Glutamatergic regulation of mitochondrial ion dynamics in astrocytes

Résumé grand public :Le cerveau se compose de cellules nerveuses appelées neurones et de cellules gliales dont font partie les astrocytes. Les neurones communiquent entre eux par signaux électriques et en libérant des molécules de signalisation comme le glutamate. Les astrocytes ont eux pour charge de capter le glucose depuis le sang circulant dans les vaisseaux sanguins, de le transformer et de le transmettre aux neurones pour qu'ils puissent l'utiliser comme source d'énergie. L'astrocyte peut ensuite utiliser ce glucose de deux façons différentes pour produire de l'énergie : la première s'opère dans des structures appelées mitochondries qui sont capables de produire plus de trente molécules riches en énergie (ATP) à partir d'une seule molécule de glucose ; la seconde possibilité appelée glycolyse peut produire deux molécules d'ATP et un dérivé du glucose appelé lactate. Une théorie couramment débattue propose que lorsque les astrocytes capturent le glutamate libéré par les neurones, ils libèrent en réponse du lactate qui servirait de base énergétique aux neurones. Cependant, ce mécanisme n'envisage pas une augmentation de l'activité des mitochondries des astrocytes, ce qui serait pourtant bien plus efficace pour produire de l'énergie.En utilisant la microscopie par fluorescence, nous avons pu mesurer les changements de concentrations ioniques dans les mitochondries d'astrocytes soumis à une stimulation glutamatergique. Nous avons démontré que les mitochondries des astrocytes manifestent des augmentations spontanées et transitoires de leur concentrations ioniques, dont la fréquence était diminuée au cours d'une stimulation avec du glutamate. Nous avons ensuite montré que la capture de glutamate augmentait la concentration en sodium et acidifiait les mitochondries des astrocytes. En approfondissant ces mécanismes, plusieurs éléments ont suggéré que l'acidification induite diminuerait le potentiel de synthèse d'énergie d'origine mitochondriale et la consommation d'oxygène dans les astrocytes. En résumé, l'ensemble de ces travaux suggère que la signalisation neuronale impliquant le glutamate dicte aux astrocytes de sacrifier temporairement l'efficacité de leur métabolisme énergétique, en diminuant l'activité de leurs mitochondries, afin d'augmenter la disponibilité des ressources énergétiques utiles aux neurones.Résumé :La remarquable efficacité du cerveau à compiler et propager des informations coûte au corps humain 20% de son budget énergétique total. Par conséquent, les mécanismes cellulaires responsables du métabolisme énergétique cérébral se sont adéquatement développés pour répondre aux besoins énergétiques du cerveau. Les dernières découvertes en neuroénergétique tendent à démontrer que le site principal de consommation d'énergie dans le cerveau est situé dans les processus astrocytaires qui entourent les synapses excitatrices. Un nombre croissant de preuves scientifiques a maintenant montré que le transport astrocytaire de glutamate est responsable d'un coût métabolique important qui est majoritairement pris en charge par une augmentation de l'activité glycolytique. Cependant, les astrocytes possèdent également un important métabolisme énergétique de type mitochondrial. Par conséquent, la localisation spatiale des mitochondries à proximité des transporteurs de glutamate suggère l'existence d'un mécanisme régulant le métabolisme énergétique astrocytaire, en particulier le métabolisme mitochondrial.Afin de fournir une explication à ce paradoxe énergétique, nous avons utilisé des techniques d'imagerie par fluorescence pour mesurer les modifications de concentrations ioniques spontanées et évoquées par une stimulation glutamatergique dans des astrocytes corticaux de souris. Nous avons montré que les mitochondries d'astrocytes au repos manifestaient des changements individuels, spontanés et sélectifs de leur potentiel électrique, de leur pH et de leur concentration en sodium. Nous avons trouvé que le glutamate diminuait la fréquence des augmentations spontanées de sodium en diminuant le niveau cellulaire d'ATP. Nous avons ensuite étudié la possibilité d'une régulation du métabolisme mitochondrial astrocytaire par le glutamate. Nous avons montré que le glutamate initie dans la population mitochondriale une augmentation rapide de la concentration en sodium due à l'augmentation cytosolique de sodium. Nous avons également montré que le relâchement neuronal de glutamate induit une acidification mitochondriale dans les astrocytes. Nos résultats ont indiqué que l'acidification induite par le glutamate induit une diminution de la production de radicaux libres et de la consommation d'oxygène par les astrocytes. Ces études ont montré que les mitochondries des astrocytes sont régulées individuellement et adaptent leur activité selon l'environnement intracellulaire. L'adaptation dynamique du métabolisme énergétique mitochondrial opéré par le glutamate permet d'augmenter la quantité d'oxygène disponible et amène au relâchement de lactate, tous deux bénéfiques pour les neurones.Abstract :The remarkable efficiency of the brain to compute and communicate information costs the body 20% of its total energy budget. Therefore, the cellular mechanisms responsible for brain energy metabolism developed adequately to face the energy needs. Recent advances in neuroenergetics tend to indicate that the main site of energy consumption in the brain is the astroglial process ensheating activated excitatory synapses. A large body of evidence has now shown that glutamate uptake by astrocytes surrounding synapses is responsible for a significant metabolic cost, whose metabolic response is apparently mainly glycolytic. However, astrocytes have also a significant mitochondrial oxidative metabolism. Therefore, the location of mitochondria close to glutamate transporters raises the question of the existence of mechanisms for tuning their energy metabolism, in particular their mitochondrial metabolism.To tackle these issues, we used real time imaging techniques to study mitochondrial ionic alterations occurring at resting state and during glutamatergic stimulation of mouse cortical astrocytes. We showed that mitochondria of intact resting astrocytes exhibited individual spontaneous and selective alterations of their electrical potential, pH and Na+ concentration. We found that glutamate decreased the frequency of mitochondrial Na+ transient activity by decreasing the cellular level of ATP. We then investigated a possible link between glutamatergic transmission and mitochondrial metabolism in astrocytes. We showed that glutamate triggered a rapid Na+ concentration increase in the mitochondrial population as a result of plasma-membrane Na+-dependent uptake. We then demonstrated that neuronally released glutamate also induced a mitochondrial acidification in astrocytes. Glutamate induced a pH-mediated and cytoprotective decrease of mitochondrial metabolism that diminished oxygen consumption. Taken together, these studies showed that astrocytes contain mitochondria that are individually regulated and sense the intracellular environment to modulate their own activity. The dynamic regulation of astrocyte mitochondrial energy output operated by glutamate allows increasing oxygen availability and lactate production both being beneficial for neurons.

