Stereospecificity of the siderophore pyochelin outer membrane transporters in fluorescent pseudomonads.

Pyochelin (Pch) and enantio-pyochelin (EPch) are enantiomer siderophores that are produced by Pseudomonas aeruginosa and Pseudomonas fluorescens, respectively, under iron limitation. Pch promotes growth of P. aeruginosa when iron is scarce, and EPch carries out the same biological function in P. fluorescens. However, the two siderophores are unable to promote growth in the heterologous species, indicating that siderophore-mediated iron uptake is highly stereospecific. In the present work, using binding and iron uptake assays, we found that FptA, the Fe-Pch outer membrane transporter of P. aeruginosa, recognized (K(d) = 2.5 +/- 1.1 nm) and transported Fe-Pch but did not interact with Fe-EPch. Likewise, FetA, the Fe-EPch receptor of P. fluorescens, was specific for Fe-EPch (K(d) = 3.7 +/- 2.1 nm) but did not bind and transport Fe-Pch. Growth promotion experiments performed under iron-limiting conditions confirmed that FptA and FetA are highly specific for Pch and EPch, respectively. When fptA and fetA along with adjacent transport genes involved in siderophore uptake were swapped between the two bacterial species, P. aeruginosa became able to utilize Fe-EPch as an iron source, and P. fluorescens was able to grow with Fe-Pch. Docking experiments using the FptA structure and binding assays showed that the stereospecificity of Pch recognition by FptA was mostly due to the configuration of the siderophore chiral centers C4'' and C2'' and was only weakly dependent on the configuration of the C4' carbon atom. Together, these findings increase our understanding of the stereospecific interaction between Pch and its outer membrane receptor FptA.

Thyroid hormone reduces the loss of axotomized sensory neurons in dorsal root ganglia after sciatic nerve transection in adult rat.

We have shown that a local administration of thyroid hormones (T3) at the level of transected rat sciatic nerve induced a significant increase in the number of regenerated axons. To address the question of whether local administration of T3 rescues the axotomized sensory neurons from death, in the present study we estimated the total number of surviving neurons per dorsal root ganglion (DRG) in three experimental group animals. Forty-five days following rat sciatic nerve transection, the lumbar (L4 and L5) DRG were removed from PBS-control, T3-treated as well as from unoperated rats, and serial sections (1 microm) were cut. The physical dissector method was used to estimate the total number of sensory neurons in the DRGs. Our results revealed that in PBS-control rats transection of sciatic nerve leads to a significant (P < 0.001) decrease in the mean number of sensory neurons (8743.8 +/- 748.6) compared with the number of neurons in nontransected ganglion (mean 13,293.7 +/- 1368.4). However, administration of T3 immediately after sciatic nerve transection rescues a great number of axotomized neurons so that their mean neuron number (12,045.8 +/- 929.8) is not significantly different from the mean number of neurons in the nontransected ganglion. In addition, the volume of ganglia showed a similar tendency. These results suggest that T3 rescues a high number of axotomized sensory neurons from death and allows these cells to grow new axons. We believe that the relative preservation of neurons is important in considering future therapeutic approaches of human peripheral nerve lesion and sensory neuropathy.

Establishment of models to study mouse and human retinogenesis "in vitro" : isolation and characterization of retinal stem cells

