculations. For the volume estimation a new 3D approach was tested to reconstruct the topography before a landslide or to construct the basal failure surface of an active or potential instability. The rockslides at Åknes, Tafjord and Rundefjellet in western Norway were principally used as study sites to develop and test the different techniques.The monitoring of slope instabilities investigated in this PhD thesis is essentially based on multitemporal (or sequential) high-resolution DEMs, in particular sequential point clouds acquired by TLS. The changes in the topography due to slope movements can be detected and quantified by sequential TLS datasets, notably by shortest distance comparisons revealing the 3D slope movements over the entire region of interest. A detailed analysis of rock slope movements is based on the affine transformation between an initial and a final state of the rock mass and its decomposition into translational and rotational movements. Monitoring using TLS was very successful on the fast-moving Eiger rockslide in the Swiss Alps, but also on the active rockslides of Åknes and Nordnesfjellet (northern Norway). One of the main achievements on the Eiger and Aknes rockslides is to combine the site's morphology and structural setting with the measured slope movements to produce coherent instability models. Both case studies also highlighted a strong control of the structures in the rock mass on the sliding directions. TLS was also used to monitor slope movements in soils, such as landslides in sensitive clays in Québec (Canada), shallow landslides on river banks (Sorge River, Switzerland) and a debris flow channel (Illgraben).The PhD thesis underlines the broad uses of high-resolution DEMs and especially of TLS in the detection, analysis and monitoring of slope movements. Future studies should explore in more depth the different techniques and approaches developed and used in this PhD, improve them and better integrate the findings in current hazard assessment practices and in slope stability models.Résumé Détection, analyse et surveillance de mouvements de versant à l'aide de modèles numériques de terrain de haute résolutionDes mouvements de versant, tels que des chutes de blocs, glissements de terrain ou laves torrentielles, sont fréquents dans des régions montagneuses et mettent en danger les habitants et les infrastructures ce qui rend nécessaire d'évaluer le danger et le risque causé par ces phénomènes naturels. Ce travail de thèse explore diverses approches qui utilisent des modèles numériques de terrain (MNT) et surtout des MNT de haute résolution créés par scanner laser terrestre (SLT) ou aérien - et qui contribuent à l'évaluation du danger de mouvements de versant à l'échelle régionale et locale.La détection régionale de zones propices aux chutes de blocs ou aux éboulements utilise plusieurs critères morphologiques dérivés d'un MNT, tels que la pente, la présence de discontinuités qui permettent un mécanisme de glissement ou le potentiel de dénudation. La combinaison de ces facteurs d'instabilité mène vers une carte de susceptibilité aux chutes de blocs qui est en accord avec des travaux de terrain comme démontré avec l'exemple du Little Mill Campground (Utah, États-Unis). Un autre cas d'étude - l'Illgraben dans les Alpes valaisannes - a mis en évidence le lien entre les zones à fort potentiel de dénudation et les sources effectives de chutes de blocs et d'éboulements.Des techniques pour l'analyse et la caractérisation détaillée de mouvements de versant basées sur des MNT de haute résolution ont été développées pour des sites spécifiques et localisés, comme par exemple des cicatrices d'anciens éboulements et des instabilités actives ou potentielles. Cette analyse se focalise principalement sur des pentes rocheuses et comprend l'analyse structurale (orientation des discontinuités); l'estimation de l'espacement, la persistance et la rugosité des discontinuités; l'établissement des mécanismes de rupture; et le calcul de volumes. Pour cela une nouvelle approche a été testée en rétablissant la topographie antérieure au glissement ou en construisant la surface de rupture d'instabilités actuelles ou potentielles. Les glissements rocheux d'Åknes, Tafjord et Rundefjellet en Norvège ont été surtout utilisés comme cas d'étude pour développer et tester les diverses approches. La surveillance d'instabilités de versant effectuée dans cette thèse de doctorat est essentiellement basée sur des MNT de haute résolution multi-temporels (ou séquentiels), en particulier des nuages de points séquentiels acquis par SLT. Les changements topographiques dus aux mouvements de versant peuvent être détectés et quantifiés sur l'ensemble d'un glissement, notamment par comparaisons des distances les plus courtes entre deux nuages de points. L'analyse détaillée des mouvements est basée sur la transformation affine entre la position initiale et finale d'un bloc et sa décomposition en mouvements translationnels et rotationnels. La surveillance par SLT a démontré son potentiel avec l'effondrement d'un pan de l'Eiger dans les Alpes suisses, mais aussi aux glissements rocheux d'Aknes et Nordnesfjellet en Norvège. Une des principales avancées à l'Eiger et à Aknes est la création de modèles d'instabilité cohérents en combinant la morphologie et l'agencement structural des sites avec les mesures de déplacements. Ces deux cas d'étude ont aussi démontré le fort contrôle des structures existantes dans le massif rocheux sur les directions de glissement. Le SLT a également été utilisé pour surveiller des glissements dans des terrains meubles comme dans les argiles sensibles au Québec (Canada), sur les berges de la rivière Sorge en Suisse et dans le chenal à laves torrentielles de l'Illgraben.Cette thèse de doctorat souligne le vaste champ d'applications des MNT de haute résolution et particulièrement du SLT dans la détection, l'analyse et la surveillance des mouvements de versant. Des études futures devraient explorer plus en profondeur les différentes techniques et approches développées, les améliorer et mieux les intégrer dans des pratiques actuelles d'analyse de danger et surtout dans la modélisation de stabilité des versants.

Interaction of alpha-melanotropin with central dopamine systems: role of hormonal state and molecular structure

The tubero-infundibular and nigrostriatal DA neurone systems of rats respond to systemic (i.p.) injection of alpha-MSH (2-100 microgram/kg). The response of the tubero-infundibular (arcuate) DA neurones, an increase in cellular fluorescence intensity which can be interpreted as a sign of increased neuronal activity, is essentially the same in males, estrogen-progesterone-pretreated ovariectomized females and hypophysectomized males, whereas the type of response elicited by alpha-MSH in the nigral DA neurones depends upon the hormonal state of the animal. Differences between the two DA neurone groups exist also with regard to the effects of peptide fragments containing the two active sites of the alpha-MSH molecule. Results of lesion experiments in the lower brainstem (area postrema) and of blockade of muscarinic mechanisms by atropine further point to differences in the mechanisms underlying the peptide effects on the two neurone systems. The reaction of the tubero-infundibular DA system (which controls the pars intermedia of the pituitary) can be considered to reflect the activation of a feedback mechanism on MSH secretion, while the functional counterpart of the changes observed in the nigral system remains unknown at the present time.

Fungi, bacteria and soil pH: the oxalate-carbonate pathway as a model for metabolic interaction

The oxalatecarbonate pathway involves the oxidation of calcium oxalate to low-magnesium calcite and represents a potential long-term terrestrial sink for atmospheric CO2. In this pathway, bacterial oxalate degradation is associated with a strong local alkalinization and subsequent carbonate precipitation. In order to test whether this process occurs in soil, the role of bacteria, fungi and calcium oxalate amendments was studied using microcosms. In a model system with sterile soil amended with laboratory cultures of oxalotrophic bacteria and fungi, the addition of calcium oxalate induced a distinct pH shift and led to the final precipitation of calcite. However, the simultaneous presence of bacteria and fungi was essential to drive this pH shift. Growth of both oxalotrophic bacteria and fungi was confirmed by qPCR on the frc (oxalotrophic bacteria) and 16S rRNA genes, and the quantification of ergosterol (active fungal biomass) respectively. The experiment was replicated in microcosms with non-sterilized soil. In this case, the bacterial and fungal contribution to oxalate degradation was evaluated by treatments with specific biocides (cycloheximide and bronopol). Results showed that the autochthonous microflora oxidized calcium oxalate and induced a significant soil alkalinization. Moreover, data confirmed the results from the model soil showing that bacteria are essentially responsible for the pH shift, but require the presence of fungi for their oxalotrophic activity. The combined results highlight that the interaction between bacteria and fungi is essential to drive metabolic processes in complex environments such as soil.

