Pseudoneglect and visual attention networks

Pseudoneglect represents the tendency for healthy individuals to show a slight but consistent bias in favour of stimuli appearing in the left visual field. The bias is often measured using variants of the line bisection task. An accurate model of the functional architecture of the visuospatial attention system must account for this widely observed phenomenon, as well as for modulation of the direction and magnitude of the bias within individuals by a variety of factors relating to the state of the participant and/or stimulus characteristics. To date, the neural correlates of pseudoneglect remain relatively unmapped. In the current thesis, I employed a combination of psychophysical measurements, electroencephalography (EEG) recording and transcranial direct current stimulation (tDCS) in an attempt to probe the neural generator(s) of pseudoneglect. In particular, I wished to utilise and investigate some of the factors known to modulate the bias (including age, time-on-task and the length of the to-be-bisected line) in order to identify neural processes and activity that are necessary and sufficient for the lateralized bias to arise. Across four experiments utilising a computerized version of a perceptual line bisection task, pseudoneglect was consistently observed at baseline in healthy young participants. However, decreased line length (experiments 1, 2 and 3), time-on-task (experiment 1) and healthy aging (experiment 3) were all found to modulate the bias. Specifically, all three modulations induced a rightward shift in subjective midpoint estimation. Additionally, the line length and time-on-task effects (experiment 1) and the line length and aging effects (experiment 3) were found to have additive relationships. In experiment 2, EEG measurements revealed the line length effect to be reflected in neural activity 100 – 200ms post-stimulus onset over source estimated posterior regions of the right hemisphere (RH: temporo-parietal junction (TPJ)). Long lines induced a hemispheric asymmetry in processing (in favour of the RH) during this period that was absent in short lines. In experiment 4, bi-parietal tDCS (Left Anodal/Right Cathodal) induced a polarity-specific rightward shift in bias, highlighting the crucial role played by parietal cortex in the genesis of pseudoneglect. The opposite polarity (Left Cathodal/Right Anodal) did not induce a change in bias. The combined results from the four experiments of the current thesis provide converging evidence as to the crucial role played by the RH in the genesis of pseudoneglect and in the processing of visual input more generally. The reduction in pseudoneglect with decreased line length, increased time-on-task and healthy aging may be explained by a reduction in RH function, and hence contribution to task processing, induced by each of these modulations. I discuss how behavioural and neuroimaging studies of pseudoneglect (and its various modulators) can provide empirical data upon which accurate formal models of visuospatial attention networks may be based and further tested.

Position-dependent spin-orbit coupling for ultracold atoms

We theoretically explore atomic Bose-Einstein condensates (BECs) subject to position-dependent spin-orbit coupling (SOC). This SOC can be produced by cyclically laser coupling four internal atomic ground (or metastable) states in an environment where the detuning from resonance depends on position. The resulting spin-orbit coupled BEC (SOBEC) phase separates into domains, each of which contain density modulations-stripes-aligned either along the x or y direction. In each domain, the stripe orientation is determined by the sign of the local detuning. When these stripes have mismatched spatial periods along domain boundaries, non-trivial topological spin textures form at the interface, including skyrmions-like spin vortices and anti-vortices. In contrast to vortices present in conventional rotating BECs, these spin-vortices are stable topological defects that are not present in the corresponding homogenous stripe-phase SOBECs.

A flexible bio-inspired hierarchical model for analyzing musical timbre

A flexible and multipurpose bio-inspired hierarchical model for analyzing musical timbre is presented in this paper. Inspired by findings in the fields of neuroscience, computational neuroscience, and psychoacoustics, not only does the model extract spectral and temporal characteristics of a signal, but it also analyzes amplitude modulations on different timescales. It uses a cochlear filter bank to resolve the spectral components of a sound, lateral inhibition to enhance spectral resolution, and a modulation filter bank to extract the global temporal envelope and roughness of the sound from amplitude modulations. The model was evaluated in three applications. First, it was used to simulate subjective data from two roughness experiments. Second, it was used for musical instrument classification using the k-NN algorithm and a Bayesian network. Third, it was applied to find the features that characterize sounds whose timbres were labeled in an audiovisual experiment. The successful application of the proposed model in these diverse tasks revealed its potential in capturing timbral information.

