Compositional analysis of bivariate discrete probabilities

A joint distribution of two discrete random variables with finite support can be displayed as a two way table of probabilities adding to one. Assume that this table hasn rows and m columns and all probabilities are non-null. This kind of table can beseen as an element in the simplex of n · m parts. In this context, the marginals areidentified as compositional amalgams, conditionals (rows or columns) as subcompositions. Also, simplicial perturbation appears as Bayes theorem. However, the Euclideanelements of the Aitchison geometry of the simplex can also be translated into the tableof probabilities: subspaces, orthogonal projections, distances.Two important questions are addressed: a) given a table of probabilities, which isthe nearest independent table to the initial one? b) which is the largest orthogonalprojection of a row onto a column? or, equivalently, which is the information in arow explained by a column, thus explaining the interaction? To answer these questionsthree orthogonal decompositions are presented: (1) by columns and a row-wise geometric marginal, (2) by rows and a columnwise geometric marginal, (3) by independenttwo-way tables and fully dependent tables representing row-column interaction. Animportant result is that the nearest independent table is the product of the two (rowand column)-wise geometric marginal tables. A corollary is that, in an independenttable, the geometric marginals conform with the traditional (arithmetic) marginals.These decompositions can be compared with standard log-linear models.Key words: balance, compositional data, simplex, Aitchison geometry, composition,orthonormal basis, arithmetic and geometric marginals, amalgam, dependence measure,contingency table

Middle and Late Jurassic carbon stable-isotope stratigraphy and radiolarite sedimentation of the Umbria-Marche basin (Central Italy)

A continuous carbon isotope curve from Middle-Upper Jurassic pelagic carbonate rocks was acquired from two sections in the southern part of the Umbria-Marche Apennines in central Italy. At the Colle Bertone section (Terni) and the Terminilletto section (Rieti), the Upper Toarcian to Bajocian Calcari e Marne a Posidonia Formation and the Aalenian to Kimmeridgian Calcari e Marne a Posidonia and Calcari Diasprigni formations were sampled, respectively. Biostratigraphy in both sections is based on rich assemblages of calcareous nannofossils and radiolarians, as well as some ammonites found in the upper Toarcian-Bajocian interval. Both sections revealed a relative minimum of delta(13)C(PDB) close to + 2 parts per thousand in the Aalenian and a maximum around 3.5 parts per thousand in early Bajocian, associated with an increase in visible chert. In basinal sections in Umbria-Marche, this interval includes the very cherry base of the Calcari Diasprigni Formation (e.g. at Valdorbia) or the chert-rich uppermost portion of the Calcari a Posidonia (e.g at Bosso). In the Terminilletto section, the Bajocian-early Barthonian interval shows a gradual decrease in delta(13)C(PDB) values and a low around 2.3 parts per thousand. This part of the section is characterised by more than 40 m of almost chart-free limestones and correlates with a recurrence of limestone-rich facies in basinal sections at Valdorbia. A double peak with values of delta(13)C(PDB) around + 3 parts per thousand was observed in the Callovian and Oxfordian, constrained by well preserved radiolarian faunas. The maxima lie in the Callovian and the middle Oxfordian, and the minimum between the two peaks should be near the Callovian/Oxfordian boundary. In the Terminilletto section, visible chert increases together with delta(13)C(PDB) values from the middle Bathonian and reaches peak values in the Callovian-Oxfordian. In basinal sections in Umbria-Marche, a sharp increase in visible chert is observed at this level within the Calcari Diasprigni. A drop of delta(13)C values towards + 2 parts per thousand occurs in the Kimmeridgian and coincides with a decrease of visible chert in outcrop. The observed delta(13)C positive anomalies during the early Bajocian and the Callovian-Oxfordian may record changes in global climate towards warmer, more humid periods characterised by increased nutrient mobilisation and increased carbon burial. High biosiliceous (radiolarians, siliceous sponges) productivity and preservation appear to coincide with the delta(13)C positive anomalies, when the production of platform carbonates was subdued and ceased in many areas, with a drastic reduction of periplatform ooze input in many Tethyan basins. The carbon and silica cycles appear to be linked through global warming and increased continental weathering. Hydrothermal events related to extensive rifting and/or accelerated oceanic spreading may be the endogenic driving force that created a perturbation of the exogenic system (excess CO2 into the atmosphere and greenhouse conditions) reflected by the positive delta(13)C shifts and biosiliceous episodes.

