Étude morphologique et physiologique du sang, de l'immunité naturelle et acquise chez quelques poissons Indochinois

This paper deals with a morphological study on blood of some Indochinese freshwater fishes. The study has been split in two parts: one dedicated to compare some fishes' blood and the second part focused on reaction of cells and natural immunity.

Rôle des ports dans le cycle de vie des poissons. Les ports : nurseries de sars ?

Le présent document constitue un rapport final de l’étude dont l’objectif peut s’énoncer comme suit : « les zones portuaires peuvent elles être des nurseries de sars ? ». Tenter de répondre à cette question, simple en apparence, nécessite de mener des études aux niveaux populationnel et individuel et ce afin de comprendre les processus sous-jacents. Quatre volets ont été menés. Dans le premier volet, à partir des données issues du projet Nappex, nous avons étudié les changements spatio-temporels d’abondance de quatre espèces de sars dans cinq marinas réparties le long de la façade Méditerranéenne. Dans un second volet, nous avons cherché à comparer les cinétiques de mortalité post-installation de deux espèces de sars en milieu portuaire et naturel. Dans un troisième volet, la croissance et la condition de deux mêmes espèces de sars ont été comparées entre des zones portuaires et des zones naturelles. Enfin, dans un quatrième volet, nous avons cherché à mettre en place des outils pour appréhender la migration des juvéniles des zones portuaires vers les zones naturelles pour rejoindre les populations adultes.

Projet ANCRE-DMX2 : Indicateurs biologiques et écologiques pour une gestion durable des stocks de poissons DéMersauX profonds (100–700 m) d’intérêt halieutique à La Réunion

L'usage de la ligne à main mécanisée (moulinet électrique) s'est développé à La Réunion au cours des années 2000. Ce métier s’est développé à la suite d’une campagne de prospection des ressources halieutiques profondes (200-700m), menée conjointement par le CRPMEM et l’Ifremer en 2000. L’objectif de cette campagne par pêche au moulinet électrique visait à identifier de nouvelles ressources démersales à des fins de diversification pour la petite pêche artisanale côtière professionnelle réunionnaise. Ainsi, les premiers résultats de cette étude avaient mis en évidence l'existence de nouvelles espèces et des stocks encore peu exploités à l’époque. Leur exploitation par la pêche professionnelle mais aussi par la pêche plaisancière s’est dès lors développée rapidement, sans aucun contrôle. En l’absence de cadre juridique et de mesures de gestion appropriés, la baisse rapide des rendements et les conflits pour l’accès à ces ressources profondes limitées et réputées sensibles à l’exploitation avaient motivé un précédent projet d'étude pour caractériser l’état de ces ressources (ANCRE-DMX, nommé DMX1, Ifremer 2011). Ce premier diagnostic réalisé à peine 10 ans après le début de l’exploitation des principales espèces avait mis en évidence des premiers signes d’une exploitation non soutenable des ressources dans l'ouest et le nord de La Réunion. Il avait été alors préconisé de lever des lacunes importantes concernant la biologie et l’écologie des espèces, d’évaluer l’état de ces stocks et enfin, de définir des indicateurs biologiques et halieutiques permettant de suivre l’évolution de ces différents stocks. En effet, les stocks de poissons démersaux profonds sont connus pour leur vulnérabilité (croissance lente, maturité sexuelle tardive, recrutement aléatoire…), et ce d’autant plus que leurs habitats sont particulièrement restreints à La Réunion. Le présent projet DMX2 a donc eu pour principal objectif d’établir, à partir d’une approche « indicateur », les bases des connaissances halieutiques, biologiques et écologiques manquantes sur les 6 principales espèces ciblées par la pêcherie à la ligne mécanisée. Le plan d’échantillonnage mis en place a couvert des profondeurs comprises entre 80 et 700 mètres, intégrant pour la première fois les zones de transition plus côtières. La période d’échantillonnage s’est déroulée sur un cycle annuel complet, soit d’avril 2014 à mai 2015, avec le concours de 10 pêcheurs professionnels répartis tout autour de l’île. Ainsi, 143 marées ont permis d’échantillonner 3984 individus et plus de 60 espèces différentes. Pour les principales espèces retenues, le suivi des captures en mer et les prélèvements biologiques réalisés ont permis d’appréhender leur rendement, leur structure démographique, leurs relations biométriques, l’étude de leur croissance, leur cycle de reproduction, leur taille de première maturité, la composition relative de leur alimentation ainsi que la variabilité de leur condition corporelle selon les saisons et en fonction des secteurs géographiques de l’île. Pour certaines espèces, les paramètres biologiques et écologiques obtenus n’avaient jamais été étudiés à ce jour. A partir des indicateurs populationnels et bio-écologiques retenus dans le projet, il a été possible d’évaluer l’état de santé des principaux stocks exploités et de les confronter à la situation et à l’évolution de la pêcherie ciblant ces espèces. Sur la base d’une approche de précaution, les diagnostics rendus sont variables selon l’état de santé de chacun des stocks et de leur sensibilité à l’exploitation. L’approche « indicateur » développée dans le cadre de ce projet a été appliquée aux données historiques disponibles. Ces indicateurs seront désormais proposés dans le cadre des suivis qui devront être mis en place dans la définition d’un plan de gestion des ressources démersales profondes à La Réunion. La définition du plan de gestion devra être discutée et validée auprès des différents usagers pêcheurs ainsi que des gestionnaires scientifiques, professionnels et administratifs.

