Raman and infrared spectroscopic studies of phurcalite from Red Canyon, Utah, USA – Implications for the molecular structure

Raman and infrared spectra of the uranyl mineral phurcalite, Ca2(UO2)3O2(PO4)2⋅7H2O, from Red Canyon, Utah, USA, were studied and tentatively interpreted. Observed bands were assigned to the stretching and bending vibrations of (UO2)2+ and (PO4)3− units and to the stretching and bending vibrations and libration modes of water molecules. Approximate lengths of U–O in (UO2)2+ and O–H⋯O hydrogen bond lengths were inferred from observed stretching vibrations. The presence of structurally nonequivalent U6+ and P5+ was inferred from the number of corresponding stretching bands of (UO2)2+ and (PO4)3− units observed in the Raman and infrared spectra..

Intermolecular Interactions of Noble-Gas-Containing Species

The importance of intermolecular interactions to chemistry, physics, and biology is difficult to overestimate. Without intermolecular forces, condensed phase matter could not form. The simplest way to categorize different types of intermolecular interactions is to describe them using van der Waals and hydrogen bonded (H-bonded) interactions. In the H-bond, the intermolecular interaction appears between a positively charged hydrogen atom and electronegative fragments and it originates from strong electrostatic interactions. H-bonding is important when considering the properties of condensed phase water and in many biological systems including the structure of DNA and proteins. Vibrational spectroscopy is a useful tool for studying complexes and the solvation of molecules. Vibrational frequency shift has been used to characterize complex formation. In an H-bonded system A∙∙∙H-X (A and X are acceptor and donor species, respectively), the vibrational frequency of the H-X stretching vibration usually decreases from its value in free H-X (red-shift). This frequency shift has been used as evidence for H-bond formation and the magnitude of the shift has been used as an indicator of the H-bonding strength. In contrast to this normal behavior are the blue-shifting H-bonds, in which the H-X vibrational frequency increases upon complex formation. In the last decade, there has been active discussion regarding these blue-shifting H-bonds. Noble-gases have been considered inert due to their limited reactivity with other elements. In the early 1930 s, Pauling predicted the stable noble-gas compounds XeF6 and KrF6. It was not until three decades later Neil Bartlett synthesized the first noble-gas compound, XePtF6, in 1962. A renaissance of noble-gas chemistry began in 1995 with the discovery of noble-gas hydride molecules at the University of Helsinki. The first hydrides were HXeCl, HXeBr, HXeI, HKrCl, and HXeH. These molecules have the general formula of HNgY, where H is a hydrogen atom, Ng is a noble-gas atom (Ar, Kr, or Xe), and Y is an electronegative fragment. At present, this class of molecules comprises 23 members including both inorganic and organic compounds. The first and only argon-containing neutral chemical compound HArF was synthesized in 2000 and its properties have since been investigated in a number of studies. A helium-containing chemical compound, HHeF, was predicted computationally, but its lifetime has been predicted to be severely limited by hydrogen tunneling. Helium and neon are the only elements in the periodic table that do not form neutral, ground state molecules. A noble-gas matrix is a useful medium in which to study unstable and reactive species including ions. A solvated proton forms a centrosymmetric NgHNg+ (Ng = Ar, Kr, and Xe) structure in a noble-gas matrix and this is probably the simplest example of a solvated proton. Interestingly, the hypothetical NeHNe+ cation is isoelectronic with the water-solvated proton H5O2+ (Zundel-ion). In addition to the NgHNg+ cations, the isoelectronic YHY- (Y = halogen atom or pseudohalogen fragment) anions have been studied with the matrix-isolation technique. These species have been known to exist in alkali metal salts (YHY)-M+ (M = alkali metal e.g. K or Na) for more than 80 years. Hydrated HF forms the FHF- structure in aqueous solutions, and these ions participate in several important chemical processes. In this thesis, studies of the intermolecular interactions of HNgY molecules and centrosymmetric ions with various species are presented. The HNgY complexes show unusual spectral features, e.g. large blue-shifts of the H-Ng stretching vibration upon complexation. It is suggested that the blue-shift is a normal effect for these molecules, and that originates from the enhanced (HNg)+Y- ion-pair character upon complexation. It is also found that the HNgY molecules are energetically stabilized in the complexed form, and this effect is computationally demonstrated for the HHeF molecule. The NgHNg+ and YHY- ions also show blue-shifts in their asymmetric stretching vibration upon complexation with nitrogen. Additionally, the matrix site structure and hindered rotation (libration) of the HNgY molecules were studied. The librational motion is a much-discussed solid state phenomenon, and the HNgY molecules embedded in noble-gas matrices are good model systems to study this effect. The formation mechanisms of the HNgY molecules and the decay mechanism of NgHNg+ cations are discussed. A new electron tunneling model for the decay of NgHNg+ absorptions in noble-gas matrices is proposed. Studies of the NgHNg+∙∙∙N2 complexes support this electron tunneling mechanism.