Measurement of target single-spin asymmetry in charged kaon electroproduction on a transversely polarized 3He target

The subject of quark transverse spin and transverse momentum distribution are two current research frontier in understanding the spin structure of the nucleons. The goal of the research reported in this dissertation is to extract new information on the quark transversity distribution and the novel transverse-momentum-dependent Sivers function in the neutron. A semi-inclusive deep inelastic scattering experiment was performed at the Hall A of the Jefferson laboratory using 5.9 GeV electron beam and a transversely polarized ^{3}He target. The scattered electrons and the produced hadrons (pions, kaons, and protons) were detected in coincidence with two large magnetic spectrometers. By regularly flipping the spin direction of the transversely polarized target, the single-spin-asymmetry (SSA) of the semi-inclusive deep inelastic reaction ^{3}He^{uparrow}(e,e'h^{\pm})X was measured over the kinematic range 0.13 < x < 0.41 and 1.3 < Q^{2} < 3.1 (GeV)^{2}. The SSA contains several different azimuthal angular modulations which are convolutions of quarks distribution functions in the nucleons and the quark fragmentation functions into hadrons. It is from the extraction of the various ``moments'' of these azimuthal angular distributions (Collins moment and Sivers moment) that we obtain information on the quark transversity distribution and the novel T-odd Sivers function. In this dissertation, I first introduced the theoretical background and experimental status of nucleon spins and the physics of SSA. I will then present the experimental setup and data collection of the JLab E06-010 experiment. Details of data analysis will be discussed next with emphasis on the kaon particle identification and the Ring-Imaging Cherenkov detector which are my major responsibilities in this experiment. Finally, results on the kaon Collins and Sivers moments extracted from the Maximum Likelihood method will be presented and interpreted. I will conclude with a discussion on the future prospects for this research.

Du western au crépusculaire : textualités et narrativités du genre pour une approche de l'image-fin

Notre étude porte le western crépusculaire et cherche plus précisément à extraire le « crépusculaire » du genre. L'épithète « crépusculaire », héritée du vocabulaire critique des années 1960 et 1970, définit généralement un nombre relativement restreint d'œuvres dont le récit met en scène des cowboys vieillissants dans un style qui privilégie un réalisme esthétique et psychologique, fréquemment associé à un révisionnisme historique, voire au « western pro-indien », mais qui se démarque par sa propension à filmer des protagonistes fatigués et dépassés par la marche de l'Histoire. Par un détour sur les formes littéraires ayant comme contexte diégétique l’Ouest américain (dime-novel et romans de la frontière), nous effectuons des allers et retours entre les formes épique et romanesque, entre l’Histoire et son mythe, entre le littéraire et le filmique pour mieux saisir la relation dyadique qu’entretient le western avec l’écriture, d’une part monumentale et d’autre part critique, de l’Histoire. Moins intéressée à l’esthétique des images qu’aux aspects narratologiques du film pris comme texte, notre approche tire profit des analyses littéraires pour remettre en cause les classifications étanches qui ont marqué l’évolution du western cinématographique. Nous étudions, à partir des intuitions d’André Bazin au sujet du sur-western, les modulations narratives du western ainsi que l’émergence d’une conscience critique à partir de ses héros mythologiques (notamment le cow-boy). Notre approche est à la fois épistémologique et transhistorique en ce qu’elle cherche à dégager du western crépusculaire un genre au-delà des genres, fondé sur une incitation à la narrativisation crépusculaire de la part du spectateur. Cette dernière, concentrée par une approche deleuzienne de l’image-cristal, renvoie non plus seulement à une conception existentialiste du personnage dans l’Histoire, mais aussi à une mise en relief pointue du hors-cadre du cinéma, moment de clairvoyance à la fois pragmatique et historicisant que nous définissons comme une image-fin, une image chronogénétique relevant de la contemporanéité de ses figures et de leurs auteurs.

A single theoretical framework for circular features processing in humans: orientation and direction of motion compared

Common computational principles underlie processing of various visual features in the cortex. They are considered to create similar patterns of contextual modulations in behavioral studies for different features as orientation and direction of motion. Here, I studied the possibility that a single theoretical framework, implemented in different visual areas, of circular feature coding and processing could explain these similarities in observations. Stimuli were created that allowed direct comparison of the contextual effects on orientation and motion direction with two different psychophysical probes: changes in weak and strong signal perception. One unique simplified theoretical model of circular feature coding including only inhibitory interactions, and decoding through standard vector average, successfully predicted the similarities in the two domains, while different feature population characteristics explained well the differences in modulation on both experimental probes. These results demonstrate how a single computational principle underlies processing of various features across the cortices.

