In vivo phosphorus spectroscopy in human subjects on a clinical 3T MRI system

Alors que l’Imagerie par résonance magnétique (IRM) permet d’obtenir un large éventail de données anatomiques et fonctionnelles, les scanneurs cliniques sont généralement restreints à l’utilisation du proton pour leurs images et leurs applications spectroscopiques. Le phosphore jouant un rôle prépondérant dans le métabolisme énergétique, l’utilisation de cet atome en spectroscopie RM présente un énorme avantage dans l’observation du corps humain. Cela représente un certain nombre de déEis techniques à relever dus à la faible concentration de phosphore et sa fréquence de résonance différente. L’objectif de ce projet a été de développer la capacité à réaliser des expériences de spectroscopie phosphore sur un scanneur IRM clinique de 3 Tesla. Nous présentons ici les différentes étapes nécessaires à la conception et la validation d’une antenne IRM syntonisée à la fréquence du phosphore. Nous présentons aussi l’information relative à réalisation de fantômes utilisés dans les tests de validation et la calibration. Finalement, nous présentons les résultats préliminaires d’acquisitions spectroscopiques sur un muscle humain permettant d’identiEier les différents métabolites phosphorylés à haute énergie. Ces résultats s’inscrivent dans un projet de plus grande envergure où les impacts des changements du métabolisme énergétique sont étudiés en relation avec l’âge et les pathologies.

Dynamique des communautés végétales et impacts des perturbations humaines sur la végétation des tourbières.

Ce mémoire visait à comprendre la dynamique temporelle et les patrons floristiques actuels de deux tourbières du sud-ouest du Québec (Small et Large Tea Field) et à identifier les facteurs anthropiques, environnementaux et spatiaux sous-jacents. Pour répondre aux objectifs, des inventaires floristiques anciens (1985) ont d’abord été comparés à des inventaires récents (2012) puis les patrons actuels et les facteurs sous-jacents ont été identifiés à l’aide d’analyses multi-variables. Mes résultats montrent d’abord qu’un boisement important s’est produit au cours des 30 dernières années dans les tourbières à l’étude, probablement en lien avec le drainage des terres agricoles avoisinantes, diminuant la hauteur de la nappe phréatique. Simultanément, les sphaignes ont proliférées dans le centre des sites s’expliquant par une recolonisation des secteurs ayant brûlés en 1983. D’autre part, mes analyses ont montré que les patrons floristiques actuels étaient surtout liés aux variables environnementales (pH et conductivité de l’eau, épaisseur des dépôts), bien que la variance associée aux activités humaines était aussi significative, notamment dans la tourbière Large (18.6%). Les patrons floristiques ainsi que les variables environnementales et anthropiques explicatives étaient aussi fortement structurés dans l’espace, notamment selon un gradient bordure-centre. Enfin, la diversité béta actuelle était surtout liée à la présence d’espèces non-tourbicoles ou exotiques. Globalement, cette étude a montré que les perturbations humaines passées et actuelles avaient un impact important sur la dynamique et la distribution de la végétation des tourbières Small et Large Tea Field.

Social rejection of minority groups and its impacts on the individual's identity and perception of the self : exploring homosexual and racial identities in James Baldwin's Giovanni's room and Just above my head

Ce mémoire examine la question de la formation de l'identité en tant que procédure compliquée dans laquelle plusieurs éléments interviennent. L'identité d'une personne se compose à la fois d’une identité propre et d’une autre collective. Dans le cas où l’identité propre est jugée sévèrement par les autres comme étant déviante, cela poussera la personne à, ou bien maintenir une image compatible avec les prototypes sociaux ou bien résister et affirmer son identité personnelle. Mon travail montre que l'exclusion et la répression de certains aspects de l'identité peuvent causer un disfonctionnement psychique difficile à surmonter. Par contre, l'acceptation de soi et l’adoption de tous les éléments qui la constituent conduisent, certes après une longue lutte, au salut de l’âme et du corps. Le premier chapitre propose une approche psychosociale qui vise à expliquer le fonctionnement des groupes et comment l'interaction avec autrui joue un rôle décisif dans la formation de l'identité. Des éléments extérieurs comme par exemple les idéaux sociaux influencent les comportements et les choix des gens. Toutefois, cette influence peut devenir une menace aux spécificités personnelles et aux traits spécifiques. Le deuxième chapitre examine la question des problèmes qu’on risque d’avoir au cas où les traits identitaires franchiraient les normes sociales. Nous partons du problème épineux de la quête de soi dans Giovanni's Room de James Baldwin. L'homosexualité de David était tellement refusée par la société qu’elle a engendrée chez lui des sentiments de honte et de culpabilité. Il devait choisir entre le sacrifice des aspects de soi pour satisfaire les paradigmes sociaux ou bien perdre ce qu’il a de propre. David n'arrive pas à se libérer. Il reste prisonnier des perceptions rigides au sujet de la masculinité et de la sexualité. Mon analyse se focalise essentiellement sur l'examen des différents éléments théoriques qui touchent la question du sexe et de la sexualité. Le résultat est le suivant : plus les opinions dominantes sont rigides et fermes, plus elles deviennent une prison pour l’individu. Par contre, plus elles sont tolérantes et flexibles, plus elles acceptent les diversités de l'identité humaine. Dans le dernier chapitre, j'examine la question de la représentation des relations entre les caractères masculins dans Just Above My Head. L'homosexualité est présentée comme un moyen sacré pour exprimer l'amour. Les caractères révèlent leurs sentiments implicitement à travers les chants spirituel tel que le gospel ou bien explicitement à travers la connexion physique. Dans ce roman, Baldwin montre que c'est seulement grâce à la sincérité et à l'amour que l'individu peut atteindre la libération du soi.

