New measurements of radial velocities in clusters of galaxies

Redshifts for 100 galaxies in 10 clusters of galaxies are presented based on data obtained between March 1984 and March 1985 from Calar Alto, La Palma, and ESO, and on data from Mauna Kea. Data for individual galaxies are given, and the accuracy of the velocities of the four instruments is discussed. Comparison with published data shows the present velocities to be shifted by + 4.0 km/s on average, with a standard deviation in the difference of 89.7 km/s, consistent with the rms of redshift measurements which range from 50-100 km/s.

Why Objective Monitoring of Compliance is Important in the Management of Hypertension.

Hypertensive patients often experience poor adherence to treatment, a frequent cause of uncontrolled blood pressure. In this study, we have evaluated whether or not the use of electronic monitoring for drug adherence is a useful approach to identify and correct compliance problems in hypertensive patients, which may ultimately enhance the effect of antihypertensive therapy. Sixty-nine treated patients with an office blood pressure greater than 140/90 mm Hg were enrolled in this study. With patient consent, current antihypertensive therapy was dispensed in electronic pillboxes that record the time and date of each opening without changing the drug regimen. The intention was to provide physicians with objective measurements of drug compliance. The monitoring of compliance per se without any other intervention induced a marked decrease of blood pressure in the whole group (from 159/104Â+/-23/12 mm Hg to 143/92Â+/-20/15, meansÂ+/-standard deviation, p less than 0.001). A complete normalization of blood pressure (less than 140/90 mm Hg) was obtained in one third of the patients (group 1, n=23) during the monitoring period. A significant improvement of blood pressure control was found in another third (group 2, n=23), whereas in the remaining patients (group 3, n=23) no change in blood pressure was observed. The distribution of individual compliance values, as well as the mean compliances was comparable in the three subgroups. Conversely, the compliance reports have identified several potentially overtreated patients in group 1, a large number of patients with a poor adherence to the prescribed therapy in all groups, and patients who clearly needed a change in pharmacotherapy mainly in group 3. Thus, our results suggest that electronic monitoring of compliance can considerably enhance the efficacy of antihypertensive therapy in patients with uncontrolled hypertension. This procedure should be used more extensively in clinical practice whenever the blood pressure response to therapy appears insufficient. (c)2000 by Le Jacq Communications, Inc.

Time-lapse and probabilistic inversion strategies for plane-wave electromagnetic data.

