Tree-based message diffusion for managing replicated data in unreliable and resource-constrained peer-to-peer environment

Abstract This thesis proposes a set of adaptive broadcast solutions and an adaptive data replication solution to support the deployment of P2P applications. P2P applications are an emerging type of distributed applications that are running on top of P2P networks. Typical P2P applications are video streaming, file sharing, etc. While interesting because they are fully distributed, P2P applications suffer from several deployment problems, due to the nature of the environment on which they perform. Indeed, defining an application on top of a P2P network often means defining an application where peers contribute resources in exchange for their ability to use the P2P application. For example, in P2P file sharing application, while the user is downloading some file, the P2P application is in parallel serving that file to other users. Such peers could have limited hardware resources, e.g., CPU, bandwidth and memory or the end-user could decide to limit the resources it dedicates to the P2P application a priori. In addition, a P2P network is typically emerged into an unreliable environment, where communication links and processes are subject to message losses and crashes, respectively. To support P2P applications, this thesis proposes a set of services that address some underlying constraints related to the nature of P2P networks. The proposed services include a set of adaptive broadcast solutions and an adaptive data replication solution that can be used as the basis of several P2P applications. Our data replication solution permits to increase availability and to reduce the communication overhead. The broadcast solutions aim, at providing a communication substrate encapsulating one of the key communication paradigms used by P2P applications: broadcast. Our broadcast solutions typically aim at offering reliability and scalability to some upper layer, be it an end-to-end P2P application or another system-level layer, such as a data replication layer. Our contributions are organized in a protocol stack made of three layers. In each layer, we propose a set of adaptive protocols that address specific constraints imposed by the environment. Each protocol is evaluated through a set of simulations. The adaptiveness aspect of our solutions relies on the fact that they take into account the constraints of the underlying system in a proactive manner. To model these constraints, we define an environment approximation algorithm allowing us to obtain an approximated view about the system or part of it. This approximated view includes the topology and the components reliability expressed in probabilistic terms. To adapt to the underlying system constraints, the proposed broadcast solutions route messages through tree overlays permitting to maximize the broadcast reliability. Here, the broadcast reliability is expressed as a function of the selected paths reliability and of the use of available resources. These resources are modeled in terms of quotas of messages translating the receiving and sending capacities at each node. To allow a deployment in a large-scale system, we take into account the available memory at processes by limiting the view they have to maintain about the system. Using this partial view, we propose three scalable broadcast algorithms, which are based on a propagation overlay that tends to the global tree overlay and adapts to some constraints of the underlying system. At a higher level, this thesis also proposes a data replication solution that is adaptive both in terms of replica placement and in terms of request routing. At the routing level, this solution takes the unreliability of the environment into account, in order to maximize reliable delivery of requests. At the replica placement level, the dynamically changing origin and frequency of read/write requests are analyzed, in order to define a set of replica that minimizes communication cost.

Nanotechnology: balancing benefits and risks to public health and the environment : expert paper

Nanotechnology has been heralded as a "revolution" in science, for two reasons: first, because of its revolutionary view of the way in which chemicals and elements, such as gold and silver, behave, compared to traditional scientific understanding of their properties. Second, the impact of these new discoveries, as applied to commerce, can transform the daily life of consumer products ranging from sun tan lotions and cosmetics, food packaging and paints and coatings for cars, housing and fabrics, medicine and thousands of industrial processes.9 Beneficial consumer use of nanotechnologies, already in the stream of commerce, improves coatings on inks and paints in everything from food packaging to cars. Additionally, "Nanomedicine" offers the promise of diagnosis and treatment at the molecular level in order to detect and treat presymptomatic disease,10 or to rebuild neurons in Alzheimer's and Parkinson's disease. There is a possibility that severe complications such as stroke or heart attack may be avoided by means of prophylactic treatment of people at risk, and bone regeneration may keep many people active who never expected rehabilitation. Miniaturisation of diagnostic equipment can also reduce the amount of sampling materials required for testing and medical surveillance. Miraculous developments, that sound like science fiction to those people who eagerly anticipate these medical products, combined with the emerging commercial impact of nanotechnology applications to consumer products will reshape civil society - permanently. Thus, everyone within the jurisdiction of the Council of Europe is an end-user of nanotechnology, even without realising that nanotechnology has touched daily life.

