Computer simulation study of liquid lithium at 470 and 843 K

Both structural and dynamical properties of 7Li at 470 and 843 K are studied by molecular dynamics simulation and the results are comapred with the available experimental data. Two effective interatomic potentials are used, i.e., a potential derived from the Ashcroft pseudopotential [Phys. Lett. 23, 48 (1966)] and a recently proposed potential deduced from the neutral pseudoatom method [J. Phys.: Condens. Matter 5, 4283 (1993)]. Although the shape of the two potential functions is very different, the majority of the properties calculated from them are very similar. The differences among the results using the two interaction models are carefully discussed.

How demography, life history, and kinship shape the evolution of genomic imprinting.

How phenomena like helping, dispersal, or the sex ratio evolve depends critically on demographic and life-history factors. One phenotype that is of particular interest to biologists is genomic imprinting, which results in parent-of-origin-specific gene expression and thus deviates from the predictions of Mendel's rules. The most prominent explanation for the evolution of genomic imprinting, the kinship theory, originally specified that multiple paternity can cause the evolution of imprinting when offspring affect maternal resource provisioning. Most models of the kinship theory do not detail how population subdivision, demography, and life history affect the evolution of imprinting. In this work, we embed the classic kinship theory within an island model of population structure and allow for diverse demographic and life-history features to affect the direction of selection on imprinting. We find that population structure does not change how multiple paternity affects the evolution of imprinting under the classic kinship theory. However, if the degree of multiple paternity is not too large, we find that sex-specific migration and survival and generation overlap are the primary factors determining which allele is silenced. This indicates that imprinting can evolve purely as a result of sex-related asymmetries in the demographic structure or life history of a species.

Models and approaches for environmental education in Iowa, 1999

This guide provides a variety of tools that can help an educator, building staff or school district decide how to include environmental education in their curriculum.

Can we disentangle predator-prey interactions from species distributions at a macro-scale? A case study with a raptor species.

There is a debate on whether an influence of biotic interactions on species distributions can be reflected at macro-scale levels. Whereas the influence of biotic interactions on spatial arrangements is beginning to be studied at local scales, similar studies at macro-scale levels are scarce. There is no example disentangling, from other similarities with related species, the influence of predator-prey interactions on species distributions at macro-scale levels. In this study we aimed to disentangle predator-prey interactions from species distribution data following an experimental approach including a factorial design. As a case of study we selected the short-toed eagle because of its known specialization on certain prey reptiles. We used presence-absence data at a 100 Km2 spatial resolution to extract the explanatory capacity of different environmental predictors (five abiotic and two biotic predictors) on the short-toed eagle species distribution in Peninsular Spain. Abiotic predictors were relevant climatic and topographic variables, and relevant biotic predictors were prey richness and forest density. In addition to the short-toed eagle, we also obtained the predictor's explanatory capacities for i) species of the same family Accipitridae (as a reference), ii) for other birds of different families (as controls) and iii) species with randomly selected presences (as null models). We run 650 models to test for similarities of the short-toed eagle, controls and null models with reference species, assessed by regressions of explanatory capacities. We found higher similarities between the short-toed eagle and other species of the family Accipitridae than for the other two groups. Once corrected by the family effect, our analyses revealed a signal of predator-prey interaction embedded in species distribution data. This result was corroborated with additional analyses testing for differences in the concordance between the distributions of different bird categories and the distributions of either prey or non-prey species of the short-toed eagle. Our analyses were useful to disentangle a signal of predator-prey interactions from species distribution data at a macro-scale. This study highlights the importance of disentangling specific features from the variation shared with a given taxonomic level.

Evolution of self-organized division of labor in a response threshold model.

Division of labor in social insects is determinant to their ecological success. Recent models emphasize that division of labor is an emergent property of the interactions among nestmates obeying to simple behavioral rules. However, the role of evolution in shaping these rules has been largely neglected. Here, we investigate a model that integrates the perspectives of self-organization and evolution. Our point of departure is the response threshold model, where we allow thresholds to evolve. We ask whether the thresholds will evolve to a state where division of labor emerges in a form that fits the needs of the colony. We find that division of labor can indeed evolve through the evolutionary branching of thresholds, leading to workers that differ in their tendency to take on a given task. However, the conditions under which division of labor evolves depend on the strength of selection on the two fitness components considered: amount of work performed and on worker distribution over tasks. When selection is strongest on the amount of work performed, division of labor evolves if switching tasks is costly. When selection is strongest on worker distribution, division of labor is less likely to evolve. Furthermore, we show that a biased distribution (like 3:1) of workers over tasks is not easily achievable by a threshold mechanism, even under strong selection. Contrary to expectation, multiple matings of colony foundresses impede the evolution of specialization. Overall, our model sheds light on the importance of considering the interaction between specific mechanisms and ecological requirements to better understand the evolutionary scenarios that lead to division of labor in complex systems. ELECTRONIC SUPPLEMENTARY MATERIAL: The online version of this article (doi:10.1007/s00265-012-1343-2) contains supplementary material, which is available to authorized users.

Evolutionary history of the greater white-toothed shrew (Crocidura russula) inferred from analysis of mtDNA, Y, and X chromosome markers.