Impacts des réarrangements génomiques chloroplastiques sur l'apparition des phénotypes de variégation chez Arabidopsis thaliana

Contrairement à la plupart des eucaryotes non-photosynthétiques, les végétaux doivent assurer la stabilité d’un génome additionnel contenu dans le plastide, un organite d’origine endosymbiotique. Malgré la taille modeste de ce génome et le faible nombre de gènes qu’il encode, celui-ci est absolument essentiel au processus de photosynthèse. Pourtant, même si ce génome est d’une importance cruciale pour le développement de la plante, les principales menaces à son intégrité, ainsi que les conséquences d’une déstabilisation généralisée de sa séquence d’ADN, demeurent largement inconnues. Dans l’objectif d’élucider les conséquences de l’instabilité génomique chloroplastique, nous avons utilisé le mutant why1why3polIb d’Arabidopsis thaliana, qui présente d’importants niveaux de réarrangements génomiques chloroplastiques, ainsi que la ciprofloxacine, un composé induisant des brisures double-brins dans l’ADN des organites. Ceci nous a permis d’établir qu’une quantité importante de réarrangements génomiques provoque une déstabilisation de la chaîne de transport des électrons photosynthétique et un grave stress oxydatif associé au processus de photosynthèse. Étonnamment, chez why1why3polIb, ces hautes concentrations d’espèces oxygénées réactives ne mènent ni à la perte de fonction des chloroplastes affectés, ni à la mort cellulaire des tissus. Bien au contraire, ce déséquilibre rédox semble être à l’origine d’une reprogrammation génique nucléaire permettant de faire face à ce stress photosynthétique et conférant une tolérance aux stress oxydatifs subséquents. Grâce à une nouvelle méthode d’analyse des données de séquençage de nouvelle génération, nous montrons également qu’un type particulier d’instabilité génomique, demeuré peu caractérisé jusqu’à maintenant, constitue une des principales menaces au maintien de l’intégrité génomique des organites, et ce, tant chez Arabidopsis que chez l’humain. Ce type d’instabilité génomique est dénommé réarrangement de type U-turn et est vraisemblablement associé au processus de réplication. Par une approche génétique, nous démontrons que les protéines chloroplastiques WHY1, WHY3 et RECA1 empêchent la formation de ce type d’instabilité génomique, probablement en favorisant la stabilisation et le redémarrage des fourches de réplication bloquées. Une forte accumulation de réarrangements de type U-turn semble d’ailleurs être à l’origine d’un sévère trouble développemental chez le mutant why1why3reca1. Ceci soulève de nombreuses questions quant à l’implication de ce type d’instabilité génomique dans de nombreux troubles et pathologies possédant une composante mitochondriale.