Appendix: expert paper

Nanotechnology has been heralded as a "revolution" in science, for two reasons: first, because of its revolutionary view of the way in which chemicals and elements, such as gold and silver, behave, compared to traditional scientific understanding of their properties. Second, the impact of these new discoveries, as applied to commerce, can transform the daily life of consumer products ranging from sun tan lotions and cosmetics, food packaging and paints and coatings for cars, housing and fabrics, medicine and thousands of industrial processes.9 Beneficial consumer use of nanotechnologies, already in the stream of commerce, improves coatings on inks and paints in everything from food packaging to cars. Additionally, "Nanomedicine" offers the promise of diagnosis and treatment at the molecular level in order to detect and treat presymptomatic disease,10 or to rebuild neurons in Alzheimer's and Parkinson's disease. There is a possibility that severe complications such as stroke or heart attack may be avoided by means of prophylactic treatment of people at risk, and bone regeneration may keep many people active who never expected rehabilitation. Miniaturisation of diagnostic equipment can also reduce the amount of sampling materials required for testing and medical surveillance. Miraculous developments, that sound like science fiction to those people who eagerly anticipate these medical products, combined with the emerging commercial impact of nanotechnology applications to consumer products will reshape civil society - permanently. Thus, everyone within the jurisdiction of the Council of Europe is an end-user of nanotechnology, even without realising that nanotechnology has touched daily life.

New reference tables and user-friendly Internet application for predicted heart weights.

BACKGROUND: Knowledge of normal heart weight ranges is important information for pathologists. Comparing the measured heart weight to reference values is one of the key elements used to determine if the heart is pathological, as heart weight increases in many cardiac pathologies. The current reference tables are old and in need of an update. AIMS: The purposes of this study are to establish new reference tables for normal heart weights in the local population and to determine the best predictive factor for normal heart weight. We also aim to provide technical support to calculate the predictive normal heart weight. METHODS: The reference values are based on retrospective analysis of adult Caucasian autopsy cases without any obvious pathology that were collected at the University Centre of Legal Medicine in Lausanne from 2007 to 2011. We selected 288 cases. The mean age was 39.2 years. There were 118 men and 170 women. Regression analyses were performed to assess the relationship of heart weight to body weight, body height, body mass index (BMI) and body surface area (BSA). RESULTS: The heart weight increased along with an increase in all the parameters studied. The mean heart weight was greater in men than in women at a similar body weight. BSA was determined to be the best predictor for normal heart weight. New reference tables for predicted heart weights are presented as a web application that enable the comparison of heart weights observed at autopsy with the reference values. CONCLUSIONS: The reference tables for heart weight and other organs should be systematically updated and adapted for the local population. Web access and smartphone applications for the predicted heart weight represent important investigational tools.

New reference tables and user-friendly Internet application for predicted heart weights.

BACKGROUND: Knowledge of normal heart weight ranges is important information for pathologists. Comparing the measured heart weight to reference values is one of the key elements used to determine if the heart is pathological, as heart weight increases in many cardiac pathologies. The current reference tables are old and in need of an update. AIMS: The purposes of this study are to establish new reference tables for normal heart weights in the local population and to determine the best predictive factor for normal heart weight. We also aim to provide technical support to calculate the predictive normal heart weight. METHODS: The reference values are based on retrospective analysis of adult Caucasian autopsy cases without any obvious pathology that were collected at the University Centre of Legal Medicine in Lausanne from 2007 to 2011. We selected 288 cases. The mean age was 39.2 years. There were 118 men and 170 women. Regression analyses were performed to assess the relationship of heart weight to body weight, body height, body mass index (BMI) and body surface area (BSA). RESULTS: The heart weight increased along with an increase in all the parameters studied. The mean heart weight was greater in men than in women at a similar body weight. BSA was determined to be the best predictor for normal heart weight. New reference tables for predicted heart weights are presented as a web application that enable the comparison of heart weights observed at autopsy with the reference values. CONCLUSIONS: The reference tables for heart weight and other organs should be systematically updated and adapted for the local population. Web access and smartphone applications for the predicted heart weight represent important investigational tools.