Cerebral perfusion CT: Current state of the art : P44

Purpose: The aim of this educational poster is to introduce the technical principles of cerebral perfusion CT and to provide examples of its clinical applications and potential limitations in the everyday emergency practice. Methods and materials: Cerebral perfusion CT is a well established investigatory tool for many vascular and parenchymal brain dysfunctions. CT perfusion maps allow a semiquantitative assessment of cerebral perfusion. Results: Currently, cerebral perfusion CT has a pivotal role in differentiating reversible from irreversible ischemic parenchymal insult besides its integral role in grading vasospasm after subarachnoid hemorrhage. Furthermore, cerebral perfusion CT can be coupled to acetazolamide administration in order to assess the cerebrovascular reserve capacity before performing extra-/intra-cranial bypass surgery in patients with cerebral vascular insufficiency. Cerebral perfusion CT can also identify diffuse abnormalities of cerebral perfusion in children with traumatic brain injury showing a low initial GCS in order to predict the final outcome regarding the late occurrence of irreversible parenchymal damage. Cerebral Perfusion CT is also able to detect focal parenchymal perfusion abnormalities in acute epileptic seizures. Conclusion: Cerebral perfusion CT can be integrated in the management of many vascular, traumatic and functional disorders of the brain.

Theoretical study on receptor-G protein recognition: new insights into the mechanisms of the alpha1b-adrenergic recptor activation

This work compares the structural/dynamics features of the wild-type alb-adrenergic receptor (AR) with those of the D142A active mutant and the agonist-bound state. The two active receptor forms were compared in their isolated states as well as in their ability to form homodimers and to recognize the G alpha q beta 1 gamma 2 heterotrimer. The analysis of the isolated structures revealed that, although the mutation- and agonist-induced active states of the alpha 1b-AR are different, they, however, share several structural peculiarities including (a) the release of some constraining interactions found in the wild-type receptor and (b) the opening of a cytosolic crevice formed by the second and third intracellular loops and the cytosolic extensions of helices 5 and 6. Accordingly, also their tendency to form homodimers shows commonalties and differences. In fact, in both the active receptor forms, helix 6 plays a crucial role in mediating homodimerization. However, the homodimeric models result from different interhelical assemblies. On the same line of evidence, in both of the active receptor forms, the cytosolic opened crevice recognizes similar domains on the G protein. However, the docking solutions are differently populated and the receptor-G protein preorientation models suggest that the final complexes should be characterized by different interaction patterns.

Binding under Conflict Conditions: State-Space Analysis of Multivariate EEG Synchronization.

Real-world objects are often endowed with features that violate Gestalt principles. In our experiment, we examined the neural correlates of binding under conflict conditions in terms of the binding-by-synchronization hypothesis. We presented an ambiguous stimulus ("diamond illusion") to 12 observers. The display consisted of four oblique gratings drifting within circular apertures. Its interpretation fluctuates between bound ("diamond") and unbound (component gratings) percepts. To model a situation in which Gestalt-driven analysis contradicts the perceptually explicit bound interpretation, we modified the original diamond (OD) stimulus by speeding up one grating. Using OD and modified diamond (MD) stimuli, we managed to dissociate the neural correlates of Gestalt-related (OD vs. MD) and perception-related (bound vs. unbound) factors. Their interaction was expected to reveal the neural networks synchronized specifically in the conflict situation. The synchronization topography of EEG was analyzed with the multivariate S-estimator technique. We found that good Gestalt (OD vs. MD) was associated with a higher posterior synchronization in the beta-gamma band. The effect of perception manifested itself as reciprocal modulations over the posterior and anterior regions (theta/beta-gamma bands). Specifically, higher posterior and lower anterior synchronization supported the bound percept, and the opposite was true for the unbound percept. The interaction showed that binding under challenging perceptual conditions is sustained by enhanced parietal synchronization. We argue that this distributed pattern of synchronization relates to the processes of multistage integration ranging from early grouping operations in the visual areas to maintaining representations in the frontal networks of sensory memory.

Synaptobrevin N-terminally bound to syntaxin-SNAP-25 defines the primed vesicle state in regulated exocytosis.

Rapid neurotransmitter release depends on the ability to arrest the SNAP receptor (SNARE)-dependent exocytosis pathway at an intermediate "cocked" state, from which fusion can be triggered by Ca(2+). It is not clear whether this state includes assembly of synaptobrevin (the vesicle membrane SNARE) to the syntaxin-SNAP-25 (target membrane SNAREs) acceptor complex or whether the reaction is arrested upstream of that step. In this study, by a combination of in vitro biophysical measurements and time-resolved exocytosis measurements in adrenal chromaffin cells, we find that mutations of the N-terminal interaction layers of the SNARE bundle inhibit assembly in vitro and vesicle priming in vivo without detectable changes in triggering speed or fusion pore properties. In contrast, mutations in the last C-terminal layer decrease triggering speed and fusion pore duration. Between the two domains, we identify a region exquisitely sensitive to mutation, possibly constituting a switch. Our data are consistent with a model in which the N terminus of the SNARE complex assembles during vesicle priming, followed by Ca(2+)-triggered C-terminal assembly and membrane fusion.