L'exploitation des eaux souterraines en Syrie centrale : construction de diagnostics et politiques d'intervention

Syrian dry areas have been for several millennia a place of interaction between human populations and the environment. If environmental constraints and heterogeneity condition the human occupation and exploitation of resources, socio-political, economic and historical elements play a fundamental role. Since the late 1980s, Syrian dry areas are viewed as suffering a serious water crisis, due to groundwater overdraft. The Syrian administration and international development agencies believe that groundwater overexploitation is also leading to a decline of agricultural activities and to poverty increase. Action is thus required to address these problems.However, the overexploitation diagnosis needs to be reviewed. The overexploitation discourse appears in the context of Syria's opening to international organizations and to the market economy. It echoes the international discourse of "global water crisis". The diagnosis is based on national indicators recycling old Soviet data that has not been updated. In the post-Soviet era, the Syrian national water policy seems to abandon large surface water irrigation projects in favor of a strategy of water use rationalization and groundwater conservation in crisis regions, especially in the district of Salamieh.This groundwater conservation policy has a number of inconsistencies. It is justified for the administration and also probably for international donors, since it responds to an indisputable environmental emergency. However, efforts to conserve water are anecdotal or even counterproductive. The water conservation policy appears a posteriori as an extension of the national policy of food self-sufficiency. The dominant interpretation of overexploitation, and more generally of the water crisis, prevents any controversary approach of the status of resources and of the agricultural system in general and thus destroys any attempt to discuss alternatives with respect to groundwater management, allocation, and their inclusion in development programs.A revisited diagnosis of the situation needs to take into account spatial and temporal dimensions of the groundwater exploitation and to analyze the co-evolution of hydrogeological and agricultural systems. It should highlight the adjustments adopted to cope with environmental and economic variability, changes of water availability and regulatory measures enforcements. These elements play an important role for water availability and for the spatial, temporal, sectoral allocation of water resource. The groundwater exploitation in the last century has obviously had an impact on the environment, but the changes are not necessarily catastrophic.The current groundwater use in central Syria increases the uncertainty by reducing the ability of aquifers to buffer climatic changes. However, the climatic factor is not the only source of uncertainty. The high volatility of commodity prices, fuel, land and water, depending on the market but also on the will (and capacity) of the Syrian State to preserve social peace is a strong source of uncertainty. The research should consider the whole range of possibilities and propose alternatives that take into consideration the risks they imply for the water users, the political will to support or not the local access to water - thus involving a redefinition of the economic and social objectives - and finally the ability of international organizations to reconsider pre-established diagnoses.

Attachment among Adoptive Families: Two Emipirical Studies in an International Context

