Radiogenic isotope record of Arctic Ocean circulation and weathering inputs of the past 15 million years

Lead (Pb), neodymium (Nd), and strontium (Sr) isotopic analyses were carried out on sediment leachates (reflecting the isotope composition of past seawater) and digests of the bulk residues (reflecting detrital continental inputs) of Integrated Ocean Drilling Program (IODP) Leg 302 and core PS2185 from the Lomonosov Ridge (Arctic Ocean). Our records are interpreted to reflect changes in continental erosion and oceanic circulation, driven predominantly by tectonic forcing on million-year timescales in the older (pre-2 Ma) part of the record and by climatic forcing of weathering and erosion of the Eurasian continental margin on thousand-year timescales in the younger (post-2 Ma) part. These data, covering the past ~15 Ma, show that continental inputs to the central Arctic Ocean have been more closely linked to glacial and hydrological processes occurring on the Eurasian margin than on continental North America and Greenland. The constancy of the detrital input signatures supports the early existence of an Arctic sea ice cover, whereas the major initiation of Northern Hemisphere glaciation at 2.7 Ma appears to have had little impact on the weathering regime of the Eurasian continental margin.

Productivity- and ocean circulation changes in the sub-Antarctic Atlantic during the last deglaciation and Marine Isotope Stage 3

Millennial-scale climate changes during the last glacial period and deglaciation were accompanied by rapid changes in atmospheric CO2 that remain unexplained. While the role of the Southern Ocean as a 'control valve' on ocean-atmosphere CO2 exchange has been emphasized, the exact nature of this role, in particular the relative contributions of physical (for example, ocean dynamics and air-sea gas exchange) versus biological processes (for example, export productivity), remains poorly constrained. Here we combine reconstructions of bottom-water [O2], export production and 14C ventilation ages in the sub-Antarctic Atlantic, and show that atmospheric CO2 pulses during the last glacial- and deglacial periods were consistently accompanied by decreases in the biological export of carbon and increases in deep-ocean ventilation via southern-sourced water masses. These findings demonstrate how the Southern Ocean's 'organic carbon pump' has exerted a tight control on atmospheric CO2, and thus global climate, specifically via a synergy of both physical and biological processes.

Cerebrovascular dysfunction in the presence of chronic inflammation

Background: Patients with autoimmune disease have increased incidence of stroke. Hemorrhagic stroke (HS) is associated with loss of cerebrovascular function, leading to micro-vessel burst, and hemorrhage. We believe chronic inflammation is involved in loss of cerebrovascular function and HS. We established a hypertensive-arthritis model in spontaneously hypertensive rats (SHR) fed either standard rodent diet (0.59% NaCl) (RD) or high salt diet (4% NaCl) (HSD) and compared them to non-inflamed SHR. Methods: Complete Freund’s adjuvant (CFA) was injected into the left paw to induce mono-arthritis. Blood pressure and inflammation was monitored. At endpoint, animals were sacrificed and evaluated for HS while middle cerebral artery (MCA) was isolated for functional studies. Results: HS was observed in 90% of CFA-treated groups. The MCA of arthritic RD-SHR exhibited decreased ability to undergo pressure dependent constriction (PDC). All HSD-SHR showed a decreased response to PDC. However, arthritic HSD-SHR also demonstrated a diminished response to vasoactive peptides. Conclusion: HS occurring with CFA injection corresponds with loss of MCA function. Chronic HSD appears to further exacerbate vascular dysfunction in the MCA.

Nouvelles approches thérapeutiques pour la dysfonction endothéliale et l'hypertension pulmonaire secondaire à la circulation extracorporelle chez le porc

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Système endothéline et circulation pulmonaire

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Étude des effets de la tétrahydrobioptérine sur la dysfonction endothéliale des artères coronaires induite par circulation extracorporelle dans un modèle porcin

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

L'utilisation prophylactique du sildénafil dans la dysfonction endothéliale des artères pulmonaires secondaire à la circulation extracorporelle dans un modèle porcin

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Influence of Outlet Boundary Conditions on Cerebrovascular Aneurysm Hemodynamics