L'utilisation efficace des systèmes géothermaux, la séquestration du CO2 pour limiter le changement climatique et la prévention de l'intrusion d'eau salée dans les aquifères costaux ne sont que quelques exemples qui démontrent notre besoin en technologies nouvelles pour suivre l'évolution des processus souterrains à partir de la surface. Un défi majeur est d'assurer la caractérisation et l'optimisation des performances de ces technologies à différentes échelles spatiales et temporelles. Les méthodes électromagnétiques (EM) d'ondes planes sont sensibles à la conductivité électrique du sous-sol et, par conséquent, à la conductivité électrique des fluides saturant la roche, à la présence de fractures connectées, à la température et aux matériaux géologiques. Ces méthodes sont régies par des équations valides sur de larges gammes de fréquences, permettant détudier de manières analogues des processus allant de quelques mètres sous la surface jusqu'à plusieurs kilomètres de profondeur. Néanmoins, ces méthodes sont soumises à une perte de résolution avec la profondeur à cause des propriétés diffusives du champ électromagnétique. Pour cette raison, l'estimation des modèles du sous-sol par ces méthodes doit prendre en compte des informations a priori afin de contraindre les modèles autant que possible et de permettre la quantification des incertitudes de ces modèles de façon appropriée. Dans la présente thèse, je développe des approches permettant la caractérisation statique et dynamique du sous-sol à l'aide d'ondes EM planes. Dans une première partie, je présente une approche déterministe permettant de réaliser des inversions répétées dans le temps (time-lapse) de données d'ondes EM planes en deux dimensions. Cette stratégie est basée sur l'incorporation dans l'algorithme d'informations a priori en fonction des changements du modèle de conductivité électrique attendus. Ceci est réalisé en intégrant une régularisation stochastique et des contraintes flexibles par rapport à la gamme des changements attendus en utilisant les multiplicateurs de Lagrange. J'utilise des normes différentes de la norme l2 pour contraindre la structure du modèle et obtenir des transitions abruptes entre les régions du model qui subissent des changements dans le temps et celles qui n'en subissent pas. Aussi, j'incorpore une stratégie afin d'éliminer les erreurs systématiques de données time-lapse. Ce travail a mis en évidence l'amélioration de la caractérisation des changements temporels par rapport aux approches classiques qui réalisent des inversions indépendantes à chaque pas de temps et comparent les modèles. Dans la seconde partie de cette thèse, j'adopte un formalisme bayésien et je teste la possibilité de quantifier les incertitudes sur les paramètres du modèle dans l'inversion d'ondes EM planes. Pour ce faire, je présente une stratégie d'inversion probabiliste basée sur des pixels à deux dimensions pour des inversions de données d'ondes EM planes et de tomographies de résistivité électrique (ERT) séparées et jointes. Je compare les incertitudes des paramètres du modèle en considérant différents types d'information a priori sur la structure du modèle et différentes fonctions de vraisemblance pour décrire les erreurs sur les données. Les résultats indiquent que la régularisation du modèle est nécessaire lorsqu'on a à faire à un large nombre de paramètres car cela permet d'accélérer la convergence des chaînes et d'obtenir des modèles plus réalistes. Cependent, ces contraintes mènent à des incertitudes d'estimations plus faibles, ce qui implique des distributions a posteriori qui ne contiennent pas le vrai modèledans les régions ou` la méthode présente une sensibilité limitée. Cette situation peut être améliorée en combinant des méthodes d'ondes EM planes avec d'autres méthodes complémentaires telles que l'ERT. De plus, je montre que le poids de régularisation des paramètres et l'écart-type des erreurs sur les données peuvent être retrouvés par une inversion probabiliste. Finalement, j'évalue la possibilité de caractériser une distribution tridimensionnelle d'un panache de traceur salin injecté dans le sous-sol en réalisant une inversion probabiliste time-lapse tridimensionnelle d'ondes EM planes. Etant donné que les inversions probabilistes sont très coûteuses en temps de calcul lorsque l'espace des paramètres présente une grande dimension, je propose une stratégie de réduction du modèle ou` les coefficients de décomposition des moments de Legendre du panache de traceur injecté ainsi que sa position sont estimés. Pour ce faire, un modèle de résistivité de base est nécessaire. Il peut être obtenu avant l'expérience time-lapse. Un test synthétique montre que la méthodologie marche bien quand le modèle de résistivité de base est caractérisé correctement. Cette méthodologie est aussi appliquée à un test de trac¸age par injection d'une solution saline et d'acides réalisé dans un système géothermal en Australie, puis comparée à une inversion time-lapse tridimensionnelle réalisée selon une approche déterministe. L'inversion probabiliste permet de mieux contraindre le panache du traceur salin gr^ace à la grande quantité d'informations a priori incluse dans l'algorithme. Néanmoins, les changements de conductivités nécessaires pour expliquer les changements observés dans les données sont plus grands que ce qu'expliquent notre connaissance actuelle des phénomenès physiques. Ce problème peut être lié à la qualité limitée du modèle de résistivité de base utilisé, indiquant ainsi que des efforts plus grands devront être fournis dans le futur pour obtenir des modèles de base de bonne qualité avant de réaliser des expériences dynamiques. Les études décrites dans cette thèse montrent que les méthodes d'ondes EM planes sont très utiles pour caractériser et suivre les variations temporelles du sous-sol sur de larges échelles. Les présentes approches améliorent l'évaluation des modèles obtenus, autant en termes d'incorporation d'informations a priori, qu'en termes de quantification d'incertitudes a posteriori. De plus, les stratégies développées peuvent être appliquées à d'autres méthodes géophysiques, et offrent une grande flexibilité pour l'incorporation d'informations additionnelles lorsqu'elles sont disponibles. -- The efficient use of geothermal systems, the sequestration of CO2 to mitigate climate change, and the prevention of seawater intrusion in coastal aquifers are only some examples that demonstrate the need for novel technologies to monitor subsurface processes from the surface. A main challenge is to assure optimal performance of such technologies at different temporal and spatial scales. Plane-wave electromagnetic (EM) methods are sensitive to subsurface electrical conductivity and consequently to fluid conductivity, fracture connectivity, temperature, and rock mineralogy. These methods have governing equations that are the same over a large range of frequencies, thus allowing to study in an analogous manner processes on scales ranging from few meters close to the surface down to several hundreds of kilometers depth. Unfortunately, they suffer from a significant resolution loss with depth due to the diffusive nature of the electromagnetic fields. Therefore, estimations of subsurface models that use these methods should incorporate a priori information to better constrain the models, and provide appropriate measures of model uncertainty. During my thesis, I have developed approaches to improve the static and dynamic characterization of the subsurface with plane-wave EM methods. In the first part of this thesis, I present a two-dimensional deterministic approach to perform time-lapse inversion of plane-wave EM data. The strategy is based on the incorporation of prior information into the inversion algorithm regarding the expected temporal changes in electrical conductivity. This is done by incorporating a flexible stochastic regularization and constraints regarding the expected ranges of the changes by using Lagrange multipliers. I use non-l2 norms to penalize the model update in order to obtain sharp transitions between regions that experience temporal changes and regions that do not. I also incorporate a time-lapse differencing strategy to remove systematic errors in the time-lapse inversion. This work presents improvements in the characterization of temporal changes with respect to the classical approach of performing separate inversions and computing differences between the models. In the second part of this thesis, I adopt a Bayesian framework and use Markov chain Monte Carlo (MCMC) simulations to quantify model parameter uncertainty in plane-wave EM inversion. For this purpose, I present a two-dimensional pixel-based probabilistic inversion strategy for separate and joint inversions of plane-wave EM and electrical resistivity tomography (ERT) data. I compare the uncertainties of the model parameters when considering different types of prior information on the model structure and different likelihood functions to describe the data errors. The results indicate that model regularization is necessary when dealing with a large number of model parameters because it helps to accelerate the convergence of the chains and leads to more realistic models. These constraints also lead to smaller uncertainty estimates, which imply posterior distributions that do not include the true underlying model in regions where the method has limited sensitivity. This situation can be improved by combining planewave EM methods with complimentary geophysical methods such as ERT. In addition, I show that an appropriate regularization weight and the standard deviation of the data errors can be retrieved by the MCMC inversion. Finally, I evaluate the possibility of characterizing the three-dimensional distribution of an injected water plume by performing three-dimensional time-lapse MCMC inversion of planewave EM data. Since MCMC inversion involves a significant computational burden in high parameter dimensions, I propose a model reduction strategy where the coefficients of a Legendre moment decomposition of the injected water plume and its location are estimated. For this purpose, a base resistivity model is needed which is obtained prior to the time-lapse experiment. A synthetic test shows that the methodology works well when the base resistivity model is correctly characterized. The methodology is also applied to an injection experiment performed in a geothermal system in Australia, and compared to a three-dimensional time-lapse inversion performed within a deterministic framework. The MCMC inversion better constrains the water plumes due to the larger amount of prior information that is included in the algorithm. The conductivity changes needed to explain the time-lapse data are much larger than what is physically possible based on present day understandings. This issue may be related to the base resistivity model used, therefore indicating that more efforts should be given to obtain high-quality base models prior to dynamic experiments. The studies described herein give clear evidence that plane-wave EM methods are useful to characterize and monitor the subsurface at a wide range of scales. The presented approaches contribute to an improved appraisal of the obtained models, both in terms of the incorporation of prior information in the algorithms and the posterior uncertainty quantification. In addition, the developed strategies can be applied to other geophysical methods, and offer great flexibility to incorporate additional information when available.

