Sedimentology, geochemistry and mineralogy of the Paleocene-Eocene thermal maximum (PETM) : sediment records from Egypt, India and Spain

A gradual increase in Earth's surface temperatures marking the transition from the late Paleocene to early Eocene (55.8±0.2Ma), represents an extraordinary warming event known as Paleocene-Eocene Thermal Maximum (PETM). Both marine and continental sedimentary records during this period reveal evidences for the massive injection of isotopically light carbon. The carbon dioxide injection from multiple potential sources may have triggered the global warming. The importance of the PETM studies is due to the fact that the PETM bears some striking resemblances to the human-caused climate change unfolding today. Most notably, the culprit behind it was a massive injection of heat-trapping greenhouse gases into the atmosphere and oceans, comparable in volume to what our persistent burning of fossil fuels could deliver in coming centuries. The exact knowledge of what went on during the PETM could help us to foresee the future climate change. The response of the oceanic and continental environments to the PETM is different. Many factors might control the response of the environments to the PETM such as paleogeography, paleotopography, paleoenvironment, and paleodepth. To better understand the mechanisms triggering PETM events, two different environments were studied: 1) shallow marine to inner shelf environment (Wadi Nukhul, Sinai; and the Dababiya GSSP, Luxor, Egypt), and 2) terrestrial environments (northwestern India lignite mines) representing wetland, and fluvial environments (Esplugafreda, Spain) both highlighting the climatic changes observed in continental conditions. In the marine realm, the PETM is characterized by negative ö13Ccar and ô13Corg excursions and shifts in Ô15N to ~0%o values above the P/E boundary and persisting along the interval suggesting a bloom and high production of atmospheric N2-fixers. Decrease in carbonate contents could be due to dissolution and/or dilution by increasing detrital input. High Ti, K and Zr and decreased Si contents at the P/E boundary indicate high weathering index (CIA), which coincides with significant kaolinite input and suggests intense chemical weathering under humid conditions at the beginning of the PETM. Two anoxic intervals are observed along the PETM. The lower one may be linked to methane released from the continental shelf with no change in the redox proxies, where the upper anoxic to euxinic conditions are revealed by increasing U, Mo, V, Fe and the presence of small size pyrite framboids (2-5fim). Productivity sensitive elements (Cu, Ni, and Cd) show their maximum concentrated within the upper anoxic interval suggesting high productivity in surface water. The obtained data highlight that intense weathering and subsequent nutrient inputs are crucial parameters in the chain of the PETM events, triggering productivity during the recovery phase. In the terrestrial environments, the establishment of wetland conditions and consequence continental climatic shift towards more humid conditions led to migration of modern mammals northward following the extension of the tropical belts. Relative ages of this mammal event based on bio-chemo- and paleomagnetic stratigraphy support a migration path originating from Asia into Europe and North America, followed by later migration from Asia into India and suggests a barrier to migration that is likely linked to the timing of the India-Asia collision. In contrast, at Esplugafereda, northeastern Spain, the terrestrial environment reacted differently. Two significant S13C shifts with the lower one linked to the PETM and the upper corresponding to the Early Eocene Thermal Maximum (ETM2); 180/160 paleothermometry performed on two different soil carbonate nodule reveal a temperature increase of around 8°C during the PETM. The prominent increase in kaolinite content within the PETM is linked to increased runoff and/or weathering of adjacent and coeval soils. These results demonstrate that the PETM coincides globally with extreme climatic fluctuations and that terrestrial environments are very likely to record such climatic changes. - La transition Paléocène-Eocène (55,8±0,2 Ma) est marquée par un réchauffement extraordinaire communément appelé « Paleocene-Eocene