On the use of reporter bacteria for measuring availability of organic contaminants

Natural environments are constantly challenged by the release of hydrophobic organic contaminants, which represent a threat for both the ecosystem and human health. Despite a substantial degradation by naturally occurring micro-organisms, a non negligible fraction of these pollutants tend to persist in soil and sediments due to their reduced accessibility to microbial degraders. This lack of 'bioavailability' is acknowledged as a key parameter for the natural and stimulated clean-up (bioremediation) of contaminated sites. We developed a bacterial bioreporter that responds to the presence of polyaromatic hydrocarbons (PAHs) by the production of the green fluorescent protein (GFP), based on the PAH-degrading bacterium Burkholderia sartisoli. We showed in this study that the bacterial biosensor B. sartisoli strain RP037 was faithfully reporting the degradation of naphthalene and phenanthrene (two PAHs of low molecular weight) via the production of GFP. What is more, the magnitude of GFP induction was influenced by change in the PAH flux triggered by a variety of physico-chemical parameters, such as the contact surface between the pollutant and the aqueous suspension. Further experiments permitted to test the influence of dissolved organic matter, which is an important component of natural habitats and can interact with organic pollutants. In addition, we tested the influence of two types of biosurfactants (tensio-active agents produced by living organisms) on phenanthrene's degradation by RP037. Interestingly, the surfactant's effects on the biodegradation rate appeared to depend on the type of biosurfactant and probably on the type of bacterial strain. Finally, we tagged B. sartisoli strain RP037 with a constitutively expressed mCherry fluorescent protein. The presence of mCherry allowed us to visualize the bacteria in complex samples even when GFP production was not induced. The new strain RP037-mChe embedded in a gel patch was used to detect PAH fluxes from a point source, such as a non-aqueous liquid or particles of contaminated soil. In parallel, we also developed and tested a so-called multiwell bacterial biosensor platform, which permitted the simultaneous use of four different reporter strains for the detection of major crude oil components (e.g., saturated hydrocarbons, mono- and polyaromatics) in aqueous samples. We specifically constructed the strain B. sartisoli RP007 (pPROBE-phn-luxAB) for the detection of naphthalene and phenanthrene. It was equipped with a reporter plasmid similar to the one in strain RP037, except that the gfp gene was replaced by the genes luxAB, which encoded the bacterial luciferase. The strain was implemented in the biosensor platform and detected an equivalent naphthalene concentration in oil spilled-sea water. We also cloned the gene for the transcriptional activator AlkS and the operator/promoter region of the operon alkSB1GHJ from the alkane-degrader bacterium Alcanivorax borkumensis strain SK2 in order to construct a new bacterial biosensor with higher sensitivity towards long-chain alkanes. However, the resulting strain showed no increased light emission in presence of tetradecane (C14), while it still efficiently reported low concentrations of octane (C8). RÉSUMÉ : Les écosystèmes naturels sont constamment exposés à nombre de contaminants organiques hydrophobes (COHs) d'origine industrielle, agricole ou même naturelle. Les COHs menacent à la fois l'environnement, le bien-être des espèces animales et végétales et la santé humaine, mais ils peuvent être dégradés par des micro-organismes tels que les bactéries et les champignons, qui peuvent être capables des les transformer en produits inoffensifs comme le gaz carbonique et l'eau. La biodégradation des COHs est cependant fréquemment limitée par leur pauvre disponibilité envers les organismes qui les dégradent. Ainsi, bien que la biodégradation opère partiellement, les COHs persistent dans l'environnement à de faibles concentrations qui potentiellement peuvent encore causer des effets toxiques chroniques. Puisque la plupart des COHs peuvent être métabolisés par l'activité microbienne, leur persistance a généralement pour origine des contraintes physico-chimiques plutôt que biologiques. Par