Mécanismes psychophysiques et neuronaux de la compensation dynamique de multiples champs de force : facilitation et anticipation liée à des indices de couleur

Dans cette thèse, nous abordons le contrôle moteur du mouvement du coude à travers deux approches expérimentales : une première étude psychophysique a été effectuée chez les sujets humains, et une seconde implique des enregistrements neurophysiologiques chez le singe. Nous avons recensé plusieurs aspects non résolus jusqu’à présent dans l’apprentissage moteur, particulièrement concernant l’interférence survenant lors de l’adaptation à deux ou plusieurs champs de force anti-corrélés. Nous avons conçu un paradigme où des stimuli de couleur aident les sujets à prédire la nature du champ de force externe actuel avant qu’ils ne l’expérimentent physiquement durant des mouvements d’atteinte. Ces connaissances contextuelles faciliteraient l’adaptation à des champs de forces en diminuant l’interférence. Selon le modèle computationnel de l’apprentissage moteur MOSAIC (MOdular Selection And Identification model for Control), les stimuli de couleur aident les sujets à former « un modèle interne » de chaque champ de forces, à s’en rappeler et à faire la transition entre deux champs de force différents, sans interférence. Dans l’expérience psychophysique, quatre groupes de sujets humains ont exécuté des mouvements de flexion/extension du coude contre deux champs de forces. Chaque force visqueuse était associée à une couleur de l’écran de l’ordinateur et les deux forces étaient anti-corrélées : une force résistante (Vr) a été associée à la couleur rouge de l’écran et l’autre, assistante (Va), à la couleur verte de l’écran. Les deux premiers groupes de sujets étaient des groupes témoins : la couleur de l’écran changeait à chaque bloc de 4 essais, tandis que le champ de force ne changeait pas. Les sujets du groupe témoin Va ne rencontraient que la force assistante Va et les sujets du groupe témoin Vr performaient leurs mouvements uniquement contre une force résistante Vr. Ainsi, dans ces deux groupes témoins, les stimuli de couleur n’étaient pas pertinents pour adapter le mouvement et les sujets ne s’adaptaient qu’à une seule force (Va ou Vr). Dans les deux groupes expérimentaux, cependant, les sujets expérimentaient deux champs de forces différents dans les différents blocs d’essais (4 par bloc), associés à ces couleurs. Dans le premier groupe expérimental (groupe « indice certain », IC), la relation entre le champ de force et le stimulus (couleur de l’écran) était constante. La couleur rouge signalait toujours la force Vr tandis que la force Va était signalée par la couleur verte. L’adaptation aux deux forces anti-corrélées pour le groupe IC s’est avérée significative au cours des 10 jours d’entraînement et leurs mouvements étaient presque aussi bien ajustés que ceux des deux groupes témoins qui n’avaient expérimenté qu’une seule des deux forces. De plus, les sujets du groupe IC ont rapidement démontré des changements adaptatifs prédictifs dans leurs sorties motrices à chaque changement de couleur de l’écran, et ceci même durant leur première journée d’entraînement. Ceci démontre qu’ils pouvaient utiliser les stimuli de couleur afin de se rappeler de la commande motrice adéquate. Dans le deuxième groupe expérimental, la couleur de l’écran changeait régulièrement de vert à rouge à chaque transition de blocs d’essais, mais le changement des champs de forces était randomisé par rapport aux changements de couleur (groupe « indice-incertain », II). Ces sujets ont pris plus de temps à s’adapter aux champs de forces que les 3 autres groupes et ne pouvaient pas utiliser les stimuli de couleurs, qui n’étaient pas fiables puisque non systématiquement reliés aux champs de forces, pour faire des changements prédictifs dans leurs sorties motrices. Toutefois, tous les sujets de ce groupe ont développé une stratégie ingénieuse leur permettant d’émettre une réponse motrice « par défaut » afin de palper ou de sentir le type de la force qu’ils allaient rencontrer dans le premier essai de chaque bloc, à chaque changement de couleur. En effet, ils utilisaient la rétroaction proprioceptive liée à la nature du champ de force afin de prédire la sortie motrice appropriée pour les essais qui suivent, jusqu’au prochain changement de couleur d’écran qui signifiait la possibilité de changement de force. Cette stratégie était efficace puisque la force demeurait la même dans chaque bloc, pendant lequel la couleur de l’écran restait inchangée. Cette étude a démontré que les sujets du groupe II étaient capables d’utiliser les stimuli de couleur pour extraire des informations implicites et explicites nécessaires à la réalisation des mouvements, et qu’ils pouvaient utiliser ces informations pour diminuer l’interférence lors de l’adaptation aux forces anti-corrélées. Les résultats de cette première étude nous ont encouragés à étudier les mécanismes permettant aux sujets de se rappeler d’habiletés motrices multiples jumelées à des stimuli contextuels de couleur. Dans le cadre de notre deuxième étude, nos expériences ont été effectuées au niveau neuronal chez le singe. Notre but était alors d’élucider à quel point les neurones du cortex moteur primaire (M1) peuvent contribuer à la compensation d’un large éventail de différentes forces externes durant un mouvement de flexion/extension du coude. Par cette étude, nous avons testé l’hypothèse liée au modèle MOSAIC, selon laquelle il existe plusieurs modules contrôleurs dans le cervelet qui peuvent prédire chaque contexte et produire un signal de sortie motrice approprié pour un nombre restreint de conditions. Selon ce modèle, les neurones de M1 recevraient des entrées de la part de plusieurs contrôleurs cérébelleux spécialisés et montreraient ensuite une modulation appropriée de la réponse pour une large variété de conditions. Nous avons entraîné deux singes à adapter leurs mouvements de flexion/extension du coude dans le cadre de 5 champs de force différents : un champ nul ne présentant aucune perturbation, deux forces visqueuses anti-corrélées (assistante et résistante) qui dépendaient de la vitesse du mouvement et qui ressemblaient à celles utilisées dans notre étude psychophysique chez l’homme, une force élastique résistante qui dépendait de la position de l’articulation du coude et, finalement, un champ viscoélastique comportant une sommation linéaire de la force élastique et de la force visqueuse. Chaque champ de force était couplé à une couleur d’écran de l’ordinateur, donc nous avions un total de 5 couleurs différentes associées chacune à un champ de force (relation fixe). Les singes étaient bien adaptés aux 5 conditions de champs de forces et utilisaient les stimuli contextuels de couleur pour se rappeler de la sortie motrice appropriée au contexte de forces associé à chaque couleur, prédisant ainsi leur sortie motrice avant de sentir les effets du champ de force. Les enregistrements d’EMG ont permis d’éliminer la possibilité de co-contractions sous-tendant ces adaptations, étant donné que le patron des EMG était approprié pour compenser chaque condition de champ de force. En parallèle, les neurones de M1 ont montré des changements systématiques dans leurs activités, sur le plan unitaire et populationnel, dans chaque condition de champ de force, signalant les changements requis dans la direction, l’amplitude et le décours temporel de la sortie de force musculaire nécessaire pour compenser les 5 conditions de champs de force. Les changements dans le patron de réponse pour chaque champ de force étaient assez cohérents entre les divers neurones de M1, ce qui suggère que la plupart des neurones de M1 contribuent à la compensation de toutes les conditions de champs de force, conformément aux prédictions du modèle MOSAIC. Aussi, cette modulation de l’activité neuronale ne supporte pas l’hypothèse d’une organisation fortement modulaire de M1.