SUMMARY IN FRENCH Les cellules souches sont des cellules indifférenciées capables a) de proliférer, b) de s'auto¬renouveller, c) de produire des cellules différenciées, postmitotiques et fonctionnelles (multipotencialité), et d) de régénérer le tissu après des lésions. Par exemple, les cellules de souches hematopoiétiques, situées dans la moelle osseuse, peuvent s'amplifier, se diviser et produire diverses cellules différenciées au cours de la vie, les cellules souches restant dans la moelle osseuse et consentant leur propriété. Les cellules souches intestinales, situées dans la crypte des microvillosités peuvent également régénérer tout l'intestin au cours de la vie. La rétine se compose de six classes de neurones et d'un type de cellule gliale. Tous ces types de cellules sont produits par un progéniteur rétinien. Le pic de production des photorécepteurs se situe autour des premiers jours postnatals chez la souris. A cette période la rétine contient les cellules hautement prolifératives. Dans cette étude, nous avons voulu analyser le phénotype de ces cellules et leur potentiel en tant que cellules souches ou progénitrices. Nous nous sommes également concentrés sur l'effet de certains facteurs épigéniques sur leur destin cellulaire. Nous avons observé que toutes les cellules prolifératives isolées à partir de neurorétines postnatales de souris expriment le marqueur de glie radiaire RC2, ainsi que des facteurs de transcription habituellement trouvés dans la glie radiaire (Mash1, Pax6), et répondent aux critères des cellules souches : une capacité élevée d'expansion, un état indifférencié, la multipotencialité (démontrée par analyse clonale). Nous avons étudié la différentiation des cellules dans différents milieux de culture. En l'absence de sérum, l'EGF induit l'expression de la β-tubulin-III, un marqueur neuronal, et l'acquisition d'une morphologie neuronale, ceci dans 15% des cellules présentes. Nous avons également analysé la prolifération de cellules. Seulement 20% des cellules incorporent le bromodéoxyuridine (BrdU) qui est un marqueur de division cellulaire. Ceci démontre que l'EGF induit la formation des neurones sans une progression massive du cycle cellulaire. Par ailleurs, une stimulation de 2h d'EGF est suffisante pour induire la différentiation neuronale. Certains des neurones formés sont des cellules ganglionnaires rétiniennes (GR), comme l'indique l'expression de marqueurs de cellules ganglionnaires (Ath5, Brn3b et mélanopsine), et dans de rare cas d'autres neurones rétiniens ont été observés (photorécepteurs (PR) et cellules bipolaires). Nous avons confirmé que les cellules souches rétiniennes tardives n'étaient pas restreintes au cours du temps et qu'elles conservent leur multipotencialité en étant capables de générer des neurones dits précoces (GR) ou tardifs (PR). Nos résultats prouvent que l'EGF est non seulement un facteur contrôlant le développement glial, comme précédemment démontré, mais également un facteur efficace de différentiation pour les neurones rétiniens, du moins in vitro. D'autre part, nous avons voulu établir si l'oeil adulte humain contient des cellules souches rétiniennes (CSRs). L'oeil de certains poissons ou amphibiens continue de croître pendant l'âge adulte du fait de l'activité persistante des cellules souches rétiniennes. Chez les poissons, le CSRs se situe dans la marge ciliaire (CM) à la périphérie de la rétine. Bien que l'oeil des mammifères ne se développe plus pendant la vie d'adulte, plusieurs groupes ont prouvé que l'oeil de mammifères adultes contient des cellules souches rétiniennes également dans la marge ciliaire plus précisément dans l'épithélium pigmenté et non dans la neurorétine. Ces CSRs répondent à certains critères des cellules souches. Nous avons identifié et caractérisé les cellules souches rétiniennes résidant dans l'oeil adulte humain. Nous avons prouvé qu'elles partagent les mêmes propriétés que leurs homologues chez les rongeurs c.-à-d. auto-renouvellement, amplification, et différenciation en neurones rétiniens in vitro et in vivo (démontré par immunocoloration et microarray). D'autre part, ces cellules peuvent être considérablement amplifiées, tout en conservant leur potentiel de cellules souches, comme indiqué par l'analyse de leur profil d'expression génique (microarray). Elles expriment également des gènes communs à diverses cellules souches: nucleostemin, nestin, Brni1, Notch2, ABCG2, c-kit et son ligand, aussi bien que cyclin D3 qui agit en aval de c-kit. Nous avons pu montré que Bmi1et Oct4 sont nécessaires pour la prolifération des CSRs confortant leur propriété de cellules souches. Nos données indiquent que la neurorétine postnatale chez la souris et l'épithélium pigmenté de la marge ciliaire chez l'humain adulte contiennent les cellules souches rétiniennes. En outre, nous avons développé un système qui permet d'amplifier et de cultiver facilement les CSRs. Ce modèle permet de disséquer les mécanismes impliqués lors de la retinogenèse. Par exemple, ce système peut être employé pour l'étude des substances ou des facteurs impliqués, par exemple, dans la survie ou dans la génération des cellules rétiniennes. Il peut également aider à disséquer la fonction de gènes ou les facteurs impliqués dans la restriction ou la spécification du destin cellulaire. En outre, dans les pays occidentaux, la rétinite pigmentaire (RP) touche 1 individu sur 3500 et la dégénérescence maculaire liée à l'âge (DMLA) affecte 1 % à 3% de la population âgée de plus de 60 ans. La génération in vitro de cellules rétiniennes est aussi un outil prometteur pour fournir une source illimitée de cellules pour l'étude de transplantation cellulaire pour la rétine. SUMMARY IN ENGLISH Stem cells are defined as undifferentiated cells capable of a) proliferation, b) self maintenance (self-renewability), c) production of many differentiated functional postmitotic cells (multipotency), and d) regenerating tissue after injury. For instance, hematopoietic stem cells, located in bone marrow, can expand, divide and generate differentiated cells into the diverse lineages throughout life, the stem cells conserving their status. In the villi crypt, the intestinal stem cells are also able to regenerate the intestine during their life time. The retina is composed of six classes of neurons and one glial cell. All these cell types are produced by the retinal progenitor cell. The peak of photoreceptor production is reached around the first postnatal days in rodents. Thus, at this stage the retina contains highly proliferative cells. In our research, we analyzed the phenotype of these cells and their potential as possible progenitor or stem cells. We also focused on the effect of epigenic factor(s) and cell fate determination. All the proliferating cells isolated from mice postnatal neuroretina harbored the radial glia marker RC2, expressed transcription factors usually found in radial glia (Mash 1, Pax6), and met the criteria of stem cells: high capacity of expansion, maintenance of an undifferentiated state, and multipotency demonstrated by clonal analysis. We analyzed the differentiation seven days after the transfer of the cells in different culture media. In the absence of serum, EGF led to the expression of the neuronal marker β-tubulin-III, and the acquisition of neuronal morphology in 15% of the cells. Analysis of cell proliferation by bromodeoxyuridine incorporation revealed that EGF mainly induced the formation of neurons without stimulating massively cell cycle progression. Moreover, a pulse of 2h EGF stimulation was sufficient to induce neuronal differentiation. Some neurons were committed to the retinal ganglion cell (RGC) phenotype, as revealed by the expression of retinal ganglion markers (Ath5, Brn3b and melanopsin), and in few cases to other retinal phenotypes (photoreceptors (PRs) and bipolar cells). We confirmed that the late RSCs were not restricted over-time and conserved multipotentcy characteristics by generating retinal phenotypes that usually appear at early (RGC) or late (PRs) developmental stages. Our results show that EGF is not only a factor controlling glial development, as previously shown, but also a potent differentiation factor for retinal neurons, at least in vitro. On the other hand, we wanted to find out if the adult human eye contains retina stem cells. The eye of some fishes and amphibians continues to grow during adulthood due to the persistent activity of retinal stem cells (RSCs). In fish, the RSCs are located in the ciliary margin zone (CMZ) at the periphery of the retina. Although, the adult mammalian eye does not grow during adult life, several groups have shown that the adult mouse eye contains retinal stem cells in the homologous zone (i.e. the ciliary margin), in the pigmented epithelium and not in the neuroretina. These RSCs meet some criteria of stem cells. We identified and characterized the human retinal stem cells. We showed that they posses the same features as their rodent counterpart i.e. they self-renew, expand and differentiate into retinal neurons in vitro and in vivo (indicated by immunostaining and microarray analysis). Moreover, they can be greatly expanded while conserving their sternness potential as revealed by the gene expression profile analysis (microarray approach). They also expressed genes common to various stem cells: nucleostemin, nestin, Bmil , Notch2, ABCG2, c-kit and its ligand, as well as cyclin D3 which acts downstream of c-kit. Furthermore, Bmil and Oct-4 were required for RSC proliferation reinforcing their stem cell identity. Our data indicate that the mice postnatal neuroretina and the adult pigmented epithelium of adult human ciliary margin contain retinal stem cells. We developed a system to easily expand and culture RSCs that can be used to investigate the retinogenesis. For example, it can help to screen drugs or factors involved, for instance, in the survival or generation of retinal cells. This could help to dissect genes or factors involved in the restriction or specification of retinal cell fate. In Western countries, retinitis pigmentosa (RP) affects 1 out of 3'500 individuals and age-related macula degeneration (AMD) strikes 1 % to 3% of the population over 60. In vitro generation of retinal cells is thus a promising tool to provide an unlimited cell source for cellular transplantation studies in the retina.