Orientational melting and reorientational motion in a cubane molecular crystal: A molecular simulation study

Detailed molecular simulations are carried out to investigate the effect of temperature on orientational order in cubane molecular crystal. We report a transition from an orientationally ordered to an orientationally disordered plastic crystalline phase in the temperature range 425-450 K. This is similar to the experimentally reported transition at 395 K. The nature of this transition is first order and is associated with a 4.8% increase in unit Cell volume that is comparable to the experimentally reported unit cell volume change of 5.4% (Phys. Rev. Lett. 1997, 78, 4938). An orientational order parameter, eta(T), has been defined in terms of average angle of libration of a molecular 3-fold axis and the orientational melting has been characterized by using eta(T). The orientational melting is associated with an anomaly in specific heat at constant pressure (C-p) and compressibility (kappa). The enthalpy of transition and entropy of transition associated with this orientational melting are 20.8 J mol(-1) and 0.046 J mol(-1) K-1, respectively. The structure of crystalline as well as plastic crystalline phases is characterized by using various radial distribution functions and orientational distribution functions. The coefficient of thermal expansion of the plastic crystalline phase is more than twice that of the crystalline phase.

Matrix method for eigenvalue assignment: The single input case

The eigenvalue assignment/pole placement procedure has found application in a wide variety of control problems. The associated literature is rather extensive with a number of techniques discussed to that end. In this paper a method for assigning eigenvalues to a Linear Time Invariant (LTI) single input system is proposed. The algorithm determines a matrix, which has eigenvalues at the desired locations. It is obtained from the knowledge of the open-loop system and the desired eigenvalues. Solution of the matrix equation, involving unknown controller gains, open-loop system matrices and desired eigenvalues, results in the state feedback controller. The proposed algorithm requires the closed-loop eigenvalues to be different from those of the open-loop case. This apparent constraint is easily overcome by a negligible shift in the values. Two examples are considered to verify the proposed algorithm. The first one pertains to the in-plane libration of a Tethered Satellite System (TSS) while the second is concerned with control of the short period dynamics of a flexible airplane. Finally, the method is extended to determine the Controllability Grammian, corresponding to the specified closed-loop eigenvalues, without computing the controller gains.

Matrix method for eigenvalue assignment: The single input case

The eigenvalue assignment/pole placement procedure has found application in a wide variety of control problems. The associated literature is rather extensive with a number of techniques discussed to that end. In this paper a method for assigning eigenvalues to a Linear Time Invariant (LTI) single input system is proposed. The algorithm determines a matrix, which has eigenvalues at the desired locations. It is obtained from the knowledge of the open-loop system and the desired eigenvalues. Solution of the matrix equation, involving unknown controller gains, open-loop system matrices and desired eigenvalues, results in the state feedback controller. The proposed algorithm requires the closed-loop eigenvalues to be different from those of the open-loop case. This apparent constraint is easily overcome by a negligible shift in the values. Two examples are considered to verify the proposed algorithm. The first one pertains to the in-plane libration of a Tethered Satellite System (TSS) while the second is concerned with control of the short period dynamics of a flexible airplane. Finally, the method is extended to determine the Controllability Grammian, corresponding to the specified closed-loop eigenvalues, without computing the controller gains.

Carbon-13 and proton relaxation study of backbone dynamics of poly(vinyl acetate) in solution

The dynamics of poly(vinyl acetate) in toluene solution has been examined by C-13 and proton relaxation. C-13 spin-lattice relaxation time and nuclear Overhauser enhancement measurements were carried out as a function of temperature at 50.3 and 100.6 MHz. The spin-lattice relaxation times for backbone protons were measured at different temperatures at 200 MHz. The relaxation data have been analyzed using the Hall-Weber-Helfand (HWH) model, which describes backbone dynamics in terms of conformational transitions and the Dejean-Laupretre-Monnerie (DLM) model, which includes bond librations in addition to conformational transitions. The parameters obtained from the analysis of C-13 relaxation data were utilized to predict the proton relaxation data. The DLM model was found to be more successful in reproducing the experimental results. To study the influence of libration further, proton relaxation data for poly(vinyl acetate) over a wider range of temperature reported in the literature were analyzed by these two models. The DLM model could reproduce the experimental data at all temperatures whereas the HWH model was found to be successful only in accounting for the experimental data at high temperatures. The results demonstrate the importance of including the librational mode in the description of the backbone dynamics in polymers.