We investigate the evolutionary history of the greater white-toothed shrew across its distribution in northern Africa and mainland Europe using sex-specific (mtDNA and Y chromosome) and biparental (X chromosome) markers. All three loci confirm a large divergence between eastern (Tunisia and Sardinia) and western (Morocco and mainland Europe) lineages, and application of a molecular clock to mtDNA divergence estimates indicates a more ancient separation (2.25 M yr ago) than described by some previous studies, supporting claims for taxonomic revision. Moroccan ancestry for the mainland European population is inconclusive from phylogenetic trees, but is supported by greater nucleotide diversity and a more ancient population expansion in Morocco than in Europe. Signatures of rapid population expansion in mtDNA, combined with low X and Y chromosome diversity, suggest a single colonization of mainland Europe by a small number of Moroccan shrews >38 K yr ago. This study illustrates that multilocus genetic analyses can facilitate the interpretation of species' evolutionary history but that phylogeographic inference using X and Y chromosomes is restricted by low levels of observed polymorphism.

TWEAK can induce cell death via endogenous TNF and TNF receptor 1.

TWEAK is a recently cloned novel member of the TNF ligand family. Here we show that soluble TWEAK is sufficient to induce apoptosis in Kym-1 cells within 18 h. TWEAK-induced apoptosis is indirect and is mediated by the interaction of endogenous TNF and TNF receptor (TNFR)1, as each TNFR1-Fc, neutralizing TNF-specific antibodies and TNFR1-specific Fab fragments efficiently antagonize cell death induction. In addition to this indirect mode of action, co-stimulation of Kym-1 cells with TWEAK enhances TNFR1-mediated cell death induction. In contrast to TNF, TWEAK does only modestly activate NF-kappaB or c-jun N-terminal kinase (JNK) in Kym-1 cells. Although TWEAK binding to Kym-1 cells is easily detectable by flow cytometric analysis, we found neither evidence for expression of the recently identified TWEAK receptor Apo3/TRAMP/wsl/DR3/LARD, nor indications for direct interactions of TWEAK with TNFR. Together, these characteristics of TWEAK-induced signaling in Kym-1 cells argue for the existence of an additional, still undefined non-death domain-containing TWEAK receptor in Kym-1 cells.

Long-term and long range migration of radioisotopes in terrestrial systems : mechanisms of radioisotopes (Cs, Sr, Pu, Am) mobilization in soils