Recherche translationnelle: de l'animal modèle de schizophrénie à la forme humaine de difficulté cognitive. Evaluation des performances de navigation spatiale et des stratégies utilisées

Un protocole de tests sur labyrinthe radial permettant d'évaluer la navigation spatial chez l'homme a été réalisé. Ces tests sur labyrinthe radial sont basés sur le protocole utilisé sur l'animal modèle de schizophrénie dans le CNP (Centre de neuroscience psychiatrique) de Lausanne. Les recherches actuelles du CNP ont montré un déficit dans les capacités d'orientation spatiale de ces animaux [13]. Ainsi notre méthodologie consistera à tester des sujets humains dans des tâches de labyrinthe afin d'étudier de la manière la plus équivalente les différents déficits observés dans la pathologie humaine et dans le rat modèle. Cette démarche est à la base d'une approche translationnelle qui combine recherches cliniques et expérimentales. Le travail expérimental a été mené sur deux dispositifs analogues. a) «radial au doigt», ensemble de petits canaux qui peuvent être explorés par le doigt, yeux ouverts ou fermés et dans lesquels des textures différentes tapissent chaque bras. b) «radial sur écran tactile», deux labyrinthes qui comparent deux types d'indice locale, couleurs différentes ou patrons noir-blanc. Dans les deux dispositifs a été prévu une série de tests permettant d'évaluer la mémorisation des indices utilisés en les supprimant temporairement où en les mettant en contradiction. La première perturbation a pour but de tester l'importance du référentiel locale par une rotation de 90° du labyrinthe. La permutation des bras lors d'un dernier essai permet d'induire une situation ou les informations ont été soit correctes spatialement mais incorrectes localement (texture) soit inversement. Ces perturbations des informations sensorielles qui sont fournies au sujet, permettent d'observer les systèmes de repérage et leur poids relatif dans la construction d'un système de référence durant la navigation spatiale. Les résultats du labyrinthe radial au doigt montrent que dans les conditions utilisant les informations visuelles les participants sont sensiblement plus performants. Il est apparu que les informations visuelles prédominent sur les informations proprioceptives et tactiles. Ainsi dans la condition intégrant informations visuospatiales, proprioceptives et tactiles, les sujets basent plus fortement leur navigation spatiale sur les indices visuelles soit locale soit spatiale. Dans cette condition une différence significative de stratégie entre hommes et femmes est apparue. Les hommes se basent majoritairement sur des indices spatiaux tandis que les femmes préfèrent les indices locaux. En présence d'informations tactiles et proprioceptives mais en absence de la vision, les participants utilisent les références spatiale et locale complémentairement sans avoir un système prédominant. Alors que si uniquement les informations proprioceptives sont présentes, les sujets utilisent un système de référence spatiale (globale). Le labyrinthe radial sur écran tactile indique une différence de système de référence selon l'indice local employé. Les couleurs, étant des forts indices locaux, vont favoriser un système de référence local. Au contraire les patrons noirs-blancs sont des indices visiblement très complexes et difficiles à mémoriser qui vont pousser les sujets à utiliser une stratégie de référence spatiale.

Update of the FANTOM web resource: from mammalian transcriptional landscape to its dynamic regulation.

The international Functional Annotation Of the Mammalian Genomes 4 (FANTOM4) research collaboration set out to better understand the transcriptional network that regulates macrophage differentiation and to uncover novel components of the transcriptome employing a series of high-throughput experiments. The primary and unique technique is cap analysis of gene expression (CAGE), sequencing mRNA 5'-ends with a second-generation sequencer to quantify promoter activities even in the absence of gene annotation. Additional genome-wide experiments complement the setup including short RNA sequencing, microarray gene expression profiling on large-scale perturbation experiments and ChIP-chip for epigenetic marks and transcription factors. All the experiments are performed in a differentiation time course of the THP-1 human leukemic cell line. Furthermore, we performed a large-scale mammalian two-hybrid (M2H) assay between transcription factors and monitored their expression profile across human and mouse tissues with qRT-PCR to address combinatorial effects of regulation by transcription factors. These interdependent data have been analyzed individually and in combination with each other and are published in related but distinct papers. We provide all data together with systematic annotation in an integrated view as resource for the scientific community (http://fantom.gsc.riken.jp/4/). Additionally, we assembled a rich set of derived analysis results including published predicted and validated regulatory interactions. Here we introduce the resource and its update after the initial release.

Multispectral brain morphometry in Tourette syndrome persisting into adulthood.