Temperature-Induced Reversible First-Order Single Crystal to Single Crystal Phase Transition in Boc-gamma(4)(R)Val-Val-OH: Interplay of Enthalpy and Entropy

Crystals of Boc-gamma y(4)(R)Val-Val-OH undergo a reversible first-order single crystal to single crystal phase transition at T-c approximate to 205 K from the orthorhombic space group P22(1)2(1) (Z' = 1) to the monoclinic space group P2(1) (Z' = 2) with a hysteresis of similar to 2.1 K. The low-temperature monoclinic form is best described as a nonmerohedral twin with similar to 50% contributions from its two components. The thermal behavior of the dipeptide crystals was characterized by differential scanning calorimetry experiments. Visual changes in birefringence of the sample during heating and cooling cycles on a hot-stage microscope with polarized light supported the phase transition. Variable-temperature unit cell check measurements from 300 to 100 K showed discontinuity in the volume and cell parameters near the transition temperature, supporting the first-order behavior. A detailed comparison of the room-temperature orthorhombic form with the low-temperature (100 K) monoclinic form revealed that the strong hydrogen-bonding motif is retained in both crystal systems, whereas the non-covalent interactions involving side chains of the dipeptide differ significantly, leading to a small change in molecular conformation in the monoclinic form as well as a small reorientation of the molecules along the ac plane. A rigid-body thermal motion analysis (translation, libration, screw; correlation of translation and libration) was performed to study the crystal entropy. The reversible nature of the phase transition is probably the result of an interplay between enthalpy and entropy: the low-temperature monoclinic form is enthalpically favored, whereas the room-temperature orthorhombic form is entropically favored.

The isotopic composition of energetic particles emitted from a large solar flare

We report measurements of isotope abundance ratios for 5-50 MeV/nuc nuclei from a large solar flare that occurred on September 23, 1978. The measurements were made by the Heavy Isotope Spectrometer Telescope (HIST) on the ISEE-3 satellite orbiting the Sun near an Earth-Sun libration point approximately one million miles sunward of the Earth. We report finite values for the isotope abundance ratios ¹³C/¹²C, ¹⁵N/¹⁴N, ¹⁸O/¹⁶O, ²²Ne/ ²⁰Ne, ²⁵Mg/²⁴Mg, and ²⁶Mg/²⁴Mg, and upper limits for the isotope abundance ratios ³He/⁴He, ¹⁴C/¹²C, ¹⁷O/¹⁶O, and ²¹Ne/²⁰Ne.

We measured element abundances and spectra to compare the September 23, 1978 flare with other flares reported in the literature. The flare is a typical large flare with "low" Fe/O abundance (≤ 0.1).

For ¹³C/¹²C, ¹⁵N/¹⁴N, ¹⁸O/¹⁶O, ²⁵Mg/ ²⁴Mg, and ²⁶Mg/²⁴Mg, our measured isotope abundance ratios agree with the solar system abundance ratios of Cameron (1981). For neon we measure ²²Ne/²⁰Ne = 0.109 + 0.026 - 0.019, a value that is different with confidence 97.5% from the abundance measured in the solar wind by Geiss at al. (1972) of ²²Ne/²⁰Ne = 0.073 ± 0.001. Our measurement for ²²Ne/²⁰Ne agrees with the isotopic composition of the meteoritic component neon-A.

Separate arguments appear to rule out simple mass fractionation in the solar wind and in our solar energetic particle measurements as the cause of the discrepancy in the comparison of the apparent compositions of these two sources of solar material.

Nonharmonic transverse vibration of the H-bonded molecules and the THz spectra in ice and water

A nonlinear equation of motion is found for the dimer comprising two charged H2O molecules. The THz dielectric response to nonharmonic vibration of a nonrigid dipole, forming the hydrogen bond (HB), is found in the direction transverse to this bond. An explicit expression is derived for the autocorrelator that governs the spectrum generated by transverse vibration (TV) of such a dipole. This expression is obtained by analytical solution of the truncated set of recurrence equations. The far infrared (FIR) spectra of ice at the temperature - 7 degrees C are calculated. The wideband, in the wavenumber (frequency) v range 0... 100.0 cm(-1), spectra are obtained for liquid water at room temperature and for supercooled water at -5.6 degrees C. All spectra are represented in terms of the complex permittivity epsilon(v) and the absorption coefficient alpha(v). The obtained analytical formula for epsilon comprises the term epsilon(perpendicular to) pertinent to the studied TV mechanism with three additional terms Delta epsilon(q), Delta epsilon(mu), and epsilon(or) arising, respectively, from: elastic harmonic vibration of charged molecules along the H-bond; elastic reorientation of HB permanent dipoles; and rather free libration of permanent dipoles in 'defects' of water/ice structure. The suggested TV-dielectric relaxation mechanism allows us: (a) to remove the THz 'deficit' of loss epsilon" inherent in previous theoretical studies; (b) to explain the THz loss and absorption spectra in supercooled (SC) water; and (c) to describe, in agreement with the experiment, the low- and high-frequency tails of the two bands of ice H2O located in the range 10...300 cm(-1). Specific THz dielectric properties of SC water are ascribed to association of water molecules, revealed in our study by transverse vibration of HB charged molecules. (C) 2006 Published by Elsevier B.V.

