Desenvolupament d'un videojoc 3D basat en OpenGL

En aquest treball es presenta una aplicació gràfica per a desenvolupar un videojoc de tema lliure, amb premisses senzilles però fermes i amb la utilització d'unes eines el funcionament de les qual s'ha assolit durant la carrera i s?ha aprofundit durant el temps que ha durat la confecció d'aquest projecte.

Mecano Virtual 3D

L'objectiu principal d'aquest projecte és crear un mecano virtual amb el qual l'usuari pugui manipular peces per a fer un muntatge i que pugui retocar aquest muntatge com vulgui.

Study of conformational changes of ASIC1a by voltage-clamp fluorometry

Le fonctionnement du système nerveux est sensible aux variations de la concentration d'acide. Une acidification des tissus peut se produire pendant une activité neuronale intense ou dans des situations physiopathologiques telles que l'inflammation ou les lésions cérébrales. Les canaux ioniques sensibles à l'acide (ASIC) sont activés par acidification et jouent un rôle important dans la détection des changements d'acide. Les ASICs contribuent à la dégénérescence neuronale après une lésion cérébrale, puisque leur inhibition limite la lésion neuronale. L'acidification induite par une inflammation du tissu nerveux conduit à des stimuli de douleur, qui sont détectés par ces canaux. En effet, les toxines qui bloquent spécifiquement les ASICs montrent des effets analgésiques dans des modèles animaux. La structure 3D d'ASIC peut être comparée à une main qui tient une boule entre son pouce et le doigt. Les différents domaines d'ASIC sont appelés doigt, pouce, jointure, boule-ß et paume. Les domaines transmembranaires représentent le poignet de cette main. Mon projet de thèse vise à décrire les mouvements survenant sur ce canal pendant son activité. A cet effet, j'ai utilisé une technique combinée qui permet la mesure des mouvements en temps réel durant l'activité du canal. J'ai montré les réarrangements des domaines extracellulaires pendant l'activité ASIC. Ces mouvements sont transmis au pore du canal, ou ils contrôlent sa fermeture et ouverture. La direction de ces mouvements a été évaluée pour les domaines doigt et jointure, et nous avons montré qu'ils s'éloignent de la boule-ß lors de l'acidification. J'ai également été en mesure de décrire les mouvements qui se produisent dans la poche acidique, une zone qui est considérée comme importante, car elle représente le site de liaison de certaines toxines de venin qui agissent sur les ASICs. J'ai ainsi pu montrer que les domaines doigt et le pouce qui forment la poche acidique se rapprochent l'un de l'autre pendant l'activation du canal. Ces résultats sont en accord avec des observations précédentes réalisées sur les ASICs par d'autres chercheurs. Enfin, cette analyse approfondie permet d'améliorer les connaissances sur le contrôle de l'activité ASIC; de plus, les mécanismes trouvés ici sont probablement partagés entre les canaux de la famille à laquelle appartiennent les ASICs. -- Les acid-sensing ion channels (ASICs) sont des canaux sodiques ouverts par les protons et principalement exprimés dans le système nerveux. Ils sont impliqués dans la détection des protons dans de nombreux états physiologiques et pathologiques comme l'ischémie et la perception de la douleur. La structure cristalline de l'isoforme ASIC1 de poulet a été déterminée dans l'état désensibilisé et ouvert. Les études fonctionnelles indiquent que la protonation des résidus clés dans la boucle extracellulaire déclenche des changements de conformation conduisant à l'ouverture du canal. Cependant, les mécanismes moléculaires qui relient la protonation à l'ouverture et la fermeture du canal n'ont pas encore été clarifiés. Dans cette étude, nous avons utilisé la voltage-clamp fluorimétrie (VCF) pour révéler les mouvements de l'activité associée qui se produisent dans les différents domaines de l'ASICla. Les fluorophores positionnés dans le pouce, la paume, le doigt, l'articulation et dans les domaines de l'entrée du pore extracellulaire ont montré des signaux de VCF liés à des changements de conformation au cours de l'activité du canal. La synchronisation des changements de fluorescence indique une séquence complexe de mouvements en fonction du pH. La cinétique de la fluorescence et des signaux de courant ont été comparés les uns aux autres afin de déterminer si le mouvement détecté par le signal de fluorescence correspond à une transition fonctionnelle définie du canal. Certains des résidus testés se sont révélés être étroitement liés à la désensibilisation du canal ou au rétablissement après la désensibilisation. En outre, nous avons trouvé qu'un tryptophane endogène de la boule-ß diminue le signal de fluorescence des sondes positionnées dans les domaines doigt et jointure. L'augmentation observée de ces signaux indique que ces domaines s'éloignent à une distance à partir de la boucle de la boule-ß. Sur la base de ce principe, nous avons généré des paires Trp-Cys « quencher», dans lequel le Cys est utilisé comme site d'ancrage pour attacher le fluorophore. Ensuite, nous avons évalué les changements de conformation qui se produisent au niveau de la poche acide, une zone importante pour la fonction et la régulation d'ASIC. Les signaux de fluorescence indiquent un mouvement de l'hélice supérieure du pouce vers le doigt et une rotation de la boule-ß dans le sens horaire. L'analyse de la cinétique indique que les mouvements des sous-domaines qui composent la poche acide se produisent pendant la désensibilisation du canal. Mon projet de doctorat représente la première analyse approfondie des changements conformationnels dépendants de l'activité des ASICs et fournit des informations sur les mécanismes de contrôle de l'activité du canal qui sont probablement partagés avec d'autres canaux proches.