Tourette syndrome is a childhood-onset neuropsychiatric disorder with a high prevalence of attention deficit hyperactivity and obsessive-compulsive disorder co-morbidities. Structural changes have been found in frontal cortex and striatum in children and adolescents. A limited number of morphometric studies in Tourette syndrome persisting into adulthood suggest ongoing structural alterations affecting frontostriatal circuits. Using cortical thickness estimation and voxel-based analysis of T1- and diffusion-weighted structural magnetic resonance images, we examined 40 adults with Tourette syndrome in comparison with 40 age- and gender-matched healthy controls. Patients with Tourette syndrome showed relative grey matter volume reduction in orbitofrontal, anterior cingulate and ventrolateral prefrontal cortices bilaterally. Cortical thinning extended into the limbic mesial temporal lobe. The grey matter changes were modulated additionally by the presence of co-morbidities and symptom severity. Prefrontal cortical thickness reduction correlated negatively with tic severity, while volume increase in primary somatosensory cortex depended on the intensity of premonitory sensations. Orbitofrontal cortex volume changes were further associated with abnormal water diffusivity within grey matter. White matter analysis revealed changes in fibre coherence in patients with Tourette syndrome within anterior parts of the corpus callosum. The severity of motor tics and premonitory urges had an impact on the integrity of tracts corresponding to cortico-cortical and cortico-subcortical connections. Our results provide empirical support for a patho-aetiological model of Tourette syndrome based on developmental abnormalities, with perturbation of compensatory systems marking persistence of symptoms into adulthood. We interpret the symptom severity related grey matter volume increase in distinct functional brain areas as evidence of ongoing structural plasticity. The convergence of evidence from volume and water diffusivity imaging strengthens the validity of our findings and attests to the value of a novel multimodal combination of volume and cortical thickness estimations that provides unique and complementary information by exploiting their differential sensitivity to structural change.

Counterexamples to some pointwise estimates of the maximal Cauchy transform in terms of the Cauchy transform

Motivated by the work of Mateu, Orobitg, Pérez and Verdera, who proved inequalities of the form $T_*f\lesssim M(Tf)$ or $T_*f\lesssim M^2(Tf)$ for certain singular integral operators $T$, such as the Hilbert or the Beurling transforms, we study the possibility of establishing this type of control for the Cauchy transform along a Lipschitz graph. We show that this is not possible in general, and we give a partial positive result when the graph is substituted by a Jordan curve.

Analyse de la production thymique et de la prolifération périphérique des lymphocytes T CD4 et CD8 durant la phase chronique de l'infection à VIH-1

RESUME Dans le cadre de l'infection à VIH-1, deux mécanismes généraux, a) une destruction périphérique massive ou b) un défaut dans la production périphérique ou centrale de nouvelles cellules, pourraient être à l'origine de l'épuisement des lymphocytes T CD4. La question soulève une importante controverse. Dans cette étude, la production thymique et la capacité de prolifération de lymphocytes T ont été étudiées conjointement. La production thymique a été évaluée par l'analyse du contenu en cercles d'excision générés lors du réarrangement du récepteur aux cellules T (ou TRECs) des cellules T CD4 et CD8 périphériques, provenant de sujets sains VIH-1 négatifs (n=120) ou infectés par le VIH-1 (n=297), au stade précoce, intermédiaire et tardif de la phase chronique de la maladie. Au stade précoce, nous observons que le contenu en TRECs de la population CD4 est supérieur à celui de la population contrôle. Aucune différence n'est observée lors de la phase intermédiaire, alors que le contenu en TRECs est inférieur lors de la phase tardive, en comparaison avec le groupe contrôle. Pour les lymphocytes T CD8, le contenu en TRECs reste inférieur au groupe contrôle, à tous les stades de la maladie. Ainsi, au stade précoce, la production thymique chercherait à compenser la perte de lymphocytes T CD4 puis, avec l'évolution de la maladie, cette possibilité s'épuiserait. Les profils d'expression des gènes régulateurs du cycle cellulaire pour les cellules T CD4 et CD8 périphériques, obtenus par la méthode des biopuces d'ADNc (microarray), ont permis l'analyse de la capacité de prolifération périphérique des lymphocytes T. Trois populations cellulaires ont été comparées entre elles : lymphocytes provenant de sujets infectés par le VIH-1, lymphocytes provenant de sujets VIH-1-négatifs et lymphocytes activés in vitro provenant de sujets VIH-1-négatifs. Les résultats montrent, pour les cellules T CD8, un état d'activation et un profil d'expression des gènes régulateurs du cycle cellulaire comparables à ceux des cellules activées in vitro. Le profil d'expression génétique des cellules T CD4, par contre, montre une activation sub-optimale, conjointement à une forte expression de p53, ce qui pourrait amener à un bloc en phase G1 du cycle cellulaire ainsi qu'à une forte apoptose. En conclusion, cette perturbation de la progression du cycle cellulaire des lymphocytes T CD4 périphériques pourrait contribuer à l'échec de la restauration du nombre de lymphocytes T CD4 et ceci, malgré une production thymique conservée dans les stades précoces de la maladie, comme démontré par l'analyse du contenu en TRECs.