Tentative d’une éthique minimale du sujet chez le dernier Foucault - Déprise de la problématique de l’assujettissement et pratiques de subjectivation comme socle d’une éthique contemporaine

Le but du présent mémoire est de démontrer que la discontinuité opérée en fin de carrière dans la philosophie de Michel Foucault repose sur l’avènement d’une impasse du sujet assujetti, qui mènera l’auteur à la proposition d’une libération éthique basée sur les pratiques de subjectivation et l’esthétique de l’existence. Cette proposition permet à Foucault d’établir la base d’une éthique minimale du sujet, à partir du principe de subjectivation, dans une perspective de liberté. Après avoir ancré et expliqué l’impasse subjective dans l’œuvre de Michel Foucault, il sera montré comment celui-ci parvient à réhabiliter le sujet dans sa pensée et à constituer une éthique minimale autour de pratiques et d’exercices de liberté. Le mémoire se conclura sur les enjeux, la réception et les critiques du projet foucaldien. Mots-clés : Michel Foucault, Éthique, Esthétique de l’existence, Sujet, Souci de soi, Culture de soi, Subjectivation, Assujettissement, Liberté, Gouvernement de soi.

Développement d’une matrice prébiotique pour l’encapsulation des probiotiques bactériocinogènes, destinée à l’alimentation animale - de la physicochimie à la biopharmacie

L’antibiorésistance est un problème de santé publique majeur, causé principalement par l’usage abusif d’antibiotiques dans les élevages. Les probiotiques sont une alternative potentielle aux antibiotiques. Cependant, acheminer ces microorganismes vivants et fonctionnels jusqu’au côlon est un grand défi, à cause du pH et des sels biliaires à affronter lors du passage gastro-intestinal. L’objectif de ce travail était de développer une matrice prébiotique capable de maintenir la survie et l’activité des probiotiques pendant le transit gastro-intestinal et de permettre leur libération dans le côlon. Pour atteindre cet objectif, cinq types de matrices sphériques (A, AI5, AI10, AI15, AI20) à base d’inuline (0 %, 5 %, 10 %, 15 % et 20 %) et d’alginate (2 %) ont été préparés par la méthode d’extrusion/gélification ionotropique. Trois souches probiotiques ont été utilisées au cours du développement des billes : Pediococcus acidilactici UL5 (UL5), Lactobacillus reuteri (LR) et Lactobacillus salivarius (LS). Dans un premier temps, toutes les formulations ont été caractérisées d’un point de vue physicochimique et microbiologique. Ces analyses ont permis de révéler une distribution homogène de l’inuline et de l’alginate au sein des matrices et ont démontré que la viabilité et la capacité antimicrobienne des souches utilisées n’étaient pas affectées par l’encapsulation. À la lumière de ces résultats, trois formulations A, AI5 et AI20 ont été sélectionnées pour la suite de l’étude. Dans un deuxième temps, la mucoadhésion et le comportement des billes A, AI5 et AI20 ont été étudiés dans les parties supérieures du tractus gastro-intestinal. Ces études ont démontré que la présence de l’inuline améliore les propriétés mucoadhésives des billes. Elles ont également établi que seule la formulation AI5 résiste jusqu’à la fin de la digestion. Ce comportement est expliqué en partie par l’interaction alginate-inuline décelée par spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR). Cette interaction était stable pour les billes AI5 au pH 6,8 mais instable pour la formulation AI20. Enfin, le comportement et la dynamique bactérienne de la formulation AI5 dans les milieux coliques fermenté et non fermenté ont été étudiés. Cette étude a révélé que les billes AI5 se dégradent et libèrent la totalité des bactéries après environ 4 heures d’incubation dans le milieu fermenté. Cette dégradation est due aux enzymes très abondantes dans ce milieu. En conclusion, la formulation AI5 s’est avérée être un très bon véhicule pour protéger les bactéries dans les parties supérieures du tube digestif et favoriser leur libération dans le côlon. Elle pourrait donc, être utilisée pour une application en alimentation animale.