Biological monitoring of exposure to solvents using the chemical itself in urine: application to toluene

Objective Biomonitoring of solvents using the unchanged substance in urine as exposure indicator is still relatively scarce due to some discrepancies between the results reported in the literature. Based on the assessment of toluene exposure, the aim of this work was to evaluate the effects of some steps likely to bias the results and to measure urinary toluene both in volunteers experimentally exposed and in workers of rotogravure factories. Methods Static headspace was used for toluene analysis. o-Cresol was also measured for comparison. Urine collection, storage and conservation conditions were studied to evaluate possible loss or contamination of toluene in controlled situations applied to six volunteers in an exposure chamber according to four scenarios with exposure at stable levels from 10 to 50 ppm. Kinetics of elimination of toluene were determined over 24 h. A field study was then carried out in a total of 29 workers from two rotogravure printing facilities. Results Potential contamination during urine collection in the field is confirmed to be a real problem but technical precautions for sampling, storage and analysis can be easily followed to control the situation. In the volunteers at rest, urinary toluene showed a rapid increase after 2 h with a steady level after about 3 h. At 47.1 ppm the mean cumulated excretion was about 0.005% of the amount of the toluene ventilated. Correlation between the toluene levels in air and in end of exposure urinary sample was excellent (r = 0.965). In the field study, the median personal exposure to toluene was 32 ppm (range 3.6-148). According to the correlations between environmental and biological monitoring data, the post-shift urinary toluene (r = 0.921) and o-cresol (r = 0.873) concentrations were, respectively, 75.6 mu g/l and 0.76 mg/g creatinine for 50 ppm toluene personal exposure. The corresponding urinary toluene concentration before the next shift was 11 mu g/l (r = 0.883). Conclusion Urinary toluene was shown once more time a very interesting surrogate to o-cresol and could be recommended as a biomarker of choice for solvent exposure. [Authors]

TNF-alpha blockers in inflammatory bowel diseases: practical consensus recommendations and a user's guide.

More than seventy years after their initial characterisation, the aetiology of inflammatory bowel diseases remains elusive. A recent review evaluating the incidence trends of the last 25 years concluded that an increasing incidence has been observed almost worldwide. A north-south gradient is still found in Europe. Genetic associations are variably reproduced worldwide and indicate a strong impact of environmental factors. Tumour necrosis factor alpha (TNF-alpha) has been shown to play a critical role in the pathogenesis of inflammatory bowel disease (IBD). TNF-alpha blockers are biological agents that specifically target this key cytokine in the inflammatory process and have become a mainstay in the therapy of inflammatory bowel diseases. This paper reviews the necessary investigations before using such agents, the use of such agents in pregnancy and lactation, the role of co-immunosuppression, how to monitor efficacy and safety, dose-adaptation, and the decision as to when to switch to another TNF-alpha blocker. Finally it gives recommendations for special situations. Currently there are three TNF-alpha blockers available for clinical use in IBD in Switzerland: infliximab (Remicade), adalimumab (Humira) and certolizumab pegol (Cimzia). Infliximab is a chimeric monoclonal antibody composed of a human IgG1 constant region and a murine variable region and is administered intravenously. Adalimumab is a humanised monoclonal antibody, with both human IgG1 constant and variable regions. Certolizumab pegol is a pegylated, humanised monoclonal anti-TNF fragment antigen binding fragment. Both adalimumab and certolizumab pegol are administered by subcutaneous injection. The efficacy and safety of TNF-alpha blockers in Crohn's disease has been reviewed. The authors conclude that the three above-mentioned agents are effective in luminal Crohn's disease. In fistulizing Crohn's disease, TNF-alpha blockers other than infliximab require additional investigation.

Modèle et application pour la génération automatique de parcours d'apprentissage personnalisés à partir de sources de confiance