In vitro evaluation of staphylococcus aureus biofilm formation on bone grafts and bone substitues

Background: Bacteria form a biofilm on the surface of orthopaedic devices, causing persistent and infection. Little is known about biofilms formation on bone grafts and bone substitutes. We analyzed various representative materials regarding their propensity for biofilm formation caused by Staphylococcus aureus.Methods: As bone graft beta-tricalciumphosphate (b-TCP, CyclOsTM) and as bone substitute a tantalum metal mesh (trabecular metalTM) and PMMA (Pala-cosTM) were investigated. As test organism S. aureus (strain ATCC 29213) was used. Test materials were incubated with bacterial solution of 105 colony-forming units (cfu)/ml at 37°C for 24 h without shaking. After 24 h, the test materials were removed and washed 3 times in normal saline, followed by sonication in 50 ml Ringer solution at 40 kHz for 5 minutes. The resulting sonication fluid was plated in aliquots of 0.1 ml onto aerobe blood agar with 5% sheep blood and incubated at 37°C with 5% CO2 for 24 h. Then, bacterial counts were enumerated and expressed as cfu/ml. All experiments were performed in triplicate to calculate the mean ± standard deviation. The Wilcoxon test was used for statistical calculations.Results: The three investigated materials show a differing specific surface with b-TCB>trabecular metal>PMMA per mm2. S. aureus formed biofilm on all test materials as confirmed by quantitative culture after washing and sonication. The bacterial counts in sonication fluid (in cfu/ml) were higher in b-TCP (5.1 x 106 ± 0.6 x 106) and trabecular metal (3.7 x 106 ± 0.6 x 106) than in PMMA (3.9 x 104 ± 1.8 x 104), p<0.05.Conclusion: Our results demonstrate that about 100-times more bacteria adhere on b-TCP and trabecular metal than on PMMA, reflecting the larger surface of b-TCP and trabecuar metal compared to the one of PMMA. This in-vitro data indicates that bone grafts are susceptible to infection. Further studies are needed to evaluate efficient approaches to prevent and treat infections associated with bone grafts and substitutes, including modification of the surface or antibacterial coating.

Endoleak and in-stent thrombus detection with CT angiography in a thoracic aortic aneurysm phantom at different tube energies using filtered back projection and iterative algorithms.

PURPOSE: To determine the lower limit of dose reduction with hybrid and fully iterative reconstruction algorithms in detection of endoleaks and in-stent thrombus of thoracic aorta with computed tomographic (CT) angiography by applying protocols with different tube energies and automated tube current modulation. MATERIALS AND METHODS: The calcification insert of an anthropomorphic cardiac phantom was replaced with an aortic aneurysm model containing a stent, simulated endoleaks, and an intraluminal thrombus. CT was performed at tube energies of 120, 100, and 80 kVp with incrementally increasing noise indexes (NIs) of 16, 25, 34, 43, 52, 61, and 70 and a 2.5-mm section thickness. NI directly controls radiation exposure; a higher NI allows for greater image noise and decreases radiation. Images were reconstructed with filtered back projection (FBP) and hybrid and fully iterative algorithms. Five radiologists independently analyzed lesion conspicuity to assess sensitivity and specificity. Mean attenuation (in Hounsfield units) and standard deviation were measured in the aorta to calculate signal-to-noise ratio (SNR). Attenuation and SNR of different protocols and algorithms were analyzed with analysis of variance or Welch test depending on data distribution. RESULTS: Both sensitivity and specificity were 100% for simulated lesions on images with 2.5-mm section thickness and an NI of 25 (3.45 mGy), 34 (1.83 mGy), or 43 (1.16 mGy) at 120 kVp; an NI of 34 (1.98 mGy), 43 (1.23 mGy), or 61 (0.61 mGy) at 100 kVp; and an NI of 43 (1.46 mGy) or 70 (0.54 mGy) at 80 kVp. SNR values showed similar results. With the fully iterative algorithm, mean attenuation of the aorta decreased significantly in reduced-dose protocols in comparison with control protocols at 100 kVp (311 HU at 16 NI vs 290 HU at 70 NI, P ≤ .0011) and 80 kVp (400 HU at 16 NI vs 369 HU at 70 NI, P ≤ .0007). CONCLUSION: Endoleaks and in-stent thrombus of thoracic aorta were detectable to 1.46 mGy (80 kVp) with FBP, 1.23 mGy (100 kVp) with the hybrid algorithm, and 0.54 mGy (80 kVp) with the fully iterative algorithm.