exemple, leur solubilité dans l'eau très limitée réduit leur prise par des consommateurs potentiels. De plus, l'adsorption à la matière organique et la séquestration dans les micropores du sol participent à réduire leur disponibilité envers les microbes. Les processus de biodisponibilité, c'est-à-dire les processus qui gouvernent la dissolution et la prise de polluants par les organismes vivants, sont généralement perçus comme des paramètres clés pour la dépollution (bioremédiation) naturelle et stimulée des sites contaminés. Les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAPs) sont un modèle de COH produits par les activités aussi bien humaines que naturelles, et listés comme des contaminants chroniques de l'air, des sols et des sédiments. Ils peuvent être dégradés par un vaste nombre d'espèces bactériennes mais leur taux de biodégradation est souvent limité par les contraintes mentionnées ci-dessus. Afin de comprendre les processus de biodisponibilité pour les cellules bactériennes, nous avons décidé d'utiliser les bactéries elles-mêmes pour détecter et rapporter les flux de COH. Ceci a été réalisé par l'application d'une stratégie de conception visant à produire des bactéries `biocapteurs-rapporteurs', qui littéralement s'allument lorsqu'elles détectent un composé cible pour lequel elles ont été conçues. En premier lieu, nous nous sommes concentrés sur Burkholderia sartisoli (souche RP007), une bactérie isolée du sol et consommatrice de HAP .Cette souche a servi de base à la construction d'un circuit génétique permettant la formation de la protéine autofluorescente GFP dès que les cellules détectent le naphtalène ou le phénanthrène, deux HAP de faible masse moléculaire. En effet, nous avons pu montrer que la bactérie obtenue, la souche RP037 de B. sartisoli, produit une fluorescence GFP grandissante lors d'une exposition en culture liquide à du phénanthrène sous forme cristalline (0.5 mg par ml de milieu de culture). Nous avons découvert que pour une induction optimale il était nécessaire de fournir aux cellules une source additionnelle de carbone sous la forme d'acétate, ou sinon seul un nombre limité de cellules deviennent induites. Malgré cela, le phénanthrène a induit une réponse très hétérogène au sein de la population de cellules, avec quelques cellules pauvrement induites tandis que d'autres l'étaient très fortement. La raison de cette hétérogénéité extrême, même dans des cultures liquides mélangées, reste pour le moment incertaine. Plus important, nous avons pu montrer que l'amplitude de l'induction de GFP dépendait de paramètres physiques affectant le flux de phénanthrène aux cellules, tels que : la surface de contact entre le phénanthrène solide et la phase aqueuse ; l'ajout de surfactant ; le scellement de phénanthrène à l'intérieur de billes de polymères (Model Polymer Release System) ; la dissolution du phénanthrène dans un fluide gras immiscible à l'eau. Nous en avons conclu que la souche RP037 détecte convenablement des flux de phénantrène et nous avons proposé une relation entre le transfert de masse de phénanthrène et la production de GFP. Nous avons par la suite utilisé la souche afin d'examiner l'effet de plusieurs paramètres chimiques connus dans la littérature pour influencer la biodisponibilité des HAP. Premièrement, les acides humiques. Quelques rapports font état que la disponibilité des HAP pourrait être augmentée par la présence de matière organique dissoute. Nous avons mesuré l'induction de GFP comme fonction de l'exposition des cellules RP037 au phénanthrène ou au naphtalène en présence ou absence d'acides humiques dans la culture. Nous avons testé des concentrations d'acides humiques de 0.1 et 10 mg/L, tandis que le phénanthrène était ajouté via l'heptamethylnonane (HMN), un liquide non aqueux, ce qui au préalable avait produit le plus haut flux constant de phénanthrène aux cellules. De plus, nous avons utilisé des tests en phase gazeuse avec des concentrations d'acides humiques de 0.1, 10 et 1000 mg/L mais avec du naphtalène. Contrairement à ce que décrit la littérature, nos résultats ont indiqué que dans ces conditions l'expression de GFP en fonction de l'exposition au phénanthrène dans des cultures en croissance de la souche RP037 n'était pas modifiée par la présence d'acides humiques. D'un autre côté, le test en