Stockage des poissons fumés et ou séchés : cas de Oreochromis niloticus " Fiha saly " malgache

During storage of smoke-dried fish, various biochemical reactions can occur; they will result in product acceptability or rejection. To determine these changes, pH and humidity were measured and molds were counted on smoke-dried fish stored for 6 months. A sensory analysis was also conducted to assess the quality of the products. Infestations and losses linked to it have been estimated by counting the insects and weighing of fish batches over time. The variability in the quality of smoke-dried fish depending on the time of purchase and storage was also integrated with our study. Biochemical reactions are mainly oxidation phenomena which result in a decrease of pH and release of spoilage odors such as rancid odor (> 1.5/ 3) or sulfur, acid and moldy odors. The growth of mold (1- 36 CFU / g) due to the reabsorption of water by fish contributes to this olfactory and visual spoilage. Beyond 90 days of storage, smoke-dried fish bought in the dry season begins to be rejected (> 2/3), while the fish bought in the wet season is at the limit of acceptability (2/3) even at the beginning of storage. During the first 90 days of storage, the insect infestation generates between 10 and 60 % of losses. A salt content of 8 % appears to be effective against the infestation but contributes to the deterioration of the product when stored in rooms with higher than 65 % relative humidity.

Variations développementales chez les poissons hybrides clonaux Chrosomus eos-neogaeus : transgressions phénotypiques en 3D

Le succès écologique des organismes dépend principalement de leur phénotype. Une composante important du phénotype est la morphologie fonctionnelle car elle influence la performance d’un organisme donné dans un milieu donné et donc reflète son écologie. Des disparités dans la morphologie fonctionnelle ou dans le développement entre espèces peuvent donc mener à des différences écologiques. Ce projet évalue le rôle des mécanismes de variation morphologique dans la production de différences écologiques entre espèces au sein des poissons hybrides du complexe Chrosomus eos-neogaeus. En utilisant la microtomodensitométrie à rayons X et la morphométrie géométrique 3D, la forme des éléments des mâchoires est décrite pour comparer la variation morphologique et les différences développementales entre les membres du complexe C. eos neogaeus. Les hybrides présentent autant de variation phénotypique que les espèces parentales et présentent des phénotypes nouveaux, dit transgressifs. Les hybrides présentent aussi des différences marquées avec les espèces parentales dans leur allométrie et dans leur intégration phénotypique. Finalement, ceux-ci semblent être plastiques et en mesure de modifier leur phénotype pour occuper plusieurs environnements. L’entièreté de ces résultats suggère que des changements dans le développement des hybrides entraînent une différenciation phénotypique et écologique avec les espèces parentales.