Summary Artificial radionuclides were released in the environment during the atmospheric nuclear weapon tests and after accidental events involving nuclear industries. As a primary receptor of the deposition, the soil is a very sensitive compartment and understanding the interaction and migration of radionuclides within soils allows the development of scenario for the contamination risk of the population and of the environment. Most available field studies on radionuclides in soils only concern one or two isotopes, mostly 137Cs, and few physico-chemical soil parameters. The purpose of this study was a broader understanding of the radioecology of an Alpine valley. In a first part, we aimed to describe the depth distribution of 137Cs, 90Sr, 239+240Pu, and 241Am within different alpine soils and to identify some stable elements as indicators for accumulating layers. In the central part of the study, the goal was to investigate the repartition of ^Sr and 239Pu between the truly dissolved fraction and the colloidal fraction of the soil solutions and to identify the nature of colloids involved in the adsorption of ^Sr and 239Pu. These results were integrated in an "advection- sorption" transport model seeking to explain the migration of 239Pu and 90Sr within the soils and to assess the importance of colloidal transport for these two isotopes. A further aspect studied was the role of the competition between the radioisotopes (137Cs and 90Sr) and their stable chemical analogues (K and Ca) with respect to plant uptake by different plant species. The results on the depth distribution within the soils showed that 137Cs was mostly retained in the topsoil, to the exception of an organic-rich soil (Histosol 2) receiving important surface runoff, where migration down to a depth of 30 cm was observed. 137Cs depth distribution within the soils was similar to unsupported 210Pb depth distribution. The plant uptake of 137Cs clearly depended on the concentration of exchangeable potassium in the soils. Moreover, we showed that the 137Cs uptake by certain species of the taxonomic orders Poales and Rosales was more sensitive to the increase in exchangeable Κ compared to other orders. Strontium-90 was much more mobile in the soils than 137Cs and depth migration and accumulation in specific AI- and Fe-rich layers were found down to 30 cm. Copper and Ni showed accumulations in these same layers, indicating their potential to be used as indicators for the migration of ^Sr within the soils. In addition, we observed a 90Sr activity peak in the topsoil that can be attributable to recycling of 90Sr by plant uptake. We demonstrated for the first time that a part of 90Sr (at least 40%) was associated with the colloids in organic-rich soil solutions. Therefore, we predict a significant effect of the colloidal migration of ^Sr in organic-rich soil solutions. The plant uptake results for 90Sr indicated a phylogenetic effect between Non-Eudicot and Eudicots: the order Poales concentrating much less 90Sr than Eudicots do. Moreover, we were able to demonstrate that the sensitivity of the 90Sr uptake by 5 different Alpine plant species to the amount of exchangeable Ca was species-independent. Plutonium and 241Am accumulated in the second layer of all soils and only a slight migration deeper than 20 cm was observed. Plutonium and 241Am showed a similar depth distribution in the soils. The model results suggested that the present day migration of 239Pu was very slow and that the uptake by plants was negligible. 239Pu activities between 0.01 to 0.08 mBq/L were measured in the bulk soil solutions. Migration of 239Pu with the soil solution is dominated by colloidal transport. We reported strong evidences that humic substances were responsible of the sorption of 239Pu to the colloidal fraction of the soil solutions. This was reflected by the strong correlation between 239Pu concentrations and the content of (colloidal) organic matter in the soil solution. Résumé Certains radioéléments artificiels ont été disséminés dans l'environnement suite aux essais atmosphériques de bombes nucléaires et suite à des accidents impliquant les industries nucléaires. En tant que récepteur primaire de la déposition, le sol est un compartiment sensible et des connaissances sur les interactions et la migration des radioéléments dans le sol permettent de développer des modèles pour estimer la contamination de la population et de l'environnement. Actuellement, la plupart des études de terrain sur ce sujet concernent uniquement un ou deux radioéléments, surtout le 137Cs et peu d'études intègrent les paramètres du sol pour expliquer la migration des radioéléments. Le but général de cette étude était une compréhension étendue de la radio-écologie d'une vallée alpine. Notre premier objectif était de décrire la distribution en profondeur de 137Cs, ^Sr, 239+240pu et 241Am dans différents sols alpins en relation avec des éléments stables du sol, dans le but d'identifier des éléments stables qui pourraient servir d'indicateurs pour des horizons accumulateurs. L'objectif de la deuxième partie, qui était la partie centrale de l'étude, était d'estimer le pourcentage d'activité sous forme colloïdale du 239Pu et du 90Sr dans les solutions des sols. De plus nous avons déterminé la nature des colloïdes impliqués dans la fixation du ^Sr et 239Pu. Nous avons ensuite intégré ces résultats dans un modèle de transport développé dans le but de décrire la migration du 239Pu et 90Sr dans le sol. Finalement, nous avons étudié l'absorption de 137Cs et 90Sr par les plantes en fonction de l'espèce et de la compétition avec leur élément analogue stable (K et Ca). Les résultats sur la migration en profondeur du 137Cs ont montré que ce radioélément était généralement retenu en surface, à l'exception d'un sol riche en matière organique dans lequel nous avons observé une nette migration en profondeur. Dans tous les sols, la distribution en profondeur du 137Cs était corrélée avec la distribution du 210Pb. L'absorption du 137Cs par les plantes, était dépendante de la concentration en Κ échangeable dans le sol, le potassium étant un compétiteur. De plus, nous avons observé que les espèces ne réagissaient pas de la même manière aux variations de la concentration de Κ échangeable. En effet, les espèces appartenant aux ordres des Poales et des Rosales étaient plus sensibles aux variations de potassium échangeable dans le sol. Dans tous les sols Le 90Sr était beaucoup plus mobile que le 137Cs. En effet, nous avons observé des accumulations de 90Sr dans des horizons riches en Fe et Al jusqu'à 30 cm de profondeur. De plus, le Cu et le Ni montraient des accumulations dans les mêmes horizons que le 90Sr, indiquant qu'il pourrait être possible d'utiliser ces deux éléments comme analogues pour la migration du 90Sr. D'après le modèle développé, le pic de 90Sr dans les premiers centimètres du sol peut être attribué à du recyclage par les plantes. Le 90Sr en solution était principalement sous forme dissoute dans des solutions de sols peu organique (entre 60 et 100% de 90Sr dissous). Par contre, dans des solutions organiques, un important pourcentage de 90Sr (plus de 40%) était associé aux colloïdes. La migration colloïdale du 90Sr peut donc être significative dans des solutions organiques. Comme pour le 137Cs, l'absorption du 90Sr par les plantes dépendait de la concentration de son analogue chimique dans la fraction échangeable du sol. Par contre, les espèces de plantes étudiées avaient la même sensibilité aux variations de la concentration du calcium échangeable. Le plutonium et l'américium étaient accumulés dans le deuxième horizon du sol et nous avons observé seulement une faible migration plus profondément que 20 cm. Selon le modèle, la migration actuelle du plutonium est très lente et l'absorption par les plantes semble négligeable. Nous avons mesuré entre 0.01 et 0.08 mBq/L de 239Pu dans les solutions de sol brutes. La migration du plutonium par la solution du sol est due principalement aux colloïdes, probablement de nature humique. Résumé grand public Dans les années 1950 à 1960, l'environnement a été contaminé par des éléments radioactifs (radioéléments) artificiels provenant des essais des armes atomiques et de l'industrie nucléaire. En effet, durant ces années, les premiers essais de bombes atomiques se faisaient dans l'atmosphère, libérant de grandes quantités d'éléments radioactifs. De plus certains accidents impliquant l'industrie nucléaire civile ont contribué à la dissémination d'éléments radioactifs dans l'environnement. Ce fut par exemple le cas de l'accident de la centrale atomique de Tchernobyl en 1986 qui a causé une importante contamination d'une grande partie de l'Europe par le 137Cs. Lorsqu'ils sont libérés dans l'atmosphère, les radioéléments sont dispersés et transportés par les courants atmosphériques, puis peuvent être déposés dans l'environnement, principalement par les précipitations. Une fois déposés sur le sol, les radioéléments vont interagir avec les composants du sol et migrer plus ou moins vite. La connaissance des interactions des éléments radioactifs avec le sol est donc importante pour prédire les risques de contamination de l'environnement et de l'homme. Le but général de ce travail était d'évaluer la migration de différents éléments radioactifs (césium-137, strontium-90, plutonium et américium-241) à travers le sol. Nous avons choisi un site d'étude en milieu alpin (Val Piora, Tessin, Suisse), contaminé en radioéléments principalement par les retombées de l'accident de Tchernobyl et des essais atmosphériques de bombes atomiques. Dans un premier temps, nous avons caractérisé la distribution en profondeur des éléments radioactifs dans le sol et l'avons comparée à divers éléments stables. Cette comparaison nous a permit de remarquer que le cuivre et le nickel s'accumulaient dans les mêmes horizons du sol que le strontium-90 et pourraient donc être utilisés comme analogue pour la migration du strontium-90 dans les sols. Dans la plupart des sols étudiés, la migration du césium-137, du plutonium et de l'américium-241 était lente et ces radioéléments étaient donc accumulés dans les premiers centimètres du sol. Par contre, le strontium-90 a migré beaucoup plus rapidement que les autres radioéléments si bien qu'on observe des accumulations de strontium-90 à plus de 30 cm de profondeur. Les radioéléments migrent dans la solution du sol soit sous forme dissoute, soit sous forme colloïdale, c'est-à-dire associés à des particules de diamètre < Ιμηι. Cette association avec des colloïdes permet à des radioéléments peu solubles, comme le plutonium, de migrer plus rapidement qu'attendu. Nous avons voulu savoir quelle était la part de strontium-90 et plutonium associés à des colloïdes dans la solution du sol. Les résultats ont montré que le plutonium en solution était principalement associé à des colloïdes de type organique. Quant au strontium-90, ce dernier était en partie associé à des colloïdes dans des solutions de sol riches en matière organique, par contre, il était principalement sous forme dissoute dans les solutions de sol peu organiques. L'absorption de radioéléments par les plantes représente une voie importante pour le transfert vers la chaîne alimentaire, par conséquent pour la contamination de l'homme. Nous avons donc étudié le transfert du césium-137 et du strontium-90 de plusieurs sols vers différentes espèces de plantes. Les résultats ont montré que l'absorption des radioéléments par les plantes était liée à la concentration de leur analogue chimique (calcium pour le strontium-90 et potassium pour le césium- 137) dans la fraction échangeable du sol. De plus certaines espèces de plantes accumulent significativement moins de strontium-90.