phase gazeuse avec du naphtalène a montré que 1000 mg/L d'acides humiques abaissent légèrement mais significativement la production de GFP dans les cellules de RP037. Nous avons conclu qu'il n'y a pas d'effet général des acides humiques sur la disponibilité des HAP pour les bactéries. Par la suite, nous nous sommes demandé si des biosurfactants modifieraient la disponibilité du phénanthrène pour les bactéries. Les surfactants sont souvent décrits dans la littérature comme des moyens d'accroître la biodisponibilité des COHs. Les surfactants sont des agents tensio-actifs qui augmentent la solubilité apparente de COH en les dissolvant à l'intérieur de micelles. Nous avons ainsi testé si des biosurfactants (des surfactants produits par des organismes vivants) peuvent être utilisé pour augmenter la biodisponibilité du phénanthrène pour la souche B. sartisoli RP037. Premièrement, nous avons tenté d'obtenir des biosurfactants produits par une autre bactérie vivant en co-culture avec les biocapteurs bactériens. Deuxièmement, nous avons utilisé des biosurfactants purifiés. La co-cultivation en présence de la bactérie productrice de lipopeptide Pseudomonas putida souche PCL1445 a augmenté l'expression de GFP induite par le phénanthrène chez B. sartisoli en comparaison des cultures simples, mais cet effet n'était pas significativement différent lorsque la souche RP037 était co-cultivée avec un mutant de P. putida ne produisant pas de lipopeptides. L'ajout de lipopeptides partiellement purifiés dans la culture de RP037 a résulté en une réduction de la tension de surface, mais n'a pas provoqué de changement dans l'expression de GFP. D'un autre côté, l'ajout d'une solution commerciale de rhamnolipides (un autre type de biosurfactants produits par Pseudomonas spp.) a facilité la dégradation du phénanthrène par la souche RP037 et induit une expression de GFP élevée dans une plus grande proportion de cellules. Nous avons ainsi conclu que les effets des biosurfactants sont mesurables à l'aide de la souche biocapteur, mais que ceux-ci sont dépendants du type de surfactant utilisé conjointement avec le phénanthrène. La question suivante que nous avons abordée était si les tests utilisant des biocapteurs peuvent être améliorés de manière à ce que les flux de HAP provenant de matériel contaminé soient détectés. Les tests en milieu liquide avec des échantillons de sol ne fournissant pas de mesures, et sachant que les concentrations de HAP dans l'eau sont en général extrêmement basses, nous avons conçu des tests de diffusion dans lesquels nous pouvons étudier l'induction par les HAPs en fonction de la distance aux cellules. Le biocapteur bactérien B. sartisoli souche RP037 a été marqué avec une seconde protéine fluorescente (mCherry), qui est constitutivement exprimée dans les cellules et leur confère une fluorescence rouge/rose. La souche résultante RP037-mChe témoigne d'une fluorescence rouge constitutive mais n'induit la fluorescence verte qu'en présence de naphtalène ou de phénanthrène. La présence d'un marqueur fluorescent constitutif nous permet de visualiser les biocapteurs bactériens plus facilement parmi des particules de sol. Un test de diffusion a été conçu en préparant un gel fait d'une suspension de cellules mélangées à 0.5 % d'agarose. Des bandes de gel de dimensions 0.5 x 2 cm x 1 mm ont été montées dans des chambres d'incubation et exposées à des sources de HAP (soit dissouts dans du HMN ou en tant que matériel solide, puis appliqués à une extrémité de la bande). En utilisant ce montage expérimental, le naphtalène ou le phénanthrène (dissouts dans du HMN à une concentration de 2.5 µg/µl) ont induit un gradient d'intensité de fluorescence GFP après 24 heures d'incubation, tandis que la fluorescence mCherry demeurait comparable. Un sol contaminé par des HAPs (provenant d'un ancien site de production de gaz) a induit la production de GFP à un niveau comparable à celui du naphtalène. Des biocapteurs bactériens individuels ont également détecté un flux de phénanthrène dans un gel contenant des particules de sol amendées avec 1 et 10 mg/g de phénanthrène. Ceci a montré que le test de diffusion peut être utilisé pour mesurer des flux de HAP provenant de matériel contaminé. D'un autre côté, la sensibilité est encore très basse pour plusieurs sols contaminés, et l'autofluorescence