Changing responsiveness to chemokines allows medullary plasmablasts to leave lymph nodes.

During T cell-dependent antibody responses lymph node B cells differentiate either to plasmablasts that grow in the medullary cords, or to blasts that proliferate in follicles forming germinal centers. Many plasmablasts differentiate to plasma cells locally, but some leave the medullary cords and migrate to downstream lymph nodes. To assess the basis for this migration, changes in the responsiveness of B cells to a range of chemokines have been studied as they differentiate. Naive B cells express high levels of CCR6, CCR7, CXCR4 and CXCR5. When activated B cells grow in follicles the expression of these chemokine receptors and the responsiveness to the respective chemokines is retained. During the extrafollicular response, plasmablast expression of CXCR5 and responsiveness to B-lymphocyte chemoattractant (CXCR5) as well as to secondary lymphoid tissue chemokine (CCR7) and stromal cell-derived factor (SDF)-1 (CXCR4) are lost while a weak response towards the CCR6 chemokine LARC is maintained. Despite losing responsiveness to SDF-1, extrafollicular plasmablasts still express high levels of CXCR4 on the cell surface. These results suggest that the combined loss of chemokine receptor expression and of chemokine responsiveness may be a necessary prerequisite for cells to migrate to the medullary cords and subsequently enter the efferent lymph.

Desenvolupament d'una aplicació per a la creació de pressupostos on-line

En aquests moments, el mercat no es troba en una bona situació, per aquest motiu les empreses han de buscar noves maneres de créixer, expandir-se i noves formes d’interactuar amb els clients. La idea original d’aquest projecte sorgeix de la necessitat de disposar d’una manera diferent de promocionar-se i oferir nous serveis a través d’internet mitjançant una pàgina web. Degut a la situació actual, el preu és un aspecte molt important i influent a l’hora de realitzar una obra. Per aquest motiu es va pensar que seria molt interessant que el client pogués demanar de forma fàcil i ràpida un pressupost, i a l’instant tingués un preu orientatiu del que li pot costar la obra. D’aquesta manera l’interessat s’estalvia i agilitza molts passos previs abans de començar una obra. Després d’analitzar quina era la millor manera de portar a terme el projecte informàtic, s’ha determinat que la pàgina web es desenvoluparà utilitzant els llenguatges HTML i PHP combinant-lo amb el framework CodeIgniter. El disseny de la web es realitzarà mitjançant fulles d’estil CSS conjuntament amb el framework BootStrap. Per realitzar l’aplicació web que realitza els pressupostos s’utilitzarà AJAX i jQuery perquè d’aquesta manera el procés sigui dinàmic. L’entorn de desenvolupament escollit és el NetBeans i per provar el projecte s’utilitza el XAMPP. Un usuari només necessitarà un navegador i connexió a internet per fer servir totes les funcions de la web. Podrà realitzar pressupostos, concertar visites, contactar i per suposat veure tota la part informativa de la pàgina.

Point defects and texture of Pd1-xInx sputtered intermetallic thin films

Pd1-xInx thin films (0.4 < x < 0.56) were prepared by radio frequency sputtering from a multi-zone target. The properties of these Hume-Rothery alloys were studied by X-ray diffractometry, electron probe microanalysis and scanning tunneling microscopy. The diffraction spectra were analyzed to obtain the intensity ratio of the (100) superlattice line to the (200) normal line, together with the variations of the lattice constant. The results ape explained quantitatively by a model based on point defects, i.e. Pd vacancies in In-rich films and Pd antisite atoms in Pd-rich films. In-rich films grow preferentially in the [100] direction while Pd-rich films grow preferentially in the [110] direction. The grains in indium-rich sputtered films appear to be enclosed in an atomically thick, indium-rich layer. The role of texture and the influence of point defects on electrical resistivity is also reported. (C) 1996 Elsevier Science Limited.

