GPS inferred velocity and strain rate fields in eastern Canada

La vallée du fleuve Saint-Laurent, dans l’est du Canada, est l’une des régions sismiques les plus actives dans l’est de l’Amérique du Nord et est caractérisée par de nombreux tremblements de terre intraplaques. Après la rotation rigide de la plaque tectonique, l’ajustement isostatique glaciaire est de loin la plus grande source de signal géophysique dans l’est du Canada. Les déformations et les vitesses de déformation de la croûte terrestre de cette région ont été étudiées en utilisant plus de 14 ans d’observations (9 ans en moyenne) de 112 stations GPS fonctionnant en continu. Le champ de vitesse a été obtenu à partir de séries temporelles de coordonnées GPS quotidiennes nettoyées en appliquant un modèle combiné utilisant une pondération par moindres carrés. Les vitesses ont été estimées avec des modèles de bruit qui incluent les corrélations temporelles des séries temporelles des coordonnées tridimensionnelles. Le champ de vitesse horizontale montre la rotation antihoraire de la plaque nord-américaine avec une vitesse moyenne de 16,8±0,7 mm/an dans un modèle sans rotation nette (no-net-rotation) par rapport à l’ITRF2008. Le champ de vitesse verticale confirme un soulèvement dû à l’ajustement isostatique glaciaire partout dans l’est du Canada avec un taux maximal de 13,7±1,2 mm/an et un affaissement vers le sud, principalement au nord des États-Unis, avec un taux typique de −1 à −2 mm/an et un taux minimum de −2,7±1,4 mm/an. Le comportement du bruit des séries temporelles des coordonnées GPS tridimensionnelles a été analysé en utilisant une analyse spectrale et la méthode du maximum de vraisemblance pour tester cinq modèles de bruit: loi de puissance; bruit blanc; bruit blanc et bruit de scintillation; bruit blanc et marche aléatoire; bruit blanc, bruit de scintillation et marche aléatoire. Les résultats montrent que la combinaison bruit blanc et bruit de scintillation est le meilleur modèle pour décrire la partie stochastique des séries temporelles. Les amplitudes de tous les modèles de bruit sont plus faibles dans la direction nord et plus grandes dans la direction verticale. Les amplitudes du bruit blanc sont à peu près égales à travers la zone d’étude et sont donc surpassées, dans toutes les directions, par le bruit de scintillation et de marche aléatoire. Le modèle de bruit de scintillation augmente l’incertitude des vitesses estimées par un facteur de 5 à 38 par rapport au modèle de bruit blanc. Les vitesses estimées de tous les modèles de bruit sont statistiquement cohérentes. Les paramètres estimés du pôle eulérien de rotation pour cette région sont légèrement, mais significativement, différents de la rotation globale de la plaque nord-américaine. Cette différence reflète potentiellement les contraintes locales dans cette région sismique et les contraintes causées par la différence des vitesses intraplaques entre les deux rives du fleuve Saint-Laurent. La déformation de la croûte terrestre de la région a été étudiée en utilisant la méthode de collocation par moindres carrés. Les vitesses horizontales interpolées montrent un mouvement cohérent spatialement: soit un mouvement radial vers l’extérieur pour les centres de soulèvement maximal au nord et un mouvement radial vers l’intérieur pour les centres d’affaissement maximal au sud, avec une vitesse typique de 1 à 1,6±0,4 mm/an. Cependant, ce modèle devient plus complexe près des marges des anciennes zones glaciaires. Basées selon leurs directions, les vitesses horizontales intraplaques peuvent être divisées en trois zones distinctes. Cela confirme les conclusions d’autres chercheurs sur l’existence de trois dômes de glace dans la région d’étude avant le dernier maximum glaciaire. Une corrélation spatiale est observée entre les zones de vitesses horizontales intraplaques de magnitude plus élevée et les zones sismiques le long du fleuve Saint-Laurent. Les vitesses verticales ont ensuite été interpolées pour modéliser la déformation verticale. Le modèle montre un taux de soulèvement maximal de 15,6 mm/an au sud-est de la baie d’Hudson et un taux d’affaissement typique de 1 à 2 mm/an au sud, principalement dans le nord des États-Unis. Le long du fleuve Saint-Laurent, les mouvements horizontaux et verticaux sont cohérents spatialement. Il y a un déplacement vers le sud-est d’une magnitude d’environ 1,3 mm/an et un soulèvement moyen de 3,1 mm/an par rapport à la plaque l’Amérique du Nord. Le taux de déformation verticale est d’environ 2,4 fois plus grand que le taux de déformation horizontale intraplaque. Les résultats de l’analyse de déformation montrent l’état actuel de déformation dans l’est du Canada sous la forme d’une expansion dans la partie nord (la zone se soulève) et d’une compression dans la partie sud (la zone s’affaisse). Les taux de rotation sont en moyenne de 0,011°/Ma. Nous avons observé une compression NNO-SSE avec un taux de 3.6 à 8.1 nstrain/an dans la zone sismique du Bas-Saint-Laurent. Dans la zone sismique de Charlevoix, une expansion avec un taux de 3,0 à 7,1 nstrain/an est orientée ENE-OSO. Dans la zone sismique de l’Ouest du Québec, la déformation a un mécanisme de cisaillement avec un taux de compression de 1,0 à 5,1 nstrain/an et un taux d’expansion de 1.6 à 4.1 nstrain/an. Ces mesures sont conformes, au premier ordre, avec les modèles d’ajustement isostatique glaciaire et avec la contrainte de compression horizontale maximale du projet World Stress Map, obtenue à partir de la théorie des mécanismes focaux (focal mechanism method).