Le lien entre consommation de psychotropes et délinquance : rapport de synthèse

4. Résumés 4.1. Consommation de psychotropes et délinquance dans une perspective comparative internationale 4.1.1. Titre original de la publication et indications bibliographiques : Ribeaud, Denis (2003). << Drug use and crime >>, In: Junger-Tas, J., I. Marshall & D. Ribeaud : Delinquency in an International Perspective : The International Self-Reported Delinquency Study (ISRD), 65-90. Monsey (NY) USA & The Hague, NL: Criminal Justice Press & Kugler Publications. 4.1.2. Résumé Il s'agit ici d'un chapitre dans une monographie portant sur des analyses comparatives menées avec les données de l'International Self-Reported Delinquency Study (ISRD). Le but primaire de cette étude était d'étudier différences et similarités entre différents pays occidentaux d'une part quant à la prévalence et à l'incidence de différents types de délinquance juvénile et d'autre part quant aux facteurs de risques et aux causes de cette délinquance. L'étude a été menée - selon le pays - soit sur la base d'interviews personnelles standardisées soit sur la base de questionnaires écrits et complétés en classe. En tout, l'échantillon analysé comprend 10'843 jeunes âgés entre 14 et 21 ans et provenant des pays Suivants: Belgique, Allemagne, Angleterre et Pays de Galles, Finlande, Italie, Pays-Bas, Irlande du Nord, Portugal, Espagne, Etats-Unis, Suisse. De plus amples informations sur la méthodologie de cette étude se trouvent au deuxième chapitre de l'ouvrage. Le chapitre portant sur la consommation de psychotropes ainsi que sur le lien entre consommation de psychotropes et délinquance traite les questions de recherche esquissées au chapitre précédent. Elles sont brièvement récapitulées ci-dessous ensemble avec les méthodes choisies pour les analyses correspondantes ainsi que les résultats qui en ont découlé. La première question - d'ordre méthodologique - porte sur l'appréciation de la validité externe des taux de prévalence trouvés dans l'échantillon ISRD. La validité externe a été établie en corrélant les taux de prévalence ISRD avec ceux trouvés dans cinq autres études présentant des taux méthodologiquement comparables. Les résultats suggèrent que la validité externe peut être caractérisée de satisfaisante pour autant que les comparaisons soient menées avec des séries de données de qualité - soit d'un niveau de standardisation - comparable à celle des données ISRD. La validité des données ayant été établie, nous avons ensuite comparé la prévalence de la consommation de cannabis et d'un groupe de substances dites « dures » (héroïne, cocaïne, LSD, amphétamines et autres produits stupéfiants de synthèse) entre les différents échantillons étudiés. Les résultats montrent tout d'abord des différences fort prononcées entre les différents pays et villes étudiés. Ensuite, on constate une corrélation prononcée entre les taux de consommation de cannabis et ceux d'autres stupéfiants. De manière générale, les pays anglophones présentent les taux de consommation les plus élevés. Les taux de consommation de « drogues dures » plus élevé dans ces pays s'expliquent pour une bonne partie du fait de la disponibilité dans ces pays de produits stupéfiants de synthèse encore largement inconnus à l'époque sur le continent. Nous avons ensuite étudié les différences de sexe par rapport à la consommation de psychotropes. Dans le groupe des 14 à 18 ans qui est typiquement celui avec les taux de délinquance les plus élevés, ces différences sont plus atténuées que pour d'autres types de délinquance juvénile. En comparant les différents échantillons l'on décèle à nouveau de grandes variations entre les pays étudiés : Contrairement aux autres échantillons, l'Angleterre, la Finlande, les Etats-Unis et l'Allemagne ne présentent quasiment pas de différences entre les sexes. Dans le groupe des 19 à 21 ans les différences entre les sexes sont nettement plus marquées. Nous avons tenté d'expliquer cette interaction entre âge et sexe avec une socialisation différentielle des sexes à l'usage de stupéfiants : Ainsi les filles seraient plutôt initiées à la consommation par des partenaires plus âgées, alors que les garçons apprendraient l'usage de stupéfiants plutôt par des pairs du même âge. L'analyse de l'âge d'initiation à la consommation des différentes substances présente des similarités frappantes entre les échantillons étudiés Plus une substances est proscrites et plus sa consommation est marginalisée, plus élevé est l'âge d'initiation. C'est ainsi que la consommation d'alcool débute en moyenne à 13,5 ans, celle de cannabis 15,0 et celle d'autres stupéfiants à 15,8 ans. Les âges d'initiation aux stupéfiants sont le plus bas aux Etats-Unis, suivi de l'Angleterre et des pays ibériques. De manière générale, nous avons pu déceler une forte corrélation négative entre l'âge d'initiation à la consommation d'une substance illicite et le taux de prévalence : Plus ce taux de consommation est élevé dans un pays donné, plus l'âge d'initiation est bas. Cela suggère que l'âge d'initiation est lié à la disponibilité d'une substance. Concernant le « chevauchement » entre la consommation de différentes substances, nous avons à nouveau constaté de grande similarités entre les différents échantillons : Presque tous les consommateurs de cannabis sont aussi consommateurs d'alcool, alors que l'inverse n'est pas le cas. Similairement, presque tous les consommateurs de « drogues dures » ont déjà fait usage de cannabis, [ors qu'inversement la majorité des consommateurs de cannabis n'a mais utilisé d'autres stupéfiants. En tenant compte que biographiquement la consommation d'alcool et de cannabis précède .11e d'autres stupéfiants, ces observations nous mènent à conclure que la consommation d'alcool et de cannabis est une condition quasiment nécessaire, mais non suffisante, à l'initiation à d'autres stupéfiants. Fous discuterons plus bas les différences du niveau de chevauchement âtre les échantillons. Nos analyses sur le lien entre consommation de psychotropes et délinquance montrent qu'il existe, dans tous les échantillons, une corrélation prononcée entre consommation de stupéfiants d'une part, et e délinquance violente et contre la propriété d'autre part. Afin 'élucider un éventuel ordre causal entre les délits contre la propriété et la consommation de stupéfiants, nous avons ensuite étudié la séquence e leurs âges d'initiation respectifs. Typiquement, la commission de délits contre la propriété précède la consommation de substances licites. Par contre, si on limite l'analyse à de sérieux délits contre la propriété, on trouvera que, typiquement, l'initiation à la consommation de stupéfiants précédera ce type de délinquance. Ceci pourrait donc indiquer que la commission de délits sérieux contre la propriété est une cause directe du besoin d'argent généré par une consommation de stupéfiants habituelle (délinquance « économico compulsive ») ou du moins indiquer une plus forte attache dans un milieu délinquant du fait de la consommation de substances illicites (stade du « renforcement mutuel »). Un des buts des analyses comparatives présentées dans ce chapitre était aussi de déceler un éventuel impact des différentes politiques en matière de stupéfiants sur les taux de consommation. De manière générale, aucun lien n'a pu être établi entre le niveau de répression de la consommation et les taux de consommation. En effet, les taux de consommation les plus élevés ainsi que les âges d'initiation les plus bas ont été décelés pour les Etats-Unis, soit un des pays occidentaux poursuivant probablement une des plus strictes politiques en matière de stupéfiants autant licites qu'illicites, en particulier en ce qui concerne les mineurs. D'autre part, la politique en matière de cannabis relativement libérale que poursuivent les Pays-Bas génère des taux de consommation correspondant à la moyenne occidentale. Cependant, les différents résultats trouvés pour les Pays-Bas indiquent que la politique de séparation du marché du cannabis de ceux d'autres stupéfiants poursuivie dans ce pays semble avoir atteint ses buts à différents niveaux. Alors que le taux de consommation de cannabis n'est pas plus élevé que dans la moyenne européenne, le taux de consommation d'autres stupéfiants se trouve être parmi les plus bas décelés dans les échantillons analysés, de même que le taux de « chevauchement » entre la consommation de cannabis et celle d'autres stupéfiants. Par ailleurs, il semble que cette politique de séparation a aussi un effet bénéfique sur l'âge d'initiation à la consommation d'autres stupéfiants puisque aux Pays-Bas cet âge se trouve être parmi les plus élevés. Ces observations semblent donc indiquer qu'aux Pays-Bas la limite séparant la consommation de cannabis de celle d'autres stupéfiants semble plus « difficile » à franchir que dans d'autres pays. A l'autre extrême du spectre des politiques en matière de stupéfiants, on constate que la politique plus globalement répressive menée aux Etats-Unis est associée à un chevauchement beaucoup plus prononcé entre la consommation de cannabis et celle d'autres stupéfiants. En d'autres termes, il semble que plus une politique en matière de stupéfiants est indifféremment répressive, plus elle facilitera le passage de la consommation de cannabis à celle d'autres stupéfiants, sans pour autant diminuer le niveau global de consommation, alors qu'une politique tentant de séparer les différents marchés en se montrant plus tolérante envers certaines substances moins addictives limitera le taux de ceux passant à usage de substances plus nocives. Nous sommes bien évidemment conscients qu'il s'agit ici de considérations rudimentaires basées sur une comparaison des extrêmes. C'est pourquoi, dans le chapitre final de l'ouvrage, nous avons tenté d'indiquer quels efforts devraient être entrepris afin de mieux opérationnaliser les politiques nationales en matière de stupéfiants. En effet, ce n'est que sur la base de tels efforts de standardisation qu'une analyse comparative quantitative satisfaisant à des critères scientifiques plus rigoureux deviendrait possible et permettrait dès lors de mieux dégager l'impact des politiques mises en oeuvre. 