Adultos desempregados e o reconhecimento de adquiridos experienciais : do direito à educação ao dever de aprender

Trabalho de projeto de mestrado, Ciências da Educação (Formação de Adultos), Universidade de Lisboa, Instituto de Educação, 2013

The role of the hypothalamic kisspeptin/GPR54 system in the control of GnRH neurons

Summary : The hypothalamus represents less than 1 % of the total volume of the brain tissue, yet it plays a crucial role in endocrine regulations. Puberty is defined as a process leading to physical, sexual and psychosocial maturation. The hypothalamus is central to this process, via the activation of GnRH neurons. Pulsatile GnRH secretion, minimal during childhood, increases with the onset of puberty. The primary function of GnRH is to regulate the growth, development and function of testes in boys and ovaries in girls, by stimulating the pituitary gland secretion of luteinizing hormone (LH) and follicle-stimulating hormone (FSH). Several factors contribute to the timing of puberty, including sex and ethnicity, genetics, dietary intake and energy expenditure. Kisspeptins constitute a family of small peptides arising from the proteolytic cleavage of metastin, a peptide with 54 amino acids initially purified from human placenta. These kisspeptins were the subject of much attention following their discovery because of their antimetastatic properties, but it was more recently that their determining role in the reproductive function was demonstrated. It was shown that kisspeptins are ligands of a receptor, GPR54, whose natural inactivating mutation in humans, or knockout in the mouse, lead to infertility. GnRH neurons play a pivotal role in the central regulation of fertility. Kisspeptin greatly increases GnRH release and GnRH neuron firing activity, but the neurobiological mechanisms for these actions are unknown. Gprotein-coupled receptor 54, the receptor for kisspeptin, is expressed by GnRH neurons as well as other hypothalamic neurons, suggesting that both direct and indirect effects are possible. In the first part of my thesis, we investigated a possible connection between the acceleration of sexual development induced by leptin and hypothalamic metastin neurons. However, the data generated by our preliminary experiments confirmed that the commercially available antibodies are non-specific. This finding constituted a major drawback for our studies, which relied heavily upon the neuroanatomical study of the hypothalamic metastinergic pathways to elucidate their sensitivity to exogenous leptin. Therefore, we decided to postpone any further in vivo experiment until a better antibody becomes available, and focused on in vitro studies to better understand the mechanisms of action of kisspeptins in the modulation of the activity of GnRH neurons. We used two GnRH-expressing neuronal cell lines to investigate the cellular and molecular mechanisms of action of metastin in GnRH neurons. We demonstrated that kisspeptin induces an early activation of the MAP kinase intracellular signaling pathway in both cell lines, whereas the SAP/JNK or the Akt pathways were unaffected. Moreover, we found an increase in GnRH mRNA levels after 6h of metastin stimulation. Thus, we can conclude that kisspeptin regulates GnRH neurons both at the secretion and the gene expression levels. The MAPK pathway is the major pathway activated by metastin in GnRH expressing neurons. Taken together, these data provide the first mechanism of action of kisspeptin on GnRH neurons. Résumé : L'hypothalamus est une zone située au centre du cerveau, dont il représente moins de 1 du volume total. La puberté est la période de transition entre l'enfance et l'age adulte, qui s'accompagne de transformations somatiques, psychologiques, métaboliques et hormonales conduisant à la possibilité de procréer. La fonction principale de la GnRH est la régulation de la croissance, du développement et de la fonction des testicules chez les hommes, et des ovaires chez les femmes en stimulant la sécrétion de l'hormone lutéinisante (LH) et de l'hormone folliculostimulante (FSH) par la glande hypophysaire. Plusieurs facteurs contribuent au déclanchement de la puberté, y compris le sexe et l'appartenance ethnique, la génétique, l'apport alimentaire et la dépense énergétique. Les Kisspeptines constituent une famille de peptides résultant de la dissociation proteolytique de la métastine, un peptide de 54 acides aminés initialement purifié à partir de placenta humain. Ces kisspeptines ont fait l'objet de beaucoup d'attention à la suite de leur découverte en raison de leurs propriétés anti-metastatiques, et c'est plus récemment que leur rôle déterminant dans la fonction reproductive a été démontré. Les kisspeptines sont des ligands du récepteur GPR54, dont la mutation inactivatrice chez l'homme, ou le knockout chez la souris, conduisent à l'infertilité par hypogonadisme hypogonadotrope. Les neurones à GnRH jouent un rôle central dans le règlement des fonctions reproductrices et la kisspeptine stimule l'activité des neurones à GnRH et la libération de GnRH par ces neurones. Toutefois, les mécanismes neurobiologiques de ces actions ne sont pas connus. Dans la première partie de ma thèse, nous avons étudié le lien potentiel entre l'accélération du développement sexuel induite par la leptine et les neurones hypothalamiques à metastine. Les données générées dans cette première série d'expériences ont malheureusement confirmé que les anticorps anti-metastine disponibles dans le commerce sont aspécifiques. Ceci a constitué un inconvénient majeur pour nos études, qui devaient fortement s'appuyer sur l' étude neuroanatomique des neurones hypothalamiques à metastine pour évaluer leur sensibilité à la leptine exogène. Nous avons donc décidé de focaliser nos travaux sur une étude in vitro des mécanismes d'action de la kisspeptine pour moduler l'activité des neurones à GnRH. Nous avons utilisé deux lignées de cellules neuronales exprimant la GnRH pour étudier les mécanismes d'action cellulaires et moléculaires de la metastine dans des neurones. Nous avons ainsi pu démontrer que la kisspeptine induit une activation précoce de la voie f de signalisation de la MAP kinase dans les deux lignées cellulaires, alors que nous n'avons observé aucune activation de la voie de signalisation de la P13 Kinase et de la SAP/JNK. Nous avons en outre démontré une augmentation de l'expression de la GnRH par la stimulation avec la Kisspeptine. L'ensemble de ces données contribue à élucider le mécanisme d'action avec lequel la kisspeptine agit dans les neurones à GnRH, en démontrant un effet sur l'expression génique de la GnRH. Nous pouvons également conclure que la voie de la MAPK est la voie principale activée par la metastine dans les neurones exprimant la GnRH.