Impacts de l'urbanisation sur la diversité spécifique et fonctionnelle dans les forêts riveraines

L'urbanisation représente une menace majeure pour la biodiversité. Ce mémoire de maîtrise vise à comprendre ses effets sur la composition fonctionnelle et l'homogénéisation biotique dans les forêts riveraines. Des inventaires floristiques ont été réalisés dans 57 forêts riveraines de la région de Montréal. Afin d'étudier la variation de la composition fonctionnelle avec l'urbanisation, des moyennes pondérées de traits par communauté ont été calculées pour les arbres, arbustes et herbacées. Chaque forêt a été caractérisée par des variables relatives au paysage urbain environnant, aux conditions locales des forêts et aux processus spatiaux. Les conditions locales, notamment les inondations, exerçaient une pression de sélection dominante sur les traits. L'effet du paysage était indirect, agissant via l'altération des régimes hydrologiques. La dispersion le long des rivières était aussi un processus important dans la structuration des forêts riveraines. Les changements dans la diversité β taxonomique et fonctionnelle des herbacées ont été étudiés entre trois niveaux d'urbanisation et d'inondation. Alors que l'urbanisation a favorisé une différenciation taxonomique, les inondations ont favorisé une homogénéisation taxonomique, sans influencer la diversité β fonctionnelle. L'urbanisation était l'élément déclencheur des changements de la diversité β, directement, en causant un gain en espèces exotiques et une diminution de la richesse totale dans les forêts très urbanisées, et, indirectement, en entraînant un important turnover d'espèces par l'altération des régimes hydrologiques. Globalement, ces résultats suggèrent que la modification des processus naturels par les activités anthropiques est le principal moteur de changements dans les communautés riveraines urbaines.

Natural resources, redistribution and Human capital formation

How do resource booms affect human capital accumulation? We exploit time and spatial variation generated by the commodity boom across local governments in Peru to measure the effect of natural resources on human capital formation. We explore the effect of both mining production and tax revenues on test scores, finding a substantial and statistically significant effect for the latter. Transfers to local governments from mining tax revenues are linked to an increase in math test scores of around 0.23 standard deviations. We find that the hiring of permanent teachers as well as the increases in parental employment and improvements in health outcomes of adults and children are plausible mechanisms for such large effect on learning. These findings suggest that redistributive policies could facilitate the accumulation of human capital in resource abundant developing countries as a way to avoid the natural resources curse.

A review of the potential impacts of climate change on surface water quality

It is now accepted that some human-induced climate change is unavoidable. Potential impacts on water supply have received much attention, but relatively little is known about the concomitant changes in water quality. Projected changes in air temperature and rainfall could affect river flows and, hence, the mobility and dilution of contaminants. Increased water temperatures will affect chemical reaction kinetics and, combined with deteriorations in quality, freshwater ecological status. With increased flows there will be changes in stream power and, hence, sediment loads with the potential to alter the morphology of rivers and the transfer of sediments to lakes, thereby impacting freshwater habitats in both lake and stream systems. This paper reviews such impacts through the lens of UK surface water quality. Widely accepted climate change scenarios suggest more frequent droughts in summer, as well as flash-flooding, leading to uncontrolled discharges from urban areas to receiving water courses and estuaries. Invasion by alien species is highly likely, as is migration of species within the UK adapting to changing temperatures and flow regimes. Lower flows, reduced velocities and, hence, higher water residence times in rivers and lakes will enhance the potential for toxic algal blooms and reduce dissolved oxygen levels. Upland streams could experience increased dissolved organic carbon and colour levels, requiring action at water treatment plants to prevent toxic by-products entering public water supplies. Storms that terminate drought periods will flush nutrients from urban and rural areas or generate acid pulses in acidified upland catchments. Policy responses to climate change, such as the growth of bio-fuels or emission controls, will further impact freshwater quality.

When smoke gets in our eyes: The multiple impacts of atmospheric black carbon on climate, air quality and health

With both climate change and air quality on political and social agendas from local to global scale, the links between these hitherto separate fields are becoming more apparent. Black carbon, largely from combustion processes, scatters and absorbs incoming solar radiation, contributes to poor air quality and induces respiratory and cardiovascular problems. Uncertainties in the amount, location, size and shape of atmospheric black carbon cause large uncertainty in both climate change estimates and toxicology studies alike. Increased research has led to new effects and areas of uncertainty being uncovered. Here we draw together recent results and explore the increasing opportunities for synergistic research that will lead to improved confidence in the impact of black carbon on climate change, air quality and human health. Topics of mutual interest include better information on spatial distribution, size, mixing state and measuring and monitoring. (c) 2006 Elsevier Ltd. All rights reserved.