4.1.3. Contribution personnelle à cette recherche Le projet ISRD a été conçu entre 1988 et 1990 par un groupe de chercheurs qui s'était initialement rencontré dans le cadre d'un atelier international de l'OTAN sur les méthodes avancées organisé par le prof. Malcolm W. Klein et le Centre de recherche et de documentation du Ministère de la Justice des Pays-Bas (WODC). Par la suite c'est ce -même ministère qui sous l'égide du Prof. Josine Junger-Tas s'est chargé de la coordination du projet. La récolte de données dans les différents pays s'est déroulée entre 1991 et 1992 sous la direction des groupes de recherches nationaux respectifs. Après la parution du premier volume sur cette recherche en 1994 (Junger-Tas et al., 1994) présentant les résultats individuellement au niveau de chaque pays, le WODC s'est chargé d'assembler les bases de données des différents échantillons en une seule base de donnée en vue des analyses comparatives. Faute de fonds, il fallu attendre une requête du Prof. Martin Killias auprès du FNRS pour reprendre les travaux. C'est dans le cadre du projet ainsi octroyé que j'ai réalisé entre septembre 1999 et juin 2002, ensemble avec les Prof. Josine Junger-Tas et Ineke Haen Marshall, ma recherche sur la base de données ISRO. La première tâche a consisté à achever les efforts de standardisation entamés par le WODC. Bien qu'<< invisibles >>, ce n'est que sur la base de ces fastidieux travaux que des analyses comparatives dignes de ce nom ont été rendues possible. De manière générale, les données ont été standardisées par rapport aux populations retenues dans l'échantillon, par rapport aux modalités des réponses - certains chercheurs avaient opté pour d'autres formats de réponses que leurs collègues - ainsi que par rapport à la codification des valeurs manquantes. Dans un deuxième temps, nous avons créé différents indicateurs de la délinquance juvénile (variables dépendantes) ainsi qu'une série de variables explicatives sur la base de recodifications et recombinaisons des variables originales. Ce n'est qu'après ces travaux préparatifs décrits en détail au chapitre 2 de l'ouvrage que les analyses proprement dites ont été effectuées. Ainsi, ma contribution à l'ouvrage en question a consisté à standardiser la base de données tel que nous l'avions reçue du WODC, ensuite à créer des variables en vue des analyses comparatives et finalement à effectuer tolites les analyses présentées dans l'ouvrage sauf celles du chapitre 7. Pour ce qui est des travaux de rédaction, j'y ai contribué comme auteur unique du chapitre 5, soit celui faisant partie de la présente thèse de doctorat, ainsi que comme co-auteur des chapitres 1, 2, 6 et 8. 4.2. Le lien « drogue-criminalité » dans la perspective de la théorie du contrôle de soi de Gottfredson et Hirschi 4.2.1. Titre original de la publication et indications bibliographiques Ribeaud, Denis & Eisner, Manuel (2006). « The "drug-crime link" from a self-control perspective: An empirical test in a Swiss youth sample », European Journal of Criminology, 3 (1), 33-68. 4.2.2. Résumé Cet article se propose d'explorer dans quelle mesure un déficit du contrôle de soi (« low self-control ») est propre à expliquer le lien empiriquement bien établi entre consommation de psychotropes et délinquance. Sur la base d'un échantillon représentatif de plus de 2'600 élèves de 9erne du canton de Zurich (cf. Eisner et al., 2000) nous nous proposons de réanalyser la dimensionalité de l'échelle du contrôle de soi développée par Grasmick et al. (1993) au moyen d'analyses factorielles confirmatoires. Ces analyses nous ont mené à un modèle factoriel de second ordre composé de cinq dimensions. Ce modèle suggère que tels que le réclament Gottfredson et Hirschi dans leur publication originale (1990) les traits de la personnalité « impulsivité », « goût du risque », « manque de tolérance aux frustrations >), « égocentrisme » ainsi que « préférence pour des activités physique » peuvent effectivement être conçus comme les éléments d'un unique trait sous-jacent de la personnalité, soit le « déficit de contrôle de soi ». Toutefois, en désaccord avec la théorie, nos analyses ont montré qu'une sixième caractéristique prétendument constituante du « déficit de contrôle de soi », soit une « préférence pour des tâches aisées », ne peut être empiriquement conçue comme telle. Le modèle de mesure du « déficit de contrôle de soi » ainsi établi est ensuite utilisé comme variable explicative de deux dimensions comportementales, soit la consommation de substances psychoactives d'une part et la délinquance générale d'autre part. Les résultats indiquent que le « déficit de contrôle de soi » est un prédicteur aussi puissant que stable des deux types de comportements à problème, ceci corroborant donc la théorie de Gottfredson et Hirschi. Toutefois, bien que le « déficit de contrôle de soi » explique une part substantielle de la corrélation entre les deux dimensions comportementales - soit le lien entre consommation de psychotropes et délinquance - il reste une corrélation résiduelle substantielle entre ces deux types de comportements. Diverses considérations théoriques nous ont mené à la conclusion que cette corrélation résiduelle est plus probablement attribuable à des facteurs dynamiques (« state dependent factors », Nagin et Paternoster, 2000) qu'a d'autres facteurs stables de la personnalité (concept de la « population heterogeneity », Nagin et Paternoster, 2000) Nous avons par ailleurs analysé dans quelle mesure chaque sous-dimension du « déficit de contrôle de soi » est apte à expliquer la consommation de substances psychoactives, la délinquance ainsi que le lien entre les deux. Ces analyses suggèrent qu'au niveau de la prédiction de ces deux types de comportements, le « déficit de contrôle de soi » pourrait être réduit à un construit bidimensionnel composé des traits de l'« impulsivité » et du « goût du risque ». L'article se conclut par une discussion des résultats trouvés dans le contexte de la recherche passée ainsi que du débat théorique en cours. En particulier, j'ai tenté de démontrer comment le modèle proposé par Brochu (1995) peut être conçu comme une tentative d'intégration des modèles théoriques centrés sur les différences stables dans la population (« population heterogeneity ») - parmi lesquels aussi la théorie du « déficit du contrôle de soi » et ceux s'intéressant plutôt aux facteurs dynamiques (« state dependence ») et comment ce modèle permet de réconcilier ces deux approches à priori contradictoires. 4.2.3. Contribution personnelle à cette recherche L'étude zurichoise à la base de cette contribution a été menée sous la direction du Prof. Manuel Eisner entre 1999 et 2000 et financée par la Département de l'éducation du Canton de Zurich. Le questionnaire ainsi que la méthodologie de l'étude à la base de l'étude ont été développés par l'Institut de recherche criminologique de Basse-Saxonie (KFN). Il convient cependant d'indiquer ici que c'est au Prof. Eisner que revient le mérite d'avoir ajouté l'échelle de Grasmick et al. au questionnaire. Ayant fait d'emblée partie de l'équipe de recherche, j'ai eu l'occasion de participer autant à l'adaptation du questionnaire qu'a la planification et la coordination de la récolte de données. En particulier, le domaine de l'échantillonnage m'a été entièrement confié. La saisie ainsi que la préparation des données ont été assurées par le KFN. Ma contribution à l'article en question comprend autant sa conception, la réalisation des analyses, ainsi que sa rédaction. La contribution de mon co-auteur, Manuel Eisner, a tout d'abord consisté en sa fonction de directeur de recherche de même que, dans la version finale soumise à l'European Journal of Criminology, dans la relecture critique de l'article et dans la co-rédaction des conclusions. 4.3. Effets à long terme des essais avec prescription d'héroïne sur la délinquance des consommateurs d'héroïne traités 4.3.1. Titre original de la publication et indications bibliographiques Ribeaud, Denis (2004). « Long-term impacts of the Swiss heroin prescription trials on crime of treated heroin users >), Journal of Drug Issues, 34 (1), 163-194. 