Stimulated-echo acquisition mode (STEAM) MRI for black-blood delayed hyperenhanced myocardial imaging.

PURPOSE: To develop a breathhold method for black-blood viability imaging of the heart that may facilitate identifying the endocardial border. MATERIALS AND METHODS: Three stimulated-echo acquisition mode (STEAM) images were obtained almost simultaneously during the same acquisition using three different demodulation values. Two of the three images were used to construct a black-blood image of the heart. The third image was a T(1)-weighted viability image that enabled detection of hyperintense infarcted myocardium after contrast agent administration. The three STEAM images were combined into one composite black-blood viability image of the heart. The composite STEAM images were compared to conventional inversion-recovery (IR) delayed hyperenhanced (DHE) images in nine human subjects studied on a 3T MRI scanner. RESULTS: STEAM images showed black-blood characteristics and a significant improvement in the blood-infarct signal-difference to noise ratio (SDNR) when compared to the IR-DHE images (34 +/- 4.1 vs. 10 +/- 2.9, mean +/- standard deviation (SD), P < 0.002). There was sufficient myocardium-infarct SDNR in the STEAM images to accurately delineate infarcted regions. The extracted infarcts demonstrated good agreement with the IR-DHE images. CONCLUSION: The STEAM black-blood property allows for better delineation of the blood-infarct border, which would enhance the fast and accurate measurement of infarct size.

Relaxation from a marginal state in optical bistability

Characteristic decay times for relaxation close to the marginal point of optical bistability are studied. A model-independent formula for the decay time is given which interpolates between Kramers time for activated decay and a deterministic relaxation time. This formula gives the decay time as a universal scaling function of the parameter which measures deviation from marginality. The standard deviation of the first-passage-time distribution is found to vary linearly with the decay time, close to marginality, with a slope independent of the noise intensity. Our results are substantiated by numerical simulations and their experimental relevance is pointed out.

Incline, speed, and distance assessment during unconstrained walking.

Body accelerations during human walking were recorded by a portable measuring device. A new method for parameterizing body accelerations and finding the pattern of walking is outlined. Two neural networks were designed to recognize each pattern and estimate the speed and incline of walking. Six subjects performed treadmill walking followed by self-paced walking on an outdoor test circuit involving roads of various inclines. The neural networks were first "trained" by known patterns of treadmill walking. Then the inclines, the speeds, and the distance covered during overground walking (outdoor circuit) were estimated. The results show a good agreement between actual and predicted variables. The standard deviation of estimated incline was less than 2.6% and the maximum of the coefficient of variation of speed estimation is 6%. To the best of our knowledge, these results constitute the first assessment of speed, incline and distance covered during level and slope walking and offer investigators a new tool for assessing levels of outdoor physical activity.

Incidence and mechanisms of cerebral ischemia in early clinical head injury.

Antemortem demonstration of ischemia has proved elusive in head injury because regional CBF reductions may represent hypoperfusion appropriately coupled to hypometabolism. Fifteen patients underwent positron emission tomography within 24 hours of head injury to map cerebral blood flow (CBF), cerebral oxygen metabolism (CMRO2), and oxygen extraction fraction (OEF). We estimated the volume of ischemic brain (IBV) and used the standard deviation of the OEF distribution to estimate the efficiency of coupling between CBF and CMRO2. The IBV in patients was significantly higher than controls (67 +/- 69 vs. 2 +/- 3 mL; P < 0.01). The coexistence of relative ischemia and hyperemia in some patients implies mismatching of perfusion to oxygen use. Whereas the saturation of jugular bulb blood (SjO2) correlated with the IBV (r = 0.8, P < 0.01), SjO2 values of 50% were only achieved at an IBV of 170 +/- 63 mL (mean +/- 95% CI), which equates to 13 +/- 5% of the brain. Increases in IBV correlated with a poor Glasgow Outcome Score 6 months after injury (rho = -0.6, P < 0.05). These results suggest significant ischemia within the first day after head injury. The ischemic burden represented by this "traumatic penumbra" is poorly detected by bedside clinical monitors and has significant associations with outcome.

Beaufils ranges to assess the cotton nutrient status in the southern region of Mato Grosso

The relationships between nutrient contents and indices of the Diagnosis and Recommendation Integrated System (DRIS) are a useful basis to determine appropriate ranges for the interpretation of leaf nutrient contents. The purpose of this study was to establish Beaufils ranges from statistical models of the relationship between foliar concentrations and DRIS indices, generated by two systems of DRIS norms - the F value and natural logarithm transformation - and assess the nutritional status of cotton plants, based on these Beaufils ranges. Yield data from plots (average acreage 100 ha) and foliar concentrations of macro and micronutrients of cotton (Gossypium hirsutum r. latifolium) plants, in the growing season 2004/2005, were stored in a database. The criterion to define the reference population consisted of plots with above-average yields + 0.5 standard deviation (over 4,575 kg ha-1 seed cotton yield). The best-fitting statistical model of the relationship between foliar nutrient concentrations and DRIS indices was linear, with R² > 0.8090, p < 0.01, except for N, with R² = 0.5987, p < 0.01. The two criteria were effective to diagnose the plant nutritional status. The diagnoses were not random, but based on the effectiveness of the chi-square-tested method. The agreement between the methods to assess the nutritional status was 92.59-100 %, except for S, with 74.07 % agreement.

