Le règne animal distribué d'après son organisation : pour servir de base a l'histoire naturelle des animaux et d'introduction a l'anatomie comparée / par M. le cher. Cuvier ; avec figures, dessinées d'après nature.

t.2 (1817)

The pattern and Loci of training-induced brain changes in healthy older adults are predicted by the nature of the intervention.

There is enormous interest in designing training methods for reducing cognitive decline in healthy older adults. Because it is impaired with aging, multitasking has often been targeted and has been shown to be malleable with appropriate training. Investigating the effects of cognitive training on functional brain activation might provide critical indication regarding the mechanisms that underlie those positive effects, as well as provide models for selecting appropriate training methods. The few studies that have looked at brain correlates of cognitive training indicate a variable pattern and location of brain changes - a result that might relate to differences in training formats. The goal of this study was to measure the neural substrates as a function of whether divided attentional training programs induced the use of alternative processes or whether it relied on repeated practice. Forty-eight older adults were randomly allocated to one of three training programs. In the SINGLE REPEATED training, participants practiced an alphanumeric equation and a visual detection task, each under focused attention. In the DIVIDED FIXED training, participants practiced combining verification and detection by divided attention, with equal attention allocated to both tasks. In the DIVIDED VARIABLE training, participants completed the task by divided attention, but were taught to vary the attentional priority allocated to each task. Brain activation was measured with fMRI pre- and post-training while completing each task individually and the two tasks combined. The three training programs resulted in markedly different brain changes. Practice on individual tasks in the SINGLE REPEATED training resulted in reduced brain activation whereas DIVIDED VARIABLE training resulted in a larger recruitment of the right superior and middle frontal gyrus, a region that has been involved in multitasking. The type of training is a critical factor in determining the pattern of brain activation.

Organisation structurale du noyau et de microtubules de cellules de mammifères observés par cryo-microscopie électronique de sections hydratées