Variations développementales chez les poissons hybrides clonaux Chrosomus eos-neogaeus : transgressions phénotypiques en 3D

Le succès écologique des organismes dépend principalement de leur phénotype. Une composante important du phénotype est la morphologie fonctionnelle car elle influence la performance d’un organisme donné dans un milieu donné et donc reflète son écologie. Des disparités dans la morphologie fonctionnelle ou dans le développement entre espèces peuvent donc mener à des différences écologiques. Ce projet évalue le rôle des mécanismes de variation morphologique dans la production de différences écologiques entre espèces au sein des poissons hybrides du complexe Chrosomus eos-neogaeus. En utilisant la microtomodensitométrie à rayons X et la morphométrie géométrique 3D, la forme des éléments des mâchoires est décrite pour comparer la variation morphologique et les différences développementales entre les membres du complexe C. eos neogaeus. Les hybrides présentent autant de variation phénotypique que les espèces parentales et présentent des phénotypes nouveaux, dit transgressifs. Les hybrides présentent aussi des différences marquées avec les espèces parentales dans leur allométrie et dans leur intégration phénotypique. Finalement, ceux-ci semblent être plastiques et en mesure de modifier leur phénotype pour occuper plusieurs environnements. L’entièreté de ces résultats suggère que des changements dans le développement des hybrides entraînent une différenciation phénotypique et écologique avec les espèces parentales.

Les trois petits cochons et le grand méchant loup : stratégies visant la pérennité des populations de loups du Québec

L’objectif premier de cet essai est de prioriser des stratégies visant la pérennité des populations de loups au Québec. Ces stratégies visent à diminuer les pressions actuelles que subissent les loups. Les loups sont peu charismatiques. Il est donc difficile d’aller chercher l’appui du public. Si les loups du Québec parvenaient à gagner le cœur des Québécois, ils pourraient alors servir de levier afin que les dirigeants mettent en place un plan de conservation pour préserver ces espèces ou sous-espèces. C’est pourquoi d’ailleurs des stratégies sont proposées afin de rallier la population à cette cause. D’abord, un portrait des différentes espèces ou sous-espèces de loups et de coyotes est effectué pour bien comprendre dans quel contexte les loups évoluent actuellement. Ensuite, les menaces planant sur les populations sont identifiées, il s’agit de : l’hybridation avec le coyote ainsi que la compétition pour les ressources alimentaires, la fragmentation du territoire, les activités humaines, tels la chasse et le braconnage, les routes, ainsi que les activités touristiques. Les impacts économiques, sociaux et environnementaux reliés au déclin potentiel des loups sont ensuite énumérés. Cette partie démontre à quel point la situation est complexe et souligne toutes les répercussions potentielles que peut avoir la disparition du loup sur le Québec. Le rôle de l’appui du public dans le rétablissement d’espèces à statut précaire est ensuite discuté. Par la suite, une liste exhaustive des stratégies est mise en place. En tout, 43 stratégies ont été trouvées. Ces stratégies, visant l’atténuation des menaces sur le loup ou essayant de rallier l’appui du public, ont été classées dans 4 grandes orientations pour ensuite être priorisées selon leur performance. Par parcimonie, seules les 3 meilleures stratégies de chaque orientation seront présentées. Les 3 meilleures stratégies de l’orientation #1 sont de réduire le taux de mortalité des meutes de loups québécois, de ne pas clôturer les dépotoirs forestiers et de mettre au point un programme de suivi. Les 3 stratégies les plus performantes de l’orientation #2 sont de protéger les tanières, d’optimiser l’aménagement agricole et routier. Les 3 meilleures stratégies de l’orientation #3 sont d’utiliser la méthode de Fladry, de gérer les sorties guidées d’écoute nocturne et d’ajouter le loup de l’Est à la liste des espèces menacées du Québec. Les trois stratégies les plus performantes de l’orientation #4 sont d’informer la population de sa capacité à participer et à aider à conserver les loups, d’encourager les parcs et les réserves à inclure le loup dans leurs indicateurs de l’intégrité écologique des écosystèmes et d’informer la population sur les avantages découlant de la conservation des loups. Dans le cadre des recommandations, il faut aussi combiner diverses stratégies de différentes orientations, utiliser le marketing social sur la majorité des stratégies prioritaires, mener une campagne d’éducation populaire à propos du loup et inclure l’ensemble des parties prenantes pouvant avoir un impact sur les différentes stratégies. Pour terminer, l’intérêt d’introduire le loup sur l’île d’Anticosti est évoqué, car cette avenue pourrait être une solution intéressante afin de remédier aux problématiques qu’entraînent les fortes densités de cerfs de Virginie sur cette île.