Computational fluid dynamic (CFD) studies of blood flow in cerebrovascular aneurysms have potential to improve patient treatment planning by enabling clinicians and engineers to model patient-specific geometries and compute predictors and risks prior to neurovascular intervention. However, the use of patient-specific computational models in clinical settings is unfeasible due to their complexity, computationally intensive and time-consuming nature. An important factor contributing to this challenge is the choice of outlet boundary conditions, which often involves a trade-off between physiological accuracy, patient-specificity, simplicity and speed. In this study, we analyze how resistance and impedance outlet boundary conditions affect blood flow velocities, wall shear stresses and pressure distributions in a patient-specific model of a cerebrovascular aneurysm. We also use geometrical manipulation techniques to obtain a model of the patient’s vasculature prior to aneurysm development, and study how forces and stresses may have been involved in the initiation of aneurysm growth. Our CFD results show that the nature of the prescribed outlet boundary conditions is not as important as the relative distributions of blood flow through each outlet branch. As long as the appropriate parameters are chosen to keep these flow distributions consistent with physiology, resistance boundary conditions, which are simpler, easier to use and more practical than their impedance counterparts, are sufficient to study aneurysm pathophysiology, since they predict very similar wall shear stresses, time-averaged wall shear stresses, time-averaged pressures, and blood flow patterns and velocities. The only situations where the use of impedance boundary conditions should be prioritized is if pressure waveforms are being analyzed, or if local pressure distributions are being evaluated at specific time points, especially at peak systole, where the use of resistance boundary conditions leads to unnaturally large pressure pulses. In addition, we show that in this specific patient, the region of the blood vessel where the neck of the aneurysm developed was subject to abnormally high wall shear stresses, and that regions surrounding blebs on the aneurysmal surface were subject to low, oscillatory wall shear stresses. Computational models using resistance outlet boundary conditions may be suitable to study patient-specific aneurysm progression in a clinical setting, although several other challenges must be addressed before these tools can be applied clinically.

Effet préventif de la milrinone inhalée chez les patients avec hypertension pulmonaire subissant une chirurgie cardiaque sous circulation extracorporelle : une approche pharmacométrique

La circulation extracorporelle (CEC) est une technique utilisée en chirurgie cardiaque effectuée des milliers de fois chaque jour à travers le monde. L’instabilité hémodynamique associée au sevrage de la CEC difficile constitue la principale cause de mortalité en chirurgie cardiaque et l’hypertension pulmonaire (HP) a été identifiée comme un des facteurs de risque les plus importants. Récemment, une hypothèse a été émise suggérant que l'administration prophylactique (avant la CEC) de la milrinone par inhalation puisse avoir un effet préventif et faciliter le sevrage de la CEC chez les patients atteints d’HP. Toutefois, cette indication et voie d'administration pour la milrinone n'ont pas encore été approuvées par les organismes réglementaires. Jusqu'à présent, la recherche clinique sur la milrinone inhalée s’est principalement concentrée sur l’efficacité hémodynamique et l'innocuité chez les patients cardiaques, bien qu’aucun biomarqueur n’ait encore été établi. La dose la plus appropriée pour l’administration par nébulisation n'a pas été déterminée, de même que la caractérisation des profils pharmacocinétiques (PK) et pharmacodynamiques (PD) suite à l'inhalation. L'objectif de notre recherche consistait à caractériser la relation exposition-réponse de la milrinone inhalée administrée chez les patients subissant une chirurgie cardiaque sous CEC. Une méthode analytique par chromatographie liquide à haute performance couplée à un détecteur ultraviolet (HPLC-UV) a été optimisée et validée pour le dosage de la milrinone plasmatique suite à l’inhalation et s’est avérée sensible et précise. La limite de quantification (LLOQ) était de 1.25 ng/ml avec des valeurs de précision intra- et inter-dosage moyennes (CV%) <8%. Des patients souffrant d’HP pour lesquels une chirurgie cardiaque sous CEC était prévue ont d’abord été recrutés pour une étude pilote (n=12) et, par la suite, pour une étude à plus grande échelle (n=28) où la milrinone (5 mg) était administrée par inhalation pré-CEC. Dans l'étude pilote, nous avons comparé l'exposition systémique de la milrinone peu après son administration avec un nébuliseur pneumatique ou un nébuliseur à tamis vibrant. L’efficacité des nébuliseurs en termes de dose émise et dose inhalée a également été déterminée in vitro. Dans l'étude à plus grande échelle conduite en utilisant exclusivement le nébuliseur à tamis vibrant, la dose inhalée in vivo a été estimée et le profil pharmacocinétique de la milrinone inhalée a été pleinement caractérisé aux niveaux plasmatique et urinaire. Le ratio de la pression artérielle moyenne sur la pression artérielle pulmonaire moyenne (PAm/PAPm) a été choisi comme biomarqueur PD. La relation exposition-réponse de la milrinone a été caractérisée pendant la période d'inhalation en étudiant la relation entre l'aire sous la courbe de l’effet (ASCE) et l’aire sous la courbe des concentrations plasmatiques (ASC) de chacun des patients. Enfin, le ratio PAm/PAPm a été exploré comme un prédicteur potentiel de sortie de CEC difficile dans un modèle de régression logistique. Les expériences in vitro ont démontré que les doses émises étaient similaires pour les nébuliseurs pneumatique (64%) et à tamis vibrant (68%). Cependant, la dose inhalée était 2-3 fois supérieure (46% vs 17%) avec le nébuliseur à tamis vibrant, et ce, en accord avec les concentrations plasmatiques. Chez les patients, en raison des variations au niveau des facteurs liés au circuit et au ventilateur causant une plus grande dose expirée, la dose inhalée a été estimée inférieure (30%) et cela a été confirmé après récupération de la dose de milrinone dans l'urine 24 h (26%). Les concentrations plasmatiques maximales (Cmax: 41-189 ng/ml) et l'ampleur de la réponse maximale ΔRmax-R0 (0-65%) ont été observées à la fin de l'inhalation (10-30 min). Les données obtenues suite aux analyses PK sont en accord avec les données publiées pour la milrinone intraveineuse. Après la période d'inhalation, les ASCE individuelles étaient directement reliées aux ASC (P=0.045). Enfin, notre biomarqueur PD ainsi que la durée de CEC ont été identifiés comme des prédicteurs significatifs de la sortie de CEC difficile. La comparaison des ASC et ASCE correspondantes a fourni des données préliminaires supportant une preuve de concept pour l'utilisation du ratio PAm/PAPm comme biomarqueur PD prometteur et justifie de futures études PK/PD. Nous avons pu démontrer que la variation du ratio PAm/PAPm en réponse à la milrinone inhalée contribue à la prévention de la sortie de CEC difficile.