The peroxisome proliferator-activated receptors at the cross-road of diet and hormonal signalling.

The peroxisome proliferator-activated receptors (PPARs) are members of the steroid/thyroid nuclear receptor superfamily of ligand-activated transcription factors. To date, three isotypes have been identified, alpha, beta and gamma, encoded by three different genes. The alpha isotype is expressed at high levels in the liver where it has a role in lipid oxidation. Its expression and activity follow a diurnal rhythm that parallels the circulating levels of corticosterone in the bloodstream. The gamma isotype on the other hand, is mainly expressed in adipose tissue and has a critical role in adipocyte differentiation and lipid storage. The function of the ubiquitously expressed isotype, PPAR beta, remains to be determined. Besides fulfilling different roles in lipid metabolism, the different PPAR isotypes also have different ligand specificities. A new approach to identify ligands was developed based on the ligand-dependent interaction of PPAR with the recently characterized co-activator SRC-1. This so-called CARLA assay has allowed the identification of fatty acids and eicosanoids as PPAR ligands. Although the evidence clearly links PPAR isotypes to distinct functions, the molecular basis for this isotype-specificity is still unclear. All three isotypes are able to bind the same consensus response element, formed by a direct repeat of two AGGTCA hexamers separated by one base, though with different affinities. We recently demonstrated that besides the core DR-1 element, the 5' flanking sequence should be included in the definition of a PPRE. Interestingly, the presence of this flanking sequence is of particular importance in the context of PPAR alpha binding. Moreover, it reflects the polarity of the PPAR-RXR heterodimer on DNA, with PPAR binding to the 5' half-site and RXR binding to the 3' half-site. This unusual polarity may confer unique properties to the bound heterodimer with respect to ligand binding and interaction with co-activators and corepressors.

Saccharomyces cerevisiae Dmc1 and Rad51 Proteins Preferentially Function with Tid1 and Rad54 Proteins, Respectively, to Promote DNA Strand Invasion during Genetic Recombination.

The Saccharomyces cerevisiae Dmc1 and Tid1 proteins are required for the pairing of homologous chromosomes during meiotic recombination. This pairing is the precursor to the formation of crossovers between homologs, an event that is necessary for the accurate segregation of chromosomes. Failure to form crossovers can have serious consequences and may lead to chromosomal imbalance. Dmc1, a meiosis-specific paralog of Rad51, mediates the pairing of homologous chromosomes. Tid1, a Rad54 paralog, although not meiosis-specific, interacts with Dmc1 and promotes crossover formation between homologs. In this study, we show that purified Dmc1 and Tid1 interact physically and functionally. Dmc1 forms stable nucleoprotein filaments that can mediate DNA strand invasion. Tid1 stimulates Dmc1-mediated formation of joint molecules. Under conditions optimal for Dmc1 reactions, Rad51 is specifically stimulated by Rad54, establishing that Dmc1-Tid1 and Rad51-Rad54 function as specific pairs. Physical interaction studies show that specificity in function is not dictated by direct interactions between the proteins. Our data are consistent with the hypothesis that Rad51-Rad54 function together to promote intersister DNA strand exchange, whereas Dmc1-Tid1 tilt the bias toward interhomolog DNA strand exchange.