Etude des propriétés dynamiques de la sécrétion régulée des vésicules glutamatergiques des astrocytes

RESUME GRAND PUBLICLe cerveau est composé de différents types cellulaires, dont les neurones et les astrocytes. Faute de moyens pour les observer, les astrocytes sont très longtemps restés dans l'ombre alors que les neurones, bénéficiant des outils ad hoc pour être stimulés et étudiés, ont fait l'objet de toutes les attentions. Le développement de l'imagerie cellulaire et des outils fluorescents ont permis d'observer ces cellules non électriquement excitables et d'obtenir des informations qui laissent penser que ces cellules sont loin d'être passives et participent activement au fonctionnement cérébral. Cette participation au fonctionnement cérébral se fait en partie par le biais de la libération de substances neuro-actives (appellées gliotransmetteurs) que les astrocytes libèrent à proximité des synapses permettant ainsi de moduler le fonctionnement neuronal. Cette libération de gliotransmetteurs est principalement causée par l'activité neuronale que les astrocytes sont capables de sentir. Néanmoins, nous savons encore peu de chose sur les propriétés précises de la libération des gliotransmetteurs. Comprendre les propriétés spatio-temporelles de cette libération est essentiel pour comprendre le mode de communication de ces cellules et leur implication dans la transmission de l'information cérébrale. En utilisant des outils fluorescents récemment développés et en combinant différentes techniques d'imagerie cellulaire, nous avons pu obtenir des informations très précises sur la libération de ces gliotransmetteurs par les astrocytes. Nous avons ainsi confirmé que cette libération était un processus très rapide et qu'elle était contrôlée par des augmentations de calcium locales et rapides. Nous avons également décrit une organisation complexe de la machinerie supportant la libération des gliotransmetteurs. Cette organisation complexe semble être à la base de la libération extrêmement rapide des gliotransmetteurs. Cette rapidité de libération et cette complexité structurelle semblent indiquer que les astrocytes sont des cellules particulièrement adaptées à une communication rapide et qu'elles peuvent, au même titre que les neurones dont elles seraient les partenaires légitimes, participer à la transmission et à l'intégration de l'information cérébrale.RESUMEDe petites vésicules, les « SLMVs » ou « Synaptic Like MicroVesicles », exprimant des transporteurs vésiculaires du glutamate (VGluTs) et libérant du glutamate par exocytose régulée, ont récemment été décrites dans les astrocytes en culture et in situ. Néanmoins, nous savons peu de chose sur les propriétés précises de la sécrétion de ces SLMVs. Contrairement aux neurones, le couplage stimulussécrétion des astrocytes n'est pas basé sur l'ouverture des canaux calciques membranaires mais nécessite l'intervention de seconds messagers et la libération du calcium par le reticulum endoplasmique (RE). Comprendre les propriétés spatio-temporelles de la sécrétion astrocytaire est essentiel pour comprendre le mode de communication de ces cellules et leur implication dans la transmission de l'information cérébrale. Nous avons utilisé des outils fluorescents récemment développés pour étudier le recyclage des vésicules synaptiques glutamatergiques comme les colorants styryles et la pHluorin afin de pouvoir suivre la sécrétion des SLMVs à l'échelle de la cellule mais également à l'échelle des évènements. L'utilisation combinée de l'épifluorescence et de la fluorescence à onde évanescente nous a permis d'obtenir une résolution temporelle et spatiale sans précédent. Ainsi avons-nous confirmé que la sécrétion régulée des astrocytes était un processus très rapide (de l'ordre de quelques centaines de millisecondes). Nous avons découvert que cette