Thermal Maximum » (PETM). Les données géochimiques caractérisant les sédiments marins et continentaux de cette période indiquent que ce réchauffement a été déclenché par une augmentation massive de CO2 lié à la déstabilisation des hydrates de méthane stockés le long des marges océaniques. L'étude des événements PETM constitue donc un bon analogue avec le réchauffement actuel. Le volume de CO2 émis durant le PETM est comparable avec le CO2 lié à l'activité actuelle humaine. La compréhension des causes du réchauffement du PETM peut être cruciale pour prévoir et évaluer les conséquences du réchauffement anthropogénique, en particulier les répercussions d'un tel réchauffement sur les domaines continentaux et océaniques. De nombreux facteurs entrent en ligne de compte dans le cas du PETM, tels que la paléogéographie, la paléotopographie et les paléoenvironnement. Pour mieux comprendre les réponses environnementales aux événements du PETM, 2 types d'environnements ont été choisis : (1) le domaine marin ouvert mais relativement peu profond (Wadi Nukhul. Sinai, Dababiya, Luxor, Egypte), (2) le milieu continental marécageux humide (mines de lignite, Inde) et fluviatile, semi-aride (Esplugafreda, Pyrénées espagnoles). Dans le domaine marin, le PETM est caractérisé par des excursions négatives du ô13Ccar et ô13Corg et un shift persistant des valeurs de 815N à ~ 0 %o indiquant une forte activité des organismes (bactéries) fixant l'azote. La diminution des carbonates observée durant le PETM peut-être due à des phénomènes de dissolution ou une augmentation des apports terrigènes. Des taux élevés en Ti, K et Zr et une diminution des montants de Si, reflétés par des valeurs des indices d'altération (CIA) qui coïncident avec une augmentation significative des apports de kaolinite impliquent une altération chimique accrue, du fait de conditions plus humides au début du PETM. Deux événements anoxiques globaux ont été mis en évidence durant le PETM. Le premier, situé dans la partie inférieur du PETM, serait lié à la libération des hydrates de méthane stockés le long des talus continentaux et ne correspond pas à des variations significatives des éléments sensibles aux changements de conditions redox. Le second est caractérisé par une augmentation des éléments U, Mo, V et Fe et la présence de petit framboids de pyrite dont la taille varie entre 2 et 5pm. Le second épisode anoxique est caractérisé par une forte augmentation des éléments sensibles aux changements de la productivité (Cu, Ni et Co), indiquant une augmentation de la productivité dans les eaux de surface. Les données obtenues mettent en évidence le rôle crucial joué par l'altération et les apports en nutriments qui en découlent. Ces paramètres sont cruciaux pour la succession des événements qui ont conduit au PETM, et plus particulièrement l'augmentation de la productivité dans la phase de récupération. Durant le PETM, le milieu continental est caractérisé par l'établissement de conditions humides qui ont facilité voir provoqué la migration des mammifères modernes qui ont suivi le déplacement de ces ceintures climatiques. L'âge de cette migration est basé sur des arguments chimiostratigraphiques (isotopes stables), biostratigraphiques et paléomagnétiques. Les données bibliographiques ainsi que celles que nous avons récoltées en Inde, montrent que les mammifères modernes ont d'abord migré depuis l'Asie vers l'Europe, puis dans le continent Nord américain. Ces derniers ne sont arrivés en Inde que plus tardivement, suggérant que le temps de leur migration est lié à la collision Inde-Asie. Dans le Nord-Est de l'Espagne (Esplugafreda), la réponse du milieu continental aux événements PETM est assez différente. Comme en Inde, deux excursions signicatives en ô13C ont été observées. La première correspond au PETM et la seconde est corrélée avec l'optimum thermique de l'Eocène précoce (ETM2). Les isotopes stables de l'oxygène mesurés 2 différents types de nodules calcaires provenant de paléosols suggère une augmentation de 10°C pendant le PETM. Une augmentation simultanée des taux de kaolinite indique une intensification de l'altération chimique et/ou de l'érosion de sols adjacents. Ces résultats démontrent que le PETM coïncide globalement avec des variations climatiques extrêmes qui sont très aisément reconnaissables dans les dépôts continentaux.

