Sustaining sleep spindles through enhanced SK2-channel activity consolidates sleep and elevates arousal threshold.

Sleep spindles are synchronized 11-15 Hz electroencephalographic (EEG) oscillations predominant during nonrapid-eye-movement sleep (NREMS). Rhythmic bursting in the reticular thalamic nucleus (nRt), arising from interplay between Ca(v)3.3-type Ca(2+) channels and Ca(2+)-dependent small-conductance-type 2 (SK2) K(+) channels, underlies spindle generation. Correlative evidence indicates that spindles contribute to memory consolidation and protection against environmental noise in human NREMS. Here, we describe a molecular mechanism through which spindle power is selectively extended and we probed the actions of intensified spindling in the naturally sleeping mouse. Using electrophysiological recordings in acute brain slices from SK2 channel-overexpressing (SK2-OE) mice, we found that nRt bursting was potentiated and thalamic circuit oscillations were prolonged. Moreover, nRt cells showed greater resilience to transit from burst to tonic discharge in response to gradual depolarization, mimicking transitions out of NREMS. Compared with wild-type littermates, chronic EEG recordings of SK2-OE mice contained less fragmented NREMS, while the NREMS EEG power spectrum was conserved. Furthermore, EEG spindle activity was prolonged at NREMS exit. Finally, when exposed to white noise, SK2-OE mice needed stronger stimuli to arouse. Increased nRt bursting thus strengthens spindles and improves sleep quality through mechanisms independent of EEG slow waves (<4 Hz), suggesting SK2 signaling as a new potential therapeutic target for sleep disorders and for neuropsychiatric diseases accompanied by weakened sleep spindles.

Modelling of bird distribution under complex mediterranean landscape dynamics: open habitat birds and fire (MEDFIRE)

Report for the scientific sojourn at the Simon Fraser University, Canada, from July to September 2007. General context: landscape change during the last years is having significant impacts on biodiversity in many Mediterranean areas. Land abandonment, urbanisation and specially fire are profoundly transforming large areas in the Western Mediterranean basin and we know little on how these changes influence species distribution and in particular how these species will respond to further change in a context of global change including climate. General objectives: integrate landscape and population dynamics models in a platform allowing capturing species distribution responses to landscape changes and assessing impact on species distribution of different scenarios of further change. Specific objective 1: develop a landscape dynamic model capturing fire and forest succession dynamics in Catalonia and linked to a stochastic landscape occupancy (SLOM) (or spatially explicit population, SEPM) model for the Ortolan bunting, a species strongly linked to fire related habitat in the region. Predictions from the occupancy or spatially explicit population Ortolan bunting model (SEPM) should be evaluated using data from the DINDIS database. This database tracks bird colonisation of recently burnt big areas (&50 ha). Through a number of different SEPM scenarios with different values for a number of parameter, we should be able to assess different hypothesis in factors driving bird colonisation in new burnt patches. These factors to be mainly, landscape context (i.e. difficulty to reach the patch, and potential presence of coloniser sources), dispersal constraints, type of regenerating vegetation after fire, and species characteristics (niche breadth, etc).

Effect of rufinamide on gating properties of voltage-gated sodium channel Na(v)1.7

Background: Voltage-gated sodium channels (Nav1.x) are important players in chronic pain. A particular interest has grown in Nav1.7, expressed in nociceptors, since mutations in its gene are associated to two inherited pain syndromes or insensitivity to pain. Rufinamide, a drug used to treat refractory epilepsy such as the Lennox-Gastaut syndrome, has been shown to reduce the number of action potentials in cortical neurons without completely blocking Na channels. Aim: The goal of this study was to investigate the effect of rufinamide on Nav1.7 current. Methods and results: Whole-cell patch clamp experiments were performed using HEK293 cells stably expressing Nav1.7. Rufinamide significantly decreased peak sodium current by 28.3, 21.2 and 12.5% at concentrations of 500, 100 and 50μM respectively (precise EC50 could not be calculated since higher rufinamide concentrations could not be achieved in physiological buffer solution). No significant difference on the V1/2 of voltage-dependence of activation was seen; however a shift in the steady-state inactivation curve was observed (-82.6 mV to -88.8 mV and -81.8 to -87.6 mV for 50 and 100 μM rufinamide respectively, p <0.005). Frequency-dependent inhibition of Nav1.7 was also influenced by the drug. One hundred μM rufinamide reduced the peak sodium current (in % of the peak current taken at the first sweep of a train of 50) from 90.8 to 80.8% (5Hz), 88.7 to 71.8% (10 Hz), 69.1 to 49.2% (25 Hz) and 22.3 to 9.8% (50 Hz) (all p <0.05). Onset of fast inactivation was not influenced by the drug since no difference in the time constant of current decay was observed. Conclusion: In the concentration range of plasma level in human treated for epilepsy, 15 μM, rufinamide only minimally blocks Nav1.7. However, it stabilizes the inactivated state and exerts frequencydependent inhibition of Nav1.7. These pharmacological properties may be of use in reducing ectopic discharges as a causal and symptom related contributor of neuropathic pain syndrome.