de certains échantillons rend difficile l'identification de la réponse de la GFP chez les cellules. Pour terminer, un des points majeurs de ce travail a été la production et la validation d'une plateforme multi-puits de biocapteurs bactériens, qui a permis l'emploi simultané de plusieurs souches différentes de biocapteurs pour la détection des constituants principaux du pétrole. Pour cela nous avons choisi les alcanes linéaires, les composés mono-aromatiques, les biphényls et les composés poly-aromatiques. De plus, nous avons utilisé un capteur pour la génotoxicité afin de détecter la `toxicité globale' dans des échantillons aqueux. Plusieurs efforts d'ingénierie ont été investis de manière à compléter ce set. En premier lieu, chaque souche a été équipée avec soit gfp, soit luxAB en tant que signal rapporteur. Deuxièmement, puisqu'aucune souche de biocapteur n'était disponible pour les HAP ou pour les alcanes à longues chaînes, nous avons spécifiquement construit deux nouveaux biocapteurs. L'un d'eux est également basé sur B. sartisoli RP007, que nous avons équipé avec le plasmide pPROBE-phn-luxAB pour la détection du naphtalène et du phénanthrène mais avec production de luciférase bactérienne. Un autre est un nouveau biocapteur bactérien pour les alcanes. Bien que nous possédions une souche Escherichia coli DHS α (pGEc74, pJAMA7) détectant les alcanes courts de manière satisfaisante, la présence des alcanes à longues chaînes n'était pas rapportée efficacement. Nous avons cloné le gène de l'activateur transcriptionnel A1kS ainsi que la région opérateur/promoteur de l'opéron alkSB1GHJ chez la bactérie dégradant les alcanes Alcanivorax borkumensis souche SK2, afin de construire un nouveau biocapteur bactérien bénéficiant d'une sensibilité accrue envers les alcanes à longues chaînes. Cependant, la souche résultante E. coli DHSα (pAlk3} n'a pas montré d'émission de lumière augmentée en présence de tétradécane (C14), tandis qu'elle rapportait toujours efficacement de basses concentrations d'octane (C8). De manière surprenante, l'utilisation de A. borkumensis en tant que souche hôte pour le nouveau plasmide rapporteur basé sur la GFP a totalement supprimé la sensibilité pour l'octane, tandis que la détection de tétradécane n'était pas accrue. Cet aspect devra être résolu dans de futurs travaux. Pour calibrer la plateforme de biocapteurs, nous avons simulé une fuite de pétrole en mer dans une bouteille en verre ouverte de 5L contenant 2L d'eau de mer contaminée avec 20 ml (1%) de pétrole brut. La phase aqueuse a été échantillonée à intervalles réguliers après la fuite durant une période allant jusqu'à une semaine tandis que les principaux contaminants pétroliers étaient mesurés via les biocapteurs. L'émission de bioluminescence a été mesurée de manière à déterminer la réponse des biocapteurs et une calibration intégrée faite avec des inducteurs types a servi à calculer des concentrations d'équivalents inducteurs dans l'échantillon. E. coli a été utilisée en tant que souche hôte pour la plupart des spécificités des biocapteurs, à l'exception de la détection du naphtalène et du phénanthrène pour lesquels nous avons utilisé B. sartisoli. Cette souche, cependant, peut être employée plus ou moins selon la même procédure. Il est intéressant de noter que le pétrole répandu a produit une apparition séquentielle de composés dissouts dans la phase aqueuse, ceux-ci .étant détectables par les biocapteurs. Ce profil contenait d'abord les alcanes à courtes chaînes et les BTEX (c'est-à dire benzène, toluène, éthylbenzène et xylènes), apparaissant entre des minutes et des heures après que le pétrole a été versé. Leurs concentrations aqueuses ont par la suite fortement décru dans l'eau échantillonnée après 24 heures, à cause de la volatilisation ou de la biodégradation. Après quelques jours d'incubation, ces composés sont devenus indétectables. Les HAPs, en revanche, sont apparus plus tard que les alcanes et les BTEX, et leur concentration a augmenté de pair avec un temps d'incubation prolongé. Aucun signal significatif n'a été mis en évidence avec le biocapteur pour le biphényl ou pour la génotoxicité. Ceci démontre l'utilité de ces biocapteurs, spécifiquement pour la détection des composés pétroliers, comprenant les alcanes à courtes chaînes, les BTEX et les HAPs légers.