Gaussian estimates for the density of the non-linear stochastic heat equation in any space dimension

In this paper, we establish lower and upper Gaussian bounds for the probability density of the mild solution to the stochastic heat equation with multiplicative noise and in any space dimension. The driving perturbation is a Gaussian noise which is white in time with some spatially homogeneous covariance. These estimates are obtained using tools of the Malliavin calculus. The most challenging part is the lower bound, which is obtained by adapting a general method developed by Kohatsu-Higa to the underlying spatially homogeneous Gaussian setting. Both lower and upper estimates have the same form: a Gaussian density with a variance which is equal to that of the mild solution of the corresponding linear equation with additive noise.

Improving the accuracy of heat balance integral methods applied to thermal problems with time dependent boundary conditions

In this paper the two main drawbacks of the heat balance integral methods are examined. Firstly we investigate the choice of approximating function. For a standard polynomial form it is shown that combining the Heat Balance and Refined Integral methods to determine the power of the highest order term will either lead to the same, or more often, greatly improved accuracy on standard methods. Secondly we examine thermal problems with a time-dependent boundary condition. In doing so we develop a logarithmic approximating function. This new function allows us to model moving peaks in the temperature profile, a feature that previous heat balance methods cannot capture. If the boundary temperature varies so that at some time t & 0 it equals the far-field temperature, then standard methods predict that the temperature is everywhere at this constant value. The new method predicts the correct behaviour. It is also shown that this function provides even more accurate results, when coupled with the new CIM, than the polynomial profile. Analysis primarily focuses on a specified constant boundary temperature and is then extended to constant flux, Newton cooling and time dependent boundary conditions.

Activation of the heat shock response in plants by chlorophenols: transgenic Physcomitrella patens as a sensitive biosensor for organic pollutants.

The ability to detect early molecular responses to various chemicals is central to the understanding of biological impact of pollutants in a context of varying environmental cues. To monitor stress responses in a model plant, we used transgenic moss Physcomitrella patens expressing the beta-glucuronidase reporter (GUS) under the control of the stress-inducible promoter hsp17.3B. Following exposure to pollutants from the dye and paper industry, GUS activity was measured by monitoring a fluorescent product. Chlorophenols, heavy metals and sulphonated anthraquinones were found to specifically activate the hsp17.3B promoter (within hours) in correlation with long-term toxicity effects (within days). At mildly elevated physiological temperatures, the chemical activation of this promoter was strongly amplified, which considerably increased the sensitivity of the bioassay. Together with the activation of hsp17.3B promoter, chlorophenols induced endogenous chaperones that transiently protected a recombinant thermolabile luciferase (LUC) from severe heat denaturation. This sensitive bioassay provides an early warning molecular sensor to industrial pollutants under varying environments, in anticipation to long-term toxic effects in plants. Because of the strong cross-talk between abiotic and chemical stresses that we find, this P. patens line is more likely to serve as a direct toxicity bioassay for pollutants combined with environmental cues, than as an indicator of absolute toxicity thresholds for various pollutants. It is also a powerful tool to study the role of heat shock proteins (HSPs) in plants exposed to combined chemical and environmental stresses.

Survival and Molting Incidence after Heat and Cold Shocks in Panstrongylus megistus Burmeister

Survival and molting incidence were studied after heat (40°C) and cold (0°C) shocks in specimens of Panstrongylus megistus with the aim of establishing its response to temperature stress under laboratory rearing conditions and to understand occasional changes in the biological characteristics of specimens captured in nature. The response to the thermal shocks was found to vary as a function of the temperature and duration of the shock, developmental phase and sex of the specimens, and in certain cases, the insect habit and nourishment conditions. P. megistus specimens were found to be less resistant to the heat shock assay than Triatoma infestans, another reduviid species. The short cold shock affected survival of P. megistus more than did the heat shock, survival of fully-nourished specimens being preferential. The response of adults to the short cold shock was affected by sex, males being generally less resistant. The insect sylvatic habit was found to seldom affect the thermal shock response established for specimens with domestic habit. A decrease in molting frequency and sometimes a slowdown of the molting rate were found after the short heat and cold shocks, possibly promoted by change in hormonal balance, and differing from patterns reported for T. infestans. The results indicate that no generalization should be made for different reduviid species in terms of the effects of temperature shocks.