The Early Toarcian anoxia, a synchronous event in the Western Tethys? An approach by quantitative biochronology (Unitary Associations), applied on calcareous nannofossils

During the Early Toarcian, major paleoenvironnemental and paleoceanographical changes occurred, leading to an oceanic anoxic event (OAE) and to a perturbation of the carbon isotope cycle. Although the standard biochronology of the Lower Jurassic is essentially based upon ammonites, in recent years biostratigraphy based on calcareous nannofossils and dinoflagellate cysts is increasingly used to date Jurassic rocks. However, the precise dating and correlation of the Early Toarcian OAE, and of the associated delta C-13 anomaly in different settings of the western Tethys, are still partly problematic, and it is still unclear whether these events are synchronous or not. In order to allow more accurate correlations of the organic rich levels recorded in the Lower Toarcian OAE, this account proposes a new biozonation based on a quantitative biochronology approach, the Unitary Associations (UA), applied to calcareous nannofossils. This study represents the first attempt to apply the UA method to Jurassic nannofossils. The study incorporates eighteen sections distributed across western Tethys and ranging from the Pliensbachian to Aalenian, comprising 1220 samples and 72 calcareous nannofossil taxa. The BioGraph [Savary, J., Guex, J., 1999. Discrete biochronological scales and unitary associations: description of the Biograph Computer program. Memoires de Geologie de Lausanne 34, 282 pp] and UA-Graph (Copyright Hammer O., Guex and Savary, 2002) softwares provide a discrete biochronological framework based upon multi-taxa concurrent range zones in the different sections. The optimized dataset generates nine UAs using the co-occurrences of 56 taxa. These UAs are grouped into six Unitary Association Zones (UA-Z), which constitute a robust biostratigraphic synthesis of all the observed or deduced biostratigraphic relationships between the analysed taxa. The UA zonation proposed here is compared to ``classic'' calcareous nannofossil biozonations, which are commonly used for the southern and the northern sides of Tethys. The biostratigraphic resolution of the UA-Zones varies from one nannofossil subzone or part of it to several subzones, and can be related to the pattern of calcareous nannoplankton originations and extinctions during the studied time interval. The Late Pliensbachian - Early Toarcian interval (corresponding to the UA-Z II) represents a major step in the Jurassic nannoplankton radiation. The recognized UA-Zones are also compared to the carbon isotopic negative excursion and TOC maximum in five sections of central Italy, Germany and England, with the aim of providing a more reliable correlation tool for the Early Toarcian OAE, and of the associated isotopic anomaly, between the southern and northern part of western Tethys. The results of this work show that the TOC maximum and delta C-13 negative excursion correspond to the upper part of the UA-Z II (i.e., UA 3) in the sections analysed. This suggests that the Early Toarcian OAE was a synchronous event within the western Tethys. (c) 2006 Elsevier B.V. All rights reserved.

Fracture risk and zoledronic acid therapy in men with osteoporosis.

BACKGROUND: Fractures in men are a major health issue, and data on the antifracture efficacy of therapies for osteoporosis in men are limited. We studied the effect of zoledronic acid on fracture risk among men with osteoporosis. METHODS: In this multicenter, double-blind, placebo-controlled trial, we randomly assigned 1199 men with primary or hypogonadism-associated osteoporosis who were 50 to 85 years of age to receive an intravenous infusion of zoledronic acid (5 mg) or placebo at baseline and at 12 months. Participants received daily calcium and vitamin D supplementation. The primary end point was the proportion of participants with one or more new morphometric vertebral fractures over a period of 24 months. RESULTS: The rate of any new morphometric vertebral fracture was 1.6% in the zoledronic acid group and 4.9% in the placebo group over the 24-month period, representing a 67% risk reduction with zoledronic acid (relative risk, 0.33; 95% confidence interval, 0.16 to 0.70; P=0.002). As compared with men who received placebo, men who received zoledronic acid had fewer moderate-to-severe vertebral fractures (P=0.03) and less height loss (P=0.002). Fewer participants who received zoledronic acid had clinical vertebral or nonvertebral fractures, although this difference did not reach significance because of the small number of fractures. Bone mineral density was higher and bone-turnover markers were lower in the men who received zoledronic acid (P<0.05 for both comparisons). Results were similar in men with low serum levels of total testosterone. The zoledronic acid and placebo groups did not differ significantly with respect to the incidence of death (2.6% and 2.9%, respectively) or serious adverse events (25.3% and 25.2%). CONCLUSIONS: Zoledronic acid treatment was associated with a significantly reduced risk of vertebral fracture among men with osteoporosis. (Funded by Novartis Pharma; ClinicalTrials.gov number, NCT00439647.).