Studying Avalanches in the ground-state of the two-dimensional random field Ising model driven by an external field

We study the exact ground state of the two-dimensional random-field Ising model as a function of both the external applied field B and the standard deviation ¿ of the Gaussian random-field distribution. The equilibrium evolution of the magnetization consists in a sequence of discrete jumps. These are very similar to the avalanche behavior found in the out-of-equilibrium version of the same model with local relaxation dynamics. We compare the statistical distributions of magnetization jumps and find that both exhibit power-law behavior for the same value of ¿. The corresponding exponents are compared.

Mismatch of arterial and central venous blood gas analysis during haemorrhage.

BACKGROUND AND OBJECTIVE: Arterial base excess and lactate levels are key parameters in the assessment of critically ill patients. The use of venous blood gas analysis may be of clinical interest when no arterial blood is available initially. METHODS: Twenty-four pigs underwent progressive normovolaemic haemodilution and subsequent progressive haemorrhage until the death of the animal. Base excess and lactate levels were determined from arterial and central venous blood after each step. In addition, base excess was calculated by the Van Slyke equation modified by Zander (BE(z)). Continuous variables were summarized as mean +/- SD and represent all measurements (n = 195). RESULTS: Base excess according to National Committee for Clinical Laboratory Standards for arterial blood was 2.27 +/- 4.12 versus 2.48 +/- 4.33 mmol(-l) for central venous blood (P = 0.099) with a strong correlation (r(2) = 0.960, P < 0.001). Standard deviation of the differences between these parameters (SD-DIFBE) did not increase (P = 0.355) during haemorrhage as compared with haemodilution. Arterial lactate was 2.66 +/- 3.23 versus 2.71 +/- 2.80 mmol(-l) in central venous blood (P = 0.330) with a strong correlation (r(2) = 0.983, P < 0.001). SD-DIFLAC increased (P < 0.001) during haemorrhage. BE(z) for central venous blood was 2.22 +/- 4.62 mmol(-l) (P = 0.006 versus arterial base excess according to National Committee for Clinical Laboratory Standards) with strong correlation (r(2) = 0.942, P < 0.001). SD-DIFBE(z)/base excess increased (P < 0.024) during haemorrhage. CONCLUSION: Central venous blood gas analysis is a good predictor for base excess and lactate in arterial blood in steady-state conditions. However, the variation between arterial and central venous lactate increases during haemorrhage. The modification of the Van Slyke equation by Zander did not improve the agreement between central venous and arterial base excess.

Comparison of three antigenic extracts of Eurotium amstelodami in serological diagnosis of farmer's lung disease.

In France and Finland, farmer's lung disease (FLD), a hypersensitivity pneumonitis common in agricultural areas, is mainly caused by Eurotium species. The presence of antibodies in patients' serum is an important criterion for diagnosis. Our study aimed to improve the serological diagnosis of FLD by using common fungal particles that pollute the farm environment as antigens. Fungal particles of the Eurotium species were observed in handled hay. A strain of Eurotium amstelodami was grown in vitro using selected culture media; and antigen extracts from sexual (ascospores), asexual (conidia), and vegetative (hyphae) forms were made. Antigens were tested by enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA), which was used to test for immunoglobulin G antibodies from the sera of 17 FLD patients, 40 healthy exposed farmers, and 20 nonexposed controls. The antigens were compared by receiver operating characteristic analysis, and a threshold was then established. The ascospores contained in asci enclosed within cleistothecia were present in 38% of the hay blades observed; conidial heads of aspergillus were less prevalent. The same protocol was followed to make the three antigen extracts. A comparison of the results for FLD patients and exposed controls showed the area under the curve to be 0.850 for the ascospore antigen, 0.731 for the conidia, and 0.690 for the hyphae. The cutoffs that we determined, with the standard deviation for measures being taken into account, showed 67% for sensitivity and 92% for specificity with the ascospore antigen. In conclusion, the serological diagnosis of FLD by ELISA was improved by the adjunction of ascospore antigen.

Intravitreal ranibizumab for age-related macular degeneration - optical coherence tomography guided retreatment intervals and their intra- and inter-individual variability

PURPOSE:To determine whether the need for retreatment after an initial loading phase of 3 monthly intravitreal injections of ranibizumab shows an intra-individual regular rhythm and to what degree it varies between different patients.SETTING:Prospective mono-centre cohort study.METHODS:Prospective study with 42 patients with exudative age-related macular degeneration (AMD), treatment na?ve, giving informed consent. Loading dose of 3 monthly doses of ranibizumab (0,5mg), followed by a 12 months pro re nata (PRN) regimen according to early exudative signs on spectral domain optical coherence tomography (HD-OCT Cirrus Zeiss?, cube 512x126). The follow-up visits were intensified (week 4, 5, 6, 7, 8, 10, 12, 14, 16, 20, 24, etc after each injection) in order to detect exudative recurrences early, and injection followed within 3 days in cases of subretinal fluid, or intraretinal cysts, or central thickness increase of >50?m. Intervals were calculated between injections and the following recurrence was calculated for the 12 month follow-up with PRN treatment. Variability was expressed as standard deviation (SD). RESULTS Visual acuity (VA) improved from a mean ETDRS letter score of 61.6 (SD 10.8) at baseline to 68.0 (SD 10.2, +6.4 letters) at month 3 and increased further to 74.7 (SD 9.0, +13.1 letters from baseline) at month 12. The 15 patients who have completed the study by October 2010 showed maintenance of the VA improvement. Retinal thickness of the central foveal subfield improved from a mean value of 366?m(baseline) to 253?m(month 3), well maintained thereafter. Mean number of injections was 8.8 (SD 3.5) per 12 months of follow-up (after 3 loading doses), ranging from 0 to 12, with mean individual treatment-recurrence intervals ranging from 28 to >365 days (mean 58 days). Intraindividual variability of treatment-recurrence intervals, measured as SD of the individual intervals, was 7.1days as a mean value(range 1.7 ? 22.6 days) for the 33 patients with more than 1 injection during follow-up. SD was higher for longer intervals of an individual patient. It ranged within 20% of the mean intra-individual interval for 30 patients(91%) and within 15% for 21 patients(64%). The first interval was within 1 week of the mean intra-individual interval in 64% of patients and within 2 weeks in 89% of patients.CONCLUSIONS:The majority of AMD patients showed a relatively stable rhythm for PRN injections of intravitreal ranibizumab after initial loading phase, associated with excellent functional and anatomical results. The initial interval between last loading dose and first recurrence may have a predictive value for further need of treatment, therefore potentially facilitating follow-up and patient care.