Disseny i elaboració d'un gimnàs on-line

L’evolució que ha experimentat la societat, les grans ciutats, la industrialització i molts altres factors han modificat l’estil de vida de les persones accentuant-ne, irremediablement, el sedentarisme i l’abstinència de realitzar exercici físic. La pràctica esportiva i/o d’exercici físic realitzada sota les condicions recomanades pels professionals, és beneficiosa per millorar el nivell de salut o mantenir-lo en tot el possible, ja que provoca modificacions beneficioses sobre el metabolisme, el sistema cardiovascular i l’aparell locomotor. Lamentablement, l’hàbit de realitzar exercici físic no és comú en totes les persones, ja sigui per l’estil de vida que genera incompatibilitats d’horaris amb la feina, fills i familiars o bé per mandra o desgana d’haver d’aprofitar aquelles estones de temps lliure per dedicar-los al culte del cos i de la salut. Els efectes negatius que suposa una modalitat de vida sedentària per a la salut són notablement elevats, amb la qual cosa, cal buscar sistemes per augmentar l’ interès de la població per la pràctica de l’esport i l’activitat física. La creació d’aquest projecte neix de la idea d’unir el fet d’enginyar un mètode per incrementar l’interès de les persones per l’exercici físic amb els avenços tecnològics que s’han realitzat aquesta última dècada relacionats amb el desenvolupament web i multimèdia. A grans trets, la idea general d’aquest projecte es basa en el cas d’un gimnàs real i en actiu, amb necessitat de crear un portal web que serveixi alhora de pàgina web informativa i d’eina de gestió acadèmica del centre proporcionant certes funcionalitats als clients tot presentant-los una nova modalitat de realitzar exercici físic dirigit: realitzar-lo des de casa. Per desenvolupar tot el sistema informàtic que ho durà a terme, després de realitzar una recerca, anàlisi i elecció de les eines mitjançant les quals poder-ho realitzar, s’ha optat per crear l’entorn web mitjançant els llenguatges HTML i PHP en combinació amb els fulls d’estil CSS. Pel que fa a l’entorn de desenvolupament, s’ha utilitzat Notepad++ i com a entorn de proves, WAMP Server. Per últim, pel que fa a la transmissió del contingut multimèdia (vídeos de les sessions d’activitats) s’ha utilitzat Flash Media Interactive Server en combinació de Flash Media Live Encoder per codificar-ne el contingut. L’usuari final, des de qualsevol punt del planeta, podrà realitzar (sempre i quan disposi del temps i el material necessari i una connexió a Internet) en temps real i en directe les classes dirigides que es realitzen al centre. Tanmateix, també s’ha desenvolupat una botiga virtual on qualsevol persona podrà comprar-hi, entre d’altres coses relacionades amb la pràctica de l’exercici físic, tot el material necessari per realitzar qualsevol de les activitats que s’imparteixen al gimnàs i ho rebrà còmodament a casa. Aprofitar unes circumstàncies econòmiques adverses per generar una nova manera de captar clients proporcionant-los una alternativa econòmica, diferent, nova i original d’anar al gimnàs. Temps de crisis, temps d’oportunitats. Aquesta és la moralitat que pretén donar aquest projecte.

Business Sphere, Vol. 21, no.3

Iowa may be known for some of the world’s most fertile cropland, but in recent years, we’ve become fertile ground for rapid growth in information technology as well. From the recent “plug-in” of Google’s $600-million Council Bluffs data center to Microsoft’s planned half-billion-dollar West Des Moines expansion to IBM’s 1,300-job-creating expansion in Dubuque, technology leaders are finding Iowa a place to grow. And why not? Iowa has a supportive business climate and its infrastructure — physical and human — give our technology companies the competitive advantages that allow them to grow and prosper.

Business Sphere, Vol. 18, no.3

Iowa may be known for some of the world’s most fertile cropland, but in recent years, we’ve become fertile ground for rapid growth in information technology as well. From the recent “plug-in” of Google’s $600-million Council Bluffs data center to Microsoft’s planned half-billion-dollar West Des Moines expansion to IBM’s 1,300-job-creating expansion in Dubuque, technology leaders are finding Iowa a place to grow. And why not? Iowa has a supportive business climate and its infrastructure — physical and human — give our technology companies the competitive advantages that allow them to grow and prosper.

Business Sphere, Vol. 19, no.3

Iowa may be known for some of the world’s most fertile cropland, but in recent years, we’ve become fertile ground for rapid growth in information technology as well. From the recent “plug-in” of Google’s $600-million Council Bluffs data center to Microsoft’s planned half-billion-dollar West Des Moines expansion to IBM’s 1,300-job-creating expansion in Dubuque, technology leaders are finding Iowa a place to grow. And why not? Iowa has a supportive business climate and its infrastructure — physical and human — give our technology companies the competitive advantages that allow them to grow and prosper.

Business Sphere, Vol. 19, no.1

Ethanol, the clean-burning, high octane fuel distilled from Iowa’s corn fields, has the potential to free the U.S. from its foreign oil dependence. Transforming corn into ethanol, however, takes energy, usually in the form of natural gas or coal. Ames-based Frontline BioEnergy is developing biomass-to-energy conversion methods that reduce an ethanol plant’s consumption of fossil fuels, making ethanol an even greener product. As Iowa’s ethanol industry continues to grow, developing energy from biomass could result in huge savings for the state’s production facilities.