The Pierre Auger Observatory scaler mode for the study of solar activity modulation of galactic cosmic rays

Since data-taking began in January 2004, the Pierre Auger Observatory has been recording the count rates of low energy secondary cosmic ray particles for the self-calibration of the ground detectors of its surface detector array. After correcting for atmospheric effects, modulations of galactic cosmic rays due to solar activity and transient events are observed. Temporal variations related with the activity of the heliosphere can be determined with high accuracy due to the high total count rates. In this study, the available data are presented together with an analysis focused on the observation of Forbush decreases, where a strong correlation with neutron monitor data is found.

Rôle des protéoglycanes à héparane sulfate dans le transfert de gène des cellules CHO et HEK293

La possibilité de programmer une cellule dans le but de produire une protéine d’intérêt est apparue au début des années 1970 avec l’essor du génie génétique. Environ dix années plus tard, l’insuline issue de la plateforme de production microbienne Escherichia coli, fut la première protéine recombinante (r-protéine) humaine commercialisée. Les défis associés à la production de r-protéines plus complexes et glycosylées ont amené l’industrie biopharmaceutique à développer des systèmes d’expression en cellules de mammifères. Ces derniers permettent d’obtenir des protéines humaines correctement repliées et de ce fait, biologiquement actives. Afin de transférer le gène d’intérêt dans les cellules de mammifères, le polyéthylènimine (PEI) est certainement un des vecteurs synthétiques le plus utilisé en raison de son efficacité, mais aussi sa simplicité d’élaboration, son faible coût et sa stabilité en solution qui facilite son utilisation. Il est donc largement employé dans le contexte de la production de r-protéines à grande échelle et fait l’objet d’intenses recherches dans le domaine de la thérapie génique non virale. Le PEI est capable de condenser efficacement l’ADN plasmidique (vecteur d’expression contenant le gène d’intérêt) pour former des complexes de petites tailles appelés polyplexes. Ces derniers doivent contourner plusieurs étapes limitantes afin de délivrer le gène d’intérêt au noyau de la cellule hôte. Dans les conditions optimales du transfert de gène par le PEI, les polyplexes arborent une charge positive nette interagissant de manière électrostatique avec les protéoglycanes à héparane sulfate (HSPG) qui décorent la surface cellulaire. On observe deux familles d’HSPG exprimés en abondance à la surface des cellules de mammifères : les syndécanes (4 membres, SDC1-4) et les glypicanes (6 membres, GPC1-6). Si l’implication des HSPG dans l’attachement cellulaire des polyplexes est aujourd’hui largement acceptée, leur rôle individuel vis-à-vis de cet attachement et des étapes subséquentes du transfert de gène reste à confirmer. Après avoir optimisées les conditions de transfection des cellules de mammifères CHO et HEK293 dans le but de produire des r-protéines secrétées, nous avons entrepris des cinétiques de capture, d’internalisation des polyplexes et aussi d’expression du transgène afin de mieux comprendre le processus de transfert de gène. Nous avons pu observer des différences au niveau de ces paramètres de transfection dépendamment du système d’expression et des caractéristiques structurelles du PEI utilisé. Ces résultats présentés sous forme d’articles scientifiques constituent une base solide de l’enchaînement dans le temps des évènements essentiels à une transfection efficace des cellules CHO et HEK293 par le PEI. Chaque type cellulaire possède un profil d’expression des HSPG qui lui est propre, ces derniers étant plus ou moins permissifs au transfert de gène. En effet, une étude menée dans notre laboratoire montre que les SDC1 et SDC2 ont des rôles opposés vis-à-vis du transfert de gène. Alors que tous deux sont capables de lier les polyplexes, l’expression de SDC1 permet leur internalisation contrairement à l’expression de SDC2 qui l’inhibe. De plus, lorsque le SDC1 est exprimé à la surface des cellules HEK293, l’efficacité de transfection est augmentée de douze pourcents. En utilisant la capacité de SDC1 à induire l’internalisation des polyplexes, nous avons étudié le trafic intracellulaire des complexes SDC1 / polyplexes dans les cellules HEK293. De plus, nos observations suggèrent une nouvelle voie par laquelle les polyplexes pourraient atteindre efficacement le noyau cellulaire. Dans le contexte du transfert de gène, les HSPG sont essentiellement étudiés dans leur globalité. S’il est vrai que le rôle des syndécanes dans ce contexte est le sujet de quelques études, celui des glypicanes est inexploré. Grâce à une série de traitements chimiques et enzymatiques visant une approche « perte de fonction », l’importance de la sulfatation comme modification post-traductionnelle, l’effet des chaînes d’héparanes sulfates mais aussi des glypicanes sur l’attachement, l’internalisation des polyplexes, et l’expression du transgène ont été étudiés dans les cellules CHO et HEK293. L’ensemble de nos observations indique clairement que le rôle des HSPG dans le transfert de gène devrait être investigué individuellement plutôt que collectivement. En effet, le rôle spécifique de chaque membre des HSPG sur la capture des polyplexes et leur permissivité à l’expression génique demeure encore inconnu. En exprimant de manière transitoire chaque membre des syndécanes et glypicanes à la surface des cellules CHO, nous avons déterminé leur effet inhibiteur ou activateur sur la capture des polyplexes sans pouvoir conclure quant à l’effet de cette surexpression sur l’efficacité de transfection. Par contre, lorsqu’ils sont présents dans le milieu de culture, le domaine extracellulaire des HSPG réduit l’efficacité de transfection des cellules CHO sans induire la dissociation des polyplexes. Curieusement, lorsque chaque HSPG est exprimé de manière stable dans les cellules CHO, seulement une légère modulation de l’expression du transgène a pu être observée. Ces travaux ont contribué à la compréhension des mécanismes d'action du vecteur polycationique polyéthylènimine et à préciser le rôle des protéoglycanes à héparane sulfate dans le transfert de gène des cellules CHO et HEK293.