Résumé Lors d'une recherche d'information, l'apprenant est très souvent confronté à des problèmes de guidage et de personnalisation. Ceux-ci sont d'autant plus importants que la recherche se fait dans un environnement ouvert tel que le Web. En effet, dans ce cas, il n'y a actuellement pas de contrôle de pertinence sur les ressources proposées pas plus que sur l'adéquation réelle aux besoins spécifiques de l'apprenant. A travers l'étude de l'état de l'art, nous avons constaté l'absence d'un modèle de référence qui traite des problématiques liées (i) d'une part aux ressources d'apprentissage notamment à l'hétérogénéité de la structure et de la description et à la protection en terme de droits d'auteur et (ii) d'autre part à l'apprenant en tant qu'utilisateur notamment l'acquisition des éléments le caractérisant et la stratégie d'adaptation à lui offrir. Notre objectif est de proposer un système adaptatif à base de ressources d'apprentissage issues d'un environnement à ouverture contrôlée. Celui-ci permet de générer automatiquement sans l'intervention d'un expert pédagogue un parcours d'apprentissage personnalisé à partir de ressources rendues disponibles par le biais de sources de confiance. L'originalité de notre travail réside dans la proposition d'un modèle de référence dit de Lausanne qui est basé sur ce que nous considérons comme étant les meilleures pratiques des communautés : (i) du Web en terme de moyens d'ouverture, (ii) de l'hypermédia adaptatif en terme de stratégie d'adaptation et (iii) de l'apprentissage à distance en terme de manipulation des ressources d'apprentissage. Dans notre modèle, la génération des parcours personnalisés se fait sur la base (i) de ressources d'apprentissage indexées et dont le degré de granularité en favorise le partage et la réutilisation. Les sources de confiance utilisées en garantissent l'utilité et la qualité. (ii) de caractéristiques de l'utilisateur, compatibles avec les standards existants, permettant le passage de l'apprenant d'un environnement à un autre. (iii) d'une adaptation à la fois individuelle et sociale. Pour cela, le modèle de Lausanne propose : (i) d'utiliser ISO/MLR (Metadata for Learning Resources) comme formalisme de description. (ii) de décrire le modèle d'utilisateur avec XUN1 (eXtended User Model), notre proposition d'un modèle compatible avec les standards IEEE/PAPI et IMS/LIP. (iii) d'adapter l'algorithme des fourmis au contexte de l'apprentissage à distance afin de générer des parcours personnalisés. La dimension individuelle est aussi prise en compte par la mise en correspondance de MLR et de XUM. Pour valider notre modèle, nous avons développé une application et testé plusieurs scenarii mettant en action des utilisateurs différents à des moments différents. Nous avons ensuite procédé à des comparaisons entre ce que retourne le système et ce que suggère l'expert. Les résultats s'étant avérés satisfaisants dans la mesure où à chaque fois le système retourne un parcours semblable à celui qu'aurait proposé l'expert, nous sommes confortées dans notre approche.

Immunocytochemical and pharmacological characterization of metabotropic glutamate receptors of the vestibular end organs in the frog.

Using immunocytochemistry and multiunit recording of afferent activity of the whole vestibular nerve, we investigated the role of metabotropic glutamate receptors (mGluR) in the afferent neurotransmission in the frog semicircular canals (SCC). Group I (mGluR1alpha) and group II (mGluR2/3) mGluR immunoreactivities were distributed to the vestibular ganglion neurons, and this can be attributed to a postsynaptic locus of metabotropic regulation of rapid excitatory transmission. The effects of group I/II mGluR agonist (1S,3R)-1-aminocyclopentane-trans-1,3-dicarboxylic acid (ACPD) and antagonist (R,S)-alpha-methyl-4-carboxyphenylglycine (MCPG) on resting and chemically induced afferent activity were studied. ACPD (10-100 microM) enhanced the resting discharge frequency. MCPG (5-100 microM) led to a concentration-dependent decrease of both resting activity and ACPD-induced responses. If the discharge frequency had previously been restored by L-glutamate (L-Glu) in high-Mg2+ solution, ACPD elicited a transient increase in the firing rate in the afferent nerve suggesting that ACPD acts on postsynaptic receptors. The L-Glu agonists, alpha-amino-3-hydroxy-5-methylisoxazole-4-propionate (AMPA) and N-methyl-D-aspartate (NMDA), were tested during application of ACPD. AMPA- and NMDA-induced responses were higher in the presence than absence of ACPD, implicating mGluR in the modulation of ionotropic glutamate receptors. These results indicate that activation of mGluR potentiates AMPA and NMDA responses through a postsynaptic interaction. We conclude that ACPD may exert modulating postsynaptic effects on vestibular afferents and that this process is activity-dependent.

Application of low temperature thermochronology to understanding cooling and exhumation in the Central Swiss Alps