The effect of friction on indenter force and pile-up in numerical simulations of bone nanoindentation

Nanoindentation is a useful technique for probing the mechanical properties of bone, and finite element (FE) modeling of the indentation allows inverse determination of elasto-plastic constitutive properties. However, FE simulations to date have assumed frictionless contact between indenter and bone. The aim of this study was to explore the effect of friction in simulations of bone nanoindentation. Two dimensional axisymmetric FE simulations were performed using a spheroconical indenter of tip radius 0.6m and angle 90°. The coefficient of friction between indenter and bone was varied between 0.0 (frictionless) and 0.3. Isotropic linear elasticity was used in all simulations, with bone elastic modulus E=13.56GPa and Poisson’s ratio =0.3. Plasticity was incorporated using both Drucker-Prager and von Mises yield surfaces. Friction had a modest effect on the predicted force-indentation curve for both von Mises and Drucker-Prager plasticity, reducing maximum indenter displacement by 10% and 20% respectively as friction coefficient was increased from zero to 0.3 (at a maximum indenter force of 5mN). However, friction has a much greater effect on predicted pile-up after indentation, reducing predicted pile-up from 0.27m to 0.11m with a von Mises model, and from 0.09m to 0.02m with Drucker-Prager plasticity. We conclude that it is important to include friction in nanoindentation simulations of bone.

Effective shear modulus approach for two dimensional solids and plate bending problems by meshless point collocation method

For the analysis of material nonlinearity, an effective shear modulus approach based on the strain control method is proposed in this paper by using point collocation method. Hencky’s total deformation theory is used to evaluate the effective shear modulus, Young’s modulus and Poisson’s ratio, which are treated as spatial field variables. These effective properties are obtained by the strain controlled projection method in an iterative manner. To evaluate the second order derivatives of shape function at the field point, the radial basis function (RBF) in the local support domain is used. Several numerical examples are presented to demonstrate the efficiency and accuracy of the proposed method and comparisons have been made with analytical solutions and the finite element method (ABAQUS).

Measuring mechanical properties of tendon in vivo

Introduction: Understanding the mechanical properties of tendon is an important step to guiding the process of improving athletic performance, predicting injury and treating tendinopathies. The speed of sound in a medium is governed by the bulk modulus and density for fluids and isotropic materials. However, for tendon,which is a structural composite of fluid and collagen, there is some anisotropy requiring an adjustment for Poisson’s ratio. In this paper, these relationships are explored and modelled using data collected, in vivo, on human Achilles tendon. Estimates for elastic modulus and hysteresis based on speed of sound data are then compared against published values from in vitro mechanical tests. Methods: Measurements using clinical ultrasound imaging, inverse dynamics and acoustic transmission techniques were used to determine dimensions, loading conditions and longitudinal speed of sound for the Achilles tendon during a series of isometric plantar flexion exercises against body weight. Upper and lower bounds for speed of sound versus tensile stress in the tendon were then modelled and estimates derived for elastic modulus and hysteresis. Results: Axial speed of sound varied between 1850 to 2090 m.s−1 with a non-linear, asymptotic dependency on the level of tensile stress in the tendon 5–35 MPa. Estimates derived for the elastic modulus ranged between 1–2 GPa. Hysteresis derived from models of the stress-strain relationship, ranged from 3–11%. These values agree closely with those previously reported from direct measurements obtained via in vitro mechanical tensile tests on major weight bearing tendons. Discussion: There is sufficiently good agreement between these indirect (speed of sound derived) and direct (mechanical tensile test derived) measures of tendon mechanical properties to validate the use of this non-invasive acoustic transmission technique. This non-invasive method is suitable for monitoring changes in tendon properties as predictors of athletic performance, injury or therapeutic progression.