Bcl-xL (S49) and (S62) sequential phosphorylation/dephosphorylation during mitosis prevents chromosome instability and aneuploidy

Une caractéristique intéressante de la protéine Bcl-xL est la présence d'un domaine en boucle non-structurée entre les hélices α1 and α2 de la protéine. Ce domaine protéique n'est pas essentiel pour sa fonction anti-apoptotique et absent chez CED-9, la protéine orthologue chez Caenorhabditis elegans. A l'intérieur de ce domaine, Bcl-xL subit une phosphorylation et déphosphorylation dynamique sur les résidus Ser49 et Ser62 en phase G2 du cycle cellulaire et lors de la mitose. Lorsque ces résidus sont mutés et les protéines exprimées dans des cellules cancéreuses, les cellules démontrent plusieurs défauts mitotiques liés à l'instabilité chromosomique. Pour analyser les effets de Bcl-xL Ser49 et Ser62 dans les cellules normales, les présentes études ont été réalisées dans des cellules diploïdes humaines normales, et in vivo chez Caenorhabditis elegans. Dans une première étude, nous avons utilisé la lignée cellulaire de cellules fibroblastiques diploïdes humaines normales BJ, exprimant Bcl-xL (type sauvage), (S49A), (S49D), (S62A), (S62D) et les double (S49/62A) et (S49/62D) mutants. Les cellules exprimant les mutants de phosphorylation ont montré des cinétiques de doublement de la population cellulaire réduites. Ces effets sur la cinétique de doublement de la population cellulaire corrèle avec l'apparition de la sénescence cellulaire, sans impact sur les taux de mort cellulaire. Ces cellules sénescentes affichent des phénotypes typiques de sénescence associés notamment à haut niveau de l'activité β-galactosidase associée à la sénescence, la sécrétion d' interleukine-6, l'activation de p53 et de p21WAF1/ Cip1, un inhibiteur des complexes kinase cycline-dépendant, ainsi que la formation de foyers de chromatine nucléaire associés à γH2A.X. Les analyses de fluorescence par hybridation in situ et des caryotypes par coloration au Giemsa ont révélé que l'expression des mutants de phosphorylation de Bcl-xL provoquent de l'instabilité chromosomique et l'aneuploïdie. Ces résultats suggèrent que les cycles de phosphorylation et déphosphorylation dynamiques de Bcl-xL Ser49 et Ser62 sont importants dans le maintien de l'intégrité des chromosomes lors de la mitose dans les cellules normales. Dans une deuxième étude, nous avons entrepris des expériences chez Caenorhabditis elegans pour comprendre l'importance des résidus Ser49 et Ser62 de Bcl-xL in vivo. Les vers transgéniques portant les mutations de Bcl-xL (S49A, S62A, S49D, S62D et S49/62A) ont été générés et leurs effets ont été analysés sur les cellules germinales des jeunes vers adultes. Les vers portant les mutations de Bcl-xL ont montré une diminution de ponte et d'éclosion des oeufs, des variations de la longueur de leurs régions mitotiques et des zones de transition, des anomalies chromosomiques à leur stade de diplotène, et une augmentation de l'apoptose des cellules germinales. Certaines de ces souches transgéniques, en particulier les variants Ser/Ala, ont également montré des variations de durée de vie par rapport aux vers témoins. Ces observations in vivo ont confirmé l'importance de Ser49 et Ser62 à l'intérieur du domaine à boucle de Bcl-xL pour le maintien de la stabilité chromosomique. Ces études auront une incidence sur les futures stratégies visant à développer et à identifier des composés qui pourraient cibler non seulement le domaine anti-apoptotique de la protéine Bcl-xL, mais aussi son domaine mitotique pour la thérapie du cancer.