Reliability of methods used for the risk assessment of mixture of micropollutants in aquatic enviromments : from theoretical concepts to field observations

Ces dernières années, de nombreuses recherches ont mis en évidence les effets toxiques des micropolluants organiques pour les espèces de nos lacs et rivières. Cependant, la plupart de ces études se sont focalisées sur la toxicité des substances individuelles, alors que les organismes sont exposés tous les jours à des milliers de substances en mélange. Or les effets de ces cocktails ne sont pas négligeables. Cette thèse de doctorat s'est ainsi intéressée aux modèles permettant de prédire le risque environnemental de ces cocktails pour le milieu aquatique. Le principal objectif a été d'évaluer le risque écologique des mélanges de substances chimiques mesurées dans le Léman, mais aussi d'apporter un regard critique sur les méthodologies utilisées afin de proposer certaines adaptations pour une meilleure estimation du risque. Dans la première partie de ce travail, le risque des mélanges de pesticides et médicaments pour le Rhône et pour le Léman a été établi en utilisant des approches envisagées notamment dans la législation européenne. Il s'agit d'approches de « screening », c'est-à-dire permettant une évaluation générale du risque des mélanges. Une telle approche permet de mettre en évidence les substances les plus problématiques, c'est-à-dire contribuant le plus à la toxicité du mélange. Dans notre cas, il s'agit essentiellement de 4 pesticides. L'étude met également en évidence que toutes les substances, même en trace infime, contribuent à l'effet du mélange. Cette constatation a des implications en terme de gestion de l'environnement. En effet, ceci implique qu'il faut réduire toutes les sources de polluants, et pas seulement les plus problématiques. Mais l'approche proposée présente également un biais important au niveau conceptuel, ce qui rend son utilisation discutable, en dehors d'un screening, et nécessiterait une adaptation au niveau des facteurs de sécurité employés. Dans une deuxième partie, l'étude s'est portée sur l'utilisation des modèles de mélanges dans le calcul de risque environnemental. En effet, les modèles de mélanges ont été développés et validés espèce par espèce, et non pour une évaluation sur l'écosystème en entier. Leur utilisation devrait donc passer par un calcul par espèce, ce qui est rarement fait dû au manque de données écotoxicologiques à disposition. Le but a été donc de comparer, avec des valeurs générées aléatoirement, le calcul de risque effectué selon une méthode rigoureuse, espèce par espèce, avec celui effectué classiquement où les modèles sont appliqués sur l'ensemble de la communauté sans tenir compte des variations inter-espèces. Les résultats sont dans la majorité des cas similaires, ce qui valide l'approche utilisée traditionnellement. En revanche, ce travail a permis de déterminer certains cas où l'application classique peut conduire à une sous- ou sur-estimation du risque. Enfin, une dernière partie de cette thèse s'est intéressée à l'influence que les cocktails de micropolluants ont pu avoir sur les communautés in situ. Pour ce faire, une approche en deux temps a été adoptée. Tout d'abord la toxicité de quatorze herbicides détectés dans le Léman a été déterminée. Sur la période étudiée, de 2004 à 2009, cette toxicité due aux herbicides a diminué, passant de 4% d'espèces affectées à moins de 1%. Ensuite, la question était de savoir si cette diminution de toxicité avait un impact sur le développement de certaines espèces au sein de la communauté des algues. Pour ce faire, l'utilisation statistique a permis d'isoler d'autres facteurs pouvant avoir une influence sur la flore, comme la température de l'eau ou la présence de phosphates, et ainsi de constater quelles espèces se sont révélées avoir été influencées, positivement ou négativement, par la diminution de la toxicité dans le lac au fil du temps. Fait intéressant, une partie d'entre-elles avait déjà montré des comportements similaires dans des études en mésocosmes. En conclusion, ce travail montre qu'il existe des modèles robustes pour prédire le risque des mélanges de micropolluants sur les espèces aquatiques, et qu'ils peuvent être utilisés pour expliquer le rôle des substances dans le fonctionnement des écosystèmes. Toutefois, ces modèles ont bien sûr des limites et des hypothèses sous-jacentes qu'il est important de considérer lors de leur application. - Depuis plusieurs années, les risques que posent les micropolluants organiques pour le milieu aquatique préoccupent grandement les scientifiques ainsi que notre société. En effet, de nombreuses recherches ont mis en évidence les effets toxiques que peuvent avoir ces substances chimiques sur les espèces de nos lacs et rivières, quand elles se retrouvent exposées à des concentrations aiguës ou chroniques. Cependant, la plupart de ces études se sont focalisées sur la toxicité des substances individuelles, c'est à dire considérées séparément. Actuellement, il en est de même dans les procédures de régulation européennes, concernant la partie évaluation du risque pour l'environnement d'une substance. Or, les organismes sont exposés tous les jours à des milliers de substances en mélange, et les effets de ces "cocktails" ne sont pas négligeables. L'évaluation du risque écologique que pose ces mélanges de substances doit donc être abordé par de la manière la plus appropriée et la plus fiable possible. Dans la première partie de cette thèse, nous nous sommes intéressés aux méthodes actuellement envisagées à être intégrées dans les législations européennes pour l'évaluation du risque des mélanges pour le milieu aquatique. Ces méthodes sont basées sur le modèle d'addition des concentrations, avec l'utilisation des valeurs de concentrations des substances estimées sans effet dans le milieu (PNEC), ou à partir des valeurs des concentrations