Les symbioses agro-industrielles en Afrique de l'Ouest : évaluation du potentiel d'une nouvelle stratégie pour un développement durable

RésuméCette thèse traite de l'utilisation des concepts de Symbiose Industrielle dans les pays en développement et étudie le potentiel de cette stratégie pour stimuler un développement régional durable dans les zones rurales d'Afrique de l'Ouest. En particulier, lorsqu'une Symbiose Industrielle est instaurée entre une usine et sa population alentour, des outils d'évaluation sont nécessaires pour garantir que le projet permette d'atteindre un réel développement durable. Les outils existants, développés dans les pays industrialisés, ne sont cependant pas complètement adaptés pour l'évaluation de projets dans les pays en développement. En effet, les outils sont porteurs d'hypothèses implicites propres au contexte socio-économique dans lequel ils ont été conçus.L'objectif de cette thèse est de développer un cadre méthodologique pour l'évaluation de la durabilité de projets de Symbiose Industrielle dans les pays en développement.Pour ce faire, je m'appuie sur une étude de cas de la mise en place d'une Symbiose Industrielle au nord du Nigéria, à laquelle j'ai participé en tant qu'observatrice dès 2007. AshakaCem, une usine productrice de ciment du groupe Lafarge, doit faire face à de nombreuses tensions avec la population rurale alentour. L'entreprise a donc décidé d'adopter une nouvelle méthode inspirée des concepts de Symbiose Industrielle. Le projet consiste à remplacer jusqu'à 10% du carburant fossile utilisé pour la cuisson de la matière crue (calcaire et additifs) par de la biomasse produite par les paysans locaux. Pour ne pas compromettre la fragile sécurité alimentaire régionale, des techniques de lutte contre l'érosion et de fertilisation naturelle des sols sont enseignées aux paysans, qui peuvent ainsi utiliser la culture de biomasse pour améliorer leurs cultures vivrières. A travers cette Symbiose Industrielle, l'entreprise poursuit des objectifs sociaux (poser les bases nécessaires à un développement régional), mais également environnementaux (réduire ses émissions de CO2 globales) et économiques (réduire ses coûts énergétiques). Elle s'ancre ainsi dans une perspective de développement durable qui est conditionnelle à la réalisation du projet.A travers l'observation de cette Symbiose et par la connaissance des outils existants je constate qu'une évaluation de la durabilité de projets dans les pays en développement nécessite l'utilisation de critères d'évaluation propres à chaque projet. En effet, dans ce contexte, l'emploi de critères génériques apporte une évaluation trop éloignée des besoins et de la réalité locale. C'est pourquoi, en m'inspirant des outils internationalement reconnus comme l'Analyse du Cycle de Vie ou la Global Reporting Initiative, je définis dans cette thèse un cadre méthodologique qui peut, lui, être identique pour tous les projets. Cette stratégie suit six étapes, qui se réalisent de manière itérative pour permettre une auto¬amélioration de la méthodologie d'évaluation et du projet lui-même. Au cours de ces étapes, les besoins et objectifs en termes sociaux, économiques et environnementaux des différents acteurs sont déterminés, puis regroupés, hiérarchisés et formulés sous forme de critères à évaluer. Des indicateurs quantitatifs ou qualitatifs sont ensuite définis pour chacun de ces critères. Une des spécificités de cette stratégie est de définir une échelle d'évaluation en cinq graduations, identique pour chaque indicateur, témoignant d'un objectif totalement atteint (++) ou pas du tout atteint (--).L'application de ce cadre méthodologique à la Symbiose nigériane a permis de déterminer quatre critères économiques, quatre critères socio-économiques et six critères environnementaux à évaluer. Pour les caractériser, 22 indicateurs ont été définis. L'évaluation de ces indicateurs a permis de montrer que le projet élaboré atteint les objectifs de durabilité fixés pour la majorité des critères. Quatre indicateurs ont un résultat neutre (0), et un cinquième montre qu'un critère n'est pas atteint (--). Ces résultats s'expliquent par le fait que le projet n'en est encore qu'à sa phase pilote et n'a donc pas encore atteint la taille et la diffusion optimales. Un suivi sur plusieurs années permettra de garantir que ces manques seront comblés.Le cadre méthodologique