An assessment of the potential consumption impacts of WHO dietary norms in OECD countries

The member countries of the World Health Organization (WHO) have recently endorsed its global strategy on diet, physical activity and health. The strategy emphasises the need to limit the consumption of saturated fats and trans-fatty acids, salt and sugars, and to increase consumption of fruits and vegetables in order to combat the growing burden of non-communicable diseases. This paper attempts a broad quantitative assessment of the consumption impacts of these norms in OECD countries using a mathematical programming approach. We find that adherence to the WHO norms would involve a significant decrease in the consumption of vegetable oils (30%), dairy products (28%), sugar (24%), animal fats (30%) and meat (pig meat, 13.5%, mutton and goat 14.5%) and a significant increase in the human consumption of cereals (31%), fruits (25%) and vegetables (21%). (c) 2005 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Terrestrial carnivores and human food production: impact and management

1. The production of food for human consumption has led to an historical and global conflict with terrestrial carnivores, which in turn has resulted in the extinction or extirpation of many species, although some have benefited. At present, carnivores affect food production by: (i) killing human producers; killing and/or eating (ii) fish/shellfish; (iii) game/wildfowl; (iv) livestock; (v) damaging crops; (vi) transmitting diseases; and (vii) through trophic interactions with other species in agricultural landscapes. Conversely, carnivores can themselves be a source of dietary protein (bushmeat). 2. Globally, the major areas of conflict are predation on livestock and the transmission of rabies. At a broad scale, livestock predation is a customary problem where predators are present and has been quantified for a broad range of carnivore species, although the veracity of these estimates is equivocal. Typically, but not always, losses are small relative to the numbers held, but can be a significant proportion of total livestock mortality. Losses experienced by producers are often highly variable, indicating that factors such as husbandry practices and predator behaviour may significantly affect the relative vulnerability of properties in the wider landscape. Within livestock herds, juvenile animals are particularly vulnerable. 3. Proactive and reactive culling are widely practised as a means to limit predation on livestock and game. Historic changes in species' distributions and abundance illustrate that culling programmes can be very effective at reducing predator density, although such substantive impacts are generally considered undesirable for native predators. However, despite their prevalence, the effectiveness, efficiency and the benefit:cost ratio of culling programmes have been poorly studied. 4. A wide range of non-lethal methods to limit predation has been studied. However, many of these have their practical limitations and are unlikely to be widely applicable. 5. Lethal approaches are likely to dominate the management of terrestrial carnivores for the foreseeable future, but animal welfare considerations are increasingly likely to influence management strategies. The adoption of non-lethal approaches will depend upon proof of their effectiveness and the willingness of stakeholders to implement them, and, in some cases, appropriate licensing and legislation. 6. Overall, it is apparent that we still understand relatively little about the importance of factors affecting predation on livestock and how to manage this conflict effectively. We consider the following avenues of research to be essential: (i) quantified assessments of the loss of viable livestock; (ii) landscape-level studies of contiguous properties to quantify losses associated with variables such as different husbandry practices; (iii) replicated experimental manipulations to identify the relative benefit of particular management practices, incorporating (iv) techniques to identify individual predators killing stock; and (v) economic analyses of different management approaches to quantify optimal production strategies.

In vitro fermentation by human fecal microflora of wheat arabinoxylans

The fermentation of three arabinoxylan (AX) fractions from wheat by the human fecal microflora was investigated in vitro. Three AX fractions, with average molecular masses of 354, 278, and 66 kDa, were incorporated into miniature-scale batch cultures (with inulin as a positive prebiotic control) with feces from three healthy donors, aged 23-29. Microflora changes were monitored by the culture-independent technique, fluorescent in situ hybridization, and short chain fatty acid (SCFA) and lactic acid production were measured by high-performance liquid chromatography. Total cell numbers increased significantly in all treated cultures, and the fermentation of AX was associated with a proliferation of the bifidobacteria, lactobacilli, and eubacteria groups. Smaller but statistically significant increases in bacteroides and clostridia groups were also observed. All AX fractions had comparable bifidogenic impacts on the microflora at 5 and 12 h, but the 66 kDa AX was particularly selective for lactobacilli. Eubacteria increased significantly on all AX fractions, particularly on 66 kDa AX. As previously reported, inulin gave a selective increase in bifidobacteria. All supplemented cultures showed significant rises in total SCFA production, with a particularly high proportion of butyric acid being produced from AX fermentation. The prebiotic effect, that is, the selectivity of AX for bifidobacteria and lactobacilli groups, increased as the molecular mass of the AX decreased. This suggests that molecular mass may influence the fermentation of AX in the colon.

Global pollinator declines: trends, impacts and drivers

Pollinators are a key component of global biodiversity, providing vital ecosystem services to crops and wild plants. There is clear evidence of recent declines in both wild and domesticated pollinators, and parallel declines in the plants that rely upon them. Here we describe the nature and extent of reported declines, and review the potential drivers of pollinator loss, including habitat loss and fragmentation, agrochemicals, pathogens, alien species, climate change and the interactions between them. Pollinator declines can result in loss of pollination services which have important negative ecological and economic impacts that could significantly affect themaintenance of wild plant diversity, wider ecosystemstability, crop production, food security and human welfare.