4.3.2. Résumé Dans le cadre des projets suisses avec prescription d'héroïne (PROVE, 1994-1996) plus de 1'000 consommateurs d'héroïne gravement dépendants ont été enrôlés autant dans le programme de traitement que dans son évaluation scientifique. Alors que les effets à court et à moyen terme avaient été analysés en détail dans des études précédentes (cf. Killias et al., 1999; Uchtenhagen et al., 1999), peu de données étaient disponibles sur les effets du programme à plus long terme, les données sur les participants ayant interrompu le programme étant particulièrement rares. Afin de remplir partiellement cette lacune, en été 2000, les fichiers de police de tous les participants au programme - soit donc aussi de ceux qui l'avaient quitté entre-temps - ont été saisis auprès des onze corps de police recouvrant toutes les localités où un programme avec prescription d'opiacés avait été mis en place. Sur la base de ces données, notre article analyse les effets à long terme - soit sur une période de 48 mois après l'admission - du programme PROVE sur la délinquance et, dans une certaine mesure, sur les comportements addictifs des participants. Avant la présentation des résultats proprement dit, nous avançons quelques réflexions méthodologiques sur la validité des données de police comme indicateurs de l'évolution de l'implication délinquante, l'argument principal étant qu'il est peu probable que le déclin général observé soit lié à une diminution de la dénonciation de délits par la police puisque le déclin constaté pour les délits typiquement découverts et dénoncés par la police (p. ex. infractions contre la LStup) est presque identique à celui observé pour les délits typiquement dénoncés par la population générale et le commerce (p. ex. vols et cambriolages). Toutefois nous constatons que cette congruence n'est que partielle pour ce qui est de la période avant le début du traitement et tentons d'expliquer cette dissimilarité. Les résultats suggèrent que la prescription d'héroïne est à la source d'un déclin prononcé et stable de l'implication délinquante des personnes traitées. Un désistement similaire peut être observé pour une large gamme de délits et pour différentes sous-populations - par rapport à l'âge, au sexe, à la consommation d'autres substances et à la durée du traitement. Bien que la diminution la plus prononcée soit observée dans le groupe de ceux traités sans interruption, il semble toutefois que les effets du traitement persistent dans la période post-traitement. Il est en particulier intéressant de noter que les taux post-traitement pour possession d'héroïne se stabilisent à un niveau bas, ceci indiquant que la majorité de ceux ayant quitté le programme ne reprennent pas leur consommation d'héroïne. Comme le suggèrent certaines analyses complémentaires, il semble que cette stabilisation est en particulier due à la capacité du programme de rediriger la majorité des patients vers des traitements alternatifs une fois que ceux-ci ont quitté le programme. 4.3.3. Contribution personnelle à cette recherche L'article en question fait partie d'une recherche mandatée par l'Office fédéral de la santé publique (OFSP) en 1999. S'agissant d'une étude de suivi au premier mandat d'évaluation criminologique du programme PROVE par l'OFSP, sa méthodologie était prédéfinie d'emblée. L'équipe de recherche dirigée par le Prof. Martin Killias et constituée de Marcelo Aebi et de moi-même - ainsi que de quelques autres collaborateurs et étudiants chargés de la récolte proprement dite - a toutefois revu et amélioré le schéma de récolte développé lors de la première étude. J'ai ensuite participé à cette étude en tant que coordinateur de la récolte de données dans les corps de police suisses alémaniques impliqués (à l'exception de Bâle-Ville). La coordination de la saisie et la préparation des données ont été principalement assurées par Marcelo Aebi. Par la suite j'ai mené une première analyse de ces données qui a abouti à une première publication (Ribeaud Aebi, 2001). Certains résultats ont aussi été présentés dans le rapport de recherche correspondant (Killias et al., 2002). L'article présenté ici se distingue des publications susmentionnées par une réanalyse approfondie des données de police récoltées en 2000. J'en ai entièrement assuré la conception, les analyses ainsi que la rédaction. 4.4. La diminution de la délinquance dans le cadre des essais suisses avec prescription d'héroïne: Est-elle due à la réintégration sociale des personnes traitées ? 4.4.1. Titre original de la publication et indications bibliographiques Ribeaud, Denis (2005). « Gibt es einen Delinquenzrückgang durch soziale Reintegration im Rahmen der schweizerischen Heroin-verschreibungsversuche? >), Sucht, 51 (2), 76-87. 4.4.2. Résumé Le but de cet article est d'examiner si la diminution de la délinquance des personnes traitées dans le cadre des essais suisses avec prescription d'héroïne (PROVE) est accompagnée, au niveau de l'individu, d'une évolution complémentaire des indicateurs de la situation sociale et des comportements addictifs de ces personnes, ceci entre autre dans le but de vérifier si le désistement observé est attribuable à un processus de réintégration sociale. Afin de vérifier cette hypothèse générale, nous avons tout d'abord fusionné la base contenant les données des interviews de suivi sur les comportements délinquants avec celle portant sur le domaine des comportements addictifs et sur l'intégration sociale et économique des patients. En effet, avant cette recherche, ces deux bases de données n'avaient jamais été analysées conjointement au niveau individuel. Qui plus est, les résultats publiés sur ces deux domaines ne se basaient pas sur les mêmes échantillons, rendant donc les comparaisons entre les deux domaines quelque peu hasardeuses. C'est pourquoi nous avons, sur la base de ces données fusionnées, tout d'abord vérifié s'il s'en dégageait les mêmes lignes de développement que celles observées dans les publications originales, soit Killias et al. (2003) et Uchtenhagen et al. (1999). À une exception près qui concernait l'intégration professionnelle, nous avons pu reproduire les résultats originaux. Nous avons ensuite procédé à la vérification de l'hypothèse centrale en nous concentrant sur le groupe des patients ayant indiqué des activités délinquantes avant l'entrée dans le programme. L'analyse, techniquement basée sur des régressions logistiques bivariées, consistait à examiner, pour chaque indicateur de la situation sociale et des comportements addictifs, s'il y avait un parallélisme entre désistement et réintégration sociale ou comportements addictifs. Plus concrètement, il s'agissait d'examiner si, par exemple, ceux qui ne présentaient plus de délinquance pendant le traitement étaient surreprésentés dans le groupe de ceux qui avaient trouvé un emploi ou qui en avaient toujours eu un. Les résultats nous ont mené à une vue différenciée du phénomène de désistement, en ce sens que le retrait de la « scène de la drogue » ne peut être confondu avec une réintégration socio-économique : En effet, alors que la diminution de la délinquance va de pair avec un retrait de la « scène de la drogue » et des comportements addictifs correspondants, nous n'avons pas pu observer un parallélisme équivalent entre désistement et réintegration sociale telle qu'indiquée par des indicateurs comme l'emploi, la dépendance d'aides financières ou encore la situation de logement. Nos analyses nous mènent à la conclusion que la réduction de la délinquance s'explique essentiellement par le fait de la relâche de compulsions économiques engendrées par la prescription d'héroïne et non du fait d'une réintégration sociale. Des publications récentes sur l'évolution à long terme de la situation sociale des personnes traitées (cf. semblent d'ailleurs indiquer que, même après plusieurs années de traitement, l'intégration socio-économique des patients ne s'est guère améliorée. Ceci suggère que l'appui psychosocial offert aux patients et qui était censé assurer leur réintégration ne s'est montré guère efficace. Ces résultats sont aussi intéressant au niveau théorique : En effet, alors qu'ils corroborent le concept de délinquance « économico-compulsive », telle que décrit par Brochu (1995), ils sont en opposition autant avec la théorie du « contrôle de soi » de Gottfredson et Hirschi (1990), qui n'offre pas les instruments théoriques nécessaires à l'explication d'une pareil « implosion » de l'activité délinquante, qu'avec la théorie du contrôle social de Hirschi (1969) qui aurait laissé supposer que la diminution de la délinquance devrait aller de pair avec un renforcement des liens avec la société conventionnelle. 4.4.3. Contribution personnelle à cette recherche S'agissant d'une réanalayse de données récoltées entre 1994 et 1996, soit avant mon arrivée à l'IPSC, il est évident que je n'ai pas eu l'occasion de participer à la conception générale du projet PROVE, au développement des instruments, ainsi qu'a la récolte de données. Ma première tâche a consisté à assembler les données de suivi de l'évaluation criminologique, soit de l'étude menée à l'IPSC, avec celles de l'évaluation du développement psychosocial, soit l'étude menée à l'Institut Kir Suchtforschung (ISF). Comme pour l'étude ISRD, ces travaux préparatoires se sont avérés fort délicats et de longue haleine L'idée de recherche m'était venue en constatant que, d'une part, nous disposions de résultats acquis concernant l'effet bénéfique du programme PROVE sur la diminution de la délinquance des personnes traitées, ainsi que sur différents domaines de leurs situation sociale, et que d'autre part, peu de connaissances étaient acquises sur les mécanismes du processus de désistement. Disposant de données longitudinales prospectives pour les deux domaines comportementaux, ce ne fût plus qu'un petit pas que de conclure qu'une analyse de la coévolution au niveau individuel entre les comportements délinquants, d'une part, et certains indicateurs du domaine psychosocial, d'autre part, pourrait s'avérer utile pour la détection de tels mécanismes. C'est sur la base de cette réflexion et de ces travaux préparatoires que j'ai ensuite analysé les données et que j'ai présenté des premiers résultats au colloque de l'Association des criminologues de langue française (AICLF) en 2002. L'article finalement soumis auprès de « Sucht » se base sur un affinement de ces analyses initiales.