RESUME L'architecture nucléaire ainsi que l'ultrastructure des microtubules ont été abondamment étudiées par des méthodes cytochimiques utilisant des échantillons fixés chimiquement, enrobés dans des résines ou fixés à basse température. Les échantillons fixés à basse température pouvant aussi avoir été substitués, déshydratés et enrobés dans des résines pour la plupart hydrophiles. Ici, nous avons étendu ces études en utilisant la microscopie électronique effectuée sur des sections hydratées (CEMOVIS) permettant d'observer les échantillons dans un état le plus proche de leur état natif. De plus, nous avons effectué de la tomographie électronique sur des sections hydratées (TOVIS) afin d'obtenir une vision tridimensionnelle de : 1) la périphérie du noyau et de la région périchromatinienne et 2) de la lumière des microtubules. Concernant l'architecture nucléaire Nos observations montrent que le nucléole et la chromatine condensée sont facilement visualisés grâce à la texture spécifique qu'ils arborent. Au contraire, la visualisation de domaines nucléaires importants et spécialement ceux qui contiennent des ribonucléoprotéines, est rendue difficile, à cause du faible contraste qui caractérise l'espace interchromatinien. Ceci est essentiellement dû à la quantité d'information présente dans le volume de la section qui semble être superposée, lorsque observée sur des micrographies en deux dimensions. La tomographie nous a permis de mieux visualiser les différentes régions du noyau. Les mottes de chromatine condensée sont décorées à leur périphérie (région périchromatinienne), par nombre de fibrilles et granules. Des tunnels d'espace interchromatinien sont occasionnellement observés en train de traverser des régions de chromatine condensée favorisant l'accès aux pores nucléaires. Enfin, nous avons pu, au niveau d'un pore unique, observer la plupart des structures caractéristiques du complexe de pore nucléaire. Concernant l'ultrastructure des microtubules: Nous avons démontré que la polarité d'un microtubule observé in situ en section transversale, par CEMOVIS, est directement déduite de l'observation de la chiralité de ses protofilaments. Cette chiralité, a été établie précédemment comme étant liée à la morphologie des sous unités de tubuline. La tomographie électronique effectuée sur des sections hydratées, nous a permis d'observer les microtubules dans leur contexte cellulaire avec une résolution suffisante pour visualiser des détails moléculaires, comme les monomères de tubuline. Ainsi, des molécules n'ayant pas encore été caractérisées, ont été observées dans la lumière des microtubules. Ces observations ont été effectuées autant sur des cellules observées en coupe par CEMOVIS que sur des cellules congelées dans leur totalité par immersion dans un bain d'éthane liquide. Enfin, nous avons montré que les microtubules étaient aussi de formidables objets, permettant une meilleure compréhension des artéfacts de coupe occasionnés lors de la préparation des échantillons par CEMOVIS. Les buts des études qui seront menées â la suite de ce travail seront de 1) essayer de localiser des domaines nucléaires spécifiques par des approches cytochimiques avant la congélation des cellules. 2) Appliquer des méthodes de moyennage afin d'obtenir un modèle tridimensionnel de la structure du complexe de pore nucléaire dans son contexte cellulaire. 3) Utiliser des approches biochimiques afin de déterminer la nature exacte des particules qui se trouvent dans la lumière des microtubules. ABSTRACT Nuclear architecture as well as microtubule ultrastructure have been extensively investigated by means of different methods of ultrastructural cytochemistry using chemically fixed and resin embedded samples or following cryofixation, cryosubstitution and embedding into various, especially partially hydrophilic resins. Here, we extend these studies using cryoelectron microscopy of vitreous sections (CEMOVIS) which allows one to observe the specimen as close as possible to its native state. Furthermore, we applied cryoelectron tomography of vitreous sections (TOVIS) in order to obtain athree-dimensional view of: 1) the nuclear periphery, and of the perichromatin region, and 2) the microtubule lumen. Concerning the nuclear architecture: Our observations show that nucleoli and condensed chromatin are well recognisable due to their specific texture. Conversely, the visualisation of other important nuclear domains, especially those containing ribonucleoproteins, is seriously hampered by a generally low contrast of the interchromatin region. This is mainly due to the plethora of information superposed in the volume of the section observed on two-dimensional micrographs. Cryoelectron tomography allowed us to better visualise nuclear regions. Condensed chromatin clumps are decorated on their periphery, the perichromatin region, by numerous fibrils and granules. Tunnels of interchromatin space can occasionally be found as crossing condensed chromatin regions, thus, allowing the access to nuclear pores. Finally, we were able to use TOVIS to directly distinguish most of the nuclear pore complex structures, at the level of a single pore. Concerning the microtubule ultrastructure: We have demonstrated that the polarity of across-sectioned microtubule observed in situ by CEMOVIS wás directly deducible from the visualisation of the tubulin protofiíaments' chirality. This chirality has been established before as related to the shape. of the tubulin subunits. Cryoelectron tomography allowed us to observe microtubules in their cellular context at a resolution sufficient to resolve molecular details such as their tubulin monomers. In this way, uncharacterized molecules were visualised in the microtubule lumen. These observations were made either on samples prepared by CEMOVIS or plunge freezing of whole cells. Finally, we have shown that microtubules are also relevant objects for the understanding of cutting artefacts, when performing CEMOVIS. The goals of our further studies will be to: 1) try to speciifically target different nuclear domains by cytochemical approaches in situ, prior to cryofixation. 2) Apply averaging methods in order to obtain a three-dimensional model of the nuclear pore complex at work, in its cellular context. 3) Use biochemical analysis combined in a second time to immunocytochemical approaches, to determine the exact nature of the microtubule's luminal particles.

Embodied Autonomy in Digital Ecosystems: From Bio-Inspired Agents to Cognitive Systems

This paper proposes to promote autonomy in digital ecosystems so that it provides agents with information to improve the behavior of the digital ecosystem in terms of stability. This work proposes that, in digital ecosystems, autonomous agents can provide fundamental services and information. The final goal is to run the ecosystem, generate novel conditions and let agents exploit them. A set of evaluation measures must be defined as well. We want to provide an outline of some global indicators, such as heterogeneity and diversity, and establish relationships between agent behavior and these global indicators to fully understand interactions between agents, and to understand the dependence and autonomy relations that emerge between the interacting agents. Individual variations, interaction dependencies, and environmental factors are determinants of autonomy that would be considered. The paper concludes with a discussion of situations when autonomy is a milestone

Pattern recognition of sleep in rodents using piezoelectric signals generated by gross body movements.