Supporting A Better Transition From Second Level To Higher Education: Key directions and Next Steps

Supporting A Better Transition From Second Level To Higher Education. Provided by the Department of Education and Skills, Ireland.

PANG 3D

El projecte consisteix en una versió 3D del famós joc Pang. El joc original va ser publicat per Mitchell, una companyia que ja no existeix, el 1989 en format COIN-OP1. Des de la seva data de publicació va representar un gran èxit de públic i de vendes per a la companyia, que en va treure algunes versions més.

Desenvolupament d'un Videojoc en 3D basat en OPENGL

L'objectiu d'aquest treball ha estat desenvolupar un videojoc en un entorn de tres dimensions utilitzant les llibreries gràfiques d'OpenGL. Aquesta aplicació s'ha desenvolupat en Java, cosa que dóna més independència perquè aquesta és precisament la filosofia d'aquest llenguatge de programació.

A new scenario for the Domerian-Toarcian transition

In contrast to the majority of recently published hypotheses, we believe that the main trigger for early Toarcian anoxia is neither increased primary productivity during the Tenuicostatum and Falciferum Zones nor sudden methane hydrate degassing close to the transition between these two zones. In our opinion, this peculiar paleoceanographic episode is linked to a major, though short-lived, regression at the end of Upper Domerian. Sea-level fall resulted from sudden cooling due to increased volcanic activity. This generated global thermal insulation and subsequent glaciation. The regression is responsible for a major hiatus over NW-European epicontinental seas and is later followed by the well-known Lower Toarcian transgression. The interval corresponding to this hiatus allowed vegetation to colonise vast newly emerged surfaces. The leaching and drowning of the accumulated organo-humic matter then triggered the anoxic cycle at the transgressive maximum, concomitant with a global warming.

Brain damage in methylmalonic aciduria: 2-methylcitrate induces cerebral ammonium accumulation and apoptosis in 3D organotypic brain cell cultures.

BACKGROUND: Methylmalonic aciduria is an inborn error of metabolism characterized by accumulation of methylmalonate (MMA), propionate and 2-methylcitrate (2-MCA) in body fluids. Early diagnosis and current treatment strategies aimed at limiting the production of these metabolites are only partially effective in preventing neurological damage. METHODS: To explore the metabolic consequences of methylmalonic aciduria on the brain, we used 3D organotypic brain cell cultures from rat embryos. We challenged the cultures at two different developmental stages with 1 mM MMA, propionate or 2-MCA applied 6 times every 12 h. In a dose-response experiment cultures were challenged with 0.01, 0.1, 0.33 and 1 mM 2-MCA. Immunohistochemical staining for different brain cell markers were used to assess cell viability, morphology and differentiation. Significant changes were validated by western blot analysis. Biochemical markers were analyzed in culture media. Apoptosis was studied by immunofluorescence staining and western blots for activated caspase-3. RESULTS: Among the three metabolites tested, 2-MCA consistently produced the most pronounced effects. Exposure to 2-MCA caused morphological changes in neuronal and glial cells already at 0.01 mM. At the biochemical level the most striking result was a significant ammonium increase in culture media with a concomitant glutamine decrease. Dose-response studies showed significant and parallel changes of ammonium and glutamine starting from 0.1 mM 2-MCA. An increased apoptosis rate was observed by activation of caspase-3 after exposure to at least 0.1 mM 2-MCA. CONCLUSION: Surprisingly, 2-MCA, and not MMA, seems to be the most toxic metabolite in our in vitro model leading to delayed axonal growth, apoptosis of glial cells and to unexpected ammonium increase. Morphological changes were already observed at 2-MCA concentrations as low as 0.01 mM. Increased apoptosis and ammonium accumulation started at 0.1 mM thus suggesting that ammonium accumulation is secondary to cell suffering and/or cell death. Local accumulation of ammonium in CNS, that may remain undetected in plasma and urine, may therefore play a key role in the neuropathogenesis of methylmalonic aciduria both during acute decompensations and in chronic phases. If confirmed in vivo, this finding might shift the current paradigm and result in novel therapeutic strategies.