THESIS ABSTRACT : Low-temperature thermochronology relies on application of radioisotopic systems whose closure temperatures are below temperatures at which the dated phases are formed. In that sense, the results are interpreted as "cooling ages" in contrast to "formation ages". Owing to the low closure-temperatures, it is possible to reconstruct exhumation and cooling paths of rocks during their residence at shallow levels of the crust, i.e. within first ~10 km of depth. Processes occurring at these shallow depths such as final exhumation, faulting and relief formation are fundamental for evolution of the mountain belts. This thesis aims at reconstructing the tectono-thermal history of the Aar massif in the Central Swiss Alps by means of zircon (U-Th)/He, apatite (U-Th)/He and apatite fission track thermochronology. The strategy involved acquisition of a large number of samples from a wide range of elevations in the deeply incised Lötschen valley and a nearby NEAT tunnel. This unique location allowed to precisely constrain timing, amount and mechanisms of exhumation of the main orographic feature of the Central Alps, evaluate the role of topography on the thermochronological record and test the impact of hydrothermal activity. Samples were collected from altitudes ranging between 650 and 3930 m and were grouped into five vertical profiles on the surface and one horizontal in the tunnel. Where possible, all three radiometric systems were applied to each sample. Zircon (U-Th)/He ages range from 5.1 to 9.4 Ma and are generally positively correlated with altitude. Age-elevation plots reveal a distinct break in slope, which translates into exhumation rate increasing from ~0.4 to ~3 km/Ma at 6 Ma. This acceleration is independently confirmed by increased cooling rates on the order of 100°C/Ma constrained on the basis of age differences between the zircon (U-Th)/He and the remaining systems. Apatite fission track data also plot on a steep age-elevation curve indicating rapid exhumation until the end of the Miocene. The 6 Ma event is interpreted as reflecting tectonically driven uplift of the Aar massif. The late Miocene timing implies that the increase of precipitation in the Pliocene did not trigger rapid exhumation in the Aar massif. The Messinian salinity crisis in the Mediterranean could not directly intensify erosion of the Aar but associated erosional output from the entire Alps may have tapered the orogenic wedge and caused reactivation of thrusting in the Aar massif. The high exhumation rates in the Messinian were followed by a decrease to ~1.3 km/Ma as evidenced by ~8 km of exhumation during last 6 Ma. The slowing of exhumation is also apparent from apatite (U-Th)1He age-elevation data in the northern part of the Lötschen valley where they plot on a ~0.5km/Ma line and range from 2.4 to 6.4 Ma However, from the apatite (U-Th)/He and fission track data from the NEAT tunnel, there is an indication of a perturbation of the record. The apatite ages are youngest under the axis of the valley, in contrast to an expected pattern where they would be youngest in the deepest sections of the tunnel due to heat advection into ridges. The valley however, developed in relatively soft schists while the ridges are built of solid granitoids. In line with hydrological observations from the tunnel, we suggest that the relatively permeable rocks under the valley floor, served as conduits of geothermal fluids that caused reheating leading to partial Helium loss and fission track annealing in apatites. In consequence, apatite ages from the lowermost samples are too young and the calculated exhumation rates may underestimate true values. This study demonstrated that high-density sampling is indispensable to provide meaningful thermochronological data in the Alpine setting. The multi-system approach allows verifying plausibility of the data and highlighting sources of perturbation. RÉSUMÉ DE THÈSE : La thermochronologie de basse température dépend de l'utilisation de systèmes radiométriques dont la température de fermeture est nettement inférieure à la température de cristallisation du minéral. Les résultats obtenus sont par conséquent interprétés comme des âges de refroidissement qui diffèrent des âges de formation obtenus par le biais d'autres systèmes de datation. Grâce aux températures de refroidissement basses, il est aisé de reconstruire les chemins de refroidissement et d'exhumation des roches lors de leur résidence dans la croute superficielle (jusqu'à 10 km). Les processus qui entrent en jeu à ces faibles profondeurs tels que l'exhumation finale, la fracturation et le faillage ainsi que la formation du relief sont fondamentaux dans l'évolution des chaînes de montagne. Ces dernières années, il est devenu clair que l'enregistrement thermochronologique dans les orogènes peut être influencé par le relief et réinitialisé par l'advection de la chaleur liée à la circulation de fluides géothermaux après le refroidissement initial. L'objectif de cette thèse est de reconstruire l'histoire tectono-thermique du massif de l'Aar dans les Alpes suisses Centrales à l'aide de trois thermochronomètres; (U-Th)/He sur zircon, (U-Th)/He sur apatite et les traces de fission sur apatite. Afin d'atteindre cet objectif, nous avons récolté un grand nombre d'échantillons provenant de différentes altitudes dans la vallée fortement incisée de Lötschental ainsi que du tunnel de NEAT. Cette stratégie d'échantillonnage nous a permis de contraindre de manière précise la chronologie, les quantités et les mécanismes d'exhumation de cette zone des Alpes Centrales, d'évaluer le rôle de la topographie sur l'enregistrement thermochronologique et de tester l'impact de l'hydrothermalisme sur les géochronomètres. Les échantillons ont été prélevés à des altitudes comprises entre 650 et 3930m selon 5 profils verticaux en surface et un dans le tunnel. Quand cela à été possible, les trois systèmes radiométriques ont été appliqués aux échantillons. Les âges (U-Th)\He obtenus sur zircons sont compris entre 5.l et 9.4 Ma et sont corrélés de manière positive avec l'altitude. Les graphiques représentant l'âge et l'élévation montrent une nette rupture de la pente qui traduisent un accroissement de la vitesse d'exhumation de 0.4 à 3 km\Ma il y a 6 Ma. Cette accélération de l'exhumation est confirmée par les vitesses de refroidissement de l'ordre de 100°C\Ma obtenus à partir des différents âges sur zircons et à partir des autres systèmes géochronologiques. Les données obtenues par traces de fission sur apatite nous indiquent également une exhumation rapide