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

How life history and demography promote or inhibit the evolution of helping behaviours.

In natural populations, dispersal tends to be limited so that individuals are in local competition with their neighbours. As a consequence, most behaviours tend to have a social component, e.g. they can be selfish, spiteful, cooperative or altruistic as usually considered in social evolutionary theory. How social behaviours translate into fitness costs and benefits depends considerably on life-history features, as well as on local demographic and ecological conditions. Over the last four decades, evolutionists have been able to explore many of the consequences of these factors for the evolution of social behaviours. In this paper, we first recall the main theoretical concepts required to understand social evolution. We then discuss how life history, demography and ecology promote or inhibit the evolution of helping behaviours, but the arguments developed for helping can be extended to essentially any social trait. The analysis suggests that, on a theoretical level, it is possible to contrast three critical benefit-to-cost ratios beyond which costly helping is selected for (three quantitative rules for the evolution of altruism). But comparison between theoretical results and empirical data has always been difficult in the literature, partly because of the perennial question of the scale at which relatedness should be measured under localized dispersal. We then provide three answers to this question.

Evolving from inferences to decisions in the interpretation of scientific evidence

Le travail d'un(e) expert(e) en science forensique exige que ce dernier (cette dernière) prenne une série de décisions. Ces décisions sont difficiles parce qu'elles doivent être prises dans l'inévitable présence d'incertitude, dans le contexte unique des circonstances qui entourent la décision, et, parfois, parce qu'elles sont complexes suite à de nombreuse variables aléatoires et dépendantes les unes des autres. Etant donné que ces décisions peuvent aboutir à des conséquences sérieuses dans l'administration de la justice, la prise de décisions en science forensique devrait être soutenue par un cadre robuste qui fait des inférences en présence d'incertitudes et des décisions sur la base de ces inférences. L'objectif de cette thèse est de répondre à ce besoin en présentant un cadre théorique pour faire des choix rationnels dans des problèmes de décisions rencontrés par les experts dans un laboratoire de science forensique. L'inférence et la théorie de la décision bayésienne satisfont les conditions nécessaires pour un tel cadre théorique. Pour atteindre son objectif, cette thèse consiste de trois propositions, recommandant l'utilisation (1) de la théorie de la décision, (2) des réseaux bayésiens, et (3) des réseaux bayésiens de décision pour gérer des problèmes d'inférence et de décision forensiques. Les résultats présentent un cadre uniforme et cohérent pour faire des inférences et des décisions en science forensique qui utilise les concepts théoriques ci-dessus. Ils décrivent comment organiser chaque type de problème en le décomposant dans ses différents éléments, et comment trouver le meilleur plan d'action en faisant la distinction entre des problèmes de décision en une étape et des problèmes de décision en deux étapes et en y appliquant le principe de la maximisation de l'utilité espérée. Pour illustrer l'application de ce cadre à des problèmes rencontrés par les experts dans un laboratoire de science forensique, des études de cas théoriques appliquent la théorie de la décision, les réseaux bayésiens et les réseaux bayésiens de décision à une sélection de différents types de problèmes d'inférence et de décision impliquant différentes catégories de traces. Deux études du problème des deux traces illustrent comment la construction de réseaux bayésiens permet de gérer des problèmes d'inférence complexes, et ainsi surmonter l'obstacle de la complexité qui peut être présent dans des problèmes de décision. Trois études-une sur ce qu'il faut conclure d'une recherche dans une banque de données qui fournit exactement une correspondance, une sur quel génotype il faut rechercher dans une banque de données sur la base des observations faites sur des résultats de profilage d'ADN, et une sur s'il faut soumettre une trace digitale à un processus qui compare la trace avec des empreintes de sources potentielles-expliquent l'application de la théorie de la décision et des réseaux bayésiens de décision à chacune de ces décisions. Les résultats des études des cas théoriques soutiennent les trois propositions avancées dans cette thèse. Ainsi, cette thèse présente un cadre uniforme pour organiser et trouver le plan d'action le plus rationnel dans des problèmes de décisions rencontrés par les experts dans un laboratoire de science forensique. Le cadre proposé est un outil interactif et exploratoire qui permet de mieux comprendre un problème de décision afin que cette compréhension puisse aboutir à des choix qui sont mieux informés. - Forensic science casework involves making a sériés of choices. The difficulty in making these choices lies in the inévitable presence of uncertainty, the unique context of circumstances surrounding each décision and, in some cases, the complexity due to numerous, interrelated random variables. Given that these décisions can lead to serious conséquences in the admin-istration of justice, forensic décision making should be supported by a robust framework that makes inferences under uncertainty and décisions based on these inferences. The objective of this thesis is to respond to this need by presenting a framework for making rational choices in décision problems encountered by scientists in forensic science laboratories. Bayesian inference and décision theory meets the requirements for such a framework. To attain its objective, this thesis consists of three propositions, advocating the use of (1) décision theory, (2) Bayesian networks, and (3) influence diagrams for handling forensic inference and décision problems. The results present a uniform and coherent framework for making inferences and décisions in forensic science using the above theoretical concepts. They describe how to organize each type of problem by breaking it down into its différent elements, and how to find the most rational course of action by distinguishing between one-stage and two-stage décision problems and applying the principle of expected utility maximization. To illustrate the framework's application to the problems encountered by scientists in forensic science laboratories, theoretical case studies apply décision theory, Bayesian net-works and influence diagrams to a selection of différent types of inference and décision problems dealing with différent catégories of trace evidence. Two studies of the two-trace problem illustrate how the construction of Bayesian networks can handle complex inference problems, and thus overcome the hurdle of complexity that can be present in décision prob-lems. Three studies-one on what to conclude when a database search provides exactly one hit, one on what genotype to search for in a database based on the observations made on DNA typing results, and one on whether to submit a fingermark to the process of comparing it with prints of its potential sources-explain the application of décision theory and influ¬ence diagrams to each of these décisions. The results of the theoretical case studies support the thesis's three propositions. Hence, this thesis présents a uniform framework for organizing and finding the most rational course of action in décision problems encountered by scientists in forensic science laboratories. The proposed framework is an interactive and exploratory tool for better understanding a décision problem so that this understanding may lead to better informed choices.