Ab initio absorption spectrum of NiO combining molecular dynamics with the embedded cluster approach in a discrete reaction field

We developed a procedure that combines three complementary computational methodologies to improve the theoretical description of the electronic structure of nickel oxide. The starting point is a Car-Parrinello molecular dynamics simulation to incorporate vibrorotational degrees of freedom into the material model. By means ofcomplete active space self-consistent field second-order perturbation theory (CASPT2) calculations on embedded clusters extracted from the resulting trajectory, we describe localized spectroscopic phenomena on NiO with an efficient treatment of electron correlation. The inclusion of thermal motion into the theoretical description allowsus to study electronic transitions that, otherwise, would be dipole forbidden in the ideal structure and results in a natural reproduction of the band broadening. Moreover, we improved the embedded cluster model by incorporating self-consistently at the complete active space self-consistent field (CASSCF) level a discrete (or direct) reaction field (DRF) in the cluster surroundings. The DRF approach offers an efficient treatment ofelectric response effects of the crystalline embedding to the electronic transitions localized in the cluster. We offer accurate theoretical estimates of the absorption spectrum and the density of states around the Fermi level of NiO, and a comprehensive explanation of the source of the broadening and the relaxation of the charge transferstates due to the adaptation of the environment

The role of the vascular endothelium in arenavirus haemorrhagic fevers.

Viral haemorrhagic fevers (VHF) caused by arenaviruses are among the most devastating emerging human diseases. The most important pathogen among the arenaviruses is Lassa virus (LASV), the causative agent of Lassa fever that is endemic to West Africa. On the South American continent, the New World arenavirus Junin virus (JUNV), Machupo (MACV), Guanarito (GTOV), and Sabia virus (SABV) have emerged as causative agents of severe VHFs. Clinical and experimental studies on arenavirus VHF have revealed a crucial role of the endothelium in their pathogenesis. However, in contrast to other VHFs, haemorrhages are not a salient feature of Lassa fever and fatal cases do not show overt destruction of vascular tissue. The functional alteration of the vascular endothelium that precede shock and death in fatal Lassa fever may be due to more subtle direct or indirect effects of the virus on endothelial cells. Haemorrhagic disease manifestations and vascular involvement are more pronounced in the VHF caused by the South American haemorrhagic fever viruses. Recent studies on JUNV revealed perturbation of specific endothelial cell function, including expression of cell adhesion molecules, coagulation factors, and vasoactive mediators as a consequence of productive viral infection. These studies provided first possible links to some of the vascular abnormalities observed in patients, however, their relevance in vivo remains to be investigated.

Application of low temperature thermochronology to understanding cooling and exhumation in the Central Swiss Alps