Quantification of the genetic change in the transition of Rhodnius pallescens Barber, 1932 (Hemiptera: Reduviidae) from field to laboratory

Previous studies have reported genetic differences between wild-caught sylvatic, domestic and laboratory pop-ulations of several Triatominae species. The differences between sylvatic and laboratory colonies parallel are similar to the differences observed between sylvatic and domestic populations. Laboratory colonies are frequently used as references for field populations, but the consequences of founder events on the genetic makeup of laboratory or domestic populations are rarely quantified. Our goal was to quantify the genetic change in Rhodnius pallescens populations artificially submitted to founder effects via laboratory colonization. We compared the genetic makeup of two sylvatic populations and their laboratory descendants using a panel of 10 microsatellite markers. Both sylvatic populations were initially collected from palm trees, but the colonies differed in the number of founder insects and amount of time kept in the laboratory. We evaluated allelic polymorphism, differences between expected and observed heterozygosity, estimates of population differentiation (Fst) and inbreeding (Fis, Fit) and cluster analyses based on Nei's distances. We found a unique genetic structure for each sample population, with significant differentiation between the field insects and each of the laboratory generations. These analyses showed strong founder effects and showed that genetic drift had led to a genetic equilibrium over several generations of isolation. Our results suggest that laboratory colonies of R. pallescens have a different genetic structure than their wild relatives and similar processes likely affect other Triatominae laboratory stocks.

A MODEL OF CREATINE DEFICIENCY SYNDROMES IN 3D BRAIN CELL CULTURES BY KNOCKDOWN OF GAMT AND SLC6A8 GENES

La créatine joue un rôle essentiel dans le métabolisme cellulaire par sa conversion, par la creatine kinase, en phosphocreatine permettant la régénération de l'ATP. La synthèse de créatine, chez les mammifères, s'effectue par une réaction en deux étapes impliquant Γ arginine: glycine amidinotransférase (AGAT) et la guanidinoacétate méthyltransférase (GAMT). L'entrée de créatine dans les cellules s'effectue par son transporteur, SLC6A8. Les déficiences en créatine, dues au déficit en GAMT, AGAT ou SLC6A8, sont fréquentes et caractérisées par une absence ou une forte baisse de créatine dans le système nerveux central. Alors qu'il est connu que AGAT, GAMT et SLC6A8 sont exprimés par le cerveau, les conséquences des déficiences en créatine sur les cellules nerveuses sont peu comprises. Le but de ce travail était de développer de nouveaux modèles expérimentaux des déficiences en Cr dans des cultures 3D de cellules nerveuses de rat en agrégats au moyen de l'interférence à l'ARN appliquée aux gènes GAMT et SLC6A8. Des séquences interférentes (shRNAs) pour les gènes GAMT et SLC6A8 ont été transduites par des vecteurs viraux AAV (virus adéno-associés), dans les cellules nerveuses en agrégats. Nous avons ainsi démontré une baisse de l'expression de GAMT au niveau protéique (mesuré par western blot), et ARN messager (mesuré par qPCR) ainsi qu'une variation caractérisitique de créatine et guanidinoacétate (mesuré par spectrométrie de masse). Après avoir validé nos modèles, nous avons montré que les knockdown de GAMT ou SLC6A8 affectent le développement des astrocytes et des neurones ou des oligodendrocytes et des astrocytes, respectivement, ainsi qu'une augmentation de la mort cellulaire et des modifications dans le pattern d'activation des voies de signalisation impliquant caspase 3 et p38 MAPK, ayant un rôle dans le processus d'apoptose. - Creatine plays essential roles in energy metabolism by the interconversion, by creatine kinase, to its phosphorylated analogue, phosphocreatine, allowing the regeneration of ATP. Creatine is synthesized in mammals by a two step mechanism involving arginine:glycine amidinotransferase (AGAT) and guanidinoacetate methyltransferase (GAMT). Creatine is taken up by cells by a specific transporter, SLC6A8. Creatine deficiency syndromes, due to defects in GAMT, AGAT and SLC6A8, are among the most frequent inborn errors of metabolism, and are characterized by an absence or a severe decrease of creatine in central nervous system, which is the main tissue affected. While it is known that AGAT, GAMT and SLC6A8 are expressed in CNS, many questions remain on the specific effects of AGAT, GAMT and SLC6A8 deficiencies on brain cells. Our aim was to develop new experimental models of creatine deficiencies by knockdown of GAMT and SLC6A8 genes by RNAi in 3D organotypic rat brain cell cultures in aggregates. Specific shRNAs for the GAMT and SLC6A8 genes were transduced in brain cell aggregates by adeno-associated viruses (AAV). The AAV-transduced shRNAs were able to efficiently knockdown the expression of our genes of interest, as shown by a strong decrease of protein by western blotting, a decrease of mRNA by qPCR or characteristic variations of creatine and guanidinoacetate by tandem mass spectrometry. After having validated our experimental models, we have also shown that GAMT and SLC6A8 knockdown affected the development of astrocytes and neurons or oligodendrocytes and astrocytes, respectively. We also observed an increase of cell death and variations in activation pattern of caspase 3 and p38 MAPK pathways, involved in apoptosis, in our experimental model.