Between manualized treatments and principle-guided psychotherapy: illustration in the case of Caroline

My case study of "Caroline"-a 26 year old presenting with depression, PTSD symptoms, and a history of sexual abuse as a teenager-represents a "third way" between (1) a strict adherence to a manualized treatment, and (2) a principle-guided therapy, in which the therapy follows particular theoretical concepts, but depends on the therapist's clinical judgement to flexibly apply them to the individual case. Specifically, in my therapy with Caroline (Kramer, 2009), I employed Foa and Rothbaum's (1998) cognitive-behavioral, "Prolonged Exposure" (PE) manual for PTSD, but deviated from it in certain ways based upon my evaluation of Caroline's individualized goals and reactions using Grawe and Caspar's "Plan Analysis," which is a cross-theoretical model for assessment and treatment planning. In their commentaries on my case study of Caroline, Caspar (2009) and Haldimann-Balli (see Appendix in Kramer, 2009) support my use of this third way. On the other hand, the other commentators-Muller (2009) and Hembree and Brinen (2009)-critique my handling of the case, arguing that strict adherence to the Foa and Rothbaum manual would have resulted in a more cost-effective therapy. In this article, I respond to the important issues raised by the four commentators.

Religious act, public space: reflections on some Geertzian concepts

This paper examines theoretical and methodological implications of Clifford Geertz's approach to religion as he formulated it in 'Religion as a cultural system' (Geertz 1966), where religion and culture seem to be defined as functional equivalents. The paper considers religious symbols in the public space, using two examples from contemporary reality - one being a certain expression spoken by the copilot of Egypt Air Flight 990, the other being the headscarf controversy in France - in order to explore how the anthropologist relates the microsituations he observes to an all-embracing context

Conceptualising 'precarious prosperity' - Empirical and Theoretical Elements for Debate