THESIS ABSTRACT : Low-temperature thermochronology relies on application of radioisotopic systems whose closure temperatures are below temperatures at which the dated phases are formed. In that sense, the results are interpreted as "cooling ages" in contrast to "formation ages". Owing to the low closure-temperatures, it is possible to reconstruct exhumation and cooling paths of rocks during their residence at shallow levels of the crust, i.e. within first ~10 km of depth. Processes occurring at these shallow depths such as final exhumation, faulting and relief formation are fundamental for evolution of the mountain belts. This thesis aims at reconstructing the tectono-thermal history of the Aar massif in the Central Swiss Alps by means of zircon (U-Th)/He, apatite (U-Th)/He and apatite fission track thermochronology. The strategy involved acquisition of a large number of samples from a wide range of elevations in the deeply incised Lötschen valley and a nearby NEAT tunnel. This unique location allowed to precisely constrain timing, amount and mechanisms of exhumation of the main orographic feature of the Central Alps, evaluate the role of topography on the thermochronological record and test the impact of hydrothermal activity. Samples were collected from altitudes ranging between 650 and 3930 m and were grouped into five vertical profiles on the surface and one horizontal in the tunnel. Where possible, all three radiometric systems were applied to each sample. Zircon (U-Th)/He ages range from 5.1 to 9.4 Ma and are generally positively correlated with altitude. Age-elevation plots reveal a distinct break in slope, which translates into exhumation rate increasing from ~0.4 to ~3 km/Ma at 6 Ma. This acceleration is independently confirmed by increased cooling rates on the order of 100°C/Ma constrained on the basis of age differences between the zircon (U-Th)/He and the remaining systems. Apatite fission track data also plot on a steep age-elevation curve indicating rapid exhumation until the end of the Miocene. The 6 Ma event is interpreted as reflecting tectonically driven uplift of the Aar massif. The late Miocene timing implies that the increase of precipitation in the Pliocene did not trigger rapid exhumation in the Aar massif. The Messinian salinity crisis in the Mediterranean could not directly intensify erosion of the Aar but associated erosional output from the entire Alps may have tapered the orogenic wedge and caused reactivation of thrusting in the Aar massif. The high exhumation rates in the Messinian were followed by a decrease to ~1.3 km/Ma as evidenced by ~8 km of exhumation during last 6 Ma. The slowing of exhumation is also apparent from apatite (U-Th)1He age-elevation data in the northern part of the Lötschen valley where they plot on a ~0.5km/Ma line and range from 2.4 to 6.4 Ma However, from the apatite (U-Th)/He and fission track data from the NEAT tunnel, there is an indication of a perturbation of the record. The apatite ages are youngest under the axis of the valley, in contrast to an expected pattern where they would be youngest in the deepest sections of the tunnel due to heat advection into ridges. The valley however, developed in relatively soft schists while the ridges are built of solid granitoids. In line with hydrological observations from the tunnel, we suggest that the relatively permeable rocks under the valley floor, served as conduits of geothermal fluids that caused reheating leading to partial Helium loss and fission track annealing in apatites. In consequence, apatite ages from the lowermost samples are too young and the calculated exhumation rates may underestimate true values. This study demonstrated that high-density sampling is indispensable to provide meaningful thermochronological data in the Alpine setting. The multi-system approach allows verifying plausibility of the data and highlighting sources of perturbation. RÉSUMÉ DE THÈSE : La thermochronologie de basse température dépend de l'utilisation de systèmes radiométriques dont la température de fermeture est nettement inférieure à la température de cristallisation du minéral. Les résultats obtenus sont par conséquent interprétés comme des âges de refroidissement qui diffèrent des âges de formation obtenus par le biais d'autres systèmes de datation. Grâce aux températures de refroidissement basses, il est aisé de reconstruire les chemins de refroidissement et d'exhumation des roches lors de leur résidence dans la croute superficielle (jusqu'à 10 km). Les processus qui entrent en jeu à ces faibles profondeurs tels que l'exhumation finale, la fracturation et le faillage ainsi que la formation du relief sont fondamentaux dans l'évolution des chaînes de montagne. Ces dernières années, il est devenu clair que l'enregistrement thermochronologique dans les orogènes peut être influencé par le relief et réinitialisé par l'advection de la chaleur liée à la circulation de fluides géothermaux après le refroidissement initial. L'objectif de cette thèse est de reconstruire l'histoire tectono-thermique du massif de l'Aar dans les Alpes suisses Centrales à l'aide de trois thermochronomètres; (U-Th)/He sur zircon, (U-Th)/He sur apatite et les traces de fission sur apatite. Afin d'atteindre cet objectif, nous avons récolté un grand nombre d'échantillons provenant de différentes altitudes dans la vallée fortement incisée de Lötschental ainsi que du tunnel de NEAT. Cette stratégie d'échantillonnage nous a permis de contraindre de manière précise la chronologie, les quantités et les mécanismes d'exhumation de cette zone des Alpes Centrales, d'évaluer le rôle de la topographie sur l'enregistrement thermochronologique et de tester l'impact de l'hydrothermalisme sur les géochronomètres. Les échantillons ont été prélevés à des altitudes comprises entre 650 et 3930m selon 5 profils verticaux en surface et un dans le tunnel. Quand cela à été possible, les trois systèmes radiométriques ont été appliqués aux échantillons. Les âges (U-Th)\He obtenus sur zircons sont compris entre 5.l et 9.4 Ma et sont corrélés de manière positive avec l'altitude. Les graphiques représentant l'âge et l'élévation montrent une nette rupture de la pente qui traduisent un accroissement de la vitesse d'exhumation de 0.4 à 3 km\Ma il y a 6 Ma. Cette accélération de l'exhumation est confirmée par les vitesses de refroidissement de l'ordre de 100°C\Ma obtenus à partir des différents âges sur zircons et à partir des autres systèmes géochronologiques. Les données obtenues par traces de fission sur apatite nous indiquent également une exhumation rapide