The present dissertation analyzed the construct of attachment at different time points, specifically focusing on two phases of adoptive family life that have so far received little attention from investigators. Study 1 focused on the first months of adoption, and analyzed the development of the attachment relationship to new caregivers. The sample was composed of a small but homogeneous group (n=6) of Korean-born children, adopted by Italian parents. The Parent Attachment Diary (Dozier & Stovall, 1997) was utilized to assess the child's attachment behavior. We assessed these behavior for the first 3 months after placement into adoption. Results showed a double variability of attachment behavior: within subjects during the 3-months, and between subjects, with just half of the children developing a stable pattern of attachment. In order to test the growth trajectories of attachment behavior, Hierarchical Linear Models (Bryk & Raudenbush, 1992) were also applied, but no significant population trend was identified. Study 2 analyzed attachment among adoptees during the sensitive period of adolescence. Data was derived from an international collection (n= 104, from Belgium Italy, and Romania) of semi-structured clinical interviews (with adolescents and with their adoptive parents), as well as from questionnaires. The purpose of this study was to detect the role played by risk and protective factors on the adoptee's behavioral and socio-emotional outcomes. In addition, we tested the possible interactions between the different attachment representations within the adoptive family. Results showed that pre-adoptive risk predicted the adolescent's adjustment; however, parental representations constituted an important moderator of this relationship. Moreover, the adolescent's security of attachment partially mediated the relationship between age at placement and later behavioral problems. In conclusion, the two present attachment studies highlighted the notable rate of change of attachment behavior over time, which showed its underlying plasticity, and thus the possible reparatory value of the adoption practice. Since parents have been proven to play an important role, especially in adolescence, the post-adoption support acquires even more importance in order to help parents promoting a positive and stable relational environment over time. - L'objectif de cette thèse est de décrire la formation des relations d'attachement chez les enfants et les adolescents adoptés, lors de deux phases particulières de la vie de la famille adoptive, qui ont été relativement peu étudiées. L'Étude 1 analyse les premiers mois après l'adoption, avec le but de comprendre si, et comment, une relation d'attachement aux nouveaux parents se développe. L'échantillon est composé d'un petit groupe (n = 6) d'enfants provenant de Corée du Sud, adoptés par des parents Italiens. A l'aide du Parent Attachment Diary (Dozier & Stovall, 1997), des observations des comportements d'attachement de l'enfant ont été recueillies chaque jour au cours des 3 premiers mois après l'arrivée. Les résultats montrent une double variabilité des comportements d'attachement: au niveau inter- et intra-individuel ; au premier de ces niveaux, seuleme la moitié des enfants parvient à développer un pattern stable d'attachement ; au niveau intra-individuel, les trajectoires de développement des comportements d'attachement ont été testées à l'aide de Modèles Linéaires Hiérarchiques (Bryk et Raudenbush, 1992), mais aucune tendance significative n'a pu être révélée. L'Étude 2 vise à analyser l'attachement chez des enfants adoptés dans l'enfance, lors de la période particulièrement sensible de l'adolescence. Les données sont issues d'un base de données internationale (n = 104, Belgique, Italie et Roumanie), composée d' entretiens cliniques semi-structurées (auprès de l'adolescents et des ses parents adoptifs), ainsi que de questionnaires. Les analyses statistiques visent à détecter la présence de facteurs de risque et de protection relativement à l'attachement et aux problèmes de comportement de l'enfant adopté. En outre, la présence d'interactions entre les représentations d'attachement des membres de la famille adoptive est évaluée. Les résultats montrent que les risques associés à la période pré-adoptive prédisent la qualité du bien-être de l'adolescent, mais les représentations parentales constituent un modérateur important de cette relation. En outre, la sécurité de l'attachement du jeune adopté médiatise partiellement la relation entre l'âge au moment du placement et les problèmes de comportement lors de l'adolescence. En conclusion, à l'aide de multiples données relatives à l'attachement, ces deux études soulignent son évolution notable au fil du temps, ce qui sous-tend la présence d'une certaine plasticité, et donc la possible valeur réparatrice de la pratique de l'adoption. Comme les parents semblent jouer un rôle important de ce point de vue, surtout à l'adolescence, cela renforce la notion d'un soutien post-adoption, en vue d'aider les parents à la promotion d'un environnement relationnel favorable et stable. - Il presente lavoro è volto ad analizzare l'attaccamento durante le due fasi della vita della famiglia adottiva che meno sono state indagate dalla letteratura. Lo Studio 1 aveva l'obiettivo di analizzare i primi mesi che seguono il collocamento del bambino, al fine di capire se e come una relazione di attaccamento verso i nuovi genitori si sviluppa. Il campione è composto da un piccolo gruppo (n = 6) di bambini provenienti dalla Corea del Sud e adottati da genitori italiani. Attraverso il Parent Attachment Diary (Stovall e Dozier, 1997) sono stati osservati quotidianamente, e per i primi tre mesi, i comportamenti di attaccamento del bambino. I risultati hanno mostrato una duplice variabilità: a livello intraindividuale (nell'arco dei 3 mesi), ed interindividuale, poiché solo la metà dei bambini ha sviluppato un pattern stabile di attaccamento. Per verificare le traiettorie di sviluppo di tali comportamenti, sono stati applicati i Modelli Lineari Gerarchici (Bryk & Raudenbush, 1992), che però non hanno stimato una tendenza significativa all'interno della popolazione. Obiettivo dello Studio 2 è stato quello di esaminare l'attaccamento nelle famiglie i cui figli adottivi si trovavano nella delicata fase adolescenziale. I dati, provenienti da una raccolta internazionale (n = 104, Belgio, Italia e Romania), erano costituiti da interviste cliniche semi-strutturate (con gli adolescenti e i propri genitori adottivi) e da questionari. Le analisi hanno indagato il ruolo dei fattori di rischio sullo sviluppo socio-emotivo e sugli eventuali problemi comportamentali dei ragazzi. Inoltre, sono state esaminate le possibili interazioni tra le diverse rappresentazioni di attaccamento dei membri della famiglia adottiva. I risultati hanno mostrato che il rischio pre-adottivo predice l'adattamento dell'adolescente, sebbene le rappresentazioni genitoriali costituiscano un importante moderatore di questa relazione. Inoltre, la sicurezza dell'attaccamento dell'adolescente media parzialmente la relazione tra età al momento dell'adozione e problemi comportamentali in adolescenza. In conclusione, attraverso i molteplici dati relativi all'attaccamento, i due studi ne hanno evidenziato il cambiamento nel tempo, a riprova della sua plasticità, e pertanto sottolineano il possibile valore riparativo dell'adozione. Dal momento che i genitori svolgono un ruolo importante, soprattutto in adolescenza, il supporto nel post- adozione diventa centrale per aiutarli a promuovere un ambiente relazionale favorevole e stabile nel tempo.

Characterization of high osmolarity-induced vacuole fragmentation in "Saccharomyces c."