que j'ai développé dans cette thèse est un outil d'évaluation participatif qui pourra être utilisé dans un contexte plus large que celui des pays en développement. Son caractère générique en fait un très bon outil pour la définition de critères et indicateurs de suivi de projet en terme de développement durable.SummaryThis thesis examines the use of industrial symbiosis in developing countries and studies its potential to stimulate sustainable regional development in rural areas across Western Africa. In particular, when industrial symbiosis is instituted between a factory and the surrounding population, evaluation tools are required to ensure the project achieves truly sustainable development. Existing tools developed in industrialized countries are not entirely suited to assessing projects in developing countries. Indeed, the implicit hypotheses behind such tools reflect the socioeconomic context in which they were designed. The goal of this thesis is to develop a methodological framework for evaluating the sustainability of industrial symbiosis projects in developing countries.To accomplish this, I followed a case study about the implementation of industrial symbiosis in northern Nigeria by participating as an observer since 2007. AshakaCem, a cement works of Lafarge group, must confront many issues associated with violence committed by the local rural population. Thus, the company decided to adopt a new approach inspired by the concepts of industrial symbiosis.The project involves replacing up to 10% of the fossil fuel used to heat limestone with biomass produced by local farmers. To avoid jeopardizing the fragile security of regional food supplies, farmers are taught ways to combat erosion and naturally fertilize the soil. They can then use biomass cultivation to improve their subsistence crops. Through this industrial symbiosis, AshakaCem follows social objectives (to lay the necessary foundations for regional development), but also environmental ones (to reduce its overall CO2 emissions) and economical ones (to reduce its energy costs). The company is firmly rooted in a view of sustainable development that is conditional upon the project's execution.By observing this symbiosis and by being familiar with existing tools, I note that assessing the sustainability of projects in developing countries requires using evaluation criteria that are specific to each project. Indeed, using generic criteria results in an assessment that is too far removed from what is needed and from the local reality. Thus, by drawing inspiration from such internationally known tools as Life Cycle Analysis and the Global Reporting Initiative, I define a generic methodological framework for the participative establishment of an evaluation methodology specific to each project.The strategy follows six phases that are fulfilled iteratively so as to improve the evaluation methodology and the project itself as it moves forward. During these phases, the social, economic, and environmental needs and objectives of the stakeholders are identified, grouped, ranked, and expressed as criteria for evaluation. Quantitative or qualitative indicators are then defined for each of these criteria. One of the characteristics of this strategy is to define a five-point evaluation scale, the same for each indicator, to reflect a goal that was completely reached (++) or not reached at all (--).Applying the methodological framework to the Nigerian symbiosis yielded four economic criteria, four socioeconomic criteria, and six environmental criteria to assess. A total of 22 indicators were defined to characterize the criteria. Evaluating these indicators made it possible to show that the project meets the sustainability goals set for the majority of criteria. Four indicators had a neutral result (0); a fifth showed that one criterion had not been met (--). These results can be explained by the fact that the project is still only in its pilot phase and, therefore, still has not reached its optimum size and scope. Following up over several years will make it possible to ensure these gaps will be filled.The methodological framework presented in this thesis is a highly effective tool that can be used in a broader context than developing countries. Its generic nature makes it a very good tool for defining criteria and follow-up indicators for sustainable development.