jusqu'à la fin du Miocène. Nous interprétons cet évènement à 6 Ma comme étant lié à l'uplift tectonique du massif de l'Aar. Le fait que cet évènement soit tardi-miocène implique qu'une augmentation des précipitations au Pliocène n'a pas engendré cette exhumation rapide du massif de l'Aar. La crise Messinienne de la mer méditerranée n'a pas pu avoir une incidence directe sur l'érosion du massif de l'Aar mais l'érosion associée à ce phénomène à pu réduire le coin orogénique alpin et causer la réactivation des chevauchements du massif de l'Aar. L'exhumation rapide Miocène a été suivie pas une diminution des taux d'exhumation lors des derniers 6 Ma (jusqu'à 1.3 km\Ma). Cependant, les âges (U-Th)\He sur apatite ainsi que les traces de fission sur apatite des échantillons du tunnel enregistrent une perturbation de l'enregistrement décrit ci-dessus. Les âges obtenus sur les apatites sont sensiblement plus jeunes sous l'axe de la vallée en comparaison du profil d'âges attendus. En effet, on attendrait des âges plus jeunes sous les parties les plus profondes du tunnel à cause de l'advection de la chaleur dans les flancs de la vallée. La vallée est creusée dans des schistes alors que les flancs de celle-ci sont constitués de granitoïdes plus durs. En accord avec les observations hydrologiques du tunnel, nous suggérons que la perméabilité élevée des roches sous l'axe de la vallée à permi l'infiltration de fluides géothermaux qui a généré un réchauffement des roches. Ce réchauffement aurait donc induit une perte d'Hélium et un recuit des traces de fission dans les apatites. Ceci résulterait en un rajeunissement des âges apatite et en une sous-estimation des vitesses d'exhumation sous l'axe de la vallée. Cette étude à servi à démontrer la nécessité d'un échantillonnage fin et précis afin d'apporter des données thermochronologiques de qualité dans le contexte alpin. Cette approche multi-système nous a permi de contrôler la pertinence des données acquises ainsi que d'identifier les sources possibles d'erreurs lors d'études thermochronologiques. RÉSUMÉ LARGE PUBLIC Lors d'une orogenèse, les roches subissent un cycle comprenant une subduction, de la déformation, du métamorphisme et, finalement, un retour à la surface (ou exhumation). L'exhumation résulte de la déformation au sein de la zone de collision, menant à un raccourcissement et un apaissessement de l'édifice rocheux, qui se traduit par une remontée des roches, création d'une topographie et érosion. Puisque l'érosion agit comme un racloir sur la partie supérieure de l'édifice, des tentatives de corrélation entre les épisodes d'exhumation rapide et les périodes d'érosion intensive, dues aux changements climatiques, ont été effectuées. La connaissance de la chronologie et du lieu précis est d'une importance capitale pour une quelconque reconstruction de l'évolution d'une chaîne de montagne. Ces critères sont donnés par un retraçage des changements de la température de la roche en fonction du temps, nous donnant le taux de refroidissement. L'instant auquel les roches ont refroidit, passant une certaine température, est contraint par l'application de techniques de datation par radiométrie. Ces méthodes reposent sur la désintégration des isotopes radiogéniques, tels que l'uranium et le potassium, tous deux abondants dans les roches de la croûte terrestre. Les produits de cette désintégration ne sont pas retenus dans les minéraux hôtes jusqu'au moment du refroidissement de la roche sous une température appelée 'de fermeture' , spécifique à chaque système de datation. Par exemple, la désintégration radioactive des atomes d'uranium et de thorium produit des atomes d'hélium qui s'échappent d'un cristal de zircon à des températures supérieures à 200°C. En mesurant la teneur en uranium-parent, l'hélium accumulé et en connaissant le taux de désintégration, il est possible de calculer à quel moment la roche échantillonnée est passée sous la température de 200°C. Si le gradient géothermal est connu, les températures de fermeture peuvent être converties en profondeurs actuelles (p. ex. 200°C ≈ 7km), et le taux de refroidissement en taux d'exhumation. De plus, en datant par système radiométrique des échantillons espacés verticalement, il est possible de contraindre directement le taux d'exhumation de la section échantillonnée en observant les différences d'âges entre des échantillons voisins. Dans les Alpes suisses, le massif de l'Aar forme une structure orographique majeure. Avec des altitudes supérieures à 4000m et un relief spectaculaire de plus de 2000m, le massif domine la partie centrale de la chaîne de montagne. Les roches aujourd'hui exposées à la surface ont été enfouies à plus de 10 km de profond il y a 20 Ma, mais la topographie actuelle du massif de l'Aar semble surtout s'être développée par un soulèvement actif depuis quelques millions d'années, c'est-à-dire depuis le Néogène supérieur. Cette période comprend un changement climatique soudain ayant touché l'Europe il y a environ 5 Ma et qui a occasionné de fortes précipitations, entraînant certainement une augmentation de l'érosion et accélérant l'exhumation des Alpes. Dans cette étude, nous avons employé le système de datation (U-TH)/He sur zircon, dont la température de fermeture de 200°C est suffisamment basse pour caractériser l'exhumation du Néogène sup. /Pliocène. Les échantillons proviennent du Lötschental et du tunnel ferroviaire le plus profond du monde (NEAT) situé dans la partie ouest du massif de l'Aar. Considérés dans l'ensemble, ces échantillons se répartissent sur un dénivelé de 3000m et des âges de 5.1 à 9.4 Ma. Les échantillons d'altitude supérieure (et donc plus vieux) documentent un taux d'exhumation de 0.4 km/Ma jusqu'à il y a 6 Ma, alors que les échantillons situés les plus bas ont des âges similaires allant de 6 à 5.4 Ma, donnant un taux jusqu'à 3km /Ma. Ces données montrent une accélération dramatique de l'exhumation du massif de l'Aar il y a 6 Ma. L'exhumation miocène sup. du massif prédate donc le changement climatique Pliocène. Cependant, lors de la crise de salinité d'il y a 6-5.3 Ma (Messinien), le niveau de la mer Méditerranée est descendu de 3km. Un tel abaissement de la surface d'érosion peut avoir accéléré l'exhumation des Alpes, mais le bassin sud alpin était trop loin du massif de l'Aar pour influencer son érosion. Nous arrivons à la conclusion que la datation (U-Th)/He permet de contraindre précisément la chronologie et l'exhumation du massif de l'Aar. Concernant la dualité tectonique-érosion, nous suggérons que, dans le cas du massif de l'Aar, la tectonique prédomine.