Study of environmental radioactivity in Las Canteras beach

[EN]In this final degree work an assessment of the impact of environmental radioactivity, mainly on bathers of the most important beach in Las Palmas de Gran Canaria (Las Canteras), has been done. For this purpose, the main radionuclides contained in intertidal superficial sand samples have been measured by using gamma spectrometry analysis. Also alpha activity of the beach water was determinated by means of ZnS(Ag) scintillation detector. The radioactivity detected was due to the natural occurring radionuclides 226Ra (238U- series), 232Th and 40K in sand samples with an average activity concentrations of 14.6±1.0, 17.4±1.0 and 528±24 Bq/kg, respectively. From these values, the outdoor annual effective dose was of 0.047 mSv/y, which is below to the world’s average value (0.07 mSv/y)

Conception et caractérisation d'un dosimètre à fibre scintillante pour des applications en imagerie diagnostique et interventionnelle

Cette thèse a pour sujet le développement d’un détecteur à fibre scintillante plastique pour la dosimétrie des faisceaux de photons de basses énergies. L’objectif principal du projet consiste à concevoir et caractériser cet instrument en vue de mesurer la dose de radiation reçue au cours des examens d’imagerie diagnostique et interventionnelle. La première section est consacrée à la conception de six différents systèmes et à l’évaluation de leur performance lorsqu’ils sont exposés à des rayonnements de hautes et basses énergies. Tous les systèmes évalués présentaient un écart type relatif (RSD) de moins de 5 % lorsqu’ils étaient exposés à des débits de dose de plus de 3 mGy/s. Cette approche systématique a permis de déterminer que le tube photomultiplicateur répondait le mieux aux conditions d’exposition propres à la radiologie. Ce dernier présentait une RSD de moins de 1 % lorsque le débit de dose était inférieur à 0.10 mGy/s. L’étude des résultats permis également de suggérer quelques recommandations dans le choix d’un système en fonction de l’application recherchée. La seconde partie concerne l’application de ce détecteur à la radiologie interventionnelle en procédant à des mesures de dose à la surface d’un fantôme anthropomorphique. Ainsi, plusieurs situations cliniques ont été reproduites afin d’observer la précision et la fiabilité du détecteur. Ce dernier conserva une RSD inférieure à 2 % lorsque le débit de dose était supérieur à 3 mGy/min et d’environ 10 % au débit le plus faible (0.25 mGy/min). Les mesures sur fantôme montrèrent une différence de moins de 4 % entre les mesures du détecteur et celles d’une chambre d’ionisation lors du déplacement de la table ou du bras de l’appareil de fluoroscopie. Par ailleurs, cette différence est demeurée sous les 2 % lors des mesures de débit de dose en profondeur. Le dernier sujet de cette thèse porta sur les fondements physiques de la scintillation dans les scintillateurs plastiques. Les différents facteurs influençant l’émission lumineuse ont été analysés afin d’identifier leur contribution respective. Ainsi, la réponse du détecteur augmente de près d’un facteur 4 entre un faisceau de 20 kVp et 250 kVp. De ce signal, la contribution de la fluorescence produite dans la fibre claire était inférieure à 0.5 % lorsque les fibres étaient exposées sur 10 cm par des faisceaux de 20 à 250 kVp. Le phénomène d’extinction de la fluorescence par ionisation a également été étudié. Ainsi, l’atténuation du signal variait en fonction de l’énergie du faisceau et atteignit environ 20 % pour un faisceau de 20 kVp. En conclusion, cette étude suggère que les détecteurs à fibres scintillantes peuvent mesurer avec précision la dose de radiation reçue en imagerie diagnostique et interventionnelle, mais une calibration rigoureuse s’avère essentielle.