jusqu'à la fin du Miocène. Nous interprétons cet évènement à 6 Ma comme étant lié à l'uplift tectonique du massif de l'Aar. Le fait que cet évènement soit tardi-miocène implique qu'une augmentation des précipitations au Pliocène n'a pas engendré cette exhumation rapide du massif de l'Aar. La crise Messinienne de la mer méditerranée n'a pas pu avoir une incidence directe sur l'érosion du massif de l'Aar mais l'érosion associée à ce phénomène à pu réduire le coin orogénique alpin et causer la réactivation des chevauchements du massif de l'Aar. L'exhumation rapide Miocène a été suivie pas une diminution des taux d'exhumation lors des derniers 6 Ma (jusqu'à 1.3 km\Ma). Cependant, les âges (U-Th)\He sur apatite ainsi que les traces de fission sur apatite des échantillons du tunnel enregistrent une perturbation de l'enregistrement décrit ci-dessus. Les âges obtenus sur les apatites sont sensiblement plus jeunes sous l'axe de la vallée en comparaison du profil d'âges attendus. En effet, on attendrait des âges plus jeunes sous les parties les plus profondes du tunnel à cause de l'advection de la chaleur dans les flancs de la vallée. La vallée est creusée dans des schistes alors que les flancs de celle-ci sont constitués de granitoïdes plus durs. En accord avec les observations hydrologiques du tunnel, nous suggérons que la perméabilité élevée des roches sous l'axe de la vallée à permi l'infiltration de fluides géothermaux qui a généré un réchauffement des roches. Ce réchauffement aurait donc induit une perte d'Hélium et un recuit des traces de fission dans les apatites. Ceci résulterait en un rajeunissement des âges apatite et en une sous-estimation des vitesses d'exhumation sous l'axe de la vallée. Cette étude à servi à démontrer la nécessité d'un échantillonnage fin et précis afin d'apporter des données thermochronologiques de qualité dans le contexte alpin. Cette approche multi-système nous a permi de contrôler la pertinence des données acquises ainsi que d'identifier les sources possibles d'erreurs lors d'études thermochronologiques. RÉSUMÉ LARGE PUBLIC Lors d'une orogenèse, les roches subissent un cycle comprenant une subduction, de la déformation, du métamorphisme et, finalement, un retour à la surface (ou exhumation). L'exhumation résulte de la déformation au sein de la zone de collision, menant à un raccourcissement et un apaissessement de l'édifice rocheux, qui se traduit par une remontée des roches, création d'une topographie et érosion. Puisque l'érosion agit comme un racloir sur la partie supérieure de l'édifice, des tentatives de corrélation entre les épisodes d'exhumation rapide et les périodes d'érosion intensive, dues aux changements climatiques, ont été effectuées. La connaissance de la chronologie et du lieu précis est d'une importance capitale pour une quelconque reconstruction de l'évolution d'une chaîne de montagne. Ces critères sont donnés par un retraçage des changements de la température de la roche en fonction du temps, nous donnant le taux de refroidissement. L'instant auquel les roches ont refroidit, passant une certaine température, est contraint par l'application de techniques de datation par radiométrie. Ces méthodes reposent sur la désintégration des isotopes radiogéniques, tels que l'uranium et le potassium, tous deux abondants dans les roches de la croûte terrestre. Les produits de cette désintégration ne sont pas retenus dans les minéraux hôtes jusqu'au moment du refroidissement de la roche sous une température appelée 'de fermeture' , spécifique à chaque système de datation. Par exemple, la désintégration radioactive des atomes d'uranium et de thorium produit des atomes d'hélium qui s'échappent d'un cristal de zircon à des températures supérieures à 200°C. En mesurant la teneur en uranium-parent, l'hélium accumulé et en connaissant le taux de désintégration, il est possible de calculer à quel moment la roche échantillonnée est passée sous la température de 200°C. Si le gradient géothermal est connu, les températures de fermeture peuvent être converties en profondeurs actuelles (p. ex. 200°C ≈ 7km), et le taux de refroidissement en taux d'exhumation. De plus, en datant par système radiométrique des échantillons espacés verticalement, il est possible de contraindre directement le taux d'exhumation de la section échantillonnée en observant les différences d'âges entre des échantillons voisins. Dans les Alpes suisses, le massif de l'Aar forme une structure orographique majeure. Avec des altitudes supérieures à 4000m et un relief spectaculaire de plus de 2000m, le massif domine la partie centrale de la chaîne de montagne. Les roches aujourd'hui exposées à la surface ont été enfouies à plus de 10 km de profond il y a 20 Ma, mais la topographie actuelle du massif de l'Aar semble surtout s'être développée par un soulèvement actif depuis quelques millions d'années, c'est-à-dire depuis le Néogène supérieur. Cette période comprend un changement climatique soudain ayant touché l'Europe il y a environ 5 Ma et qui a occasionné de fortes précipitations, entraînant certainement une augmentation de l'érosion et accélérant l'exhumation des Alpes. Dans cette étude, nous avons employé le système de datation (U-TH)/He sur zircon, dont la température de fermeture de 200°C est suffisamment basse pour caractériser l'exhumation du Néogène sup. /Pliocène. Les échantillons proviennent du Lötschental et du tunnel ferroviaire le plus profond du monde (NEAT) situé dans la partie ouest du massif de l'Aar. Considérés dans l'ensemble, ces échantillons se répartissent sur un dénivelé de 3000m et des âges de 5.1 à 9.4 Ma. Les échantillons d'altitude supérieure (et donc plus vieux) documentent un taux d'exhumation de 0.4 km/Ma jusqu'à il y a 6 Ma, alors que les échantillons situés les plus bas ont des âges similaires allant de 6 à 5.4 Ma, donnant un taux jusqu'à 3km /Ma. Ces données montrent une accélération dramatique de l'exhumation du massif de l'Aar il y a 6 Ma. L'exhumation miocène sup. du massif prédate donc le changement climatique Pliocène. Cependant, lors de la crise de salinité d'il y a 6-5.3 Ma (Messinien), le niveau de la mer Méditerranée est descendu de 3km. Un tel abaissement de la surface d'érosion peut avoir accéléré l'exhumation des Alpes, mais le bassin sud alpin était trop loin du massif de l'Aar pour influencer son érosion. Nous arrivons à la conclusion que la datation (U-Th)/He permet de contraindre précisément la chronologie et l'exhumation du massif de l'Aar. Concernant la dualité tectonique-érosion, nous suggérons que, dans le cas du massif de l'Aar, la tectonique prédomine.