Multicomponent charge transport in electrolyte solutions

The work presented in this thesis investigates the mathematical modelling of charge transport in electrolyte solutions, within the nanoporous structures of electrochemical devices. We compare two approaches found in the literature, by developing onedimensional transport models based on the Nernst-Planck and Maxwell-Stefan equations. The development of the Nernst-Planck equations relies on the assumption that the solution is infinitely dilute. However, this is typically not the case for the electrolyte solutions found within electrochemical devices. Furthermore, ionic concentrations much higher than those of the bulk concentrations can be obtained near the electrode/electrolyte interfaces due to the development of an electric double layer. Hence, multicomponent interactions which are neglected by the Nernst-Planck equations may become important. The Maxwell-Stefan equations account for these multicomponent interactions, and thus they should provide a more accurate representation of transport in electrolyte solutions. To allow for the effects of the electric double layer in both the Nernst-Planck and Maxwell-Stefan equations, we do not assume local electroneutrality in the solution. Instead, we model the electrostatic potential as a continuously varying function, by way of Poisson’s equation. Importantly, we show that for a ternary electrolyte solution at high interfacial concentrations, the Maxwell-Stefan equations predict behaviour that is not recovered from the Nernst-Planck equations. The main difficulty in the application of the Maxwell-Stefan equations to charge transport in electrolyte solutions is knowledge of the transport parameters. In this work, we apply molecular dynamics simulations to obtain the required diffusivities, and thus we are able to incorporate microscopic behaviour into a continuum scale model. This is important due to the small size scales we are concerned with, as we are still able to retain the computational efficiency of continuum modelling. This approach provides an avenue by which the microscopic behaviour may ultimately be incorporated into a full device-scale model. The one-dimensional Maxwell-Stefan model is extended to two dimensions, representing an important first step for developing a fully-coupled interfacial charge transport model for electrochemical devices. It allows us to begin investigation into ambipolar diffusion effects, where the motion of the ions in the electrolyte is affected by the transport of electrons in the electrode. As we do not consider modelling in the solid phase in this work, this is simulated by applying a time-varying potential to one interface of our two-dimensional computational domain, thus allowing a flow field to develop in the electrolyte. Our model facilitates the observation of the transport of ions near the electrode/electrolyte interface. For the simulations considered in this work, we show that while there is some motion in the direction parallel to the interface, the interfacial coupling is not sufficient for the ions in solution to be "dragged" along the interface for long distances.

Mapping of B-cell epitopes of hemagglutinin protein of rinderpest virus

Monoclonal antibodies (mAbs) against secreted hemagglutinin (H) protein of rinderpest virus (RPV) expressed by a recombinant baculovirus were generated to characterize the antigenic sites on H protein and regions of functional significance. Three of the mAbs displayed hemagglutination inhibition activity and these mAbs were unable to neutralize virus infectivity. Western immunoblot analysis of overlapping deletion mutants indicated that three mAbs recognize antigenic regions at the extreme carboxy terminus (between amino acids 569 and 609) and the fourth mAb between amino acids 512 and 568. Using synthetic peptides, aa 569-577 and 575-583 were identified as the epitopes for E2G4 and D2F4, respectively. The epitopic domains of A12A9 and E2B6 mAbs were mapped to regions encompassing aa 527-554 and 588-609. Two epitopes spanning the extreme carboxy terminal region of aa 573 to 587 and 588 to 609 were shown to be immunodominant employing a competitive ELISA with polyclonal sera form vaccinated cattle. The D2F4 mAb which recognizes a unique epitope on RPV-H is not present on the closely related peste des petits ruminant virus FIN protein and this mAb could serve as a tool in the seromonitoring program after rinderpest vaccination. (C) 2002 Elsevier Science (USA).

A New Model for Sediment Transport

The problem of predicting sediment transportation by water waves is treated analytically with the rate of wave energy dissipation or wave damping. With resorting to the theory of shallow water waves and the basis of Yamamoto’s Coulomb-damped poroelastic model, the Boussinesq-type equation has been derived over a variation depth bed. For convenience Cnoidal wave is just discussed, The Cnoidal wave with complex wave length and wave velocity, which are as a function of wave frequency, water depth, permeability, Poisson’s ratio and complex elastic moduli of bed soil, is applied to analyse the rate of sediment transportation. Considering the sediment transportation depended on the shear stress near-bed or the horizontal velocity, the conclusion of Yamamoto’s experiment in clay bed has been extended to general situation. It could be figured out that the model should provide a method to avoid the undistinguishable factors during sediment transport processes and relate mass transport with the sediment peculiarities.