Information sharing and social network dynamics : a coevolutionary approach

The capacity to interact socially and share information underlies the success of many animal species, humans included. Researchers of many fields have emphasized the evo¬lutionary significance of how patterns of connections between individuals, or the social networks, and learning abilities affect the information obtained by animal societies. To date, studies have focused on the dynamics either of social networks, or of the spread of information. The present work aims to study them together. We make use of mathematical and computational models to study the dynamics of networks, where social learning and information sharing affect the structure of the population the individuals belong to. The number and strength of the relationships between individuals, in turn, impact the accessibility and the diffusion of the shared information. Moreover, we inves¬tigate how different strategies in the evaluation and choice of interacting partners impact the processes of knowledge acquisition and social structure rearrangement. First, we look at how different evaluations of social interactions affect the availability of the information and the network topology. We compare a first case, where individuals evaluate social exchanges by the amount of information that can be shared by the partner, with a second case, where they evaluate interactions by considering their partners' social status. We show that, even if both strategies take into account the knowledge endowments of the partners, they have very different effects on the system. In particular, we find that the first case generally enables individuals to accumulate higher amounts of information, thanks to the more efficient patterns of social connections they are able to build. Then, we study the effects that homophily, or the tendency to interact with similar partners, has on knowledge accumulation and social structure. We compare the case where individuals who know the same information are more likely to learn socially from each other, to the opposite case, where individuals who know different information are instead more likely to learn socially from each other. We find that it is not trivial to claim which strategy is better than the other. Depending on the possibility of forgetting information, the way new social partners can be chosen, and the population size, we delineate the conditions for which each strategy allows accumulating more information, or in a faster way For these conditions, we also discuss the topological characteristics of the resulting social structure, relating them to the information dynamics outcome. In conclusion, this work paves the road for modeling the joint dynamics of the spread of information among individuals and their social interactions. It also provides a formal framework to study jointly the effects of different strategies in the choice of partners on social structure, and how they favor the accumulation of knowledge in the population. - La capacité d'interagir socialement et de partager des informations est à la base de la réussite de nombreuses espèces animales, y compris les humains. Les chercheurs de nombreux domaines ont souligné l'importance évolutive de la façon dont les modes de connexions entre individus, ou réseaux sociaux et les capacités d'apprentissage affectent les informations obtenues par les sociétés animales. À ce jour, les études se sont concentrées sur la dynamique soit des réseaux sociaux, soit de la diffusion de l'information. Le présent travail a pour but de les étudier ensemble. Nous utilisons des modèles mathématiques et informatiques pour étudier la dynamique des réseaux, où l'apprentissage social et le partage d'information affectent la structure de la population à laquelle les individus appartiennent. Le nombre et la solidité des relations entre les individus ont à leurs tours un impact sur l'accessibilité et la diffusion de l'informa¬tion partagée. Par ailleurs, nous étudions comment les différentes stratégies d'évaluation et de choix des partenaires d'interaction ont une incidence sur les processus d'acquisition des connaissances ainsi que le réarrangement de la structure sociale. Tout d'abord, nous examinons comment des évaluations différentes des interactions sociales influent sur la disponibilité de l'information ainsi que sur la topologie du réseau. Nous comparons un premier cas, où les individus évaluent les échanges sociaux par la quantité d'information qui peut être partagée par le partenaire, avec un second cas, où ils évaluent les interactions en tenant compte du statut social de leurs partenaires. Nous montrons que, même si les deux stratégies prennent en compte le montant de connaissances des partenaires, elles ont des effets très différents sur le système. En particulier, nous constatons que le premier cas permet généralement aux individus d'accumuler de plus grandes quantités d'information, grâce à des modèles de connexions sociales plus efficaces qu'ils sont capables de construire. Ensuite, nous étudions les effets que l'homophilie, ou la tendance à interagir avec des partenaires similaires, a sur l'accumulation des connaissances et la structure sociale. Nous comparons le cas où des personnes qui connaissent les mêmes informations sont plus sus¬ceptibles d'apprendre socialement l'une de l'autre, au cas où les individus qui connaissent des informations différentes sont au contraire plus susceptibles d'apprendre socialement l'un de l'autre. Nous constatons qu'il n'est pas trivial de déterminer quelle stratégie est meilleure que l'autre. En fonction de la possibilité d'oublier l'information, la façon dont les nouveaux partenaires sociaux peuvent être choisis, et la taille de la population, nous déterminons les conditions pour lesquelles chaque stratégie permet d'accumuler plus d'in¬formations, ou d'une manière plus rapide. Pour ces conditions, nous discutons également les caractéristiques topologiques de la structure sociale qui en résulte, les reliant au résultat de la dynamique de l'information. En conclusion, ce travail ouvre la route pour la modélisation de la dynamique conjointe de la diffusion de l'information entre les individus et leurs interactions sociales. Il fournit également un cadre formel pour étudier conjointement les effets de différentes stratégies de choix des partenaires sur la structure sociale et comment elles favorisent l'accumulation de connaissances dans la population.