A 2D/3D image analysis system to track fluorescently labeled structures in rod-shaped cells: application to measure spindle pole asymmetry during mitosis.

BACKGROUND: The yeast Schizosaccharomyces pombe is frequently used as a model for studying the cell cycle. The cells are rod-shaped and divide by medial fission. The process of cell division, or cytokinesis, is controlled by a network of signaling proteins called the Septation Initiation Network (SIN); SIN proteins associate with the SPBs during nuclear division (mitosis). Some SIN proteins associate with both SPBs early in mitosis, and then display strongly asymmetric signal intensity at the SPBs in late mitosis, just before cytokinesis. This asymmetry is thought to be important for correct regulation of SIN signaling, and coordination of cytokinesis and mitosis. In order to study the dynamics of organelles or large protein complexes such as the spindle pole body (SPB), which have been labeled with a fluorescent protein tag in living cells, a number of the image analysis problems must be solved; the cell outline must be detected automatically, and the position and signal intensity associated with the structures of interest within the cell must be determined. RESULTS: We present a new 2D and 3D image analysis system that permits versatile and robust analysis of motile, fluorescently labeled structures in rod-shaped cells. We have designed an image analysis system that we have implemented as a user-friendly software package allowing the fast and robust image-analysis of large numbers of rod-shaped cells. We have developed new robust algorithms, which we combined with existing methodologies to facilitate fast and accurate analysis. Our software permits the detection and segmentation of rod-shaped cells in either static or dynamic (i.e. time lapse) multi-channel images. It enables tracking of two structures (for example SPBs) in two different image channels. For 2D or 3D static images, the locations of the structures are identified, and then intensity values are extracted together with several quantitative parameters, such as length, width, cell orientation, background fluorescence and the distance between the structures of interest. Furthermore, two kinds of kymographs of the tracked structures can be established, one representing the migration with respect to their relative position, the other representing their individual trajectories inside the cell. This software package, called "RodCellJ", allowed us to analyze a large number of S. pombe cells to understand the rules that govern SIN protein asymmetry. CONCLUSIONS: "RodCell" is freely available to the community as a package of several ImageJ plugins to simultaneously analyze the behavior of a large number of rod-shaped cells in an extensive manner. The integration of different image-processing techniques in a single package, as well as the development of novel algorithms does not only allow to speed up the analysis with respect to the usage of existing tools, but also accounts for higher accuracy. Its utility was demonstrated on both 2D and 3D static and dynamic images to study the septation initiation network of the yeast Schizosaccharomyces pombe. More generally, it can be used in any kind of biological context where fluorescent-protein labeled structures need to be analyzed in rod-shaped cells. AVAILABILITY: RodCellJ is freely available under http://bigwww.epfl.ch/algorithms.html, (after acceptance of the publication).