Difference in susceptibility to lysis between clones of the Y strain of Trypanosoma cruzi

Three clones isolated from the Y strain of Trypanosoma cruzi - YP1, YP2 and YP3 - were adapted to in vitro cultivation in VERO cells. The recovery of the parasites from the Y strain and clone YP3 was similar after 24 hr of contact with cells (3.2% and 2.7%, respectively) and much lower than the recovery of clones YP1 and YP2 (56.7% and 60.0% of inoculum, respectively). After five days incubation, the ratio Trypomastigotes/Amastigotes released into the supernatants was about 90/10 for clone YP1, YP3 and Y strain, and 50/50 for clone YP2. After nine days, the ratio was 62/38 for clone YP1, 97/3 for clone YP3, 81/19 for Y strain and 50/50 for clone YP2. The susceptibility of tissue culture derived trypomastigotes (TCT) to lysis in the presence of chronic chagasic human sera and human complement was assessed using Complement Mediated Lysis reaction (CML). Trypomastigotes from clone YP2 were consistently less susceptible to CML (% lysis less than 20), than parasites from the other clones and Y strain. Parasites of clone YP3 had susceptibility to CML comparable to that of the Y strain (about 70%), while TCT of clone YP1 had intermediary susceptibility (40%).

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.

Inter-relation of sylvatic and domestic transmission of Trypanosoma cruzi in areas with and without domestic vectorial transmission in Minas Gerais, Brazil

During the period 1980-1986, we captured triatomine bugs and mammalian reservoir hosts from sylvatic and domestic situations in different municipalities of the State of Minas Gerais. Trypanosoma cruzi was isolated from captured bugs, mammals and patients. After cultivation in LIT medium, the electrophoretic enzyme profiles were determined. We obtained atotal of 32 parasite isolates from regions with active domestic transmission, and 24 isolates form areas under control. For the first areas the results suggest introduction of T. cruzi from sylvatic habitats, through incursion of infected opossums and/or sylvatic T. sordida, which appears to have given rise to at least one acute human infection. Of particular interest is the finding of sylvatic opossums and a T. sordida nymph infected with ZB, that could indicate return of parasites from chronic human infections to sylvatic transmission cycles. For the areas under control we also interpret the results as interaction between sylvatic and domestic cycles of transmission, here through the invasion of houses by bugs carrying the Z1 zymodeme from the sylvatic environment. The Multivariate Correspondence Analysis gives a spatial description between the different parasite isolates and confirms the existence of a bridge in the opposite direction in the region with active vectorial transmission including the exporting of Z2 through the peridomestic environment into the sylvatic cycle. For the others areas this bridge corresponds especially to Panstrongylus megistus, importing Z1 into the domestic environment.

Estudi dels impactes ambientals del cicle de vida del compost, de la producció a l'apliacació

La gran majoria d'hivernacles situats en clima mediterrani són de cost relativament baix i de tecnologia senzilla. El cultiu en hivernacle te com a objectiu principal incrementar la producció agrícola per unitat de superfície mitjançant l'aïllament de les condicions del medi. Aquest projecte presenta inventaris detallats i de qualitat del cicle de vida complet del compost amb aplicació en aire lliure i en hivernacle, aportant informació dels impactes ambientals i avaluant la viabilitat agronómica del compost com a fertilitzant quan s’aplica en cultius hortícoles. S’han considerat quatre opcions de cultiu, depenent del tipus de fertilitzant utilitzat (fertilitzans minerals o compost) i de si el cultiu és a l’aire lliure o en hivernacle. Les dades s’han obtingut experimentalment en parceles pilot i en una planta de compostatge industrial, ambdos localitzats prop de Barcelona, en una àrea mediterrànea. Per al cultiu en hivernacle, s’han obtingut produccions de tomàquet superiors a les d’aire lliure en el cas d’aplicar fertilitzants minerals, mentre l’ús de compani són de cost relativament baix i de tecnologia senzilla.