Augmentation cystoplasty using pedicled and de-epithelialized gastric patches in the mini-pig model.

PURPOSE: The most common methods of bladder augmentation are gastrocystoplasty and enterocystoplasty. Gastrocystoplasty is advantageous due to minimal mucous secretion and a well developed muscular wall as well as good urodynamic properties of the patch. However, the permanent contact of urine with the gastric mucosa is not free of complications. We report the urodynamic, macroscopic and histological outcomes of a pedicled de-epithelialized gastric patch incorporated in the bladder. We compared the results to those of our previous study, which sought to analyze these techniques of patch coverage using sigmoid patches. MATERIALS AND METHODS: We performed 20 augmentation cystoplasties in the mini-pig model using a pedicled de-epithelialized gastric patch and 5 techniques of patch coverage. RESULTS: Three months after surgery all bladders had an increase in volume except those in which the auto-augmentation technique was used. However, all gastric patches were smaller compared to preoperative size. Many had irregular fibrosed inner surfaces and histological evaluation revealed a fibrosed newly formed submucosal layer with a complete urothelial coverage in every patch. No gastric mucosal remnant was found. CONCLUSIONS: De-epithelialized gastrocystoplasty is an attractive procedure that can increase bladder capacity as well as provide a complete urothelial lining without mucosal remnants. However, the success of this procedure seems to be limited by increased morbidity and fibrotic changes, and decreased surface of the patch.

Discrimination of cortical laminae using MEG.

Typically MEG source reconstruction is used to estimate the distribution of current flow on a single anatomically derived cortical surface model. In this study we use two such models representing superficial and deep cortical laminae. We establish how well we can discriminate between these two different cortical layer models based on the same MEG data in the presence of different levels of co-registration noise, Signal-to-Noise Ratio (SNR) and cortical patch size. We demonstrate that it is possible to make a distinction between superficial and deep cortical laminae for levels of co-registration noise of less than 2mm translation and 2° rotation at SNR>11dB. We also show that an incorrect estimate of cortical patch size will tend to bias layer estimates. We then use a 3D printed head-cast (Troebinger et al., 2014) to achieve comparable levels of co-registration noise, in an auditory evoked response paradigm, and show that it is possible to discriminate between these cortical layer models in real data.

Histological and ultrastructural studies of the marsupial Didelphis albiventris Peyer's patches

Differing from the studied Eutheria the white belly opossum Peyer"s patches do not present a conspicous dome. M cells are located in the inmer layer of bilaminal invaginations formed at the bottom of the villi. A great variation in the morphology of M cells was observed. The enterocytes located at the epithelial inner layer may present endocytic vesicles, and the microvilli are shorter tha the microvilli of enterocytes lining the small intestine. As these morphological aspects have been described to exist in the enterocytes of the lancet opossum small intstine it was surmised that the opossum Peyer's patches special epithelium could represent the persistence in adult animals of a cellular pattern established before the intestinal maturation had occurred.

The evolution of inbred social systems in spiders and other organisms: from short-term gains to long-term evolutionary dead-ends?

The question of why some social systems have evolved close inbreeding is particularly intriguing given expected short- and long-term negative effects of this breeding system. Using social spiders as a case study, we quantitatively show that the potential costs of avoiding inbreeding through dispersal and solitary living could have outweighed the costs of inbreeding depression in the origin of inbred spider sociality. We further review the evidence that despite being favored in the short term, inbred spider sociality may constitute in the long run an evolutionary dead end. We also review other cases, such as the naked mole rats and some bark and ambrosia beetles, mites, psocids, thrips, parasitic ants, and termites, in which inbreeding and sociality are associated and the evidence for and against this breeding system being, in general, an evolutionary dead end.