Knowledge of Catalan, public/private sector choice and earnings: Evidence from a double sample selection model

This paper explores the earnings return to Catalan knowledge for public and private workers in Catalonia. In doing so, we allow for a double simultaneous selection process. We consider, on the one hand, the non-random allocation of workers into one sector or another, and on the other, the potential self-selection into Catalan proficiency. In addition, when correcting the earnings equations, we take into account the correlation between the two selectivity rules. Our findings suggest that the apparent higher language return for public sector workers is entirely accounted for by selection effects, whereas knowledge of Catalan has a significant positive return in the private sector, which is somewhat higher when the selection processes are taken into account.

Measuring peace. Initiatives, limitations and proposals. Seminar proceedings Barcelona, March 2010

These proceedings correspond to the international seminar “Measuring Peace. Initiatives, Limitations and Proposals” organized by the International Catalan Institute for Peace, which took place in Barcelona on the 4th and the 5th of March 2010. The Human Development Index is the most visible attempt over the last years to improve the statistical tools so that they offer results which are closer to social realities. In the field of Peace the attempts to create new measuring mechanisms have not been able to move beyond the negative conception of peace, which means that it has just been considered as an absence of violent conflicts. In this context, the international seminar organized by the ICIP was an attempt to compile recent contributions of different investigation centres which have focused in conceptualizing positive peace and new ways to measure it.

Teacher strategies to elicit knowledge from students in the CLIL classroom: the purpose of questions in controlled patterns of teacher-student interaction

This Master Dissertation comprises two parts: a personal reflection and an empirical study. The personal reflection reviews the process of professionalization undergone by its author throughout the Master. The empirical study tackles teacher strategies to elicit knowledge from students in the CLIL classroom and more specifically the purpose of questions in controlled patterns of teacher-student interaction. The theories of relevant authors such as Vigotsky, Mercer and Tsui are used as a framework to analyze the data presented. The analysis shows the different strategies to elicit knowledge used by the teacher and the appropriateness of her questions in the analyzed interaction

The relationship between HRM practices and organizational commitment of knowledge workers. Facts obtained from Swiss SMEs

This paper explores the effects of human resource management (HRM) practices in Swiss small -to-medium enterprises (SMEs). More specifically, the main objective of this study is to assess the impacts of HRM practices developed in Swiss SMEs upon the commitment of knowledge workers. Using data from a survey of over 198 knowledge workers, this study shows the importance of looking closer at HRM practices and, furthermore, to really investigate the impacts of the different HRM practices on employees' commitment. Results show, for example, that organisational support, procedural justice and the reputation of the organisation may clearly influence knowledge workers' commitment, whereas other HRM practices such as involvement in the decision-making, skills management or even the degree of satisfaction with pay do not have any impact on knowledge workers' commitment.

Ra isotopes and Rn as a tool for the water management resources: the Alberquillas aquifer (Málaga-Granada)

The aim of this project is to evaluate the importance of submarine groundwater discharge sector in order to improve the water balance in Málaga-Granada region. The approach of this study arose from the the geology and the aquifers that indicate that there could be some discharge to the sea between Maro (Málaga) and Almuñécar (Granada) and the Andalusian’s Government and its Water Agence were really interested in evaluating it because there is a lot of population and few water available and the magnitude of groundwater discharge has generated controversy. Is well known that water is a scarce resource in this area and it’s very important for the society and for the environment. The legislation, the water policies, the knowledge of the aquifer and the geology, the water dynamics, the land use and the water perception in the society might help the management of this resource not just in Andalusia but in all the Mediterranean basin. The main objective is to evaluate the submarine groundwater discharge from the Alberquillas Aqufier to the sea by measuring 222Rn and Ra isotopes. Specific objectives have been established to achieve the main objective: A) Reveal the importance of water resources in the Mediterranean basin; B) Learn radiometric techniques for the study of groundwater discharge to the sea; C) Learn of sampling techniques of water samples for the measurement of Ra and Rn; D) Learn the techniques for measuring Ra (RaDeCC) and Rn (RAD7); E) Interpretation and discussion of results. During this semester, and in addition of the present study in Málaga- Granada region, the author has participated in the initial phase (sampling, analysis and interpretation of preliminary results) of other research projects focused on the study of submarine groundwater discharges through the use of Ra isotopes and 222Rn. These studies have been developed in different areas, including Alt Empordà (Roses and Sant Pere Pescador), Maresme with CMIMA’s group (Mediterranean Center for Marine and Environmental Research), Delta de l’Ebre, Peñíscola and Mallorca with the IMEDEA’s group (Mediterranean Institute for Advanced Studies).