Pollution stress on aquatic microbial communities

Thousands of chemical compounds enter the natural environment but many have unknown effects and consequences, in particular at low concentrations. This thesis work contributes to our understanding of pollution effects by using bacteria as test organisms. Bacteria are important for this question because some of them degrade and transform pollutants into less harmful compounds, but secondly because they themselves can be inhibited in their reproduction by exposure to toxic compounds. When inhibitory effects occur this may change the composition of the microbial com¬munity in the long run, leading to altered or diminished ecosystem services by those communities. As a result chemicals of anthropogenic origin may accumulate and per¬sist in the environment, and finally, affect higher organisms as well. In addition to acquiring basic understanding of pollutant effects at low concentrations on bacterial communities an applied goal of this thesis work was to develop bacteria-based tests to screen new organic chemicals for toxicity and biodégradation. In the first part of this work we developed a flow cytometry-based assay on SYT09 plus ethidium-bromide or propidium-iodide stained cells of Pseudomonas ûuorescens exposed or not to a variety of pollutants under oligotrophic growth conditions. Flow cytometry (FC) allows fast and accurate counting of bacterial cells under simul¬taneous assessment of their physiological state, in particular in combination with different fluorescent dyes. Here we employed FC and fluorescent dyes to monitor the effect that pollutants may exert on Pseudomonas ûuorescens SV3. First we designed an oligotrophic growth test, which enabled us to follow population growth at low densities (104 - 10 7 cells per ml) using 0.1 mM sodium acetate as carbon source. Cells in the oligotrophic milieu were then exposed or not to a variety of common pollutants, such as 2-chlorobiphenyl (2CBP), naphthalene (NAH), 4-chlorophenol (4CP), tetradecane (TD), mercury chloride (HgCl2) or benzene, in different dosages. Exposed culture samples were stained with SYT09 (green fluorescent dye binding nucleic acids, generally staining all cells) in combination with propidium iodide (PI) or ethidium bromide (EB), both dyes being membrane integrity indicators. We ob- served that most of the tested compounds decreased population growth in a dosage- dependent manner. SYT09/PI or SYT09/EB staining then revealed that chemical exposure led to arisal of subpopulations of live and injured or dead cells. By modeling population growth on the total cell numbers in population or only the subpopulation of live cells we inferred that even in stressed populations live cells multiply at rates no different to unexposed controls. The net decrease in population growth would thus be a consequence of more and more cells being not able to multiply at all, rather than all cells multiplying at slower rates. In addition, the proportion of injured cells correlated to the compound dosage. We concluded that the oligotrophic test may be useful to asses toxicity of unknown chemicals on a variety of model bacteria. Mul¬tiple tests can be run in parallel and effects are rapidly measured within a period of 8 hours. Interestingly, in the same exposure tests with P. fluorescens SV3 we observed that some chemicals which did not lead to a reduction of net population growth rates did cause measurable effects on live cells. This was mainly observed in cells within the live subpopulation as an increase of the EB fluorescence signal. We showed that SYT09/EB is a more useful combination of dyes than SYT09/PI because PI fluorescence tend to increase only when cells are effectively dead, but not so much in live cells (less then twofold). In contrast, EB geometric mean fluorescence in live cells increased up to eightfold after exposure to toxic compounds. All compounds even at the lowest concentration caused a measurable increase in EB geometric mean fluorescence especially after 2 h incubation time. This effect was found to be transient for cells exposed to 2CBP and 4CP, but chronic for cells incubated with TD and NAH (ultimately leading to cell death). In order to understand the mechanism underlying the observed effects we used known membrane or energy uncouplers. The pattern of EB signal increase in chemical-exposed populations resembled mostly that of EDTA, although EB fluorescence in EDTA-treated or pasteurized cells was even higher than after exposure to the four test chemicals. We conclude that the ability of cells to efflux EB under equilibrium conditions is an appropriate measure for the potential of a chemical to exert toxicity. Since most bacterial species possess efflux systems for EB that all require cellular energy, our test should be more widely relevant to infer toxicity effects of chemical exposure on the physiological status of the bacterial cell. To better understand the effect of toxicant exposure on efflux defense systems, we studied 2-hydroxybiphenyl toxicity to Pseudomonas azeiaica HBP1. We showed that 2-HBP exerts toxicity even to P. azelaica HBP1, but only at concentrations higher than 0.5 mM. Above this concentration transient loss of membrane polarization and integrity occurred, which we conclude from staining of growing cells with fluorescent dyes. Cells finally recover and resume growth on 2HBP. The high resistance of P. azelaica HBP1 to 2-HBP was found to be the result of an efficient MexABOprM- type efflux pump system counteracting passive influx of this compound into the membrane and cellular interior. Mutants with disrupted mexA, mexB and oprM genes did no longer grow on 2-HBP at concentrations above 100 μΜ, whereas below this concentration we found 2-HBP-concentration dependent decrease of growth rate. The MexAB-OprM system in P. azeiaica HBP1 is indeed an efflux pump for ethidium bromide as well. By introducing gfp reporter fusions responsive to intracellular 2- HBP concentrations into HBP1 wild-type or the mutants we demonstrated that 2HBP enters into the cells in a similar way. In contrast, the reporter system in the wild-type cells does not react to 2-HBP at an outside concentration of 2.4 μΜ, whereas in mutant cells it does. This suggests that wild-type cells pump 2-HBP to the outside very effectively preventing accumulation of 2-HBP. 2HBP metabolism, therefore, is not efficient enough to lower the intracellular concentration and prevent toxicity. We conclude that P. azelaica HBP1 resistance to 2-HBP is mainly due to an efficient efflux system and that 2HBP in high concentrations exerts narcotic effects on the bacterial membrane. In the part of this thesis, we investigated the possibilities of bacteria to degrade pollutants at low concentrations (1 mg per L and below). As test components we used 2-hydroxybiphenyl, antibiotics and a variety of fragrances, many of which are