Variation in antibiotic-induced microbial recolonization impacts on the host metabolic phenotypes of rats

The interaction between the gut microbiota and their mammalian host is known to have far-reaching consequences with respect to metabolism and health. We investigated the effects of eight days of oral antibiotic exposure (penicillin and streptomycin sulfate) on gut microbial composition and host metabolic phenotype in male Han-Wistar rats (n = 6) compared to matched controls. Early recolonization was assessed in a third group exposed to antibiotics for four days followed by four days recovery (n = 6). Fluorescence in situ hybridization analysis of the intestinal contents collected at eight days showed a significant reduction in all bacterial groups measured (control, 1010.7 cells/g feces; antibiotic-treated, 108.4). Bacterial suppression reduced the excretion of mammalian-microbial urinary cometabolites including hippurate, phenylpropionic acid, phenylacetylglycine and indoxyl-sulfate whereas taurine, glycine, citrate, 2-oxoglutarate, and fumarate excretion was elevated. While total bacterial counts remained notably lower in the recolonized animals (109.1 cells/g faeces) compared to the controls, two cage-dependent subgroups emerged with Lactobacillus/Enterococcus probe counts dominant in one subgroup. This dichotomous profile manifested in the metabolic phenotypes with subgroup differences in tricarboxylic acid cycle metabolites and indoxyl-sulfate excretion. Fecal short chain fatty acids were diminished in all treated animals. Antibiotic treatment induced a profound effect on the microbiome structure, which was reflected in the metabotype. Moreover, the recolonization process was sensitive to the microenvironment, which may impact on understanding downstream consequences of antibiotic consumption in human populations.

Climate and human influences on global biomass burning over the past two millennia

Large, well-documented wildfires have recently generated worldwide attention, and raised concerns about the impacts of humans and climate change on wildfire regimes. However, comparatively little is known about the patterns and driving forces of global fire activity before the twentieth century. Here we compile sedimentary charcoal records spanning six continents to document trends in both natural and anthropogenic biomass burning for the past two millennia. We find that global biomass burning declined from AD 1 to 1750, before rising sharply between 1750 and 1870. Global burning then declined abruptly after 1870. The early decline in biomass burning occurred in concert with a global cooling trend and despite a rise in the human population. We suggest the subsequent rise was linked to increasing human influences, such as population growth and land-use changes. Our compilation suggests that the final decline occurred despite increasing air temperatures and population. We attribute this reduction in the amount of biomass burned over the past 150 years to the global expansion of intensive grazing, agriculture and fire management.

Transport impacts on atmosphere and climate: shipping

Emissions of exhaust gases and particles from oceangoing ships are a significant and growing contributor to the total emissions from the transportation sector. We present an assessment of the contribution of gaseous and particulate emissions from oceangoing shipping to anthropogenic emissions and air quality. We also assess the degradation in human health and climate change created by these emissions. Regulating ship emissions requires comprehensive knowledge of current fuel consumption and emissions, understanding of their impact on atmospheric composition and climate, and projections of potential future evolutions and mitigation options. Nearly 70% of ship emissions occur within 400 km of coastlines, causing air quality problems through the formation of ground-level ozone, sulphur emissions and particulate matter in coastal areas and harbours with heavy traffic. Furthermore, ozone and aerosol precursor emissions as well as their derivative species from ships may be transported in the atmosphere over several hundreds of kilometres, and thus contribute to air quality problems further inland, even though they are emitted at sea. In addition, ship emissions impact climate. Recent studies indicate that the cooling due to altered clouds far outweighs the warming effects from greenhouse gases such as carbon dioxide (CO2) or ozone from shipping, overall causing a negative present-day radiative forcing (RF). Current efforts to reduce sulphur and other pollutants from shipping may modify this. However, given the short residence time of sulphate compared to CO2, the climate response from sulphate is of the order decades while that of CO2 is centuries. The climatic trade-off between positive and negative radiative forcing is still a topic of scientific research, but from what is currently known, a simple cancellation of global mean forcing components is potentially inappropriate and a more comprehensive assessment metric is required. The CO2 equivalent emissions using the global temperature change potential (GTP) metric indicate that after 50 years the net global mean effect of current emissions is close to zero through cancellation of warming by CO2 and cooling by sulphate and nitrogen oxides.