Current research on sleep using experimental animals is limited by the expense and time-consuming nature of traditional EEG/EMG recordings. We present here an alternative, noninvasive approach utilizing piezoelectric films configured as highly sensitive motion detectors. These film strips attached to the floor of the rodent cage produce an electrical output in direct proportion to the distortion of the material. During sleep, movement associated with breathing is the predominant gross body movement and, thus, output from the piezoelectric transducer provided an accurate respiratory trace during sleep. During wake, respiratory movements are masked by other motor activities. An automatic pattern recognition system was developed to identify periods of sleep and wake using the piezoelectric generated signal. Due to the complex and highly variable waveforms that result from subtle postural adjustments in the animals, traditional signal analysis techniques were not sufficient for accurate classification of sleep versus wake. Therefore, a novel pattern recognition algorithm was developed that successfully distinguished sleep from wake in approximately 95% of all epochs. This algorithm may have general utility for a variety of signals in biomedical and engineering applications. This automated system for monitoring sleep is noninvasive, inexpensive, and may be useful for large-scale sleep studies including genetic approaches towards understanding sleep and sleep disorders, and the rapid screening of the efficacy of sleep or wake promoting drugs.

Algorithmic aspects of bio-inspired string operations

We present building blocks for algorithms for the efficient reduction of square factor, i.e. direct repetitions in strings. So the basic problem is this: given a string, compute all strings that can be obtained by reducing factors of the form zz to z. Two types of algorithms are treated: an offline algorithm is one that can compute a data structure on the given string in advance before the actual search for the square begins; in contrast, online algorithms receive all input only at the time when a request is made. For offline algorithms we treat the following problem: Let u and w be two strings such that w is obtained from u by reducing a square factor zz to only z. If we further are given the suffix table of u, how can we derive the suffix table for w without computing it from scratch? As the suffix table plays a key role in online algorithms for the detection of squares in a string, this derivation can make the iterated reduction of squares more efficient. On the other hand, we also show how a suffix array, used for the offline detection of squares, can be adapted to the new string resulting from the deletion of a square. Because the deletion is a very local change, this adaption is more eficient than the computation of the new suffix array from scratch.

Coordination pattern variability provides functional adaptations to constraints in swimming performance.

In a biophysical approach to the study of swimming performance (blending biomechanics and bioenergetics), inter-limb coordination is typically considered and analysed to improve propulsion and propelling efficiency. In this approach, 'opposition' or 'continuous' patterns of inter-limb coordination, where continuity between propulsive actions occurs, are promoted in the acquisition of expertise. Indeed a 'continuous' pattern theoretically minimizes intra-cyclic speed variations of the centre of mass. Consequently, it may also minimize the energy cost of locomotion. However, in skilled swimming performance there is a need to strike a delicate balance between inter-limb coordination pattern stability and variability, suggesting the absence of an 'ideal' pattern of coordination toward which all swimmers must converge or seek to imitate. Instead, an ecological dynamics framework advocates that there is an intertwined relationship between the specific intentions, perceptions and actions of individual swimmers, which constrains this relationship between coordination pattern stability and variability. This perspective explains how behaviours emerge from a set of interacting constraints, which each swimmer has to satisfy in order to achieve specific task performance goals and produce particular task outcomes. This overview updates understanding on inter-limb coordination in swimming to analyse the relationship between coordination variability and stability in relation to interacting constraints (related to task, environment and organism) that swimmers may encounter during training and performance.

A bio-inspired agent-based programming environment for pervasive platforms

Abstract in English : Ubiquitous Computing is the emerging trend in computing systems. Based on this observation this thesis proposes an analysis of the hardware and environmental constraints that rule pervasive platforms. These constraints have a strong impact on the programming of such platforms. Therefore solutions are proposed to facilitate this programming both at the platform and node levels. The first contribution presented in this document proposes a combination of agentoriented programming with the principles of bio-inspiration (Phylogenesys, Ontogenesys and Epigenesys) to program pervasive platforms such as the PERvasive computing framework for modeling comPLEX virtually Unbounded Systems platform. The second contribution proposes a method to program efficiently parallelizable applications on each computing node of this platform. Résumé en Français : Basée sur le constat que les calculs ubiquitaires vont devenir le paradigme de programmation dans les années à venir, cette thèse propose une analyse des contraintes matérielles et environnementale auxquelles sont soumises les plateformes pervasives. Ces contraintes ayant un impact fort sur la programmation des plateformes. Des solutions sont donc proposées pour faciliter cette programmation tant au niveau de l'ensemble des noeuds qu'au niveau de chacun des noeuds de la plateforme. La première contribution présentée dans ce document propose d'utiliser une alliance de programmation orientée agent avec les grands principes de la bio-inspiration (Phylogénèse, Ontogénèse et Épigénèse). Ceci pour répondres aux contraintes de programmation de plateformes pervasives comme la plateforme PERvasive computing framework for modeling comPLEX virtually Unbounded Systems . La seconde contribution propose quant à elle une méthode permettant de programmer efficacement des applications parallélisable sur chaque noeud de calcul de la plateforme

La coordination scientifique dans les investigations criminelles: Proposition d'organisation, aspects éthiques ou de la nécessité d'un nouveau métier.