known to be difficult to biodegrade. By using accurate counting of low numbers of bacterial cells we could demonstrate that specific growth on these compounds is possible. We demonstrated the accuracy of FC counting at low cell numbers (down to 103 bacterial cells per ml). Then we tested whether bacterial population growth could be specifically monitored at the expense of low substrate concentrations, us¬ing P. azelaica HBP1. A perfect relationship was found between growth rate, yield and 2-HBP concentrations in the range of 0.1 up to 5 mg per L. Mixing P. azelaica within sludge, however, suggested that growth yields in a mixed community can be much lower than in pure culture, perhaps because of loss of metabolic intermediates. We then isolated new strains from activated sludge using 2-HBP or antibiotics (Nal, AMP, SMX) at low concentrations (0.1-1 mg per L) as sole carbon and energy sub¬strate and PAO microdishes. The purified strains were then examined for growth on their respective substrate, which interestingly, showed that all strains can not with¬stand higher than 1 or 10 mg per L concentrations of target substrate. Thus, bacteria must exist that contribute to compound degradation at low pollutant concentrations but are inhibited at higher concentrations. Finally we tested whether specific biomass growth (in number of cells) at the expense of pollutants can also be detected with communities as starting material. Hereto, we focused on a number of fragrance chemicals and measured community biomass increase by flow cytometry cell counting on two distinct starter communities: (i) diluted Lake Geneva water, and dilute activated sludge from a wastewater treatment plant. We observed that most of the test compounds indeed resulted in significant biomass increase in the starter community compared to a no-carbon added control, but activated sludge and lake Geneva water strongly differed (almost mutually ex¬clusive) in their capacity to degrade the test chemicals. In two cases for activated sludge the same type of microbial community developed upon compound exposure, as concluded from transcription fragment length polymorphism analysis on community purified and PCR amplified 16S rRNA gene fragments. To properly test compound biodegradability it is thus important to use starter communities of different origin. We conclude that FC counting can be a valuable tool to screen chemicals for their biodegradability and toxicity. - Des milliers de produits chimiques sont libérés dans l'environnement mais beaucoup ont des effets inconnus, en particulier à basses concentrations. Ce travail de thèse contribue à notre comprehension des effets de la pollution en utilisant des bacteries comme des organismes-tests. Les bacteries sont importantes pour etudier cette ques¬tion car certaines d'entre elles peuvent degrader ou transformer les polluants, mais également parce qu'elles-mmes peuvent tre inhibees dans leur reproduction après avoit ete exposees à ces composes toxiques. Quand des effets inhibiteurs ont lieu, la composition de la communauté microbienne peut tre changee à long terme, ce qui mène à une reduction du service d'ecosystème offert par ces communautés. En consequence, après leur liberation dans l'environnement, les produits chimiques d'origine anthropogenique peuvent soit s'y accumuler et per¬sister, exerant ainsi des effets encore inconnus sur les organismes vivants. En plus d'acquérir des connaissances de base sur les effets des polluants à basses concentra¬tions sur les communautés microbiennes, un but applique de cette thèse était de développer des tests bases sur les bacteries afin d'identifier de nouveau composes pour leur toxicité ou leur biodégradation. Dans la première partie de ce travail, nous avons developpe un test base sur la cytometrie de flux (FC) sur des cellules de Pseudomonas fluorescens colorees par du bromure d'ethidium ou de l'iodure de propidium et exposees ou non à une palette de polluants sous des conditions de croissance oligotrophique. La cytometrie de flux est une technique qui connaît de nombreuses applications dans la microbiologie environ¬nementale. Cela est principalement du au fait qu'elle permet un comptage rapide et precis ainsi que l'évaluation de l'état physiologique, en particulier lorsqu'elle est combinée h des colorations fluorescentes. Ici, nous avons utilise la technique FC et des colorants fluorescents afin de mesurer l'effet que peuvent exercer certains pollu¬ants sur Pseudomonas ûuorescens SV3 . D'abord nous avons conu des tests oligo- trophiques qui nous permettent de suivre la croissance complète de cellules en culture h des densites faibles (104 -10 7 cellules par ml), sur de l'acetate de sodium à 0.1 mM, en presence ou absence de produits chimiques (2-chlorobiphenyl (2CBP), naphthalène (NAH), 4-chlorophenol (4CP), tetradecane (TD), chlorure de mercure(II) (HgCl2)) à différentes concentrations. Afin de montrer le devenir des bacteries tant au niveau de la cellule individuelle que celui de la population globale, après exposition à des series de composes chimiques, nous avons compte les cellules colorees avec du SYT09 (col¬orant fluorescent vert des acides nucléiques pour la discrimination des cellules par rapport au bruit de fond) en combinaison avec l'iodure de propidium (PI) ou le bromure d'ethidium (EB), indicateurs de l'intégrité de la membrane cellulaire avec FC. Nous avons observe que de nombreux composes testes avaient un effet sur la croissance bacterienne, resultant en une baisse du taux de reproduction de la pop¬ulation. En outre, la double coloration que nous avons utilisee dans cette etude SYT09/PI ou SYT09/EB a montre que les produits chimiques testes induisaient une reponse heterogène des cellules dans la population, divisant celle-ci en sous- populations "saine", "endommagee" ou "morte". Les nombres de cellules à partir du comptage et de la proportion de celles "saines" et "endommagees/mortes" ont ensuite ete utilises pour modeliser la croissance de P. ûuorescens SV3 exposee aux produits chimiques. La reduction nette dans la croissance de population est une consequence du fait que de plus en plus de cellules sont incapables de se reproduire, plutt que du fait d'une croissance plus lente de l'ensemble de la population. De plus, la proportion de cellules endommagees est correllee au dosage du compose chimique. Les résultats obtenus nous ont permis de conclure que le test oligotrophique que nous avons developpe peut tre utilise pour l'évaluation de la toxicité de produits chimiques sur différents modèles bacteriens. Des tests multiples peuvent tre lances en parallèle et les effets sont mesures en l'espace de huit heures. Par ailleurs, nous en déduisons que les produits chimiques exercént un effet sur la croissance des cellules de P. ûuorescens SV3, qui est heterogène parmi les cellules dans la population et depend du produit chimique. Il est intéressant de