Auditory spatio-temporal brain dynamics and their consequences for multisensory interactions in humans.

Recent multisensory research has emphasized the occurrence of early, low-level interactions in humans. As such, it is proving increasingly necessary to also consider the kinds of information likely extracted from the unisensory signals that are available at the time and location of these interaction effects. This review addresses current evidence regarding how the spatio-temporal brain dynamics of auditory information processing likely curtails the information content of multisensory interactions observable in humans at a given latency and within a given brain region. First, we consider the time course of signal propagation as a limitation on when auditory information (of any kind) can impact the responsiveness of a given brain region. Next, we overview the dual pathway model for the treatment of auditory spatial and object information ranging from rudimentary to complex environmental stimuli. These dual pathways are considered an intrinsic feature of auditory information processing, which are not only partially distinct in their associated brain networks, but also (and perhaps more importantly) manifest only after several tens of milliseconds of cortical signal processing. This architecture of auditory functioning would thus pose a constraint on when and in which brain regions specific spatial and object information are available for multisensory interactions. We then separately consider evidence regarding mechanisms and dynamics of spatial and object processing with a particular emphasis on when discriminations along either dimension are likely performed by specific brain regions. We conclude by discussing open issues and directions for future research.

A Candidate HIV/AIDS Vaccine (MVA-B) that Enhances the Magnitude and Polyfunctionality of Memory HIV-1-Specific T-Cell Responses

Background: The poxvirus vector Modified Vaccinia Virus Ankara (MVA) expressing HIV-1 Env, Gag, Pol and Nef antigens from clade B (MVA-B) is currently used as a HIV/AIDS vaccine candidate. A general strategy to try to improve the immunogenicity of poxvirus HIV-1 vaccine candidates is the deletion of known or suggested immunomodulatory vaccinia virus (VACV) genes.Methods: We have generated and characterized the innate immune sensing and the immunogenicity profile of a new HIV-1 vaccine candidate, which contains a deletion in a VACV gene.Results: We show that this VACV protein is expressed early during virus infection and localizes to the cytoplasm of infected cells. Deletion of this VACV gene from the MVA-B had no effect on virus growth kinetics; therefore this VACV protein is not essential for virus replication. The innate immune signals elicited by the MVA-B deletion mutant in human macrophages and monocyte-derived dendritic cells were characterized. In a DNA prime/MVA boost immunization protocol in mice, flow cytometry analysis revealed that the MVA-B deletion mutant enhanced the magnitude and polyfunctionality of the HIV-1-specific CD4 + and CD8 + T-cell memory immune responses, with most of the HIV-1 responses mediated by the CD8 + T-cell compartment with an effector phenotype. Significantly, while MVA-B induced preferentially Env- and Gag-specific CD8 + T-cell responses, the MVA-B deletion mutant induced more GPN-specific CD8 + T-cell responses. Furthermore, the MVA-B deletion mutant enhanced the levels of antibodies against Env in comparison with MVA-B.Conclusion: These findings revealed that this new VACV protein can be considered as an immunomodulator and that deleting this gene in MVA-B confers an immunological benefit by inducing innate immune responses and increasing the magnitude and quality of the T-cell memory immune responses to HIV-1 antigens. Our observations are relevant for the improvement of MVA vectors as HIV-1 vaccines.

Prediction of soil shear strength in agricultural and natural environments of the Brazilian Cerrado

The objective of this work was to develop uni- and multivariate models to predict maximum soil shear strength (τmax) under different normal stresses (σn), water contents (U), and soil managements. The study was carried out in a Rhodic Haplustox under Cerrado (control area) and under no-tillage and conventional tillage systems. Undisturbed soil samples were taken in the 0.00-0.05 m layer and subjected to increasing U and σn, in shear strength tests. The uni- and multivariate models - respectively τmax=10(a+bU) and τmax=10(a+bU+cσn) - were significant in all three soil management systems evaluated and they satisfactorily explain the relationship between U, σn, and τmax. The soil under Cerrado has the highest shear strength (τ) estimated with the univariate model, regardless of the soil water content, whereas the soil under conventional tillage shows the highest values with the multivariate model, which were associated to the lowest water contents at the soil consistency limits in this management system.