Transdermal delivery of cyclosporin A by electrically enhanced permeation techniques

Transdermal drug delivery has recently received increasing attention in the face of growing challenges to deliver peptide and protein drugs. Controlled transdermal delivery is an important route for the delivery of peptides and proteins that can maintain the therapeutic effectiveness of the drug by minimizing enzymatic degradation which is a major concern in other noninvasive routes of delivery such as the oral route. Although the advantages of transdermal delivery are very desirable, the natural obstacle to drug entry imposed by the skin's barrier function makes it one of the most difficult route of administration. Iontophoresis and electroporation have been reported to be useful as permeation enhancing techniques in the transdermal delivery of protein and peptide drugs. The objective of present study is to use the above enhancement techniques to deliver cyclosporin A (CSA) to treat psoriasis. The in vitro experiments were performed using hairless rat skin as the model with Franz diffusion cells for iontophoresis and custom made diffusion cells for electroporation. The donor drug solution of CSA consisted of an aqueous solution of CSA - polymer solid dispersion, coevaporate, and/or a hydroethanolic solution of CSA PBS was used as the receiver solution. ³H labelled CSA and ¹⁴C labelled ethanol were used to facilitate analysis using a liquid scintillation counter. The control experiment consisted of passive diffusion study. Silver/silver chloride electrodes were used in all studies. In the iontophoresis experiments a constant DC current (0.5 mA/cm²) was used. In the electroporation experiments different delivery parameters were studied: (1) applied electrode voltage (Uelectrode), (2) decay time constant (τ), (3) the number of pulses delivered - single or multiple, and { 4) the time of diffusive contact with drug after electroporation ('contact duration'). Compared to the passive diffusion, iontophoresis did not result in a significant increase in the amount of CSA delivered transdermally with both the CSA-polymer donor and hydroethanolic drug solutions. With the use of electroporation there was a significant increase in the transdermal delivery, compared to passive transport. With the CSA-polymer coevaporate donor solution the increase in delivery was only about 6 fold higher whereas with the hydroethanolic solution the increase was about 60 times higher compared to passive diffusion. The 'contact duration• was an important fader and a 4-hour 'contact duration' was found to be the optimum time period required for effective transdermal delivery. Use of single pulse (τ=5.6 ms) electroporation resulted in a significant increase {p<0.05) in the delivery of CSA in skin {CSA.n) and EtOH in receiver (EtOHreceiver). With multiple pulse (τ=10 ms. 25 pulses) the increase in CSAskin was more pronounced with a 60 fold increase than compared to the passive delivery. However there was no significant increase in the other two quantities viz. CSAreceiver, and EtCHreceiver.