Accès à l'information médico-sociale dans le canton de Vaud : degré et sources d'information des personnes âgées

Améliorer la coordination des soins est un des points cardinaux de la politique Vieillissement et Santé du canton de Vaud. Ceci se traduit notamment par une volonté d'optimiser l'accès des personnes âgées à l'information médico-sociale. Un des projets qui en découle consiste à mettre en place un guichet intégré, soit un système centralisé, qui permettrait d'être renseigné·e ou orienté·e sur les prestations existantes efficacement et correctement, quelle que soit l'entité à laquelle on s'adresse. C'est dans ce contexte que le Centre d'Observation et d'Analyse du Vieillissement (COAV) a réalisé en 2013 une enquête sur l'accès à l'information médico-sociale auprès des personnes de 65 ans et plus non-institutionnalisées du canton. Ses résultats montrent que : ? Les besoins en prestations médico-sociales sont potentiellement importants car ces dernières sont susceptibles d'intéresser directement, du fait de difficultés fonctionnelles, un peu plus d'un tiers des personnes non institutionnalisées de plus de 65 ans, et indirectement 17 % des personnes du même âge qui sont aussi des aidant·e·s. Les femmes et les personnes bénéficiant de prestations complémentaires à l'assurance vieillesse (PC), étant plus fragiles, sont particulièrement concernées. ? Si cette population a potentiellement d'importants besoins en prestations médico-sociales, les portes d'accès à l'information sur ces prestations restent dans leur ensemble encore mal connues, même si l'on observe de grandes variations selon le type de services en question (selon les prestations, 27% à 57% des personnes interrogées ont déclaré ne pas savoir où s'adresser pour trouver de l'information à leur sujet). ? Les femmes, les personnes recevant des PC, ainsi que les personnes vulnérables et dépendantes sont proportionnellement plus actives dans la recherche d'information. ? Bien que les personnes ayant récemment eu l'occasion de rechercher de l'information sur certaines prestations médico-sociales semblent mieux connaître le système, 7% d'entre elles ont qualifié cette information de plutôt indisponible, 21% d'incomplète, 33% de dispersée et 15% de contradictoire. ? Deux tiers des personnes âgées pensent que l'information médico-sociale devrait être plus accessible sur l'existence de prestations, leur coût et les possibilités d'aide financière pour pouvoir en bénéficier. ? Parmi les personnes n'ayant pas récemment recherché d'information, les habitants de la région Nord sauraient plus souvent où s'adresser pour s'informer que ceux des autres régions. RAISONS DE SANTÉ 221 ? Etre un homme, être défavorisé financièrement (présence de PC) et, au niveau du statut fonctionnel, être vulnérable plutôt que robuste, sont des facteurs de risque d'accès limité à l'information. ? Les mêmes facteurs de risque se retrouvent en conduisant les analyses par type de prestations, excepté pour l'aide relative aux démarches administratives. L'information sur cette aide est mieux connue des personnes recevant des PC parmi celles ayant récemment recherché de l'information. ? Il n'a cependant pas été possible d'identifier un profil-type de la personne à risque face à l'accès à l'information sur la base des données socio-démographiques et fonctionnelles disponibles. ? D'autre part, cette enquête a mis en évidence le fait que le médecin traitant (désigné par 77% des individus) et le CMS (64 %), ainsi que, dans une moindre mesure, la commune (35%), sont les acteurs vers lesquelles les personnes âgées du canton se dirigeraient le plus volontiers pour trouver des informations sur diverses prestations médico-sociales. ? Cependant, au vu des variations constatées en comparant certains sous-groupes, d'autres sources ne sont pas à négliger lors de la mise en place d'un guichet intégré (telles qu'Internet, les EMS, Pro Senectute, les pharmacies, les BRIO, les hôpitaux, la garde médicale, etc.). Cette enquête montre que malgré les efforts entrepris pour faire connaître les prestations médico-sociales, une proportion non négligeable de ces services est peu connue des bénéficiaires potentiels. Ainsi, il serait intéressant de réitérer une telle étude après la mise en place du guichet intégré afin de pouvoir évaluer son impact.