noter que dans les mmes tests d'exposition avec P. ûuorescens SV3, nous avons observe que certains composes qui n'ont pas conduit à une reduction du taux de la croissance nette de la population, ont cause des effets mesurables sur les cellule saines. Ceci a ete essentiellement observe dans la portion "saine" des cellules en tant qu'augmentation du signal de la fluorescence de 1ΈΒ. D'abord nous avons montre que SYT09/EB était une com¬binaison de colorants plus utile que celle de SYT09/PI parce que la fluorescence du PI a tendance à augmenter uniquement lorsque les cellules sont effectivement mortes, et non pas dans les cellules saines (moins de deux fois plus). Par opposi¬tion, la fluorescence moyenne de l'EB dans les cellules saines augmente jusqu'à huit fois plus après exposition aux composes toxiques. Tous les composes, mme aux plus basses concentrations, induisent une augmentation mesurable de la fluorescence moy¬enne de 1ΈΒ, plus particulièrement après deux heures d'incubation. Cet effet s'est revele tre transitoire pour les cellules exposees aux 2CNP et 4CP, mais est chro¬nique pour les cellules incubees avec le TD et le NAH (entranant la mort cellulaire). Afin de comprendre les mécanismes qui sous-tendent les effets observes, nous avons utilise des decoupleurs d'energie ou de membrane. L'augmentation du signal EB dans les populations causee par des produits chimiques ressemblait à celle exerce par le chelateur des ions divalents EDTA. Cependant, les intensités du signal EB des cellules exposees aux produits chimiques testees n'ont jamais atteint les valeurs des cellules traitees avec l'EDTA ou pasteurises. Nous en concluons que le test oli- gotrophique utilisant la coloration (SYT09/)EB des cellules exposees ou non à un produit chimique est utile afin d'evaluer l'effet toxique exerce par les polluants sur la physiologie bacterienne. Afin de mieux comprendre la reaction d'un système de defense par pompe à efflux après exposition à une toxine, nous avons étudié la toxicité du 2-hydroxybiphenyl (2-HBP) sur Pseudomonas azeiaica HBP1. Nous avons montre que le 2-HBP exerce une toxicité mme sur HBP1, mais uniquement à des concentrations supérieures à 0.5 mM. Au-dessus de cette concentration, des pertes transitoires d'intégrité et de polarization membranaire ont lieu, comme cela nous a ete montre par coloration des cellules en croissance. Les cellules sont finalement capables de se rétablir et de reprendre leur croissance sur 2-HBP. La forte resistance de P. azeiaica HBP1 h 2-HBP physiologie bacterienne s'est revele tre le résultat d'un système de pompe h efflux de type MexABOprM qui contre-balance l'influx passif de ce compose h travers la membrane. Nous avons montre, en construisant des mutants avec des insertions dans les gènes mexA, mexB and oprM et des fusions avec le gène rapporteur gfp, que l'altération de n'importe quelle partie du système d'efflux conduisait à accroître l'accumulation de 2-HBP dans la cellule, en comparaison avec la souche sauvage HBP1, provoquant une diminution de la resistance au 2-HBP ainsi qu'une baisse du taux de reproduction des cellules. Des systèmes d'efflux similaires sont répandus chez de nombreuses espèces bactériennes. Ils seraient responsables de la resistance aux produits chimiques tels que les colorants fluorescents (bromure d'ethidium) et des antibiotiques. Nous concluons que la resistance de P. azelaica HBP1 à 2-HBP est principalement due à un système d'efflux efficace et que 2-HBP, à des concentrations elevees, exerce un effet deletère sur la membrane bacterienne. En se basant sur le comptage des cellules avec la FC, nous avons developpe ensuite une methode pour evaluer la biodegradabilite de polluants tels que le 2-HBP ainsi que les antibiotiques (acide nalidixique (Nal), ampicilline (AMP) ou sulfamethoxazole (SMX)) à de faibles concentrations lmg par L et moins), par le suivi de la croissance spécifique sur le compose de cultures microbiennes pures et mixtes. En utilisant un comptage precis de faibles quantités de cellules nous avons pu demontrer que la croissance spécifique sur ces composes est possible. Nous avons pu illustrer la precision du comptage par cytometrie de flux à faible quantité de cellules (jusqu'à 10 3 cellules par ml). Ensuite, nous avons teste s'il était possible de suivre dynamiquement la croissance de la population de cellules sur faibles concentrations de substrats, en utilisant P. azelaica HBP1. Une relation parfaite a ete trouvee entre le taux de croissance, le rendement et les concentrations de 2-HBP (entre 0.1 et 5 mg par L). En mélangeant HBP1 à de la boue active, nous avons pu montrer que le rendement en communauté mixtes pouvait tre bien inférieur qu'en culture pure. Ceci étant peut tre le résultat d'une perte d'intermédiaires métaboliques. Nous avons ensuite isole de nouvelles souches à partir de la boue active en utilisant le 2-HBP ou des antibiotiques (Nal, AMP, SMX) h basses concentrations (0.1-1 mg par L) comme seules sources de carbone et d'energie. En combinaison avec ceci, nous avons également utilise des microplaques PAO. Les souches purifiees ont ensuite ete examinees pour leurs croissances sur leurs substrats respectifs. De faon intéressante, toutes ces souches ont montre qu'elles ne pouvaient pas survivre à des concentrations de substrats supérieures à 1 ou 10 mg par L. Ainsi, il existe des bacteries qui contribuent à la degradation de composes à basses concentrations de polluant mais sont inhibes lorsque ces concentrations deviennent plus hautes. Finalement, nous avons cherche à savoir s'il est possible de detecter une croissance spécifique à une biomasse au depend d'un polluant, en partant d'une communauté microbienne. Ainsi, nous nous sommes concentre sur certains composes et avons mesure l'augmentation de la biomasse d'une communauté grce à la cytometrie de flux. Nous avons compte deux communautés de depart distinctes: (i) une dilution d'eau du Lac Léman, et une dilution de boue active d'une station d'épuration. Nous avons observe que la plupart des composes testes ont entrane une augmentation de la biomasse de depart par rapport au control sans addition de source de carbone. Néanmoins, les échantillons du lac Léman et de la station d'épuration différaient largement (s'excluant mutuellement l'un l'autre) dans leur capacité à degrader les composes chimiques. Dans deux cas provenant de la station d'épuration, le mme type de communauté microbienne s'est developpe après exposition aux composes, comme l'a démontré l'analyse TRFLP sur les fragments d'ARN 16S purifie de la communauté et amplifie par PCR. Afin de tester correctement la biodegradabilite d'un compose, il est donc important d'utiliser des communautés de depart de différentes origines Nous en concluons que le comptage par cytometrie de flux peut tre un outil de grande utilité pour mettre en valeur la biodegradabillite et la toxicité des composes chimiques.