d'effet (CE50) sur certaines espèces d'un niveau trophique avec la prise en compte de facteurs de sécurité. Nous avons appliqué ces méthodes à deux cas spécifiques, le lac Léman et le Rhône situés en Suisse, et discuté les résultats de ces applications. Ces premières étapes d'évaluation ont montré que le risque des mélanges pour ces cas d'étude atteint rapidement une valeur au dessus d'un seuil critique. Cette valeur atteinte est généralement due à deux ou trois substances principales. Les procédures proposées permettent donc d'identifier les substances les plus problématiques pour lesquelles des mesures de gestion, telles que la réduction de leur entrée dans le milieu aquatique, devraient être envisagées. Cependant, nous avons également constaté que le niveau de risque associé à ces mélanges de substances n'est pas négligeable, même sans tenir compte de ces substances principales. En effet, l'accumulation des substances, même en traces infimes, atteint un seuil critique, ce qui devient plus difficile en terme de gestion du risque. En outre, nous avons souligné un manque de fiabilité dans ces procédures, qui peuvent conduire à des résultats contradictoires en terme de risque. Ceci est lié à l'incompatibilité des facteurs de sécurité utilisés dans les différentes méthodes. Dans la deuxième partie de la thèse, nous avons étudié la fiabilité de méthodes plus avancées dans la prédiction de l'effet des mélanges pour les communautés évoluant dans le système aquatique. Ces méthodes reposent sur le modèle d'addition des concentrations (CA) ou d'addition des réponses (RA) appliqués sur les courbes de distribution de la sensibilité des espèces (SSD) aux substances. En effet, les modèles de mélanges ont été développés et validés pour être appliqués espèce par espèce, et non pas sur plusieurs espèces agrégées simultanément dans les courbes SSD. Nous avons ainsi proposé une procédure plus rigoureuse, pour l'évaluation du risque d'un mélange, qui serait d'appliquer d'abord les modèles CA ou RA à chaque espèce séparément, et, dans une deuxième étape, combiner les résultats afin d'établir une courbe SSD du mélange. Malheureusement, cette méthode n'est pas applicable dans la plupart des cas, car elle nécessite trop de données généralement indisponibles. Par conséquent, nous avons comparé, avec des valeurs générées aléatoirement, le calcul de risque effectué selon cette méthode plus rigoureuse, avec celle effectuée traditionnellement, afin de caractériser la robustesse de cette approche qui consiste à appliquer les modèles de mélange sur les courbes SSD. Nos résultats ont montré que l'utilisation de CA directement sur les SSDs peut conduire à une sous-estimation de la concentration du mélange affectant 5 % ou 50% des espèces, en particulier lorsque les substances présentent un grand écart- type dans leur distribution de la sensibilité des espèces. L'application du modèle RA peut quant à lui conduire à une sur- ou sous-estimations, principalement en fonction de la pente des courbes dose- réponse de chaque espèce composant les SSDs. La sous-estimation avec RA devient potentiellement importante lorsque le rapport entre la EC50 et la EC10 de la courbe dose-réponse des espèces est plus petit que 100. Toutefois, la plupart des substances, selon des cas réels, présentent des données d' écotoxicité qui font que le risque du mélange calculé par la méthode des modèles appliqués directement sur les SSDs reste cohérent et surestimerait plutôt légèrement le risque. Ces résultats valident ainsi l'approche utilisée traditionnellement. Néanmoins, il faut garder à l'esprit cette source d'erreur lorsqu'on procède à une évaluation du risque d'un mélange avec cette méthode traditionnelle, en particulier quand les SSD présentent une distribution des données en dehors des limites déterminées dans cette étude. Enfin, dans la dernière partie de cette thèse, nous avons confronté des prédictions de l'effet de mélange avec des changements biologiques observés dans l'environnement. Dans cette étude, nous avons utilisé des données venant d'un suivi à long terme d'un grand lac européen, le lac Léman, ce qui offrait la possibilité d'évaluer dans quelle mesure la prédiction de la toxicité des mélanges d'herbicide expliquait les changements dans la composition de la communauté phytoplanctonique. Ceci à côté d'autres paramètres classiques de limnologie tels que les nutriments. Pour atteindre cet objectif, nous avons déterminé la toxicité des mélanges sur plusieurs années de 14 herbicides régulièrement détectés dans le lac, en utilisant les modèles CA et RA avec les courbes de distribution de la sensibilité des espèces. Un gradient temporel de toxicité décroissant a pu être constaté de 2004 à 2009. Une analyse de redondance et de redondance partielle, a montré que ce gradient explique une partie significative de la variation de la composition de la communauté phytoplanctonique, même après avoir enlevé l'effet de toutes les autres co-variables. De plus, certaines espèces révélées pour avoir été influencées, positivement ou négativement, par la diminution de la toxicité dans le lac au fil du temps, ont montré des comportements similaires dans des études en mésocosmes. On peut en conclure que la toxicité du mélange herbicide est l'un des paramètres clés pour expliquer les changements de phytoplancton dans le lac Léman. En conclusion, il existe diverses méthodes pour prédire le risque des mélanges de micropolluants sur les espèces aquatiques et celui-ci peut jouer un rôle dans le fonctionnement des écosystèmes. Toutefois, ces modèles ont bien sûr des limites et des hypothèses sous-jacentes qu'il est important de considérer lors de leur application, avant d'utiliser leurs résultats pour la gestion des risques environnementaux. - For several years now, the scientists as well as the society is concerned by the aquatic risk organic micropollutants may pose. Indeed, several researches have