Nouvelles approches thérapeutiques pour la dysfonction endothéliale et l'hypertension pulmonaire secondaire à la circulation extracorporelle chez le porc

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Système endothéline et circulation pulmonaire

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Étude des effets de la tétrahydrobioptérine sur la dysfonction endothéliale des artères coronaires induite par circulation extracorporelle dans un modèle porcin

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

L'utilisation prophylactique du sildénafil dans la dysfonction endothéliale des artères pulmonaires secondaire à la circulation extracorporelle dans un modèle porcin

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

The Atlantic Meridional Overturning Circulation during the last glacial

We reconstruct the geometry and strength of the Atlantic Meridional Overturning Circulation during Heinrich Stadial 2 and three Greenland interstadials of the 20-50 ka period based on the comparison of new and published sedimentary 231Pa/230Th data with simulated sedimentary 231Pa/230Th. We show that the deep Atlantic circulation during these interstadials was very different from that of the Holocene. Northern-sourced waters likely circulated above 2500 m depth, with a flow rate lower than that of the present day North Atlantic Deep Water (NADW). Southern-sourced deep waters most probably flowed northwards below 4000 m depth into the North Atlantic basin, and then southwards as a return flow between 2500 and 4000 m depth. The flow rate of this southern-sourced deep water was likely larger than that of the modern Antarctic Bottom Water (AABW). Our results further show that during Heinrich Stadial 2, the deep Atlantic was probably directly affected by a southern-sourced water mass below 2500 m depth, while a slow southward flowing water mass originating from the North Atlantic likely influenced depths between 1500 and 2500 m down to the equator.

Tidal and wind influences on circulation in the southern mouth of the Ría de Vigo (NW Iberian Peninsula)

Tidal and wind influences on the velocity field in the Ría de Vigo were assessed using atmospheric data from two meteorological stations located at Bouzas port and on an oceanic buoy off Silleiro Cape along with oceanic data from an ADCP moored in the Ría for a 72-day period. A two-layer circulation pattern was observed. Near-surface and near-bottom currents are primarily influenced by wind (especially remote winds), separated by an intermediate layer dominated by tidal variability. At subtidal frequencies, residual currents are well correlated with wind variability. Remote wind forcing exhibited a markedly high correlation with surface layer currents, indicating the major role played by wind in the long-term upwelling-modulated circulation of the Ría.