sécrétion est contrôlée par des augmentations de calcium locales et rapides. Nous avons également décrit des compartiments cytosoliques délimités par le RE à proximité de la membrane plasmique et contenant les SLMVs. Cette organisation semble être à la base du couplage rapide entre l'activation des GPCRs et la sécrétion. L'existence de compartiments subcellulaires indépendants permettant de contenir les messagers intracellulaires et de limiter leur diffusion semble compenser de manière efficace la nonexcitabilité électrique des astrocytes. Par ailleurs, l'existence des différents pools de vésicules recrutés séquentiellement et fusionnant selon des modalités distinctes ainsi que l'existence de mécanismes permettant le renouvellement de ces pools lors de la stimulation suggèrent que les astrocytes peuvent faire face à une stimulation soutenue de leur sécrétion. Ces données suggèrent que la libération de gliotransmetteurs par exocytose régulée n'est pas seulement une propriété des astrocytes en culture mais bien le résultat d'une forte spécialisation de ces cellules pour la sécrétion. La rapidité de cette sécrétion donne aux astrocytes toutes les compétences pour pouvoir intervenir de manière active dans la transmission et l'intégration de l'information.ABSTRACTRecently, astrocytic synaptic like microvesicles (SLMVs), that express vesicular glutamate transporters (VGluTs) and are able to release glutamate by Ca2+-dependent regulated exocytosis, have been described both in tissue and in cultured astrocytes. Nevertheless, little is known about the specific properties of regulated secretion in astrocytes. Important differences may exist between astrocytic and neuronal exocytosis, starting from the fact that stimulus-secretion coupling in astrocytes is voltage independent, mediated by G-protein-coupled receptors and the release of Ca2+ from internal stores. Elucidating the spatiotemporal properties of astrocytic exo-endocytosis is, therefore, of primary importance for understanding the mode of communication of these cells and their role in brain signaling. We took advantage of fluorescent tools recently developed for studying recycling of glutamatergic vesicles at synapses like styryl dyes and pHluorin in order to follow exocytosis and endocytosis of SLMVs at the level of the entire cell or at the level of single event. We combined epifluorescence and total internal reflection fluorescence imaging to investigate, with unprecedented temporal and spatial resolution, the events underlying the stimulus-secretion in astrocytes. We confirmed that exo-endocytosis process in astrocytes proceeds with a time course on the millisecond time scale. We discovered that SLMVs exocytosis is controlled by local and fast Ca2+ elevations; indeed submicrometer cytosolic compartments delimited by endoplasmic reticulum (ER) tubuli reaching beneath the plasma membrane and containing SLMVs. Such complex organization seems to support the fast stimulus-secretion coupling reported here. Independent subcellular compartments formed by ER, SLMVs and plasma membrane containing intracellular messengers and limiting their diffusion seem to compensate efficiently the non-electrical excitability of astrocytes. Moreover, the existence of two pools of SLMVs which are sequentially recruited suggests a compensatory mechanisms allowing the refill of SLMVs and supporting exocytosis process over a wide range of multiple stimuli. These data suggest that regulated secretion is not only a feature of cultured astrocytes but results from a strong specialization of these cells. The rapidity of secretion demonstrates that astrocytes are able to actively participate in brain information transmission and processing.

Une approche philosophique de la médecine des confins de la vie, pour le patient Alzheimer ou en soins palliatifs