shown the toxic effects these substances may induce on organisms living in our lakes or rivers, especially when they are exposed to acute or chronic concentrations. However, most of the studies focused on the toxicity of single compounds, i.e. considered individually. The same also goes in the current European regulations concerning the risk assessment procedures for the environment of these substances. But aquatic organisms are typically exposed every day simultaneously to thousands of organic compounds. The toxic effects resulting of these "cocktails" cannot be neglected. The ecological risk assessment of mixtures of such compounds has therefore to be addressed by scientists in the most reliable and appropriate way. In the first part of this thesis, the procedures currently envisioned for the aquatic mixture risk assessment in European legislations are described. These methodologies are based on the mixture model of concentration addition and the use of the predicted no effect concentrations (PNEC) or effect concentrations (EC50) with assessment factors. These principal approaches were applied to two specific case studies, Lake Geneva and the River Rhône in Switzerland, including a discussion of the outcomes of such applications. These first level assessments showed that the mixture risks for these studied cases exceeded rapidly the critical value. This exceeding is generally due to two or three main substances. The proposed procedures allow therefore the identification of the most problematic substances for which management measures, such as a reduction of the entrance to the aquatic environment, should be envisioned. However, it was also showed that the risk levels associated with mixtures of compounds are not negligible, even without considering these main substances. Indeed, it is the sum of the substances that is problematic, which is more challenging in term of risk management. Moreover, a lack of reliability in the procedures was highlighted, which can lead to contradictory results in terms of risk. This result is linked to the inconsistency in the assessment factors applied in the different methods. In the second part of the thesis, the reliability of the more advanced procedures to predict the mixture effect to communities in the aquatic system were investigated. These established methodologies combine the model of concentration addition (CA) or response addition (RA) with species sensitivity distribution curves (SSD). Indeed, the mixture effect predictions were shown to be consistent only when the mixture models are applied on a single species, and not on several species simultaneously aggregated to SSDs. Hence, A more stringent procedure for mixture risk assessment is proposed, that would be to apply first the CA or RA models to each species separately and, in a second step, to combine the results to build an SSD for a mixture. Unfortunately, this methodology is not applicable in most cases, because it requires large data sets usually not available. Therefore, the differences between the two methodologies were studied with datasets created artificially to characterize the robustness of the traditional approach applying models on species sensitivity distribution. The results showed that the use of CA on SSD directly might lead to underestimations of the mixture concentration affecting 5% or 50% of species, especially when substances present a large standard deviation of the distribution from the sensitivity of the species. The application of RA can lead to over- or underestimates, depending mainly on the slope of the dose-response curves of the individual species. The potential underestimation with RA becomes important when the ratio between the EC50 and the EC10 for the dose-response curve of the species composing the SSD are smaller than 100. However, considering common real cases of ecotoxicity data for substances, the mixture risk calculated by the methodology applying mixture models directly on SSDs remains consistent and would rather slightly overestimate the risk. These results can be used as a theoretical validation of the currently applied methodology. Nevertheless, when assessing the risk of mixtures, one has to keep in mind this source of error with this classical methodology, especially when SSDs present a distribution of the data outside the range determined in this study Finally, in the last part of this thesis, we confronted the mixture effect predictions with biological changes observed in the environment. In this study, long-term monitoring of a European great lake, Lake Geneva, provides the opportunity to assess to what extent the predicted toxicity of herbicide mixtures explains the changes in the composition of the phytoplankton community next to other classical limnology parameters such as nutrients. To reach this goal, the gradient of the mixture toxicity of 14 herbicides regularly detected in the lake was calculated, using concentration addition and response addition models. A decreasing temporal gradient of toxicity was observed from 2004 to 2009. Redundancy analysis and partial redundancy analysis showed that this gradient explains a significant portion of the variation in phytoplankton community composition, even when having removed the effect of all other co-variables. Moreover, some species that were revealed to be influenced positively or negatively, by the decrease of toxicity in the lake over time, showed similar behaviors in mesocosms studies. It could be concluded that the herbicide mixture toxicity is one of the key parameters to explain phytoplankton changes in Lake Geneva. To conclude, different methods exist to predict the risk of mixture in the ecosystems. But their reliability varies depending on the underlying hypotheses. One should therefore carefully consider these hypotheses, as well as the limits of the approaches, before using the results for environmental risk management