Chemical and pharmacological investigation of Solanum species of Brazil: a search for solasodine and other potentially useful therapeutic agents

A systematic search for solasodine, an important staring material for the partial synthesis of steroidal hormones as well as other potentially bioactive constituents of various Solanum species of Brazil has been undertaken. Thus, the fruits of S. paludosum, S. asperum, S. sessiliforum and Solanum sp. were found to contain significant amounts of solasodine. The root bark of S. paludosum which showe durare like activity yelded tomatidenol and another yet unidentified alkaloid responsible for the biological activity. The fruits of S. asperum yelded a new spirosolane alkaloid, solaparnaine. The stem bark of S. pseudo-quina showed convulsive and exitatory activity from which (25S)-isosolafloridine was identified as the active principle. In addition, the latter alkaloid was also found to show antimicrobial activity.

"How I Do It"-Radical Right Colectomy with Side-to-Side Stapled Ileo-Colonic Anastomosis.

BACKGROUND AND OBJECTIVE: Standardization of surgical technique helps to reproduce excellent clinical outcomes, especially in teaching institutions. We aim to describe in detail our established approach for oncological right colectomy. TECHNIQUE: The right colon is mobilized in a five-step latero-inferior approach starting off with (1) the terminal ileum, visualizing the duodenum and the head of pancreas. (2) The ascending colon is dissected from the retroperitoneum, and takedown of the hepatic flexure is completed coming retrograde from the transverse colon (3). (4) Transection of the remaining retroperitoneal attachments completes exposure of the duodenum and mobilization of the right colon. (5) Ileocolic vessels are dissected out and divided close to their origin, and the mesocolon is divided. We then establish intestinal continuity by use of a side-to-side stapled technique. (1) The arms of a linear cutting stapler are inserted via transverse incisions at the anti-mesenteric sides of the terminal ileum and the transverse colon (tenia) and fired. (2) The enterotomy site is closed by removal of the specimen using a second transverse firing of the linear cutting stapler. An important final step is the (3) reinforcement of the anastomotic ends and the crossing of the staple lines; an omental patch and closure of the mesenteric window are optional. CONCLUSION: The suggested standardized five-step lateral-to-medial dissection of the right colon and the three-step side-to-side stapled technique for ileo-colonic anastomosis are easy to learn and to reproduce. Careful adherence to pivotal technical details will help to obtain an optimal oncological outcome and a consistently low leak rate around 2 %.

Cardiac glycosides isolated from the Indian-snuff, Maquira sclerophylla Ducke

The hydroalcoholic extract of the powdered bark of the Indian-snuff Maquira sclerophylla Ducke was purified by column chromatography in silica-gel and the major cardenolide isolated from preparative TLC was identified by 1H-NMR, 1 2 C-NMR and IR analyses. The spectra showed that the active substance has strophanthidin as aglicone.

The human CFTR protein expressed in CHO cells activates aquaporin-3 in a cAMP-dependent pathway: study by digital holographic microscopy.

The transmembrane water movements during cellular processes and their relationship to ionic channel activity remain largely unknown. As an example, in epithelial cells it was proposed that the movement of water could be directly linked to cystic fibrosis transmembrane conductance regulator (CFTR) protein activity through a cAMP-stimulated aqueous pore, or be dependent on aquaporin. Here, we used digital holographic microscopy (DHM) an interferometric technique to quantify in situ the transmembrane water fluxes during the activity of the epithelial chloride channel, CFTR, measured by patch-clamp and iodide efflux techniques. We showed that the water transport measured by DHM is fully inhibited by the selective CFTR blocker CFTRinh172 and is absent in cells lacking CFTR. Of note, in cells expressing the mutated version of CFTR (F508del-CFTR), which mimics the most common genetic alteration encountered in cystic fibrosis, we also show that the water movement is profoundly altered but restored by pharmacological manipulation of F508del-CFTR-defective trafficking. Importantly, whereas activation of this endogenous water channel required a cAMP-dependent stimulation of CFTR, activation of CFTR or F508del-CFTR by two cAMP-independent CFTR activators, genistein and MPB91, failed to trigger water movements. Finally, using a specific small-interfering RNA against the endogenous aquaporin AQP3, the water transport accompanying CFTR activity decreased. We conclude that water fluxes accompanying CFTR activity are linked to AQP3 but not to a cAMP-stimulated aqueous pore in the CFTR protein.

Mass effects mediate coexistence in competing shrews.