A user's guide to the encyclopedia of DNA elements (ENCODE).

The mission of the Encyclopedia of DNA Elements (ENCODE) Project is to enable the scientific and medical communities to interpret the human genome sequence and apply it to understand human biology and improve health. The ENCODE Consortium is integrating multiple technologies and approaches in a collective effort to discover and define the functional elements encoded in the human genome, including genes, transcripts, and transcriptional regulatory regions, together with their attendant chromatin states and DNA methylation patterns. In the process, standards to ensure high-quality data have been implemented, and novel algorithms have been developed to facilitate analysis. Data and derived results are made available through a freely accessible database. Here we provide an overview of the project and the resources it is generating and illustrate the application of ENCODE data to interpret the human genome.

Broadening the horizon--level 2.5 of the HUPO-PSI format for molecular interactions.

BACKGROUND: Molecular interaction Information is a key resource in modern biomedical research. Publicly available data have previously been provided in a broad array of diverse formats, making access to this very difficult. The publication and wide implementation of the Human Proteome Organisation Proteomics Standards Initiative Molecular Interactions (HUPO PSI-MI) format in 2004 was a major step towards the establishment of a single, unified format by which molecular interactions should be presented, but focused purely on protein-protein interactions. RESULTS: The HUPO-PSI has further developed the PSI-MI XML schema to enable the description of interactions between a wider range of molecular types, for example nucleic acids, chemical entities, and molecular complexes. Extensive details about each supported molecular interaction can now be captured, including the biological role of each molecule within that interaction, detailed description of interacting domains, and the kinetic parameters of the interaction. The format is supported by data management and analysis tools and has been adopted by major interaction data providers. Additionally, a simpler, tab-delimited format MITAB2.5 has been developed for the benefit of users who require only minimal information in an easy to access configuration. CONCLUSION: The PSI-MI XML2.5 and MITAB2.5 formats have been jointly developed by interaction data producers and providers from both the academic and commercial sector, and are already widely implemented and well supported by an active development community. PSI-MI XML2.5 enables the description of highly detailed molecular interaction data and facilitates data exchange between databases and users without loss of information. MITAB2.5 is a simpler format appropriate for fast Perl parsing or loading into Microsoft Excel.

Intratympanic application of an antiviral agent for the treatment of Ménière's disease.

It has been suggested that Ménière's disease is part of a polyganglionitis in which symptoms result from the reactivation of neurotropic virus within the internal auditory canal, and that intratympanic applications of an antiviral agent might be an efficient therapy. In 2002, we performed a pilot study ending with encouraging results. Control of vertigo was achieved in 80% of the 17 patients included. We present here a prospective, double-blind study, with a 2-year follow-up, in 29 patients referred by ENT practitioners for a surgical treatment after failure of a medical therapy. The participation in the study was offered to patients prior to surgery. A solution of ganciclovir 50 mg/ml or of NaCl 9% was delivered for 10 consecutive days via a microwick inserted into the tympanic membrane in the direction of the round window or through a ventilation tube. One patient was withdrawn from the study immediately after the end of the injections. He could not complete the follow-up period, because of persisting vertigo. As he had received the placebo, he was then treated with the solution of ganciclovir. Symptoms persisted and he underwent a vestibular neurectomy. Among the remaining 28 patients, surgery could be postponed in 22 (81%). Surgery remained necessary to control vertigo in 3 patients from the group that received the antiviral agent, and in 3 from the control group. Using an analogical scale, patients of both groups indicated a similar improvement of their health immediately after the intratympanic injections. The scores obtained with a 36-item short-form health survey quality of life questionnaire and the Dizziness Handicap Inventory were also similar for both groups. In conclusion, most patients were improved after the intratympanic injections, but there was no obvious difference between the treated and control groups. The benefit might be due to the middle ear ventilation or reflect an improvement in the patients' emotional state.

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

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