Empirical studies have recently pointed towards a socio-structural category largely overlooked in social inequality research: the dynamic positions of households adjacent to those of the poor and yet not representing those of the established, more prosperous positions in society. These results suggest that the population in this category fluctuates into and out of poverty more often than moving into and out of secure prosperity. This category - still lacking theoretical conceptualization - is characterized by both precariousness and a certain degree of prosperity; despite a restricted and uncertain living standard it holds a range of opportunities for action. We seek analytical elements to conceptualize 'precarious prosperity' for comparative empirical research by subjecting various concepts of social inequality research to critical scrutiny. We then operationally define 'precarious prosperity' to screen for this population in three countries. Based on qualitative interviews with households in precarious prosperity, we present first analyses of perceptions and household strategies that underline the relevance of the concept in different countries.

Food traditions and landscape histories of the Indian Ocean World : theoretical and methodological reflections

Environmental histories of plant exchanges have largely centred on their eco- nomic importance in international trade and on their ecological and social impacts in the places where they were introduced. Yet few studies have at- tempted to examine how plants brought from elsewhere become incorporated over time into the regional cultures of material life and agricultural landscapes. This essay considers the theoretical and methodological problems in inves- tigating the environmental history, diversity and distribution of food plants transferred across the Indian Ocean over several millennia. It brings together concepts of creolisation, syncretism, and hybridity to outline a framework for understanding how biotic exchanges and diffusions have been translated into regional landscape histories through food traditions, ritual practices and articu- lation of cultural identity. We use the banana plant - which underwent early domestication across New Guinea, South-east Asia and peninsular India and reached East Africa roughly two thousand years ago - as an example for il- lustrating the diverse patterns of incorporation into the cultural symbolism, material life and regional landscapes of the Indian Ocean World. We show that this cultural evolutionary approach allows new historical insights to emerge and enriches ongoing debates regarding the antiquity of the plant's diffusion from South-east Asia to Africa.

Translation of biomechanical concepts in bone tissue engineering: from animal study to revision knee arthroplasty.

Bone defects in revision knee arthroplasty are often located in load-bearing regions. The goal of this study was to determine whether a physiologic load could be used as an in situ osteogenic signal to the scaffolds filling the bone defects. In order to answer this question, we proposed a novel translation procedure having four steps: (1) determining the mechanical stimulus using finite element method, (2) designing an animal study to measure bone formation spatially and temporally using micro-CT imaging in the scaffold subjected to the estimated mechanical stimulus, (3) identifying bone formation parameters for the loaded and non-loaded cases appearing in a recently developed mathematical model for bone formation in the scaffold and (4) estimating the stiffness and the bone formation in the bone-scaffold construct. With this procedure, we estimated that after 3 years mechanical stimulation increases the bone volume fraction and the stiffness of scaffold by 1.5- and 2.7-fold, respectively, compared to a non-loaded situation.

Implicit attitudes and self-concepts towards transgression and aggression: Differences between male community and offender adolescents, and associations with psychopathic traits.

Research suggests that implicit attitudes play a key role in the occurrence of antisocial behaviours. This study assessed implicit attitudes and self-concepts related to aggression and transgression in community and offender adolescents, using a new set of Implicit Association Tests (IATs), and examined their association with of psychopathic traits. Thirty-six offenders and 66 community adolescents performed 4 IATs assessing 1) implicit attitudes about a) aggression and b) transgression as good, and 2) implicit self-concepts about a) aggression and b) transgression as self-descriptive. They filled in self-report questionnaires: the Youth Psychopathic Traits Inventory, the Child Behaviour Checklist, and explicit measures of their attitudes and self-concepts towards transgression and aggression. Results showed few differences between community and offender adolescents on implicit attitudes and self-concepts, and unexpected negative associations between some implicit attitudes and psychopathic traits, while the association was positive for the corresponding explicit attitudes. Possible explanations of these findings are discussed.

Native-like, long synthetic peptides as components of sub-unit vaccines: practical and theoretical considerations for their use in humans.