Recombinant " Physcomitrella patens " as a sensitive tool to study heat sensing and heat-shock signal transduction in plants

SUMMARY When exposed to heat stress, plants display a particular set of cellular and molecular responses, such as chaperones expression, which are highly conserved in all organisms. In chapter 1, I studied the ability of heat shock genes to become transiently and abundantly induced under various temperature regimes. To this aim, I designed a highly sensitive heat-shock dependent conditional gene expression system in the moss Physcomitrella patens, using the soybean heatinducible promoter (hsp17.3B). Heat-induced expression of various reporter genes was over three orders of magnitude, in tight correlation with the intensity and duration of the heat treatments. By performing repeated heating/cooling cycles, a massive accumulation of recombinant proteins was obtained. Interestingly, the hsp17.3B promoter was also activated by specific organic chemicals. Thus, in chapter 2, I took advantage of the extreme sensitivity of this promoter to small temperature variations to further address the role of various natural and organic chemicals and develop a plant based-bioassay that can serve as an early warning indicator of toxicity by pollutants and heavy metals. A screen of several organic pollutants from textile and paper industry showed that chlorophenols as well as sulfonated anthraquinones elicited a heat shock like response at noninducing temperatures. Their effects were synergistically amplified by mild elevated temperatures. In contrast to standard methods of pollutant detection, this plant-based biosensor allowed to monitor early stress-responses, in correlation with long-term toxic effect, and to attribute effective toxicity thresholds for pollutants, in a context of varying environmental cues. In chapter 3, I deepened the study of the primary mechanism by which plants sense mild temperature variations and trigger a cellular signal leading to the heat shock response. In addition to the above described heat-inducible reporter line, I generated a P. patens transgenic line to measure, in vivo, variations of cytosolic calcium during heat treatment, and another line to monitor the role of protein unfolding in heat-shock sensing and signalling. The heat shock signalling pathway was found to be triggered by the plasma membrane, where temperature up shift specifically induced the transient opening of a putative high afimity calcium channel. The calcium influx triggered a signalling cascade leading to the activation of the heat shock genes, independently on the presence of misfolded proteins in the cytoplasm. These results strongly suggest that changes in the fluidity of the plasma membrane are the primary trigger of the heatshocksignalling pathway in plants. The present thesis contributes to the understanding of the basic mechanism by which plants perceive and respond to heat and chemical stresses. This may contribute to developing appropriate better strategies to enhance plant productivity under the increasingly stressful environment of global warming. RÉSUME Les plantes exposées à des températures élevées déclenchent rapidement des réponses cellulaires qui conduisent à l'induction de gènes codant pour les heat shock proteins (HSPs). En fonction de la durée d'exposition et de la vitesse à laquelle la température augmente, les HSPs sont fortement et transitoirement induites. Dans le premier chapitre, cette caractéristique aété utilisée pour développer un système inductible d'expression de gènes dans la mousse Physcomitrella patens. En utilisant plusieurs gènes rapporteurs, j'ai montré que le promoteur du gène hsp17.3B du Soja est activé d'une manière. homogène dans tous les tissus de la mousse proportionnellement à l'intensité du heat shock physiologique appliqué. Un très fort taux de protéines recombinantes peut ainsi être produit en réalisant plusieurs cycles induction/recovery. De plus, ce promoteur peut également être activé par des composés organiques, tels que les composés anti-inflammatoires, ce qui constitue une bonne alternative à l'induction par la chaleur. Les HSPs sont induites pour remédier aux dommages cellulaires qui surviennent. Étant donné que le promoteur hsp17.3B est très sensible à des petites augmentations de température ainsi qu'à des composés chimiques, j'ai utilisé les lignées développées dans le chapitre 1 pour identifier des polluants qui déclenchent une réaction de défense impliquant les HSPs. Après un criblage de plusieurs composés, les chlorophénols et les antraquinones sulfonés ont été identifiés comme étant activateurs du promoteur de stress. La détection de leurs effets a été réalisée seulement après quelques heures d'exposition et corrèle parfaitement avec les effets toxiques détectés après de longues périodes d'exposition. Les produits identifiés montrent aussi un effet synergique avec la température, ce qui fait du biosensor développé dans ce chapitre un bon outil pour révéler les effets réels des polluants dans un environnement où les stress chimiques sont combinés aux stress abiotiques. Le troisième chapitre est consacré à l'étude des mécanismes précoces qui permettent aux plantes de percevoir la chaleur et ainsi de déclencher une cascade de signalisation spécifique qui aboutit à l'induction des gènes HSPs. J'ai généré deux nouvelles lignées afin de mesurer en temps réel les changements de concentrations du calcium cytosolique ainsi que l'état de dénaturation des protéines au cours du heat shock. Quand la fluidité de la membrane augmente après élévation de la température, elle semble induire l'ouverture d'un canal qui permet de faire entrer le calcium dans les cellules. Ce dernier initie une cascade de signalisation qui finit par activer la transcription des gènes HSPs indépendamment de la dénaturation de protéines cytoplasmiques. Les résultats présentés dans ce chapitre montrent que la perception de la chaleur se fait essentiellement au niveau de la membrane plasmique qui joue un rôle majeur dans la régulation des gènes HSPs. L'élucidation des mécanismes par lesquels les plantes perçoivent les signaux environnementaux est d'une grande utilité pour le développement de nouvelles stratégies afin d'améliorer la productivité des plantes soumises à des conditions extrêmes. La présente thèse contribue à décortiquer la voie de signalisation impliquée dans la réponse à la chaleur.