La majorité des organelles d'une cellule adaptent leur nombre et leur taille pendant les processus de division cellulaire, de trafic vésiculaire ou suite à des changements environnementaux par des processus de fusion et de fragmentation membranaires. Ceci est valable notamment pour le golgi, les mitochondries, les péroxisomes et les lysosomes. La vacuole est le compartiment terminal de la voie endocytaire dans la levure Saccharomyces cerevisiae\ elle correspond aux lysosomes des cellules mammifères. Suite à un choc hyperosmotique, la vacuole se fragmente en plusieurs petites vésicules. Durant ce projet, cette fragmentation a été étudiée en utilisant la technique de microscopie confocale in vivo. J'ai observé que la division de la vacuole se produit d'une façon asymétrique. La première minute après le choc osmotique, les vacuoles rétrécissent et forment des longues invaginations tubulaires. Cette phase est dépendante de la protéine Vps1, un membre de la famille des protéines apparentées à la dynamine, ainsi que d'un gradient transmembranaire de protons. Pendant les 10-15 minutes qui suivent, des vésicules se détachent dans les régions où l'on observe les invaginations pendant la phase initiale. Cette deuxième phase qui mène à la fission des nouveaux compartiments vacuolaires dépend de la production du lipide PI(3,5)P2 par la protéine Fab1. J'ai établi la suite des événements du processus de fragmentation des vacuoles et propose la possibilité d'un rôle régulateur de la protéine kinase cycline-dépendante Pho85.¦En outre, j'ai tenté d'éclaircir plus spécifiquement le rôle de Vps1 pendant la fusion et fission des vacuoles. J'ai trouvé que tous les deux processus sont dépendants de l'activité GTPase de cette protéine. De plus l'association avec la membrane vacuolaire paraît régulée par le cycle d'hydrolyse du GTP. Vps1 peut lier la membrane sans la présence d'un autre facteur protéinique, ce qui permet de conclure à une interaction directe avec des lipides de la membrane. Cette interaction est au moins partiellement effectuée par le domaine GTPase, ce qui est une nouveauté pour un membre de cette famille de protéines. Une deuxième partie de Vps1, nommée insert B, est impliquée dans la liaison à la vacuole, soit par interaction directe avec la membrane, soit par régulation du domaine GTPase. En assumant que Vps1 détienne deux régions capables de liaison aux membranes, je conclus qu'elle pourrait fonctionner comme facteur de « tethering » lors de la fusion des vacuoles.¦-¦La cellule contient plusieurs sous-unités, appelées organelles, possédant chacune une fonction spécifique. Dépendant des processus qui s'y déroulent à l'intérieur, un environnement chimique spécifique est requis. Pour maintenir ces différentes conditions, les organelles sont séparées par des membranes. Lors de la division cellulaire ou en adaptation à des changements de milieu, les organelles doivent être capables de modifier leur morphologie. Cette adaptation a souvent lieu par fusion ou division des organelles. Le même principe est valable pour la vacuole dans la levure. La vacuole est une organelle qui sert principalement au stockage des aliments et à la dégradation des différents composants cellulaires. Alors que la fusion des vacuoles est un processus déjà bien décrit, la fragmentation des vacuoles a jusqu'ici été peu étudiée. Elle peut être induit par un choc osmotique: à cause de la concentration de sel élevé dans le milieu, le cytosol de la levure perd de l'eau. Par un flux d'eau de la vacuole au cytosol, la cellule est capable d'équilibrer celui-ci. Quand la vacuole perd du volume, elle doit réadapter le rapport entre surface membranaire et volume, ce qui se fait efficacement par une fragmentation d'une grande vacuole en plusieurs petites vésicules. Comment ce processus se déroule d'un point de vue morphologique n'a pas été décrit jusqu'à présent. En analysant la fragmentation vacuolaire par microscopie, j'ai trouvé que celle-ci se déroule en deux phases. Pendant la première minute suivant le choc osmotique, les vacuoles rétrécissent et forment des longues invaginations tubulaires. Cette phase dépend de la protéine Vps1, un membre de la famille des protéines apparentées à la dynamine, ainsi que du gradient transmembranaire de protons. Ce gradient s'établit par une pompe membranaire, la V-ATPase, qui transporte des protons dans la vacuole en utilisant l'énergie libérée par hydrolyse d'ATP. Après cette phase initiale, la formation de nouvelles vésicules vacuolaires dépend de la synthèse du lipide PI(3,5)P2.¦Dans la deuxième partie de l'étude, j'ai tenté de décrire comment Vps1 lie la membrane pour effectuer un remodelage de la vacuole. Vps1 est nécessaire pour la fusion et la fragmentation des vacuoles. J'ai découvert que tous les deux processus dépendent de sa capacité d'hydrolyser du GTP. Ainsi l'association avec la membrane est couplée au cycle d'hydrolyse du GTP. Vps1 peut lier la membrane sans la présence d'une autre protéine, et interagit donc très probablement avec les lipides de la membrane. Deux parties différentes de la protéine sont impliquées dans la liaison, dont une, inattendue, le domaine GTPase.¦-¦Numerous organelles undergo membrane fission and fusion events during cell division, vesicular traffic, or in response to changes in environmental conditions. Examples include Golgi (Acharya et al., 1998) mitochondria (Bleazard et al., 1999) peroxisomes (Kuravi et al., 2006) and lysosomes (Ward et al., 1997). In the yeast Saccharomyces cerevisiae the vacuole is the terminal component of the endocytic pathway and corresponds to lysosomes in mammalian cells. Yeast vacuoles fragment into multiple small vesicles in response to a hypertonic shock. This rapid and homogeneous reaction can serve as a model to study the requirements of the fragmentation process. Here, I investigated osmotically induced fragmentation by time-lapse microscopy. I observe that the small fragmentation products originate directly from the large central vacuole by asymmetric scission rather than by consecutive equal divisions and that fragmentation occurs in two distinct phases. During the first minute, vacuoles shrink and generate deep invaginations, leaving behind tubular structures. This phase requires the dynamin-like GTPase Vps1 and the vacuolar proton gradient. In the subsequent 10-15 minutes, vesicles pinch off from the tubular structures in a polarized fashion, directly generating fragmentation products of the final size. This phase depends on the production of phosphatidylinositol- 3,5-bisphosphate by the Fab1 complex. I suggest a possible regulation of vacuole fragmentation by the CDK Pho85. Based on my microscopy study I established a sequential involvement of the different fission factors.¦In addition to the morphological description of vacuole fragmentation I more specifically aimed to shed some light on the role of Vps1 in vacuole fragmentation and fusion. I find that both functions are dependent on the GTPase activity of the protein and that also the membrane association of the dynamin-like protein is coupled to the GTPase cycle. I found that Vps1 has the capacity for direct lipid binding on the vacuole and that this lipid binding is at least partially mediated through residues in the GTPase domain, a complete novelty for a dynamin family member. A second stretch located in the region of insert Β has also membrane-binding activity or regulates the association with the vacuole through the GTPase domain. Under the assumption of two membrane-binding regions I speculate on Vps1 as a possible tethering factor for vacuole fusion.

Exposition environmentale à certains virus

Les virus sont présents dans la plupart des environnements. Grâce aux outils moléculaires, il est maintenant possible de les mettre en évidence facilement, ce qui était difficile auparavant car cela nécessitait une infrastructure relativement complexe (cultures cellulaires ou inoculation à des animaux). En 2002, à l'aide de la métagénomique, une approche expérimentale a permis de montrer la présence de > 5 000 virus différents dans 200 litres d'eau de mer (Breitbart et al., 2002). Tous ces virus étaient essentiellement de nouvelles espèces. Ainsi, les études cherchant à détecter des virus pathogènes dans des échantillons environnementaux se sont multipliées afin de mieux comprendre leurs cycles vitaux, leurs voies de contamination et leur survie dans la nature. L'homme et les animaux contractent des virus essentiellement par ingestion d'eau contaminée ou par voies manuportée et aéroportée. Certains de ces virus (i.e. virus de la grippe aviaire H5N1, SRAS) sont à l'origine de sérieux problèmes de santé publique de par : leur dissémination rapide, leur caractère zoonotique et la difficulté à traiter les personnes atteintes.Les trois articles présentés dans cette note montrent 1) les propriétés de survie étonnantes de l'adénovirus dans les eaux souterraines ; 2) la dynamique saisonnière du norovirus également dans les eaux souterraines et 3) le rôle de la toux dans la dissémination du virus de la grippe. [Auteurs]