La criminalistique prend une place de plus en plus grande dans l'enquête judiciaire. Les enjeux scientifiques depuis la scène d'investigation jusqu'au procès pénal sont multiples. De nombreux intervenants sont amenés à se côtoyer : techniciens, scientifiques, médecins légistes, enquêteurs et magistrats. Des tensions sont perceptibles entre ceux-ci mais également quant à la place de la science dans le processus pénal. La raison principale de cette situation est que la prise en compte de l'indice matériel, dans l'enquête judiciaire et le procès pénal, n'est pas clairement établie. La formation des juristes et des enquêteurs ne leur permet pas de superviser les enquêtes scientifiques. Le rôle et la place des scientifiques dans l'enquête criminelle doivent être réexaminés. Par ailleurs, les méthodes de raisonnement en matière d'investigations scientifiques dans une affaire judiciaires sont complexes. Leur mauvaise appréhension participe aux tensions qui sont relevées. Ces méthodes doivent être approfondies. Le raisonnement médical constitue un modèle possible. Il s'enrichit de travaux menés en sémiotique. La résolution des tensions passe par la mise en place d'un nouveau personnage, le coordinateur criminalistique. Cela constitue un changement paradigmatique et une nouvelle activité scientifique complexe. Ce scientifique s'associe à l'enquêteur et au magistrat tout au long du processus judiciaire, depuis la scène d'investigation jusqu'au procès pénal. Ce paradigme s'impose quel que soit le modèle judiciaire, accusatoire ou inquisitoire et les structures institutionnelles. Cette thèse propose que ce coordinateur criminalistique soit un scientifique de haut niveau qui bénéficie d'une solide formation théorique et pratique. Cette approche est fondamentalement éthique car elle se focalise sur un témoin matériel, garantit la préservation des droits humains et définit un processus transparent et équilibré dans l'élaboration de la preuve.

Coordination pattern adaptability: energy cost of degenerate behaviors.

This study investigated behavioral adaptability, which could be defined as a blend between stability and flexibility of the limbs movement and their inter-limb coordination, when individuals received informational constraints. Seven expert breaststroke swimmers performed three 200-m in breaststroke at constant submaximal intensity. Each trial was performed randomly in a different coordination pattern: 'freely-chosen', 'maximal glide' and 'minimal glide'. Two underwater and four aerial cameras enabled 3D movement analysis in order to assess elbow and knee angles, elbow-knee pair coordination, intra-cyclic velocity variations of the center of mass, stroke rate and stroke length and inter-limb coordination. The energy cost of locomotion was calculated from gas exchanges and blood lactate concentration. The results showed significantly higher glide, intra-cyclic velocity variations and energy cost under 'maximal glide' compared to 'freely-chosen' instructional conditions, as well as higher reorganization of limb movement and inter-limb coordination (p<0.05). In the 'minimal glide' condition, the swimmers did not show significantly shorter glide and lower energy cost, but they exhibited significantly lower deceleration of the center of mass, as well as modified limb movement and inter-limb coordination (p<0.05). These results highlight that a variety of structural adaptations can functionally satisfy the task-goal.

Can wild ungulate carcasses provide enough biomass to maintain avian scavenger populations? An empirical assessment using a bio-inspired computational model

Background: The reduction in the amount of food available for European avian scavengers as a consequence of restrictive public health policies is a concern for managers and conservationists. Since 2002, the application of several sanitary regulations has limited the availability of feeding resources provided by domestic carcasses, but theoretical studies assessing whether the availability of food resources provided by wild ungulates are enough to cover energetic requirements are lacking. Methodology/Findings: We assessed food provided by a wild ungulate population in two areas of NE Spain inhabited by three vulture species and developed a P System computational model to assess the effects of the carrion resources provided on their population dynamics. We compared the real population trend with to a hypothetical scenario in which only food provided by wild ungulates was available. Simulation testing of the model suggests that wild ungulates constitute an important food resource in the Pyrenees and the vulture population inhabiting this area could grow if only the food provided by wild ungulates would be available. On the contrary, in the Pre-Pyrenees there is insufficient food to cover the energy requirements of avian scavenger guilds, declining sharply if biomass from domestic animals would not be available. Conclusions/Significance: Our results suggest that public health legislation can modify scavenger population trends if a large number of domestic ungulate carcasses disappear from the mountains. In this case, food provided by wild ungulates could be not enough and supplementary feeding could be necessary if other alternative food resources are not available (i.e. the reintroduction of wild ungulates), preferably in European Mediterranean scenarios sharing similar and socio-economic conditions where there are low densities of wild ungulates. Managers should anticipate the conservation actions required by assessing food availability and the possible scenarios in order to make the most suitable decisions.