The TRANSMED Atlas: geological-geophysical fabric of the Mediterranean region - Final report of the project

Geological research on the Mediterranean region is presently characterized by the transition from disciplinary to multidisciplinary research, as well as from national to international investigations. In order to synthesize and integrate the vast disciplinary and national datasets which are available, it is necessary to implement maximum interaction among geoscientists of different backgrounds. The creation of project-oriented task forces in universities and other research institutions, as well as the development of large international cooperation programs, is instrumental in pursuing such a multidisciplinary and supranational approach. The TRANSMED Atlas, an official publication of the 32nd International Geological Congress (Florence 2004), is the result of an international scientific cooperation program which brought together for over two years sixty-three structural geologists, geophysicists, marine geologists, petrologists, sedimentologists, stratigraphers, paleogeographers, and petroleum geologists coming from eighteen countries, and working for the petroleum industry, academia, and other institutions, both public and private. The TRANSMED Atlas provides an updated, synthetic, and coherent portrayal of the overall geological-geophysical structure of the Mediterranean domain and the surrounding areas. The initial stimulus for the Atlas came from the realization of the extremely heterogeneous nature of the existing geological-geophysical data about such domain. These data have been gathered by universities, oil companies, geological surveys and other institutions in several countries, often using different procedures and standards. In addition, much of these data are written in languages and published in outlets that are not readily accessible to the general international reader. By synthesizing and integrating a wealth of preexisting and new data derived from surficial geology, seismic sections at various scales, and mantle tomographies, the TRANSMED Atlas provides for the first time a coherent geological overview of the Mediterranean region and represents an ideal springboard for future studies.

Interaction of Leukocyte Elastase Inhibitor/L-DNase II with BCL-2 and BAX

Leukocyte Elastase Inhibitor (LEI, also called serpin B1) is a protein involved in apoptosis among other physiological processes. We have previously shown that upon cleavage by its cognate protease, LEI is transformed into L-DNase II, a protein with a pro-apoptotic activity. The caspase independent apoptotic pathway, in which L-DNase II is the final effector, interacts with other pro-apoptotic molecules like Poly-ADP-Ribose polymerase (PARP) or Apoptosis Inducing Factor (AIF). The screening of LEI/L-DNase II interactions showed a possible interaction with several members of the BCL-2 family of proteins which are known to have a central role in the regulation of caspase dependent cell death. In this study, we investigated the regulation of LEI/L-DNase II pathway by two members of this family of proteins: BAX and BCL-2, which have opposite effects on cell survival. We show that, in both BHK and HeLa cells, LEI/L-DNase II can interact with BCL-2 and BAX in apoptotic and non-apoptotic conditions. These proteins which are usually thought to be anti-apoptotic and pro-apoptotic respectively, both inhibit the L-DNase II pro-apoptotic activity. These results give further insight in the regulation of caspase-independent pathways and highlight the involvement of the intracellular environment of a given protein in the determinism of its function. They also add a link between caspase-dependent and independent pathways of apoptosis.

Improving generalized regression analysis for the spatial prediction of forest communities

Aim This study used data from temperate forest communities to assess: (1) five different stepwise selection methods with generalized additive models, (2) the effect of weighting absences to ensure a prevalence of 0.5, (3) the effect of limiting absences beyond the environmental envelope defined by presences, (4) four different methods for incorporating spatial autocorrelation, and (5) the effect of integrating an interaction factor defined by a regression tree on the residuals of an initial environmental model. Location State of Vaud, western Switzerland. Methods Generalized additive models (GAMs) were fitted using the grasp package (generalized regression analysis and spatial predictions, http://www.cscf.ch/grasp). Results Model selection based on cross-validation appeared to be the best compromise between model stability and performance (parsimony) among the five methods tested. Weighting absences returned models that perform better than models fitted with the original sample prevalence. This appeared to be mainly due to the impact of very low prevalence values on evaluation statistics. Removing zeroes beyond the range of presences on main environmental gradients changed the set of selected predictors, and potentially their response curve shape. Moreover, removing zeroes slightly improved model performance and stability when compared with the baseline model on the same data set. Incorporating a spatial trend predictor improved model performance and stability significantly. Even better models were obtained when including local spatial autocorrelation. A novel approach to include interactions proved to be an efficient way to account for interactions between all predictors at once. Main conclusions Models and spatial predictions of 18 forest communities were significantly improved by using either: (1) cross-validation as a model selection method, (2) weighted absences, (3) limited absences, (4) predictors accounting for spatial autocorrelation, or (5) a factor variable accounting for interactions between all predictors. The final choice of model strategy should depend on the nature of the available data and the specific study aims. Statistical evaluation is useful in searching for the best modelling practice. However, one should not neglect to consider the shapes and interpretability of response curves, as well as the resulting spatial predictions in the final assessment.