Bayesian classification criterion for forensic multivariate data

This study presents a classification criteria for two-class Cannabis seedlings. As the cultivation of drug type cannabis is forbidden in Switzerland, law enforcement authorities regularly ask laboratories to determine cannabis plant's chemotype from seized material in order to ascertain that the plantation is legal or not. In this study, the classification analysis is based on data obtained from the relative proportion of three major leaf compounds measured by gas-chromatography interfaced with mass spectrometry (GC-MS). The aim is to discriminate between drug type (illegal) and fiber type (legal) cannabis at an early stage of the growth. A Bayesian procedure is proposed: a Bayes factor is computed and classification is performed on the basis of the decision maker specifications (i.e. prior probability distributions on cannabis type and consequences of classification measured by losses). Classification rates are computed with two statistical models and results are compared. Sensitivity analysis is then performed to analyze the robustness of classification criteria.

The marsupial Didelphis albiventris is an improbable host of Paracoccidioides brasiliensis in an endemic area of paracoccidioidomycosis in Minas Gerais, Brazil

To determine whether Didelphis albiventris is naturally infected with Paracoccidioides brasiliensis, 20 specimens of this mammal were studied by both direct cultivation of their viscera (spleen, liver and lungs) and by inoculation of Swiss mice by the intraperitoneal route with a suspension of fragments of these viscera. No fungal growth or structures similar to this fungus were detected. Probably D. albiventris is not frequently infected with P. brasiliensis.

Avaluació de la teratogènia in vitro mitjançant el cultiu d’embrions sencers (WEC)

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada a la Charité - Universitätsmedizin Berlin, Alemanya, entre novembre i desembre del 2007. En aquest treball es presenta el protocol a seguir per a dur a terme el cultiu d’embrions sencers in vitro (Whole Embryo Culture, WEC). Amb aquest protocol es pretén implementar la tècnica del WEC en el laboratori de la Unitat de Toxicologia de la Facultat de Farmàca (UB), seguint la metodologia apresa durant l’estada i deixant per escrit tots els passos seguits i el material i la metodologia concreta de cadascun d’ells. En el WEC es cultiven embrions de rata de 9.5 dies durant 48h en ampolles rotatòries en un medi líquid i amb una fase gasosa controlats. Durant el cultiu, tenen lloc dos processos principals: el plegament de l’embrió i l’organogènesi. Els embrions durant els dos dies que dura el cultiu es pleguen en els plans transversal i sagital, passant d’un embrió pla a un altre de cilíndric en forma de “C”. En aquest període, a més, es produeixen importants processos d’organogènesi com la neurulació, la formació de la cresta neural, dels somites, dels vasos sanguinis - el cor inclòs- i de la sang. Es comencen a formar la placoda nasal, la vesícula oftàlmica, la vesícula òtica, les extremitats superiors i inferiors i la cua. En la memòria adjunta es descriuen amb detall els processos d'aparellament dels animals, preparació del material i del medi de cultiu, el procés d'aïllament del embrions en el dia 9.5, les condicions de cultiu i l'avaluació dels embrions en el dia 11.5. Finalment es presenten resultats d'embrions en situació control amb un correcte desenvolupament i es mostra com, al final de l'estada, es va aconseguir el cultiu d’embrions control amb un desenvolupament correcte i estadísticament sense diferències respecte als diferents paràmetres mesurats en comparació amb els embrions control de la Charité-Universitätsmedizin de Berlin.

Transmission of Leishmania in coffee plantations of Minas Gerais, Brazil

Transmission of Leishmania was studied in 27 coffee plantations in the Brazilian State of Minas Gerais. Eighteen females and six males (11.6% of the people tested), aged between 7-65 gave a positive response to the Montenegro skin test. Awareness of sand flies based on the ability of respondents to identify the insects using up to seven predetermined characteristics was significantly greater among inhabitants of houses occupied by at least one Mn+ve individual. Five species of phlebotomine sand fly, including three suspected Leishmania vectors, were collected within plantations under three different cultivation systems. Four of these species i.e., Lu. fischeri (Pinto 1926), Lu. migonei (França 1920), Lu. misionensis (Castro 1959) and Lutzomyia whitmani (Antunes & Coutinho 1939) were collected in an organic plantation and the last of these was also present in the other two plantation types. The remaining species, Lu. intermedia (Lutz & Neiva 1912), was collected in plantations under both the "adensado" and "convencional" systems. The results of this study indicate that transmission of Leishmania to man in coffee-growing areas of Minas Gerais may involve phlebotomine sand flies that inhabit plantations.