Résumé. Mon travail s'articule en deux parties, chacune formée de deux chapitres, consacrées successivement au faire et à l'être, pour passer sans cesse du medicus faber au medicus sapiens, deux identités en interaction constante, pour une médecine des confins de la vie qui se veut responsable. I. La question du faire pour la médecine des confins de la vie. -Le premier chapitre sera dédié à la démesure, l'hybris de notre médecine moderne. L'action de Prométhée, par le feu donné, me permettra d'acquérir le savoir, la science nécessaire à un artisanat d'honnête homme. Il s'agit de faire juste car, sans cela, la médecine est une imposture. Inverser les priorités, privilégier la culture de l'être au détriment des compétences du faire, risque bien de déboucher sur la tromperie d'un pseudo être qui recouvre une incompétence coupable. Mais la foi dans le faire seul, dans une action détachée d'une réflexion critique prenant en compte l'être, mène à l'hybris, à la démesure de l'homme qui se croit et se proclame Dieu. Et nous voici ainsi menés face à Némésis, la vengeance qui punit l'hybris. -Dans le deuxième chapitre, cette action, y compris dans sa tendance à la démesure, l'hybris, se verra plongée dans l'utilitarisme qui imprègne la pensée occidentale moderne et oriente tout notre contexte moral objectif, ce bruissement ambiant d'idées qui baigne et infléchit notre réflexion quotidienne. Nous verrons, dans le chapitre dédié à cette grammaire éthique, que lorsqu'il s'agit de donner au plus grand nombre le plus de bonheur possible, les patients des confins de la vie se trouvent toujours du côté des perdants, des sacrifiés du bonheur. Cette part de mon travail me permettra de poser les principes de l'utilitarisme et d'en critiquer tant les fondements que les applications dans le cadre de la médecine des confins de la vie. Puis la politique, qui gère les affaires de la Cité, entrera en jeu et l'étai de pénurie, de différence entre les besoins réels ou ressentis et les ressources, donnera un cadre contraignant à cette réflexion communautaire. J'examinerai de manière critique diverses facettes des solutions proposées par la pensée utilitariste puis chercherai avec John Rawls et Antigone la manière la plus sage d'atteindre, selon le mot de Ricoeur, «une vie bonne avec et pour les autres dans une société juste. » II : La question de l'être pour la médecine des confins de la vie -Dans le troisième chapitre, consacré à la dignité, je tenterai de cerner cette idée pour le patient des confins de la vie, et j'aborderai cette notion par deux chemins complémentaires et convergents : le temps congelé et le trou de dignité. Je m'interrogerai tout d'abord, réfléchissant quelque instant à propos de l'embryon congelé, sur le temps figé de celui qui, dans la démence, n'a plus ni hier ni demain. Suspendu dans un présent qui s'éternise, il échappe à la mortalité et à l'humaine condition jusqu'à ce que la mort le surprenne, de l'extérieur de lui-même. Pour réinscrire le patient dans sa temporalité, pour lui rendre sa mortalité propre et reconstruire ainsi son statut d'être humain, sa dignité, il nous faudra faire appel à ce que je nomme la contagion temporelle. Elle est le fait de l'entourage du patient, de celles et ceux qui forment son contexte, la famille et les proches comme les professionnels. Puis j'examinerai plusieurs significations du mot dignité, en particulier la dignité dite ontologique, liée à l'être, et celle que l'on peut dire conditionnelle, relative à divers attributs, comme le paraître ou la raison, dont l'homme peut être ou non pourvu. Entre ces deux dignités se creuse le trou de dignité toujours menaçant car il comporte l'idée d'une brisure, d'une frontière entre les hommes, qui distingue et sépare entre les humains, leur attribuant une valeur. Cette valeur réifie l'homme et menace ainsi la dignité de chacun. Le patient des confins de la vie, qu'il soit égaré dans l'intemporalité ou dans le trou de dignité, doit être impérativement maintenu dans la communauté comme dans la continuité de sa propre vie jusqu'à ce que sa propre mort marque l'achèvement de son propre chemin. Ce devoir, pour celles et ceux qui cheminent avec lui, de près ou de loin, échappe au particulier et au circonstanciel pour acquérir un statut normatif, catégorique et universel. -Dans le quatrième chapitre, deux philosophes nous permettront d'aspirer le trou de dignité jusqu'à le rendre virtuel. Avec Martin Buber, nous examinerons le rapport Je-Cela et la relation Je-Tu dans le contexte particulier des interactions qui unissent le patient des confins de sa vie et son médecin. Puis il nous faudra bien réaliser que cette relation se trouve mise en danger dans les Je-Tu brisés par la démence ou l'état confusionnel. Comment, dans les confins de la vie, maintenir la relation lorsque Tu n'en veut ou n'en peut plus ? Emmanuel Levinas, et le visage de l'autre qui m'oblige et m'en rend responsable absolument, viendra à la rescousse, nous permettant ainsi d'éviter au patient des confins la perte de son ultime dignité dans la Shoah intime qui le menace dans ce temps de la vie. Cette thèse va donc parcourir un chemin qui partant du faire ne pourra que me mener à un questionnement sur l'être. Il s'agit d'un travail d'homme actif qui a pour but, dans ma trajectoire de vie, de donner un sens à mon artisanat du soin. Nous verrons donc que le faire, l'acte, ne pourra que se montrer complémentaire de l'être, de la dignité et que ces deux approches tisseront et entremêleront leurs brins dans ce tapis chatoyant de la vie, de celle, de celui, qu'r en atteint les confins, comme de la mienne.