Helical tomotherapy (HT) for the treatment of anal canal cancer: preliminary clinical results, and dosimetric comparison between HT and intensity-modulated or 3D conformal radiotherapy

Background: To report a single-center experience in 19 patients (pts) with anal canal cancer treated with helical tomotherapy (HT) and concurrent chemotherapy, and compare the dosimetric results with fixed-field intensitymodulated radiotherapy (IMRT) and 3D conformal radiotherapy (3D RT). Materials and Methods: Between 2007 and 2008, 19 consecutive pts were treated with HT and concurrent CT for anal canal cancer. Median age was 59 years (range, 38−83), and female/male ratio was 14/5. The majority of the pts had T2 or T3 tumours (68.4%), and 52.6% had positive lymph nodes. In all 19 pts, pelvic and inguinal nodes, and tumour irradiation was given using HT upto a median dose of 36 Gy (1.8 Gy/fr) followed by a 1-week gap. A boost dose of 23.4 Gy (1.8 Gy/fr) was delivered to the tumour and involved nodes using 3DRT (n = 12), HT (n = 6), or IMRT (n = 1). Simultaneous integrated boost was used in none of the pts. All but one patient with a T1N0 tumour received concomitant mitomycin/5- fluorouracil (n = 12) or mitomycin/capecitabin (n = 7) CT. Toxicity was scored according to the Common Terminology Criteria for Adverse Events (NCICTCAE v3.0). HT plans and treatments were generated using Tomotherapy, Inc., software and hardware; and 3D or IMRT boost plans with the CMS treatment planning system (TPS), using 6−18 MV photons from a Siemens Primus accelerator. For dosimetric comparison, computed tomography data sets of 10 pts were imported into the TPS, and 3D and 5-field step-andshoot IMRT plans were generated for each case. Plans were optimized with the aim of assessing organs at risk (OAR) and healthy-tissue sparing while enforcing highly conformal target coverage, and evaluated by dose-volume histograms (DVH) of planning target volumes (PTV) and OAR. Results: With a median follow-up of 13 months (range, 3−18), all pts are alive and well; except one patient developing local recurrence at 12 months. No patient developed grade 3 or more acute toxicity. No unplanned treatment interruption was necessary because of toxicity. With 360-degree-of-freedom beam projection, HT showed an advantage over 3D or IMRT plans in terms of dose conformity around the PTV, and dose gradients were steeper outside the PTV, resulting in reduced doses to OARs. Using HT, acute toxicity was acceptable, and seemed to be better than historical standards. Conclusion: We conclude that HT combined with concurrent chemotherapy for anal canal cancer is effective and tolerable. Compared to 3DRT or 5-field IMRT, there is better conformity around the PTV, and OAR sparing.

Online Robust 3D Mapping Using Structure from Motion Cues

This paper presents a complete solution for creating accurate 3D textured models from monocular video sequences. The methods are developed within the framework of sequential structure from motion, where a 3D model of the environment is maintained and updated as new visual information becomes available. The camera position is recovered by directly associating the 3D scene model with local image observations. Compared to standard structure from motion techniques, this approach decreases the error accumulation while increasing the robustness to scene occlusions and feature association failures. The obtained 3D information is used to generate high quality, composite visual maps of the scene (mosaics). The visual maps are used to create texture-mapped, realistic views of the scene

Accuracy estimation of a new omnidirectional 3D vision sensor

We present a computer vision system that associates omnidirectional vision with structured light with the aim of obtaining depth information for a 360 degrees field of view. The approach proposed in this article combines an omnidirectional camera with a panoramic laser projector. The article shows how the sensor is modelled and its accuracy is proved by means of experimental results. The proposed sensor provides useful information for robot navigation applications, pipe inspection, 3D scene modelling etc