Coevolution of adaptive technology, maladaptive culture and population size in a producer-scrounger game.

Technology (i.e. tools, methods of cultivation and domestication, systems of construction and appropriation, machines) has increased the vital rates of humans, and is one of the defining features of the transition from Malthusian ecological stagnation to a potentially perpetual rising population growth. Maladaptations, on the other hand, encompass behaviours, customs and practices that decrease the vital rates of individuals. Technology and maladaptations are part of the total stock of culture carried by the individuals in a population. Here, we develop a quantitative model for the coevolution of cumulative adaptive technology and maladaptive culture in a 'producer-scrounger' game, which can also usefully be interpreted as an 'individual-social' learner interaction. Producers (individual learners) are assumed to invent new adaptations and maladaptations by trial-and-error learning, insight or deduction, and they pay the cost of innovation. Scroungers (social learners) are assumed to copy or imitate (cultural transmission) both the adaptations and maladaptations generated by producers. We show that the coevolutionary dynamics of producers and scroungers in the presence of cultural transmission can have a variety of effects on population carrying capacity. From stable polymorphism, where scroungers bring an advantage to the population (increase in carrying capacity), to periodic cycling, where scroungers decrease carrying capacity, we find that selection-driven cultural innovation and transmission may send a population on the path of indefinite growth or to extinction.

Synergism between plant extract and antimicrobial drugs used on Staphylococcus aureus diseases

Searches for substances with antimicrobial activity are frequent, and medicinal plants have been considered interesting by some researchers since they are frequently used in popular medicine as remedies for many infectious diseases. The aim of this study was to verify the synergism between 13 antimicrobial drugs and 8 plant extracts - "guaco" (Mikania glomerata), guava (Psidium guajava), clove (Syzygium aromaticum), garlic (Allium sativum), lemongrass (Cymbopogon citratus), ginger (Zingiber officinale), "carqueja" (Baccharis trimera), and mint (Mentha piperita) - against Staphylococcus aureus strains, and for this purpose, the disk method was the antimicrobial susceptibility test performed. Petri dishes were prepared with or without dilution of plant extracts at sub-inhibitory concentrations in Mueller-Hinton Agar (MHA), and the inhibitory zones were recorded in millimeters. In vitro anti-Staphylococcus aureus activities of the extracts were confirmed, and synergism was verified for all the extracts; clove, guava, and lemongrass presented the highest synergism rate with antimicrobial drugs, while ginger and garlic showed limited synergistic capacity.

Abundance of Lutzomyia longipalpis (Diptera: Psychodidae: Phlebotominae) and urban transmission of visceral leishmaniasis in Campo Grande, state of Mato Grosso do Sul, Brazil

The outspread and urbanization of visceral leishmaniasis (VL) in Campo Grande, state of Mato Grosso do Sul, lead us to undertake the present study over diversity and abundance of sand flies in the urban area to compare with previous search carried out during 1999/2000, before the identification of the disease in the human population.The captures were carried out with automatic light traps, weekly, from February 2004 to February 2005 on three sites including a forested area (Zé Pereira), two peridomicilies (shelters of domestic animals and cultivation areas), and intradomicilie. In the present study 110 collections were obtained during 13 months for 1320 h of collections, resulting in 5004 specimens, 3649 males and 1355 females belonging to the 20 following species: Brumptomyia avellari, Brumptomyia sp., Bichromomyia flaviscutellata, Evandromyia lenti, E. termitophila, E. cortelezzii, E. borrouli, Lutzomyia sp., L. longipalpis, Micropygomyia quinquefer, N. antunesi, N. whitmani, Pintomyia christenseni, Pi. damascenoi, Psathyromyia aragaoi, Ps. campograndensis, Ps. hermanlenti, Ps. shannoni, Pychodopygus claustrei, and Sciopemyia sordellii. L. longipalpis was the most abundant species in the anthropic environment with 92.22% of the captures. This shows an increase of sixty times in the density of L. longipalpis compared to the last sand fly evaluation in 1999/2000. The high density of L. longipalpis in Campo Grande is the main factor of risk in transmission of the disease to human in the urban area. The capture of N. antunesi, typical specie from Amazonian region, in Mato Grosso do Sul is reported for the first time.