The impact of tides and waves on near-surface suspended sediment concentrations in the English Channel

Numerous ecological problems of continental shelf ecosystems require a refined knowledge of the evolution of suspended sediment concentrations (SSC). The present investigation focuses on the spatial and temporal variabilities of near-surface SSC in coastal waters of the English Channel (western Europe) by exploiting numerical predictions from the Regional Ocean Modeling System ROMS. Extending previous investigations of ROMS performances in the Channel, this analysis refines, with increased spatial and temporal resolutions, the characterization of near-surface SSC patterns revealing areas where concentrations are highly correlated with evolutions of tides and waves. Significant tidal modulations of near-surface concentrations are thus found in the eastern English Channel and the French Dover Strait while a pronounced influence of waves is exhibited in the Channel Islands Gulf. Coastal waters present furthermore strong SSC temporal variations, particularly noticeable during storm events of autumn and winter, with maximum near-surface concentrations exceeding 40 mg l−1 and increase by a factor from 10 to 18 in comparison with time-averaged concentrations. This temporal variability strongly depends on the granulometric distribution of suspended sediments characterized by local bi-modal contributions of silts and sands off coastal irregularities of the Isle of Wight, the Cotentin Peninsula and the southern Dover Strait.

Les interactions vestibulo-corticales qui sous-tendent le contrôle de la posture chez les sujets sains

Le système vestibulaire et le cortex moteur participent au contrôle de la posture, mais la nature de leurs interactions est peu documentée. Afin de caractériser les interactions vestibulo-corticales qui sous-tendent le contrôle de l’équilibre en position debout, l’activité électromyographique (EMG) du soléaire (SOL), du tibial antérieur (TA) et du péronier long (PERL) de la jambe droite a été enregistrée chez 14 sujets sains. La stimulation galvanique vestibulaire (GVS) a été appliquée avec la cathode derrière l’oreille droite ou gauche à différents intervalles inter-stimulus (ISIs) avant ou après la stimulation magnétique transcrânienne induisant des potentiels moteurs évoqués (MEPs) au niveau des muscles enregistrés. Lorsque que la cathode était à droite, une inhibition des MEPs a été observée au niveau du SOL à un ISI de 40 et 130 ms et une facilitation des MEPS a été observée au niveau TA à un ISI de 110 ms. Lorsque la cathode était à gauche, une facilitation des MEPs a été observée au niveau du SOL, du TA et du PERL à un ISI de 50, -10 et 0 ms respectivement. L’emplacement de ces interactions sur l’axe neural a été estimé en fonction des ISIs et en comparant l’effet de la GVS sur les MEPs à son effet sur l’EMG de base et sur le réflexe-H. Selon ces analyses, les modulations observées peuvent avoir lieu au niveau spinal ou au niveau supraspinal. Ces résultats suggèrent que les commandes de la voie corticospinale peuvent être modulées par le système vestibulaire à différents niveaux de l’axe neuronal.

Magnetic Nanoparticle-based Targeted Drug Delivery for Treatment of Neuro-AIDS and Drug Addiction