Health and Education, Sources of Information

The Institute of Public Health in Ireland (IPH) has produced a series of reviews which look at the health impacts of identified subject areas. Four reviews have been produced in the areas of employment, transport, the built environment and education. All reviews may be found at http://www.publichealth.ie/ireland/hiaresources. This resource supplements the ‘Health Impacts of Eduvation’ report. It highlights a number of organisations whose work considers issues relevant to the relationship between health and education.

Health and the Built Environment, Sources of Information

The Institute of Public Health in Ireland (IPH) has produced a series of reviews which look at the health impacts of identified subject areas. Four reviews have been produced in the areas of employment, transport, the built environment and education. All reviews may be found at http://www.publichealth.ie/ireland/hiaresources. This resource supplements the ‘Health Impacts of Built Environment’ report. It highlights a number of organisations whose work considers issues relevant to the relationship between health and built environment.

Health and Transport, Sources of Information

The Institute of Public Health in Ireland (IPH) has produced a series of reviews which look at the health impacts of identified subject areas. Four reviews have been produced in the areas of employment, transport, the built environment and education. All reviews may be found at http://www.publichealth.ie/ireland/hiaresources. This resource supplements the ‘Health Impacts of Transport’ report. It highlights a number of organisations whose work considers issues relevant to the relationship between health and transport.

Health and Employment, Sources of Information

The Institute of Public Health in Ireland (IPH) has produced a series of reviews which look at the health impacts of identified subject areas. Four reviews have been produced in the areas of employment, transport, the built environment and education. All reviews may be found at http://www.publichealth.ie/ireland/hiaresources. This resource supplements the ‘Health Impacts of Employment’ report. It highlights a number of organisations whose work considers issues relevant to the relationship between health and employment.

All-Ireland Health Data Inventory. Part 1: Metadata for key data sources, version 1.0

The All-Ireland Health Data Inventory. Part 1 is a catalogue of key sources of health data in the Republic and Northern Ireland. It includes relevant datasets from the major information reviews, conducted in the North and South, in the past few years. Information is essential for informed decision making and service provision. This inventory draws together information sources to facilitate such decision making. The inventory is intended as a resource for health professionals, researchers and the general public, providing the first phase of a ‘one-stop’ catalogue of health data. The datasets have been catalogued using an expanding numbering system which will allow for the inclusion of future resources. The Institute of Public Health in Ireland is in the process of expanding the Inventory to include further data sources.