Utilisation d’un modèle de co-culture cellulaire pour l’évaluation in vitro du transport inverse du cholestérol

De nouveaux modèles cellulaires in vitro par transfert de milieu et par coculture ont été mis au point afin d’évaluer la capacité des HDL à éliminer l’excès de cholestérol des tissus périphériques et de le transporter vers le foie afin d’être excrété par le foie, un processus nommé le transport inverse du cholestérol (TIC). Le système cellulaire par transfert in vitro où des macrophages J774 sont gorgés de LDL acétylées et marqués au 3H-cholestérol a été préalablement établi afin de mesurer par scintillation l’efflux de cholestérol marqué vers le milieu de culture contenant des accepteurs de cholestérol. Ce milieu conditionné est transféré sur des cellules HepG2 afin d’étudier l’influx du cholestérol marqué. Ce dernier nous permet d’observer un transport de cholestérol de 25 % hors des J774 et un transport de 39 000 cpm dans les HepG2 en utilisant un milieu contenant 2 % de sérums humains mis en commun. Une stimulation des cellules J774 par l’AMPc augmente l’efflux et l’influx d’environ 45 %. Des tests de preuve de concept ont été effectués sur le système cellulaire par co-culture qui utilise des chambres de Boyden où les J774 sont localisées au fond d’un puits et les HepG2 dans un insert, et où le milieu est partagé entre les deux types cellulaires. On a déterminé qu’une confluence densité de 60 000 cellules/cm2 sur un insert constitué d’une membrane de polyester avec des pores de 3,0 μm, sans autre revêtement, permet d’observer un influx spécifique au sérum d’environ 6 000 cpm associés aux cellules HepG2, où 50 % des comptes radioactifs sont dans les cellules et l’autre moitié présente à la surface cellulaire.

Light and dark carbon uptake by Dinophysis species in comparison to other photosynthetic and heterotrophic dinoflagellates

The marine dinoflagellate genus Dinophysis includes species that are the causative agents of diarrhetic shellfish poisoning (DSP). Recent findings indicate that some Dinophysis species are mixotrophic, i.e. capable of both autotrophic and heterotrophic nutrition. We investigated inorganic (and organic) carbon uptake by several species of Dinophysis in the Light and dark using the 'single-cell C-14 method', and compared uptake rates with those of photosynthetic Ceratium species and heterotrophic dinoflagellates in the genus Protoperidinium. Experiments were conducted with water from the Gullmar Fjord and from the Koster Strait (Swedish west coast). Nutrient-enriched phytoplankton from surface water samples were concentrated (20 to 70 mu m) and incubated at in situ temperature under artificial light conditions with high concentrations of inorganic C-14 (1 mu Ci ml(-1)). Individual cells of each desired species were manually isolated under a microscope and transferred to scintillation vials. C. tripes showed net C-14 uptake only during light periods, whereas both C. lineatum and C. furca showed C-14 uptake in the Light as well as uptake (and sometimes losses) in the dark. Dinophysis species had similar carbon fixation rates in Light compared to Ceratium species. For D. acuminata and D. norvegica, net carbon uptake occurred in both Light and dark periods. D. acuta showed a loss of carbon in the dark in one experiment, but in another, dark C uptake was significantly higher than uptake in Light. When exposed to Light, C. furca, D. norvegica and D. acuta had high specific carbon uptake rates. Growth rates for the different species were calculated from C-14 uptake by the cells during the first hours of incubation in light. D. acuminata and D. norvegica had similar maximum growth rates, 0.59 and 0.63 d(-1) (mu); the maximum growth rate of D. acuta was lower (0.41 d(-1)). The positive dark carbon uptake by Dinophysis may suggest a mixotrophic mode of nutrition. In one experiment, both D. norvegica and D. acuta showed a significantly higher carbon uptake in a dark bottle than in a Light bottle, which would be consistent with uptake of C-14-labeled organic matter by D. norvegica and D. acuta. Demonstration of direct uptake of dissolved and particulate organic matter would provide conclusive evidence of mixotrophy and this will require the development of new protocols for measuring organic matter uptake applicable to Dinophysis in the natural assemblages.