Developing and characterizing bulk metallic glasses for extreme applications

Metallic glasses have typically been treated as a “one size fits all” type of material. Every alloy is considered to have high strength, high hardness, large elastic limits, corrosion resistance, etc. However, similar to traditional crystalline materials, properties are strongly dependent upon the constituent elements, how it was processed, and the conditions under which it will be used. An important distinction which can be made is between metallic glasses and their composites. Charpy impact toughness measurements are performed to determine the effect processing and microstructure have on bulk metallic glass matrix composites (BMGMCs). Samples are suction cast, machined from commercial plates, and semi-solidly forged (SSF). The SSF specimens have been found to have the highest impact toughness due to the coarsening of the dendrites, which occurs during the semi-solid processing stages. Ductile to brittle transition (DTBT) temperatures are measured for a BMGMC. While at room temperature the BMGMC is highly toughened compared to a fully glassy alloy, it undergoes a DTBT by 250 K. At this point, its impact toughness mirrors that of the constituent glassy matrix. In the following chapter, BMGMCs are shown to have the capability of being capacitively welded to form single, monolithic structures. Shear measurements are performed across welded samples, and, at sufficient weld energies, are found to retain the strength of the parent alloy. Cross-sections are inspected via SEM and no visible crystallization of the matrix occurs.

Next, metallic glasses and BMGMCs are formed into sheets and eggbox structures are tested in hypervelocity impacts. Metallic glasses are ideal candidates for protection against micrometeorite orbital debris due to their high hardness and relatively low density. A flat single layer, flat BMG is compared to a BMGMC eggbox and the latter creates a more diffuse projectile cloud after penetration. A three tiered eggbox structure is also tested by firing a 3.17 mm aluminum sphere at 2.7 km/s at it. The projectile penetrates the first two layers, but is successfully contained by the third.

A large series of metallic glass alloys are created and their wear loss is measured in a pin on disk test. Wear is found to vary dramatically among different metallic glasses, with some considerably outperforming the current state-of-the-art crystalline material (most notably Cu₄₃Zr₄₃Al₇Be₇). Others, on the other hand, suffered extensive wear loss. Commercially available Vitreloy 1 lost nearly three times as much mass in wear as alloy prepared in a laboratory setting. No conclusive correlations can be found between any set of mechanical properties (hardness, density, elastic, bulk, or shear modulus, Poisson’s ratio, frictional force, and run in time) and wear loss. Heat treatments are performed on Vitreloy 1 and Cu₄₃Zr₄₃Al₇Be₇. Anneals near the glass transition temperature are found to increase hardness slightly, but decrease wear loss significantly. Crystallization of both alloys leads to dramatic increases in wear resistance. Finally, wear tests under vacuum are performed on the two alloys above. Vitreloy 1 experiences a dramatic decrease in wear loss, while Cu₄₃Zr₄₃Al₇Be₇ has a moderate increase. Meanwhile, gears are fabricated through three techniques: electrical discharge machining of 1 cm by 3 mm cylinders, semisolid forging, and copper mold suction casting. Initial testing finds the pin on disk test to be an accurate predictor of wear performance in gears.

The final chapter explores an exciting technique in the field of additive manufacturing. Laser engineered net shaping (LENS) is a method whereby small amounts of metallic powders are melted by a laser such that shapes and designs can be built layer by layer into a final part. The technique is extended to mixing different powders during melting, so that compositional gradients can be created across a manufactured part. Two compositional gradients are fabricated and characterized. Ti 6Al¬ 4V to pure vanadium was chosen for its combination of high strength and light weight on one end, and high melting point on the other. It was inspected by cross-sectional x-ray diffraction, and only the anticipated phases were present. 304L stainless steel to Invar 36 was created in both pillar and as a radial gradient. It combines strength and weldability along with a zero coefficient of thermal expansion material. Only the austenite phase is found to be present via x-ray diffraction. Coefficient of thermal expansion is measured for four compositions, and it is found to be tunable depending on composition.