Role of genetic and social factors in modulating the efficiency of division of labour in social insects

Summary : Division of labour is one of the most fascinating aspects of social insects. The efficient allocation of individuals to a multitude of different tasks requires a dynamic adjustment in response to the demands of a changing environment. A considerable number of theoretical models have focussed on identifying the mechanisms allowing colonies to perform efficient task allocation. The large majority of these models are built on the observation that individuals in a colony vary in their propensity (response threshold) to perform different tasks. Since individuals with a low threshold for a given task stimulus are more likely to perform that task than individuals with a high threshold, infra-colony variation in individual thresholds results in colony division of labour. These theoretical models suggest that variation in individual thresholds is affected by the within-colony genetic diversity. However, the models have not considered the genetic architecture underlying the individual response thresholds. This is important because a better understanding of division of labour requires determining how genotypic variation relates to differences in infra-colony response threshold distributions. In this thesis, we investigated the combined influence on task allocation efficiency of both, the within-colony genetic variability (stemming from variation in the number of matings by queens) and the number of genes underlying the response thresholds. We used an agent-based simulator to model a situation where workers in a colony had to perform either a regulatory task (where the amount of a given food item in the colony had to be maintained within predefined bounds) or a foraging task (where the quantity of a second type of food item collected had to be the highest possible). The performance of colonies was a function of workers being able to perform both tasks efficiently. To study the effect of within-colony genetic diversity, we compared the performance of colonies with queens mated with varying number of males. On the other hand, the influence of genetic architecture was investigated by varying the number of loci underlying the response threshold of the foraging and regulatory tasks. Artificial evolution was used to evolve the allelic values underlying the tasks thresholds. The results revealed that multiple matings always translated into higher colony performance, whatever the number of loci encoding the thresholds of the regulatory and foraging tasks. However, the beneficial effect of additional matings was particularly important when the genetic architecture of queens comprised one or few genes for the foraging task's threshold. By contrast, higher number of genes encoding the foraging task reduced colony performance with the detrimental effect being stronger when queens had mated with several males. Finally, the number of genes determining the threshold for the regulatory task only had a minor but incremental effect on colony performance. Overall, our numerical experiments indicate the importance of considering the effects of queen mating frequency, genetic architecture underlying task thresholds and the type of task performed when investigating the factors regulating the efficiency of division of labour in social insects. In this thesis we also investigate the task allocation efficiency of response threshold models and compare them with neural networks. While response threshold models are widely used amongst theoretical biologists interested in division of labour in social insects, our simulation reveals that they perform poorly compared to a neural network model. A major shortcoming of response thresholds is that they fail at one of the most crucial requirement of division of labour, the ability of individuals in a colony to efficiently switch between tasks under varying environmental conditions. Moreover, the intrinsic properties of the threshold models are that they lead to a large proportion of idle workers. Our results highlight these limitations of the response threshold models and provide an adequate substitute. Altogether, the experiments presented in this thesis provide novel contributions to the understanding of how division of labour in social insects is influenced by queen mating frequency and genetic architecture underlying worker task thresholds. Moreover, the thesis also provides a novel model of the mechanisms underlying worker task allocation that maybe more generally applicable than the widely used response threshold models. Resumé : La répartition du travail est l'un des aspects les plus fascinants des insectes vivant en société. Une allocation efficace de la multitude de différentes tâches entre individus demande un ajustement dynamique afin de répondre aux exigences d'un environnement en constant changement. Un nombre considérable de modèles théoriques se sont attachés à identifier les mécanismes permettant aux colonies d'effectuer une allocation efficace des tâches. La grande majorité des ces modèles sont basés sur le constat que les individus d'une même colonie diffèrent dans leur propension (inclination à répondre) à effectuer différentes tâches. Etant donné que les individus possédant un faible seuil de réponse à un stimulus associé à une tâche donnée sont plus disposés à effectuer cette dernière que les individus possédant un seuil élevé, les différences de seuils parmi les individus vivant au sein d'une même colonie mènent à une certaine répartition du travail. Ces modèles théoriques suggèrent que la variation des seuils des individus est affectée par la diversité génétique propre à la colonie. Cependant, ces modèles ne considèrent pas la structure génétique qui est à la base des seuils de réponse individuels. Ceci est très important car une meilleure compréhension de la répartition du travail requière de déterminer de quelle manière les variations génotypiques sont associées aux différentes distributions de seuils de réponse à l'intérieur d'une même colonie. Dans le cadre de cette thèse, nous étudions l'influence combinée de la variabilité génétique d'une colonie (qui prend son origine dans la variation du nombre d'accouplements des reines) avec le nombre de gènes supportant les seuils de réponse, vis-à-vis de la performance de l'allocation des tâches. Nous avons utilisé un simulateur basé sur des agents pour modéliser une situation où les travailleurs d'une colonie devaient accomplir une tâche de régulation (1a quantité d'une nourriture donnée doit être maintenue à l'intérieur d'un certain intervalle) ou une tâche de recherche de nourriture (la quantité d'une certaine nourriture doit être accumulée autant que possible). Dans ce contexte, 'efficacité des colonies tient en partie des travailleurs qui sont capable d'effectuer les deux tâches de manière efficace. Pour étudier l'effet de la diversité génétique d'une colonie, nous comparons l'efficacité des colonies possédant des reines qui s'accouplent avec un nombre variant de mâles. D'autre part, l'influence de la structure génétique a été étudiée en variant le nombre de loci à la base du seuil de réponse des deux tâches de régulation et de recherche de nourriture. Une évolution artificielle a été réalisée pour évoluer les valeurs alléliques qui sont à l'origine de ces seuils de réponse. Les résultats ont révélé que de nombreux accouplements se traduisaient toujours en une plus grande performance de la colonie, quelque soit le nombre de loci encodant les seuils des tâches de régulation et de recherche de nourriture. Cependant, les effets bénéfiques d'accouplements additionnels ont été particulièrement important lorsque la structure génétique des reines comprenait un ou quelques gènes pour le seuil de réponse pour la tâche de recherche de nourriture. D'autre part, un nombre plus élevé de gènes encodant la tâche de recherche de nourriture a diminué la performance de la colonie avec un effet nuisible d'autant plus fort lorsque les reines s'accouplent avec plusieurs mâles. Finalement, le nombre de gènes déterminant le seuil pour la tâche de régulation eu seulement un effet mineur mais incrémental sur la performance de la colonie. Pour conclure, nos expériences numériques révèlent l'importance de considérer les effets associés à la fréquence d'accouplement des reines, à la structure génétique qui est à l'origine des seuils de réponse pour les tâches ainsi qu'au type de tâche effectué au moment d'étudier les facteurs qui régulent l'efficacité de la répartition du travail chez les insectes vivant en communauté. Dans cette thèse, nous étudions l'efficacité de l'allocation des tâches des modèles prenant en compte des seuils de réponses, et les comparons à des réseaux de neurones. Alors que les modèles basés sur des seuils de réponse sont couramment utilisés parmi les biologistes intéressés par la répartition des tâches chez les insectes vivant en société, notre simulation montre qu'ils se révèlent peu efficace comparé à un modèle faisant usage de réseaux de neurones. Un point faible majeur des seuils de réponse est qu'ils échouent sur un point crucial nécessaire à la répartition des tâches, la capacité des individus d'une colonie à commuter efficacement entre des tâches soumises à des conditions environnementales changeantes. De plus, les propriétés intrinsèques des modèles basés sur l'utilisation de seuils conduisent à de larges populations de travailleurs inactifs. Nos résultats mettent en évidence les limites de ces modèles basés sur l'utilisation de seuils et fournissent un substitut adéquat. Ensemble, les expériences présentées dans cette thèse fournissent de nouvelles contributions pour comprendre comment la répartition du travail chez les insectes vivant en société est influencée par la fréquence d'accouplements des reines ainsi que par la structure génétique qui est à l'origine, pour un travailleur, du seuil de réponse pour une tâche. De plus, cette thèse fournit également un nouveau modèle décrivant les mécanismes qui sont à l'origine de l'allocation des tâches entre travailleurs, mécanismes qui peuvent être appliqué de manière plus générale que ceux couramment utilisés et basés sur des seuils de réponse.