Recent developments in metacommunity theory have raised awareness that processes occurring at regional scales might interfere with local dynamics and affect conditions for the local coexistence of competing species. Four main paradigms are recognized in this context (namely, neutral, patch-dynamics, species-sorting, and mass-effect), which differ according to the role assigned to ecological or life-history differences among competing species, as well as to the relative time scale of regional vs. local dynamics. We investigated the patterns of regional and local coexistence of two species of shrews (Crocidura russula and Sorex coronatus) sharing a similar diet (generalist insectivores) over four generations, in a spatially structured habitat at the altitudinal limit of their distributions. Local populations were small, and regional dynamics were strong, with high rates of extinction and recolonization. Niche analysis revealed significant habitat differentiation on a few important variables, including temperature and availability of winter resting sites. In sites suitable for both species, we found instances of local coexistence with no evidence of competitive exclusion. Patterns of temporal succession did not differ from random, with no suggestion of a colonization-competition trade-off. Altogether, our data provide support for the mass-effect paradigm, where regional coexistence is mediated by specialization on different habitat types, and local coexistence by rescue effects from source sites. The strong regional dynamics and demographic stochasticity, together with high dispersal rates, presumably contributed to mass effects by overriding local differences in specific competitive abilities.

Outcomes and reoperations after total correction of complete atrio-ventricular septal defect

BACKGROUND: Surgical correction of complete atrio-ventricular septal defect (AVSD) achieves satisfactory results with low morbidity and mortality, but may require reoperation. Our recent operative results at mid-term were followed-up. METHODS: From June 2000 to December 2007, 81 patients (Down syndrome; n=60), median age 4.0 months (range 0.7-118.6) and weight 4.7kg (range 2.2-33), underwent complete AVSD correction. Patch closure for the ventricular septal defect (VSD; n=69) and atrial septal defect (ASD; n=42) was performed with left atrio-ventricular valve (LAVV) cleft closure (n=76) and right atrio-ventricular valve (RAVV) repair (n=57). Mortality, morbidity, and indications for reoperation were retrospectively studied; the end point 'time to reoperation' was analyzed using Kaplan-Meier curves. Follow-up was complete except in two patients and spanned a median of 28 months (range 0.4-6.1 years). RESULTS: In-hospital mortality was 3.7% (n=3) and one late death occurred. Reoperation was required in 7/79 patients (8.9%) for LAVV insufficiency (n=4), for a residual ASD (n=1), for right atrio-ventricular valve insufficiency (n=1), and for subaortic stenosis (n=1). At last follow-up, no or only mild LAVV and RAVV insufficiency was present in 81.3% and 92.1% of patients, respectively, and 2/3 of patients were medication-free. Risk factors for reoperation were younger age (<3 months; p=0.001) and lower weight (<4kg; p=0.003), and a trend towards less and later reoperations in Down syndrome (p<0.2). CONCLUSIONS: Surgical correction of AVSD can be achieved with low mortality and need for reoperation, regardless of Down syndrome or not. Immediate postoperative moderate or more residual atrio-ventricular valve insufficiency will eventually require a reoperation, and could be anticipated in patients younger than 3 months and weighing <4kg.

The fourth transmembrane segment of the Na,K-ATPase alpha subunit: a systematic mutagenesis study.

The Na,K-ATPase is a major ion-motive ATPase of the P-type family responsible for many aspects of cellular homeostasis. To determine the structure of the pathway for cations across the transmembrane portion of the Na,K-ATPase, we mutated 24 residues of the fourth transmembrane segment into cysteine and studied their function and accessibility by exposure to the sulfhydryl reagent 2-aminoethyl-methanethiosulfonate. Accessibility was also examined after treatment with palytoxin, which transforms the Na,K-pump into a cation channel. Of the 24 tested cysteine mutants, seven had no or a much reduced transport function. In particular cysteine mutants of the highly conserved "PEG" motif had a strongly reduced activity. However, most of the non-functional mutants could still be transformed by palytoxin as well as all of the functional mutants. Accessibility, determined as a 2-aminoethyl-methanethiosulfonate-induced reduction of the transport activity or as inhibition of the membrane conductance after palytoxin treatment, was observed for the following positions: Phe(323), Ile(322), Gly(326), Ala(330), Pro(333), Glu(334), and Gly(335). In accordance with a structural model of the Na,K-ATPase obtained by homology modeling with the two published structures of sarcoplasmic and endoplasmic reticulum calcium ATPase (Protein Data Bank codes 1EUL and 1IWO), the results suggest the presence of a cation pathway along the side of the fourth transmembrane segment that faces the space between transmembrane segments 5 and 6. The phenylalanine residue in position 323 has a critical position at the outer mouth of the cation pathway. The residues thought to form the cation binding site II ((333)PEGL) are also part of the accessible wall of the cation pathway opened by palytoxin through the Na,K-pump.

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.