Measuring the Inflammasome.

Inflammasomes are multiprotein complexes whose activity has been implicated in physiological and pathological inflammation. The hallmarks of inflammasome activation are the secretion of the mature forms of Caspase-1 and IL-1β from cells of the innate immune system. This protocol covers the methods required to study inflammasome activation using mouse bone marrow-derived dendritic cells (BMDCs) as a model system. The protocol includes the generation and handling of BMDCs, the stimulation of BMDCs with established Nlrp3 inflammasome activators, and the measurement of activation by both ELISA and western blot. These methods can be useful for the study of potential inflammasome activators, and of the signaling pathways involved in inflammasome activation. General considerations are provided that may help in the design and optimization of modified methods for the study of other types of inflammasomes and in other cell types.

Knowledge of Glasgow coma scale by air-rescue physicians.

OBJECTIVE: To assess the theoretical and practical knowledge of the Glasgow Coma Scale (GCS) by trained Air-rescue physicians in Switzerland. METHODS: Prospective anonymous observational study with a specially designed questionnaire. General knowledge of the GCS and its use in a clinical case were assessed. RESULTS: From 130 questionnaires send out, 103 were returned (response rate of 79.2%) and analyzed. Theoretical knowledge of the GCS was consistent for registrars, fellows, consultants and private practitioners active in physician-staffed helicopters. The clinical case was wrongly scored by 38 participants (36.9%). Wrong evaluation of the motor component occurred in 28 questionnaires (27.2%), and 19 errors were made for the verbal score (18.5%). Errors were made most frequently by registrars (47.5%, p = 0.09), followed by fellows (31.6%, p = 0.67) and private practitioners (18.4%, p = 1.00). Consultants made significantly less errors than the rest of the participating physicians (0%, p < 0.05). No statistically significant differences were shown between anesthetists, general practitioners, internal medicine trainees or others. CONCLUSION: Although the theoretical knowledge of the GCS by out-of-hospital physicians is correct, significant errors were made in scoring a clinical case. Less experienced physicians had a higher rate of errors. Further emphasis on teaching the GCS is mandatory.

Anopheline Species Complexes in Brazil. Current Knowledge of Those Related to Malaria Transmission

A summary of the problems related to the systematics of primary and secondary Brazilian anophelines vectors of malaria is presented.

Kookan : share your knowledge

El projecte Kookan pretén ser una eina de cara a l'intercanvi de coneixements. Fa servir les noves tecnologies en l'entorn web i les tendències de xarxes socials per apropar la possibilitat de conèixer gent amb les mateixes inquietuds, amb uns horaris semblants i a una distància adient per tal de realitzar aquests intercanvis.

Evolution of the clinical and epidemiological knowledge about Chagas disease 90 years after its discovery

Three different periods may be considered in the evolution of knowledge about the clinical and epidemiological aspects of Chagas disease since its discovery: (a) early period concerning the studies carried out by Carlos Chagas in Lassance with the collaboration of other investigators of the Manguinhos School. At that time the disease was described and the parasite, transmitters and reservoirs were studied. The coexistence of endemic goiter in the same region generated some confusion about the clinical forms of the disease; (b) second period involving uncertainty and the description of isolated cases, which lasted until the 1940 decade. Many acute cases were described during this period and the disease was recognized in many Latin American countries. Particularly important were the studies of the Argentine Mission of Regional Pathology Studies, which culminated with the description of the Romaña sign in the 1930 decade, facilitating the diagnosis of the early phase of the disease. However, the chronic phase, which was the most important, continued to be difficult to recognize; (c) period of consolidation of knowledge and recognition of the importance of Chagas disease. Studies conducted by Laranja, Dias and Nóbrega in Bambuí updated the description of Chagas heart disease made by Carlos Chagas and Eurico Villela. From then on, the disease was more easily recognized, especially with the emphasis on the use of a serologic diagnosis; (d) period of enlargement of knowledges on the disease. The studies on denervation conducted in Ribeirão Preto by Fritz Köberle starting in the 1950 decade led to a better understanding of the relations between Chagas disease and megaesophagus and other visceral megas detected in endemic areas.