Evaluation of a modified culture medium for Borrelia burgdorferi sensu lato

The aim of the present study was to assess the possible use of a modified medium, prepared in the laboratory using the constituents of Barbour-Stonner-Kelly (BSK) medium and medium 199 as base, for the culture of Borrelia strains, comparing the growth of individual strains in this medium and in the BSK-H medium, and the protein profile and antigenic characteristics of Borrelia proteins expressed in these media. A qualitative evaluation of growth of Borrelia species was made with acceptable results (morphology and motility), but during a quantitative evaluation using the three main genospecies of Borrelia, the better results were obtained with a B. burgdorferi sensu stricto strain. The modified medium did not enable the growth of a B. afzelii strain. The protein profile and antigenic characteristic of the expressed proteins in the modified medium were studied with satisfactory results. These results suggest the modified medium as an alternative for the cultivation of Borrelia strains, with some limitations, in poorly-resourced laboratories.

Brazilian contribution for a better knowledge on the biology of Toxoplasma gondii

Historically, scientists in Brazil has significantly contributed to the biology, cultivation and structural organization of the pathogenic protozoan Toxoplasma gondiiand its interaction with host cells, starting with the description of the protozoan by Splendore in 1908. The intracellular and extracellular corpuscoli observed in rabbits, corresponded to what we now as tachyzoites. Later on, a pioneering method to grow T. gondii in tissue cultures was developed by Guimarães and Meyer, 1942. They also observed for the first time T. gondii by transmission electron microscopy and made the initial description of the cytoskeleton of T. gondii by observing negatively stained cells. In the 1980's, the relation of the cytoskeleton with the sub-pellicular microtubules was reveled by freeze-fracture. More recently, several Brazilian groups have analyzed in detail basic aspects of the early interaction of the protozoan with the host cell, such as the role of protein phosphorylation, transfer of host cell surface components to the protozoan and genesis and organization of the parasitophorous vacuole. Tachyzoites strategically inhibit nitric oxide production during active invasion of activated macrophages. In vitro studies on the sexual cycle of T. gondii using primary cultures of cat enterocytes and the egress from host cells are being carried out. Perspectives are that the contribution of Brazilian science to the knowledge on T. gondii biology will continue to flourish in years to come.

Infection kinetics of human adenovirus serotype 41 in HEK 293 cells

The purpose of this work was to acquire an overview of the infectious cycle of HAdV-41 in permissive HEK 293 cells and compare it to that observed with the prototype of the genus, Human adenovirus C HAdV-2. HEK 293 cells were infected with each virus separately and were harvested every 12 h for seven days. Infection kinetics were analysed using confocal and electronic microscopy. The results show that, when properly cultivated, HAdV-41 was not fastidious. It had a longer multiplication cycle, which resulted in the release of complete viral particles and viral stocks reached high titres. After 60 h of infection, the export of viral proteins from the infected cell to the extracellular milieu was observed, with a pattern similar to that previously described for HAdV-2 penton-base trafficking after 30 h of infection. HAdV-41 had a non-lytic cycle and the infection spread from the first infected cell to its neighbours. The release process of the viral particles is unknown. The results observed for HAdV-41 infection in HEK 293 cells show how different this virus is from the prototype HAdV-2 and provides information for the development of this vector for use in gene therapy.