Brain is one of the safe sanctuaries for HIV and, in turn, continuously supplies active viruses to the periphery. Additionally, HIV infection in brain results in several mild-to-severe neuro-immunological complications termed neuroAIDS. One-tenth of HIV-infected population is addicted to recreational drugs such as opiates, alcohol, nicotine, marijuana, etc. which share common target-areas in the brain with HIV. Interestingly, intensity of neuropathogenesis is remarkably enhanced due to exposure of recreational drugs during HIV infection. Current treatments to alleviate either the individual or synergistic effects of abusive drugs and HIV on neuronal modulations are less effective at CNS level, basically due to impermeability of therapeutic molecules across blood-brain barrier (BBB). Despite exciting advancement of nanotechnology in drug delivery, existing nanovehicles such as dendrimers, polymers, micelles, etc. suffer from the lack of adequate BBB penetrability before the drugs are engulfed by the reticuloendothelial system cells as well as the uncertainty that if and when the nanocarrier reaches the brain. Therefore, in order to develop a fast, target-specific, safe, and effective approach for brain delivery of anti-addiction, anti-viral and neuroprotective drugs, we exploited the potential of magnetic nanoparticles (MNPs) which, in recent years, has attracted significant importance in biomedical applications. We hypothesize that under the influence of external (non-invasive) magnetic force, MNPs can deliver these drugs across BBB in most effective manner. Accordingly, in this dissertation, I delineated the pharmacokinetics and dynamics of MNPs bound anti-opioid, anti-HIV and neuroprotective drugs for delivery in brain. I have developed a liposome-based novel magnetized nanovehicle which, under the influence of external magnetic forces, can transmigrate and effectively deliver drugs across BBB without compromising its integrity. It is expected that the developed nanoformulations may be of high therapeutic significance for neuroAIDS and for drug addiction as well.

Small-plasmid-mediated antibiotic resistance is enhanced by increases in plasmid copy number and bacterial fitness

Plasmids play a key role in the horizontal spread of antibiotic resistance determinants among bacterial pathogens. When an antibiotic resistance plasmid arrives in a new bacterial host, it produces a fitness cost, causing a competitive disadvantage for the plasmid-bearing bacterium in the absence of antibiotics. On the other hand, in the presence of antibiotics, the plasmid promotes the survival of the clone. The adaptations experienced by plasmid and bacterium in the presence of antibiotics during the first generations of coexistence will be crucial for the progress of the infection and the maintenance of plasmid-mediated resistance once the treatment is over. Here we developed a model system using the human pathogen Haemophilus influenzae carrying the small plasmid pB1000 conferring resistance to β-lactam antibiotics to investigate host and plasmid adaptations in the course of a simulated ampicillin therapy. Our results proved that plasmid-bearing clones compensated for the fitness disadvantage during the first 100 generations of plasmid-host adaptation. In addition, ampicillin treatment was associated with an increase in pB1000 copy number. The augmentation in both bacterial fitness and plasmid copy number gave rise to H. influenzae populations with higher ampicillin resistance levels. In conclusion, we show here that the modulations in bacterial fitness and plasmid copy number help a plasmid-bearing bacterium to adapt during antibiotic therapy, promoting both the survival of the host and the spread of the plasmid.

Les interactions vestibulo-corticales qui sous-tendent le contrôle de la posture chez les sujets sains

Le système vestibulaire et le cortex moteur participent au contrôle de la posture, mais la nature de leurs interactions est peu documentée. Afin de caractériser les interactions vestibulo-corticales qui sous-tendent le contrôle de l’équilibre en position debout, l’activité électromyographique (EMG) du soléaire (SOL), du tibial antérieur (TA) et du péronier long (PERL) de la jambe droite a été enregistrée chez 14 sujets sains. La stimulation galvanique vestibulaire (GVS) a été appliquée avec la cathode derrière l’oreille droite ou gauche à différents intervalles inter-stimulus (ISIs) avant ou après la stimulation magnétique transcrânienne induisant des potentiels moteurs évoqués (MEPs) au niveau des muscles enregistrés. Lorsque que la cathode était à droite, une inhibition des MEPs a été observée au niveau du SOL à un ISI de 40 et 130 ms et une facilitation des MEPS a été observée au niveau TA à un ISI de 110 ms. Lorsque la cathode était à gauche, une facilitation des MEPs a été observée au niveau du SOL, du TA et du PERL à un ISI de 50, -10 et 0 ms respectivement. L’emplacement de ces interactions sur l’axe neural a été estimé en fonction des ISIs et en comparant l’effet de la GVS sur les MEPs à son effet sur l’EMG de base et sur le réflexe-H. Selon ces analyses, les modulations observées peuvent avoir lieu au niveau spinal ou au niveau supraspinal. Ces résultats suggèrent que les commandes de la voie corticospinale peuvent être modulées par le système vestibulaire à différents niveaux de l’axe neuronal.