Qualité microbiologique de l'air des écuries et conséquences pour la santé des travailleurs du secteur équestre

Les sports équestres sont en plein développement en France où l'on compte plus d'un million de chevaux. Le nombre de cavaliers pratiquant en club ou chez eux est estimé à 600 000 et l'on dénombre plus de 68 000 emplois en France dans tous les domaines : agriculture, environnement, courses, loisirs, sports (www.haras-nationaux.fr). On trouve également dans les métiers du cheval les vétérinaires spécialisés ainsi que les maréchaux-ferrants. De plus, la France est un pays reconnu pour son activité d'élevage avec une production de chevaux de concours de très grande qualité.Récemment, plusieurs études relatant les expositions professionnelles à la poussière des écuries ont paru dans les journaux scientifiques. Les résultats montrent que la poussière issue des écuries contient, entre autres, des concentrations relativement élevées d'endotoxines (1) et de ?(1-3)-glucan (2) pouvant avoir des conséquences sur la santé respiratoire des travailleurs. En effet, des études précédentes ont montré que le fait de travailler ou de côtoyer des chevaux était associé avec une augmentation des risques de problèmes des voies respiratoires supérieures tels que des irritations du nez, de la toux (sèche et productive), de l'asthme, des bronchites chroniques et des épisodes d'" organic dust toxic syndrome (3) " (Gallagher et al., 2007 ; Mazan et al., 2009). [Auteure]

www.fevertravel.ch : an online study prototype to evaluate the safety and feasibility of computerized guidelines for fever in returning travellers and migrants

Résumé Suite à la publication des recommandations de pratiques cliniques sur la prise en soins de patients fébriles au retour des tropiques, nous avons développé un site internet de consultation www.fevertravel.ch qui comprend un arbre décisionnel et des caractéristiques diagnostiques spécifiques fournissant une assistance diagnostique aux médecins de premier recours. Nous avons ensuite intégré une composante de recherche afin d'évaluer l'implémentation de ces recommandations de pratiques cliniques informatisées. De plus, le site est capable d'enregistrer : (1) le chemin parcouru par le médecin au travers de l'arbre décisionnel, (2) les tests diagnostics effectués, (3) les diagnostics initial et final ainsi que les devenirs des patients et (4) les raisons de non-adhérence lorsque les médecins divergent de l'attitude proposée. Nous croyons que la technologie internat est un moyen puissant pour atteindre des médecins provenant de différents horizons dans leur propre environnement et qu'il pourrait se montrer être un outil de recherche efficace pour disséminer les recommandations de pratiques cliniques et évaluer leur justesse-adéquation. Dans cet article, nous décrivons le design, le contenu, l'architecture et l'implémentation du système de ce prototype d'étude interactive qui vise à intégrer une recherche opérationnelle en médecine de premier recours.

Etat de santé des migrants précarisés : l'exemple de l'aide d'urgence dans le Canton de Vaud

En 2008, la PMU et le CHUV ont mis en place une commission chargée d'évaluer, pour le canton de Vaud, les demandes fondées sur des arguments médicaux d'aménagement des conditions d'hébergement de personnes soumises au régime de l'aide d'urgence, introduit à la suite de l'acceptation en votation populaire, le 24 septembre 2006, de la nouvelle loi sur l'asile (LAsi). Nous présentons le contexte historique, politique, institutionnel et médical dans lequel ce groupe de travail intervient, ainsi que ses modalités de fonctionnement, puis abordons les résultats d'une analyse récente de nos données sur les caractéristiques démographiques et l'état de santé des personnes dont les dossiers nous ont été soumis. Cette analyse révèle leur mauvaise santé générale, notamment psychique, avec en particulier une prévalence très élevée d'états de stress post-traumatiques. De façon surprenante, les événements traumatiques surviennent assez fréquemment après l'arrivée en Suisse. Nous évoquons pour conclure une série de préoccupations éthiques en rapport avec cette activité.