Influence of ionization state on the activation of temocapril by hCES1: a molecular-dynamics study.

Temocapril is a prodrug whose hydrolysis by carboxylesterase 1 (CES1) yields the active ACE inhibitor temocaprilat. This molecular-dynamics (MD) study uses a resolved structure of the human CES1 (hCES1) to investigate some mechanistic details of temocapril hydrolysis. The ionization constants of temocapril (pK1 and pK3) and temocaprilat (pK1, pK2, and pK3) were determined experimentally and computationally using commercial algorithms. The constants so obtained were in good agreement and revealed that temocapril exists mainly in three ionic forms (a cation, a zwitterion, and an anion), whereas temocaprilat exists in four major ionic forms (a cation, a zwitterion, an anion, and a dianion). All these ionic forms were used as ligands in 5-ns MS simulations. While the cationic and zwitterionic forms of temocapril were involved in an ion-pair bond with Glu255 suggestive of an inhibitor behavior, the anionic form remained in a productive interaction with the catalytic center. As for temocaprilat, its cation appeared trapped by Glu255, while its zwitterion and anion made a slow departure from the catalytic site and a partial egress from the protein. Only its dianion was effectively removed from the catalytic site and attracted to the protein surface by Lys residues. A detailed mechanism of product egress emerges from the simulations.

Structural investigations into the interaction of hemoglobin and part structures with bacterial endotoxins.

An understanding of details of the interaction mechanisms of bacterial endotoxins (lipopolysaccharide, LPS) with the oxygen transport protein hemoglobin is still lacking, despite its high biological relevance. Here, a biophysical investigation into the endotoxin:hemoglobin interaction is presented which comprises the use of various rough mutant LPS as well as free lipid A; in addition to the complete hemoglobin molecule from fetal sheep extract, also the partial structure alpha-chain and the heme-free sample are studied. The investigations comprise the determination of the gel-to-liquid crystalline phase behaviour of the acyl chains of LPS, the ultrastructure (type of aggregate structure and morphology) of the endotoxins, and the incorporation of the hemoglobins into artificial immune cell membranes and into LPS. Our data suggest a model for the interaction between Hb and LPS in which hemoglobins do not react strongly with the hydrophilic or with the hydrophobic moiety of LPS, but with the complete endotoxin aggregate. Hb is able to incorporate into LPS with the longitudinal direction parallel to the lipid A double-layer. Although this does not lead to a strong disturbance of the LPS acyl chain packing, the change of the curvature leads to a slightly conical molecular shape with a change of the three-dimensional arrangement from unilamellar into cubic LPS aggregates. Our previous results show that cubic LPS structures exhibit strong endotoxic activity. The property of Hb on the physical state of LPS described here may explain the observation of an increase in LPS-mediating endotoxicity due to the action of Hb.

Characterization of MAP1B heavy chain interaction with actin.

Microtubule-associated protein 1B is an essential protein during brain development and neurite outgrowth and was studied by several assays to further characterize actin as a major interacting partner. Tubulin and actin co-immunoprecipitated with MAP1B at similar ratios throughout development. Their identity was identified by mass spectrometry and was confirmed by Western blots. In contrast to previous reports, the MAP1B-actin interaction was not dependent on the MAP1B phosphorylation state, since actin was precipitated from brain tissue throughout development at similar ratios and equal amounts were precipitated before and after dephosphorylation with alkaline phosphatase. MAP1B heavy chain was able to bind actin directly and therefore the N-terminal part of MAP1B heavy chain must also contain an actin-binding site. The binding force of this interaction was measured by atomic force microscopy and values were in the same range as those of MAP1B binding to tubulin or that measured in MAP1B self-aggregation. Aggregation was confirmed by negative staining and electron microscopy. Experiments including COS-7 cells, PC12 cells, cytochalasin D and immunocytochemistry with subsequent confocal laser microscopy, suggested that MAP1B may bind to actin but has no obvious microfilament stabilizing effect. We conclude, that the MAP1B heavy chain has a microtubule-stabilization effect, and contains an actin-binding site that may play a role in the crosslinking of actin and microtubules, a function that may be important in neurite elongation.

The Hydrophobic interaction: modeling hydrophobic interactions and aggregation of non-polar particles in aqueous solutions