Vaccines have been used as a successful tool in medicine by way of controlling many major diseases. In spite of this, vaccines today represent only a handful of all infectious diseases. Therefore, there is a pressing demand for improvements of existing vaccines with particular reference to higher efficacy and undisputed safety profiles. To this effect, as an alternative to available vaccine technologies, there has been a drive to develop vaccine candidate polypeptides by chemical synthesis. In our laboratory, we have recently developed a technology to manufacture long synthetic peptides of up to 130 residues, which are correctly folded and biologically active. This paper discusses the advantages of the molecularly defined, long synthetic peptide approach in the context of vaccine design, development and use in human vaccination.

Il desiderio materno nei casi di maltrattamento infantile

The work of this thesis would like to investigate two particular questions about the care of underage: on the one hand, the maltreatment, and the mother's desire on the other hand. About the first, this proposal try to underscore the elaborate irregularity and disparity related to this phenomenon and his historical evolution. The objective's thesis propose to underline that the abuse crosses the crisis of educational dimension inside and outside the family. We are talking about a type of crisi that places at the origin of a specific clinic and that it is about the maltreatment designated, at the same time, to cope with the educational void and with the ill-treated under age's hardships. The so-called clinic of the maltreatment horns, therefore, with the purpose to join and to set in order the normative and educational aspects. However, the prescriptive requirement is intended to measure against the same one crisis in a paradoxical way; the laws and the juveniles court must make up for the lack absence of the rules that characterized the maltreatment, getting around to use the typical reference that traditionally were been at the base of the educational way's construction. The same crimes on underage often found in the father the responsibility. The requirements and the therapeutic needs has utilized the theoretical construct of the trauma as the key line of clinical practice. On the one hand, the trauma was been paired controversially to the psychoanalytical concepts as the notion of the phantom, in the same manner that the objective truth is been opposed to the notion of the imagination and fantasy; on the other hand, the trauma was gotten to be the mark and the characteristic that defined the individual identity of the mistreated persons, regardless of the person's clinical structure or, generally, regardless of the their individual position. Both the normative demand and therapeutic converge on the idealization of the imaginary figure that is able to supply to every type of maltreatment: the mother. This position is connected on theoretical construct well-established in the mythology, that associated the mother figure to a natural dimension; this is related to the second point at issue: the mother's desire. The awareness of the mother figure in natural and idealized terms describes accusingly and negatively the trauma, without seeing the difference between trauma that helps to give a structure to the individual position from the trauma solely devastating. The mother's mythology, therefore, is in an evident antagonism with the female figure and woman's sexuality. In these way the maltreatment's clinic suggests that a woman is able to be a mother only when she doesn't appreciate the rule of female. This situation preclusives a comparison with own sexuality and gives to the women a complex of castration. The clinic cases reported highlight as these difficulties are the expression of the familiarity's heredity that wasn't been sufficiently elaborated. This condition (into the relation between mother and his child) turn the infant in the incapacity to symbolized and it doesn't help him to accede to the positive trauma, to the language and to the edipic rule; this is the reason why the child toils difficulties to approach to own personality and to orient himself in the relation with his body, with the body of the adults and the same age children.

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.

New concepts for the design of dermal substitutes

Objectives: Skin can be partially regenerated after full thickness defects by collagen matrices, In this study, we identified the main limitations of induced regeneration aiming to improve the design of dermal matrices. Methods: Single mice received a 1 cm2, full thickness skin wound on the dorsum, which were grafted with collagen-GAG matrices or left ungrafted. The healing modulation induced by the collagen-GAG matrices was compared to spontaneous healing and to custom designed, bioactive, poly-N-Acetyl- Glucosamine (NAG) matrices. Wound staging was based on macroscopic, histological and immunhistochemical analysis on days 3, 7, 10 and 21 post wounding. Results: Cell density was higher in spontaneously granulating wounds compared to grafted wounds. While grafted wounds exhibited increased levels of cell proliferation on days 7 and 10, vascularity was dramatically reduced. NAG scaffolds accelerated both angiogenesis and wound re-epithelialization. Conclusions: Since slow integration and revascularization severely limit the engraftment of clinically used dermal scaffolds, the design of dermal matrices using bioactive materials represent the next step in skin regeneration.