Rôle des paramètres sociopolitiques et des connaissances dans la gestion des risques hydrologiques

Résumé Rôle des paramètres sociopolitiques et des connaissances dans la gestion des risques hydrologiques¦La recherche analyse (1) la mise en oeuvre de la gestion des risques hydrologiques et (2) les connaissances dont disposent les acteurs sur ces derniers, ainsi que (3) les interdépendances entre ces deux volets. Au total, trois études de cas ont été réalisées dont deux études régionales (ville de Berne, commune de Saillon) et une étude sur un acteur spécifique (les corporations de digues dans le canton de Berne). Les données empiriques ont été obtenues par des entretiens oraux semi-directifs et des enquêtes écrites.¦La gestion des risques hydrologiques est fortement influencée par des paramètres sociopolitiques, c'est-à-dire par les intérêts et les objectifs des acteurs, par les rapports de force entre ceux-ci ainsi que par les processus de négociation et de décision. Dans la pratique, les démarches de gestion se restreignent toutefois majoritairement aux aspects physiques, techniques et administratifs des risques hydrologiques. La dimension sociopolitique est ainsi négligée, ce qui est source de conflits qui ralentissent considérablement la planification de la protection contre les crues, voire la bloquent même complètement. La gestion des risques hydrologiques est en outre largement focalisée sur la réduction des aléas. Lés débats sur la vulnérabilité sont nettement plus rares bien qu'ils soient indispensables lorsqu'il s'agit de traiter les risques de façon holistique.¦Etant donné l'importance de la dimension sociopolitique et de la vulnérabilité, il est nécessaire que les démarches prévues dans la gestion des risques hydrologiques soient reconsidérées et adaptées. De plus, une meilleure intégration de tous les acteurs concernés est primordiale afin de trouver des solutions qui soient acceptables pour une majorité. Pour l'instant, le recours à des instruments de négociation est insuffisant.¦Les connaissances des risques hydrologiques et de leur gestion peuvent être classées en quatre répertoires (connaissances du système, de l'événement, de l'intervention et connaissances sociopolitiques) qui influent tous sur la réduction des risques. Parmi les facteurs les plus importants susceptibles de déclencher des transformations se trouvent l'occurrence de crues, la réalisation d'études (portant sur les aléas, la vulnérabilité, les mesures, etc.), l'échange de connaissances entre les acteurs, ainsi que la recherche de solutions lors de la gestion.¦Les caractéristiques des connaissances varient considérablement selon les acteurs. L'appartenance à un groupe donné ne permet toutefois pas à elle seule de déterminer l'état des connaissances : tous les acteurs peuvent avoir des connaissances pertinentes pour la gestion des risques. Les différences entre les acteurs rendent pourtant la communication compliquée. Ce problème pourrait être atténué par des médiateurs qui assureraient un travail de traduction. Dans la pratique, de telles instances manquent généralement.¦La gestion et les connaissances des risques hydrologiques sont fortement interdépendantes. L'état et les caractéristiques des connaissances déterminent directement la qualité de la protection contre les crues. Des lacunes ou des imprécisions peuvent donc entraîner une gestion non adaptée aux risques présents. Afin d'éviter une telle situation, il est important que les connaissances sur les risques hydrologiques et sur les possibilités d'y faire face soient régulièrement remises à jour. Ne devant pas se restreindre à l'expérience de crues passées, il est impératif qu'elles contiennent aussi des réflexions prospectives et des scénarios novateurs.¦La gestion n'est pas seulement demandeuse en connaissances, elle est également susceptible d'en générer de nouvelles et d'élargir les connaissances existantes. Il convient donc de considérer la création et le transfert de connaissances comme une tâche centrale de la gestion des risques.¦Zusammenfassung Die Rolle der soziopolitischen Parameter und des Wissens im Umgang mit hydrologischen Risiken¦Die Arbeit untersucht drei Themenbereiche: (1) den soziopolitischen Umgang mit hydrologischen Risiken, (2) das Wissen, über das die Akteure bezüglich der Hochwasserrisiken verfügen sowie (3) die Wechselwirkungen zwischen diesen beiden Themenfeldern. Insgesamt wurden drei Fallstudien durchgeführt, darunter zwei regionale Studien (Stadt Bern, Gemeinde Saillon) und eine Untersuchung eines spezifischen Akteurs (Schwellenkorporationen im Kanton Bern). Die empirischen Daten wurden anhand von halbstandardisierten Interviews und schriftlichen Umfragen erhoben.¦Das Management hydrologischer Risiken ist stark von soziopolitischen Parametern beeinflusst, d.h. von Interessen und Zielvorstellungen der Akteure, von Machtverhältnissen und von Verhandlungs- und Entscheidungsprozessen. Die in der Praxis vorgesehenen Schritte zur Reduktion der Hochwasserrisiken beschränken sich jedoch meist auf die physischen, administrativen und technischen Aspekte der Risiken. Die Vernachlässigung ihrer soziopolitischen Dimension führt zu Konflikten, welche die Planung von Hochwasserschutzprojekten deutlich verlangsamen oder gar blockieren. Des Weiteren konzentriert sich das Risikomanagement im Wesentlichen auf die Reduktion der Gefahren. Gesellschaftliche Debatten zur Vulnerabilität sind deutlich seltener, obschon sie für einen umfassenden Umgang mit Risiken unabdingbar sind.¦Angesichts der Bedeutung der soziopolitischen Dimension und der Vulnerabilität ist es notwendig, dass die Vorgehensweise im Risikomanagement überdacht und angepasst wird. Zudem ist eine bessere Integration aller betroffener Akteure unablässig, um mehrheitsfähige Lösungen zu finden. Zur Zeit ist der Rückgriff auf entsprechende Instrumente ungenügend.¦Das Wissen über hydrologische Risiken und deren Management kann in vier Repertoires eingeteilt werden (Systemwissen, Ereigniswissen, Interventionswissen, soziopolitisches Wissen), die alle bei der Reduktion von Risiken bedeutsam sind. Zu den wichtigsten Faktoren, die Wissenstransformationen auslösen, gehören Hochwasserereignisse, die Durchführung von Studien (zu Gefahren, zur Vulnerabilität, zu Massnahmen usw.), der Wissensaustausch zwischen Akteuren und die Suche nach Lösungen während des Risikomanagements.¦Die Merkmale der Wissensformen unterschieden sich stark zwischen den verschiedenen Akteuren. Die Zugehörigkeit eines Akteurs zu einer bestimmten Gruppe ist jedoch kein ausreichendes Kriterium, um dessen Wissensstand zu bestimmen: Alle Akteure können über Wissen verfügen, das für den Umgang mit Risiken relevant ist. Die Unterschiede zwischen den Akteuren gestalten die Kommunikation allerdings schwierig. Das Problem liesse sich entschärfen, indem Mediatoren eingesetzt würden, die als Übersetzer und Vermittler agierten. In der Praxis fehlen solche Instanzen weitgehend.¦Zwischen dem Umgang mit hydrologischen Risken und dem Wissen bestehen enge Wechselwirkungen. Der Zustand und die Eigenschaften der Wissensformen bestimmen direkt die Qualität des Hochwasserschutzes. Lückenhaftes und unpräzises Wissen kann demnach zu einem Risikomanagement führen, das den tatsächlichen Gegebenheiten nicht angepasst ist. Um eine solche Situation zu verhindern, muss das Wissen über Risiken und Hochwasserschutz regelmässig aktualisiert werden. Dabei darf es sich nicht auf die Erfahrung vergangener Hochwasser beschränken, sondern hat auch vorausschauende Überlegungen und neuartige Szenarien einzubeziehen.¦Das Risikomanagement benötigt nicht nur Wissen, es trägt auch dazu bei, neues Wissen zu t generieren und bestehendes zu erweitern. Die Erarbeitung und der Transfer von Wissen sind deshalb als zentrale Aufgaben des Risikomanagements zu betrachten.¦Abstract¦The role of socio-political parameters and of knowledge in the management of hydrological risks¦The purpose of the thesis is to analyse (1) the socio-political management of hydrological risks, (2) the knowledge about hydrological risks, and (3) the interaction between risk management and knowledge. Three case studies were carried out, two at a regional level (city of Berne, village of Saillon) and one about a specific stakeholder (the dyke corporations in the canton of Berne). Empirical data were collected by the means of semi-structured interviews and surveys.¦The management of hydrological risks is highly influenced by socio-political issues, i.e. by interests and goals of stakeholders, by the balance of power between stakeholders, as well as by negotiations and decision-making processes. In practice, however, risk management is mainly constrained by physical, technical, and administrative aspects. The neglect of the socio-political dimension may thus be the source of conflicts which significantly delay the planning and implementation of flood protection measures, or even stop them. Furthermore, risk management mostly concentrates on hazard reduction. Discussions on vulnerability issues are less frequent although they are fundamental for treating risks in a holistic manner.¦Because of the importance of the social-political dimension and of vulnerability issues, it is necessary that the common approach of managing hydrological risks is reconsidered and adapted. Moreover, the integration of all stakeholders that are concerned with hydrological risks is essential for finding solutions which are supported by a majority. For instance, the application of appropriate negotiation instruments is insufficient.¦Knowledge about hydrological risks and their management can be classified into four categories (system knowledge, event knowledge, intervention knowledge, socio-political knowledge) which are all influencing the reduction of risks. Among the most important factors that are likely to trigger knowledge transformations, one can point out flood events, studies about risk parameters (hazards, vulnerability, protection measures, etc.), knowledge exchange between stakeholders, and the search for solutions during risk management.¦The characteristics of knowledge vary considerably between stakeholders. The affiliation to a specific group is thus not a sufficient criterion to determine the quality of a stakeholder's knowledge: every stakeholder may have knowledge that is relevant for risk management. However, differences between stakeholders complicate the communication. This problem could be attenuated by mediators which ensure the translation between stakeholders. In practice, such instances are generally lacking.¦The management and knowledge of hydrological risks are highly interdependent. The state and the characteristics of the four categories of knowledge determine directly the quality of flood protection. Gaps and imprecison may thus lead to forms of management which are not adapted to the actual risks. This kind of situation can be avoided by updating regularly the knowledge about hydrological risks and about protection measures. However, knowledge must not be restricted to the experience of past floods. On the contrary, it is indispensable also to involve prospective reflections and new scenarios.¦Risk management does not only require knowledge, it may also generate new knowledge and enlarge existing knowledge. The creation and the transfer of knowledge has thus to be seen as a central task in risk management.