Malgré son importance dans notre vie de tous les jours, certaines propriétés de l?eau restent inexpliquées. L'étude des interactions entre l'eau et les particules organiques occupe des groupes de recherche dans le monde entier et est loin d'être finie. Dans mon travail j'ai essayé de comprendre, au niveau moléculaire, ces interactions importantes pour la vie. J'ai utilisé pour cela un modèle simple de l'eau pour décrire des solutions aqueuses de différentes particules. Récemment, l?eau liquide a été décrite comme une structure formée d?un réseau aléatoire de liaisons hydrogènes. En introduisant une particule hydrophobe dans cette structure à basse température, certaines liaisons hydrogènes sont détruites ce qui est énergétiquement défavorable. Les molécules d?eau s?arrangent alors autour de cette particule en formant une cage qui permet de récupérer des liaisons hydrogènes (entre molécules d?eau) encore plus fortes : les particules sont alors solubles dans l?eau. A des températures plus élevées, l?agitation thermique des molécules devient importante et brise les liaisons hydrogènes. Maintenant, la dissolution des particules devient énergétiquement défavorable, et les particules se séparent de l?eau en formant des agrégats qui minimisent leur surface exposée à l?eau. Pourtant, à très haute température, les effets entropiques deviennent tellement forts que les particules se mélangent de nouveau avec les molécules d?eau. En utilisant un modèle basé sur ces changements de structure formée par des liaisons hydrogènes j?ai pu reproduire les phénomènes principaux liés à l?hydrophobicité. J?ai trouvé une région de coexistence de deux phases entre les températures critiques inférieure et supérieure de solubilité, dans laquelle les particules hydrophobes s?agrègent. En dehors de cette région, les particules sont dissoutes dans l?eau. J?ai démontré que l?interaction hydrophobe est décrite par un modèle qui prend uniquement en compte les changements de structure de l?eau liquide en présence d?une particule hydrophobe, plutôt que les interactions directes entre les particules. Encouragée par ces résultats prometteurs, j?ai étudié des solutions aqueuses de particules hydrophobes en présence de co-solvants cosmotropiques et chaotropiques. Ce sont des substances qui stabilisent ou déstabilisent les agrégats de particules hydrophobes. La présence de ces substances peut être incluse dans le modèle en décrivant leur effet sur la structure de l?eau. J?ai pu reproduire la concentration élevée de co-solvants chaotropiques dans le voisinage immédiat de la particule, et l?effet inverse dans le cas de co-solvants cosmotropiques. Ce changement de concentration du co-solvant à proximité de particules hydrophobes est la cause principale de son effet sur la solubilité des particules hydrophobes. J?ai démontré que le modèle adapté prédit correctement les effets implicites des co-solvants sur les interactions de plusieurs corps entre les particules hydrophobes. En outre, j?ai étendu le modèle à la description de particules amphiphiles comme des lipides. J?ai trouvé la formation de différents types de micelles en fonction de la distribution des regions hydrophobes à la surface des particules. L?hydrophobicité reste également un sujet controversé en science des protéines. J?ai défini une nouvelle échelle d?hydrophobicité pour les acides aminés qui forment des protéines, basée sur leurs surfaces exposées à l?eau dans des protéines natives. Cette échelle permet une comparaison meilleure entre les expériences et les résultats théoriques. Ainsi, le modèle développé dans mon travail contribue à mieux comprendre les solutions aqueuses de particules hydrophobes. Je pense que les résultats analytiques et numériques obtenus éclaircissent en partie les processus physiques qui sont à la base de l?interaction hydrophobe.<br/><br/>Despite the importance of water in our daily lives, some of its properties remain unexplained. Indeed, the interactions of water with organic particles are investigated in research groups all over the world, but controversy still surrounds many aspects of their description. In my work I have tried to understand these interactions on a molecular level using both analytical and numerical methods. Recent investigations describe liquid water as random network formed by hydrogen bonds. The insertion of a hydrophobic particle at low temperature breaks some of the hydrogen bonds, which is energetically unfavorable. The water molecules, however, rearrange in a cage-like structure around the solute particle. Even stronger hydrogen bonds are formed between water molecules, and thus the solute particles are soluble. At higher temperatures, this strict ordering is disrupted by thermal movements, and the solution of particles becomes unfavorable. They minimize their exposed surface to water by aggregating. At even higher temperatures, entropy effects become dominant and water and solute particles mix again. Using a model based on these changes in water structure I have reproduced the essential phenomena connected to hydrophobicity. These include an upper and a lower critical solution temperature, which define temperature and density ranges in which aggregation occurs. Outside of this region the solute particles are soluble in water. Because I was able to demonstrate that the simple mixture model contains implicitly many-body interactions between the solute molecules, I feel that the study contributes to an important advance in the qualitative understanding of the hydrophobic effect. I have also studied the aggregation of hydrophobic particles in aqueous solutions in the presence of cosolvents. Here I have demonstrated that the important features of the destabilizing effect of chaotropic cosolvents on hydrophobic aggregates may be described within the same two-state model, with adaptations to focus on the ability of such substances to alter the structure of water. The relevant phenomena include a significant enhancement of the solubility of non-polar solute particles and preferential binding of chaotropic substances to solute molecules. In a similar fashion, I have analyzed the stabilizing effect of kosmotropic cosolvents in these solutions. Including the ability of kosmotropic substances to enhance the structure of liquid water, leads to reduced solubility, larger aggregation regime and the preferential exclusion of the cosolvent from the hydration shell of hydrophobic solute particles. I have further adapted the MLG model to include the solvation of amphiphilic solute particles in water, by allowing different distributions of hydrophobic regions at the molecular surface, I have found aggregation of the amphiphiles, and formation of various types of micelle as a function of the hydrophobicity pattern. I have demonstrated that certain features of micelle formation may be reproduced by the adapted model to describe alterations of water structure near different surface regions of the dissolved amphiphiles. Hydrophobicity remains a controversial quantity also in protein science. Based on the surface exposure of the 20 amino-acids in native proteins I have defined the a new hydrophobicity scale, which may lead to an improvement in the comparison of experimental data with the results from theoretical HP models. Overall, I have shown that the primary features of the hydrophobic interaction in aqueous solutions may be captured within a model which focuses on alterations in water structure around non-polar solute particles. The results obtained within this model may illuminate the processes underlying the hydrophobic interaction.<br/><br/>La vie sur notre planète a commencé dans l'eau et ne pourrait pas exister en son absence : les cellules des animaux et des plantes contiennent jusqu'à 95% d'eau. Malgré son importance dans notre vie de tous les jours, certaines propriétés de l?eau restent inexpliquées. En particulier, l'étude des interactions entre l'eau et les particules organiques occupe des groupes de recherche dans le monde entier et est loin d'être finie. Dans mon travail j'ai essayé de comprendre, au niveau moléculaire, ces interactions importantes pour la vie. J'ai utilisé pour cela un modèle simple de l'eau pour décrire des solutions aqueuses de différentes particules. Bien que l?eau soit généralement un bon solvant, un grand groupe de molécules, appelées molécules hydrophobes (du grecque "hydro"="eau" et "phobia"="peur"), n'est pas facilement soluble dans l'eau. Ces particules hydrophobes essayent d'éviter le contact avec l'eau, et forment donc un agrégat pour minimiser leur surface exposée à l'eau. Cette force entre les particules est appelée interaction hydrophobe, et les mécanismes physiques qui conduisent à ces interactions ne sont pas bien compris à l'heure actuelle. Dans mon étude j'ai décrit l'effet des particules hydrophobes sur l'eau liquide. L'objectif était d'éclaircir le mécanisme de l'interaction hydrophobe qui est fondamentale pour la formation des membranes et le fonctionnement des processus biologiques dans notre corps. Récemment, l'eau liquide a été décrite comme un réseau aléatoire formé par des liaisons hydrogènes. En introduisant une particule hydrophobe dans cette structure, certaines liaisons hydrogènes sont détruites tandis que les molécules d'eau s'arrangent autour de cette particule en formant une cage qui permet de récupérer des liaisons hydrogènes (entre molécules d?eau) encore plus fortes : les particules sont alors solubles dans l'eau. A des températures plus élevées, l?agitation thermique des molécules devient importante et brise la structure de cage autour des particules hydrophobes. Maintenant, la dissolution des particules devient défavorable, et les particules se séparent de l'eau en formant deux phases. A très haute température, les mouvements thermiques dans le système deviennent tellement forts que les particules se mélangent de nouveau avec les molécules d'eau. A l'aide d'un modèle qui décrit le système en termes de restructuration dans l'eau liquide, j'ai réussi à reproduire les phénomènes physiques liés à l?hydrophobicité. J'ai démontré que les interactions hydrophobes entre plusieurs particules peuvent être exprimées dans un modèle qui prend uniquement en compte les liaisons hydrogènes entre les molécules d'eau. Encouragée par ces résultats prometteurs, j'ai inclus dans mon modèle des substances fréquemment utilisées pour stabiliser ou déstabiliser des solutions aqueuses de particules hydrophobes. J'ai réussi à reproduire les effets dûs à la présence de ces substances. De plus, j'ai pu décrire la formation de micelles par des particules amphiphiles comme des lipides dont la surface est partiellement hydrophobe et partiellement hydrophile ("hydro-phile"="aime l'eau"), ainsi que le repliement des protéines dû à l'hydrophobicité, qui garantit le fonctionnement correct des processus biologiques de notre corps. Dans mes études futures je poursuivrai l'étude des solutions aqueuses de différentes particules en utilisant les techniques acquises pendant mon travail de thèse, et en essayant de comprendre les propriétés physiques du liquide le plus important pour notre vie : l'eau.