The stationary distribution of a continuously varying strategy in a class-structured population under mutation-selection-drift balance.

Many traits and/or strategies expressed by organisms are quantitative phenotypes. Because populations are of finite size and genomes are subject to mutations, these continuously varying phenotypes are under the joint pressure of mutation, natural selection and random genetic drift. This article derives the stationary distribution for such a phenotype under a mutation-selection-drift balance in a class-structured population allowing for demographically varying class sizes and/or changing environmental conditions. The salient feature of the stationary distribution is that it can be entirely characterized in terms of the average size of the gene pool and Hamilton's inclusive fitness effect. The exploration of the phenotypic space varies exponentially with the cumulative inclusive fitness effect over state space, which determines an adaptive landscape. The peaks of the landscapes are those phenotypes that are candidate evolutionary stable strategies and can be determined by standard phenotypic selection gradient methods (e.g. evolutionary game theory, kin selection theory, adaptive dynamics). The curvature of the stationary distribution provides a measure of the stability by convergence of candidate evolutionary stable strategies, and it is evaluated explicitly for two biological scenarios: first, a coordination game, which illustrates that, for a multipeaked adaptive landscape, stochastically stable strategies can be singled out by letting the size of the gene pool grow large; second, a sex-allocation game for diploids and haplo-diploids, which suggests that the equilibrium sex ratio follows a Beta distribution with parameters depending on the features of the genetic system.

Nanocrystalline M-type hexaferrite powders: preparation, geometric and magnetic propertiess

Co-Ti-Sn-Ge substituted M-type bariumhexaferrite powders with mean grain sizes between about 10 nm and about 1 ¿m and a narrow size distribution were prepared reproducibly by means of a modified glass crystallization method. At annealing temperatures between 560 and 580°C of the amorphous flakes nanocrystalline particles grow. They behave superparamagnetically at room temperature and change into stable magnetic single domains at lower temperatures. The magnetic volume of the powders is considerably less than the geometric one. However, the effective anisotropy fields are larger by a Factor of two to three.

Genesis of self-organized zebra textures in burial dolomites: Displacive veins, induced stress, and dolomitization

The dolomite veins making up rhythmites common in burial dolomites are not cement infillings of supposed cavities, as in the prevailing view, but are instead displacive veins, veins that pushed aside the host dolostone as they grew. Evidence that the veins are displacive includes a) small transform-fault-like displacements that could not have taken place if the veins were passive cements, and b) stylolites in host rock that formed as the veins grew in order to compensate for the volume added by the veins. Each zebra vein consists of crystals that grow inward from both sides, and displaces its walls via the local induced stress generated by the crystal growth itself. The petrographic criterion used in recent literature to interpret zebra veins in dolomites as cements - namely, that euhedral crystals can grow only in a prior void - disregards evidence to the contrary. The idea that flat voids did form in dolostones is incompatible with the observed optical continuity between the saddle dolomite euhedra of a vein and the replacive dolomite crystals of the host. The induced stress is also the key to the self-organization of zebra veins: In a set of many incipient, randomly-spaced, parallel veins just starting to grow in a host dolostone, each vein¿s induced stress prevents too-close neighbor veins from nucleating, or redissolves them by pressure-solution. The veins that survive this triage are those just outside their neighbors¿s induced stress haloes, now forming a set of equidistant veins, as observed.