Les bisses et leurs modes d'organisation au XXIe siècle, un modèle de gestion durable ? : étude de cas à Savièse

Le décalage entre la sacralisation du principe du développement durable et la subsistance de pratiques néfastes pour l'environnement et les ressources naturelles ne va pas sans poser un certain nombre de questions sur les raisons qui expliquent cette situation; cela soulève en particulier la question de la définition exacte de ce qui peut et doit être considéré comme une exploitation durable des ressources. Dans ce contexte, ce travail se propose d'évaluer un mode de gestion dont il a été affirmé à plusieurs reprises qu'il s'agissait d'un «modèle de gestion durable»: les modes d'organisation communautaires liés à l'irrigation par les bisses, ces canaux à ciel ouvert très répandus en Valais. Notre approche, qui se situe dans la continuité des travaux sur les Régimes Institutionnels de Ressources (RIR) et repose sur une conception indéniablement forte de la durabilité, propose une grille d'analyse novatrice à travers l'assimilation des réseaux d'irrigation à des complexes multiressourciels composés des ressources eau, infrastructures (bisse) et sol. L'application rigoureuse de cette grille au cas de Savièse permet - en mettant en évidence les lacunes et les incohérences des modes de gestion qui, en 2010, sont mis en place autour du réseau encore partiellement composé de bisses - de démontrer que leur caractère durable ne va pas de soi et nécessite sans aucun doute une analyse au cas par cas.