Speed of reaction-diffusion fronts in spatially heterogeneous media

The front speed problem for nonuniform reaction rate and diffusion coefficient is studied by using singular perturbation analysis, the geometric approach of Hamilton-Jacobi dynamics, and the local speed approach. Exact and perturbed expressions for the front speed are obtained in the limit of large times. For linear and fractal heterogeneities, the analytic results have been compared with numerical results exhibiting a good agreement. Finally we reach a general expression for the speed of the front in the case of smooth and weak heterogeneities

Vibration and two-photon absorption

The rigorous and transparent treatment of the effects of nuclear vibrational motion in two-photon absorption (TPA) was discussed. Perturbation formula for diatomic molecules were developed and applied to the X¹Σ+–A¹Π transition in CO. The analysis showed that the vibrations played an important role in TPA, just as their role in the calculation of conventional nonlinear optical (NLO) hyperpolarizabilities

Basis set superposition error-counterpoise corrected potential energy surfaces : application to hydrogen peroxide ... X (X=F-, Cl-, Br-, Li+, Na+) complexes

Møller-Plesset (MP2) and Becke-3-Lee-Yang-Parr (B3LYP) calculations have been used to compare the geometrical parameters, hydrogen-bonding properties, vibrational frequencies and relative energies for several X- and X+ hydrogen peroxide complexes. The geometries and interaction energies were corrected for the basis set superposition error (BSSE) in all the complexes (1-5), using the full counterpoise method, yielding small BSSE values for the 6-311 + G(3df,2p) basis set used. The interaction energies calculated ranged from medium to strong hydrogen-bonding systems (1-3) and strong electrostatic interactions (4 and 5). The molecular interactions have been characterized using the atoms in molecules theory (AIM), and by the analysis of the vibrational frequencies. The minima on the BSSE-counterpoise corrected potential-energy surface (PES) have been determined as described by S. Simón, M. Duran, and J. J. Dannenberg, and the results were compared with the uncorrected PES