L’influence de la gouvernance sur la capacité de changement du système de soins : l’exemple de l’implantation des groupes de médecine de famille

Cette thèse s’intéresse à la gouvernance de changements en contextes pluralistes. Nous souhaitons mieux comprendre l’exercice de gouvernance déployé pour développer et implanter un changement par le biais d’une politique publique visant la transformation d’organisations pluralistes. Pour ce faire, nous étudions l’émergence et l’implantation de la politique encadrant la création de groupes de médecine de famille (GMF) à l’aide d’études de cas correspondant à cinq GMF. Les cas sont informés par plus de cents entrevues réalisées en deux vagues ainsi que par une analyse documentaire et des questionnaires portant sur l’organisation du GMF. Trois articles constituent le cœur de la thèse. Dans le premier article, nous proposons une analyse de l’émergence et de l’implantation de la politique GMF à l’aide d’une perspective processuelle et contextuelle développée à partir du champ du changement organisationnel, tel qu’étudié en théorie des organisations. Les résultats démontrent que la gestion du changement en contexte pluraliste est liée à de multiples processus prescrits et construits. Nous avons qualifié ce phénomène de régulation de l’action social (regulation of collective action). La conceptualisation développée et les résultats de l’analyse permettent de mieux comprendre les interactions entre les processus, le contexte et la nature du changement. Le deuxième article propose une conceptualisation de la gouvernance permettant l’étude de la gouvernance en contextes pluralistes. La conceptualisation de la gouvernance proposée tire profit de plusieurs courants des sciences politiques et de l’administration publique. Elle considère la gouvernance comme un ensemble de processus auxquels participent plusieurs acteurs détenant des capacités variables de gouvernance. Ces processus émergent des actions des acteurs et des instruments qu’ils mobilisent. Ils permettent la réalisation des fonctions de la gouvernance (la prospective, la prise de décisions ainsi que la régulation) assurant la coordination de l’action collective. Le troisième article propose, comme le premier, une analyse de l’émergence et de l’implantation de la politique mais cette fois à l’aide de la conceptualisation de la gouvernance développée dans l’article précédent. Nos résultats permettent des apprentissages particuliers concernant les différentes fonctions de la gouvernance et les processus permettant leur réalisation. Ils révèlent l’influence du pluralisme sur les différentes fonctions de gouvernance. Dans un tel contexte, la fonction de régulation s’exerce de façon indirecte et est étroitement liée aux fonctions de prospective et de prise de décisions. Ces fonctions rendent possibles les apprentissages et le développement de consensus nécessaires à l’action collective. L’analyse des actions et des instruments a permis de mieux comprendre les multiples formes qu’ils prennent, en lien avec les contextes dans lesquels ils sont mobilisés. Les instruments indirects permettent les interactions (p. ex. commission d’étude, comité ou réunion) et la formalisation d’ententes entre acteurs (p. ex. des contrats ou des protocoles de soins). Ils se sont révélés fondamentaux pour coordonner les différents acteurs participant à la gouvernance, et ce tant aux niveaux organisationnel qu’inter organisationnel. Les résultats démontrent que les deux conceptualisations contribuent à l’étude de la gouvernance du changement. Nous avons développé deux perspectives inspirées par les sciences politiques, l’administration publique et la théorie des organisations et les analyses qu’elles ont permises ont révélé leur complémentarité. Les résultats permettent de mieux comprendre les processus impliqués dans un tel changement ainsi que leur lien avec les efforts déployés aux différents niveaux par les acteurs mobilisant leurs capacités de gouvernance pour influencer et construire la politique GMF.

Polyoxométallates hybrides : vers des systèmes covalents photoactifs dans le visible

Réalisé en cotutelle, sous la direction du Pr. Bernold Hasenknopf, à l'Institut Parisien de Chimie Moléculaire, Université Pierre et Marie Curie (Paris VI, France) et dans le cadre de l'Ecole Doctorale "Physique et Chimie des Matériaux" - Spécialité Chimie Inorganique (ED397).