Immunological mechanisms underlying infectious and chronic lung diseases

Le système respiratoire permet l'échange de gaz entre un organisme et son environnement. Pour fonctionner efficacement, il doit lutter contre les infections tout en maintenant une tolérance aux particules inoffensives. Les cytokines sont des petites protéines qui permettent la communication entre les différentes cellules et jouent un rôle important dans la régulation de l'homéostasie et de l'immunité des surfaces pulmonaires. Une production altérée des cytokines sous-tend beaucoup de maladies du système pulmonaire. Ainsi, la compréhension de la biologie fondamentale des cytokines pourrait contribuer à la mise au point de nouveaux traitements. Dans le cadre de cette thèse, nous avons étudié le rôle de deux cytokines, le TSLP (Thymic stromal lymphopoietin) et l'IL-17 (Interleukin 17) dans les réponses immunitaires bénéfiques et nuisibles en utilisant des modèles précliniques de souris des maladies pulmonaires. L'asthme est une maladie qui est caractérisée par la bronchoconstriction réversible, l'inflammation des voies respiratoires inférieures, l'hyperréactivité bronchique et le remodelage tissulaire. Le type d'inflammation affectant les voies respiratoires et la présence ou non d'allergie permettent d'établir les différents types d'asthme. La TSLP est une cytokine qui est principalement exprimée à des niveaux élevés dans les poumons de patients souffrant d'asthme allergique. En conséquence, la majeure partie de la recherche sur la TSLP a mis l'accent sur le rôle joué par celle- ci dans les réponses négatives conduisant au développement de l'asthme allergique. Dans cette thèse, nous montrons que la TSLP joue aussi un rôle bénéfique dans les réponses immunitaires pulmonaires. Nous avons découvert que la TSLP atténue la grippe en augmentant les réponses des lymphocytes T cytotoxiques contre le virus. Nous avons également étudié la fonction de la TSLP dans l'asthme non allergique. Contrairement à l'asthme allergique, nous avons constaté que la TSLP diminue les réponses inflammatoires dans l'asthme non allergique en réglant la production de l'IL-17, une cytokine qui favorise la maladie. Ainsi, nous démontrons les fonctions pleiotropes de la TSLP dans des contextes spécifiques de la maladie. Nos résultats ont des implications importantes pour le développement de thérapies ciblant la TSLP dans l'asthme. Dans la deuxième partie de la thèse, nous avons étudié les mécanismes pathogéniques qui sous-tendent le développement de la broncho-pneumopathie chronique obstructive (BPCO). La BPCO est une maladie chronique le plus largement associée aux fumeurs. Elle est caractérisée par une limitation progressive et irréversible du débit d'air et la destruction de la structure des poumons. L'augmentation globale de l'incidence de la maladie encourage grandement la compréhension des mécanismes pathogéniques et l'identification de nouvelles cibles thérapeutiques. Nous avons découvert que les micro-organismes trouvés dans les voies respiratoires aggravent la maladie en augmentant la production de l'IL-17. L'IL-17 est une cytokine inflammatoire qui est impliquée dans plusieurs maladies pulmonaires chroniques, dont la BPCO. Dans notre modèle animal de la maladie, nous avons neutralisé 1ÌL-17A en utilisant un anticorps spécifique et observé une reprise de la fonction pulmonaire. Dans cette étude, nous avons identifié 2 axes potentiels pour l'intervention thérapeutique contre la BPCO. Cibler les bactéries dans les voies respiratoires soit par l'utilisation d'antibiotiques ou l'utilisation de thérapies à base immunitaire qui antagonisent l'activité spécifiques de l'IL-17. Dans l'avenir, notre laboratoire va collaborer avec des cliniciens pour acquérir des échantillons humains et tester la pertinence de nos résultats dans la maladie humaine. -- L'interaction avec l'environnement extérieur est vitale pour le fonctionnement du système respiratoire. Par conséquent, ce dernier a adopté une multitude de réseaux effecteurs et régulateurs qui permettent de distinguer les particules inhalées comme «dangereuses» ou «inoffensives» et de réagir en conséquence. L'équilibre entre ces réseaux est essentielle pour lutter contre le «danger» déclenché par une infection ou des dommages, et finalement pour le retour à l'homéostasie. Le milieu de cytokine local contribue de manière significative à la mise au point de ces réponses. Ainsi, la caractérisation du rôle des cytokines dans l'état d'équilibre et la maladie a des implications claires pour les interventions thérapeutiques dans les maladies respiratoires aiguës et chroniques. Cette thèse a porté sur le rôle des cytokines, la lymphopoïétine stromale thymique (TSLP) et TIL-17A dans l'élaboration de réponses immunitaires pulmonaires. La TSLP est principalement produite par les cellules épithéliales et peut cibler une myriade de cellules immunitaires. Bien qu'elle ait été montrée être un puissant inducteur des réponses de type Th2, son rôle dans d'autres contextes inflammatoires est relativement inexploré. Dans le premier projet de cette thèse, nous avons découvert une nouvelle fonction de la TSLP dans l'immunité antivirale contre la grippe, une infection virale. Nous avons constaté que la TSLP a réglementé la réponse neutrophile au début de l'infection, en amplifiant l'immunité adaptative spécifique du virus. Mécaniquement, la TSLP a augmenté l'expression de l'IL-15 et du CD70 sur les cellules dendritiques recrutées dans les poumons suite à l'infection et a renforcé leur capacité de stimuler localement les lymphocytes T CD8+ spécifiques du virus. En outre, nous avons étudié la TSLP dans le cadre de divers phénotypes de l'asthme et également démontré l'impact pléiotropique qu'elle a sur les réponses immunitaires pulmonaires. En accord avec les rapports précédents, nous avons constaté que la TSLP a exacerbé l'inflammation atopique médiée par le Th2. En revanche la TSLP a réduit les réponses de l'IL-17A et l'inflammation neutrophile subséquente dans le modèle non atopique, ainsi que l'exacerbation du modèle atopique provoqué par une infection virale. Nos résultats démontrent une dichotomie dans le rôle de la TSLP dans la pathogenèse de l'asthme et soulignent la nécessité d'envisager plusieurs phénotypes d'asthme pour une évaluation approfondie de son potentiel thérapeutique dans cette maladie. Dans la seconde partie de cette thèse, nous avons caractérisé les mécanismes pathogènes qui sous-tendent la broncho-pneumopathie chronique obstructive (BPCO). La BPCO est une maladie hétérogène définie par une diminution progressive de la fonction pulmonaire. Bien que des déclencheurs environnementaux puissent aggraver la maladie, chez les personnes sensibles une maladie établie peut progresser à travers un cercle inflammatoire auto-entretenu. Nous avons cherché à définir les mécanismes sous-jacents à l'aide d'un modèle murin d'inflammation chronique, qui reproduit les caractéristiques pathologiques de la maladie humaine. Puisqu'ont été associés à la BPCO sévère des changements dans le microbiome des voies respiratoires, nous avons supposé que les signaux dérivés de certains microbes pourraient favoriser des voies inflammatoires chroniques de progression de la maladie. Nous avons observé que, en l'absence d un microbiome, la maladie s'est améliorée tel que démontré par une réduction de l'inflammation des voies respiratoires et une amélioration de la fonction pulmonaire. Cela a été lié spécifiquement à une production réduite d'IL-17A, une cytokine qui a été impliquée dans la maladie humaine. De plus la cinétique de production de 1IL- 17A dépendant du microbiote est corrélé à la sévérité de la maladie. Sur la base de ces données, la neutralisation de l'IL-17A a également eu un effet bénéfique sur l'évolution de la maladie. Le rôle significatif de 1TL-17A dans l'aggravation de la maladie a été couplé à sa capacité à engager un dialogue entre les voies inflammatoires innées et adaptatives. Il a influencé le recrutement et le phénotype des neutrophiles et des macrophages, ce qui a eu un impact direct et indirect sur la formation et la fonction des tissus lymphoïdes tertiaires associée à des stades sévères de la maladie. -- The interaction with the external environment is vital for the functioning of the respiratory system. Consequently, it has adopted a multitude of effector and regulatory networks that enable it to distinguish inhaled particles as 'dangerous' or 'innocuous' and respond accordingly. The balance between these networks is crucial to counteract the 'danger' triggered by infection or damage, and ultimately return to homeostasis. The local cytokine milieu contributes significantly to the fine- tuning of these responses. Thus, characterizing the role of cytokines in steady state and disease has clear implications for therapeutic interventions in acute and chronic respiratory disorders. This thesis focused on the role of the cytokines, thymic stromal lymphopoietin (TSLP) and IL-17A in shaping pulmonary immune responses. TSLP is primarily produced by barrier epithelial cells and can target a myriad of immune cells. Although it has been shown to be potent inducer of Th2 type responses, its role in other inflammatory settings is relatively unexplored. In the first project of this thesis, we discovered a novel function of TSLP in antiviral immunity to Influenza A infection. We found that while TSLP regulated the early neutrophilic response to infection, it amplified virus specific adaptive immunity. Mechanistically, TSLP enhanced the expression of IL-15 and CD70 on the lung recruited inflammatory dendritic cells and strengthened their ability to stimulate virus specific CD8+ T cell responses locally. In addition we investigated TSLP in the context of diverse asthma phenotypes and further demonstrated the pleiotropic impact it has on pulmonary immune responses. In concurrence with previous reports we found that TSLP exacerbated Th2 mediated atopic inflammation. In contrast TSLP curtailed IL-17A responses and subsequent neutrophilic inflammation in the non-atopic model as well as virus induced exacerbation of the atopic model. Our findings demonstrate a dichotomy in the role of TSLP in asthma pathogenesis and emphasize the need to consider multiple asthma phenotypes for a thorough evaluation of its therapeutic potential in this disease. In the next part of this thesis we characterized the pathogenic mechanisms underlying chronic obstructive pulmonary disease. COPD is a heterogeneous disease defined by a progressive decline in lung function. Although environmental triggers exacerbate the disease, in susceptible individuals the established disease can progress through a self-sustained inflammatory circle. We sought to delineate the underlying mechanisms by using a murine model of chronic inflammation, which reproduced key pathological features of the human disease. As changes in the airway microbiome have been linked to severe COPD, we speculated that microbial derived signals could facilitate the establishment of chronic inflammatory pathways that favour disease progression. We found that the absence of a microbiota ameliorated disease, exhibited by a reduction in airway inflammation and an improvement in lung function. This was linked specifically to an impaired production of IL-17A, a cytokine that has been implicated in human disease. Moreover the kinetics of microbiota-dependent IL-17A production correlated with the disease severity. Based on these data targeted neutralization of IL-17A also had a beneficiai effect on the disease outcome. The prominent role played by IL-I7A in driving the disease was coupled to its ability in engaging and mediating cross talk between pathogenic innate and adaptive immune pathways. It influenced the recruitment and phenotype of neutrophils and macrophages, as well as impacted upon the formation and function of tertiary lymphoid tissue associated with severe disease. Thus, temporal and spatial changes in cytokine production, their cellular targets and interaction with the local milieu determine the balance between immunity and pathology in the lung. Collectively our findings provide novel mechanistic insights in the complex role played by cytokines in orchestrating pulmonary immune responses and have clear implications for human disease.