Organisation et modulation du réseau neuronal de la respiration chez la lamproie.

Les mécanismes neuronaux contrôlant la respiration sont présentement explorés à l’aide de plusieurs modèles animaux incluant le rat et la grenouille. Nous avons utilisé la lamproie comme modèle animal nous permettant de caractériser les réseaux de neurones du tronc cérébral qui génèrent et modulent le rythme respiratoire. Nous avons d’abord caractérisé une nouvelle population de neurones, dans le groupe respiratoire paratrigéminal (pTRG), une région du tronc cérébral essentielle à la genèse du rythme respiratoire chez la lamproie. Les neurones de cette région sont actifs en phase avec le rythme respiratoire. Nous avons montré que ces neurones possèdent une arborisation axonale complexe, incluant des projections bilatérales vers les groupes de motoneurones du tronc cérébral qui activent les branchies ainsi que des connexions reliant les pTRG de chaque côté du tronc cérébral. Ces résultats montrent que le pTRG contient un groupe de cellules qui active les motoneurones respiratoires des deux côtés et qui pourrait être impliqué dans la synchronisation bilatérale du rythme respiratoire. Nous avons ensuite étudié les mécanismes neuronaux par lesquels le rythme respiratoire est augmenté en lien avec l’effort physique. Nous avons montré que la région locomotrice du mésencéphale (MLR), en plus de son rôle dans la locomotion, active les centres respiratoires pendant la nage, et même en anticipation. Les neurones de la MLR projetant vers les centres locomoteurs et respiratoires sont ségrégés anatomiquement, les neurones localisés plus dorsalement étant ceux qui possèdent des projections vers les centres respiratoires. Nous avons aboli la contribution de la partie dorsale de la MLR aux changements respiratoires en injectant des bloqueurs des récepteurs glutamatergiques localement, sur des préparations semi-intactes. Nous avons montré que lors d’épisodes de nage, une majeure partie de l’effet respiratoire est abolie par ces injections, suggérant un rôle prépondérant des neurones de cette région dans l’augmentation respiratoire pendant la locomotion. Nos résultats confirment que le rythme respiratoire est généré par une région rostrolatérale du pons de la lamproie et montrent que des connexions des centres locomoteurs arrivent directement à cette région et pourraient être impliquées dans l’augmentation respiratoire reliée à l’effort physique.

L'oeuvre d'art fictive dans le roman contemporain : immersion, intermédialité et interaction.

Ce mémoire s’intéresse à la présence des œuvres d’art fictives dans le roman contemporain. Leur description précise remet en question les codes de la représentation et soumet le lecteur à une autre forme d’expérience face à l’œuvre d’art. C’est à travers les concepts d’immersion, d’intermédialité et d’interaction que la fiction de l’œuvre d’art dans le texte sera ici abordée à travers trois différents romans, soit The Body Artist de Don DeLillo, La Carte et le territoire de Michel Houellebecq et Œuvres d’Édouard Levé. La transformation de l’expérience de lecture suggère un renouvellement de l’esthétique littéraire, accentuant l’importance de la participation du lecteur dans la démarche créatrice, et ouvrant les possibilités de la transmission de l’art contemporain. Les dispositifs propres au récit sont mis de l’avant pour intégrer le médium visuel, et ainsi questionner le rapport à l’attribution du sens de l’œuvre d’art, à son interprétation et à sa perception. Le présent mémoire tentera de proposer des possibilités pour l’art contemporain de se manifester à l’extérieur des institutions muséales traditionnelles, permettant ainsi de considérer l’immersion littéraire comme étant non seulement une expérience de lecture, mais aussi une approche face à l’art visuel.

Étude des mécanismes psychophysiologiques de la modulation volontaire de la douleur par le biofeedback et la respiration.

Bien que la douleur soit une expérience subjective universelle, la façon de la percevoir et de l’interpréter est modulée par une multitude de facteurs. Plusieurs interventions cognitives se sont montrées efficaces pour réduire la douleur dans des conditions cliniques et expérimentales. Cette thèse s’intéressera particulièrement aux mécanismes psychophysiologiques impliqués dans les stratégies de modulation volontaire de la douleur. Ces stratégies sont intéressantes puisqu’elles encouragent une prise en charge par l’individu, lui permettant de jouer un rôle actif dans la régulation de sa douleur. La première étude s’intéresse à l’efficacité du biofeedback comme moyen de modulation volontaire de la douleur. Il s’agissait de déterminer si le fait de présenter une rétroaction de l’amplitude du réflex RIII (évoqué par une stimulation électrique du nerf sural) au cours d’un entraînement de plusieurs essais permettrait au participant d’adopter des stratégies de modulation de la douleur et d’activer volontairement des mécanismes de contrôle descendant de la douleur. De façon à évaluer spécifiquement les changements induits par le biofeedback, la modulation du réflexe RIII et de la douleur était comparée dans trois groupes (biofeedback valide, faux biofeedback et groupe contrôle sans rétroaction). Dans les trois groupes, il était suggéré aux participants d’utiliser des stratégies cognitives de modulation de la douleur (attention, modulation de la respiration, réévaluation cognitive et imagerie mentale) afin d’augmenter ou de diminuer leur réflexe RIII comparativement à leur niveau de base. Les résultats de notre étude indiquent que les participants des 3 groupes ont réussi à moduler leur réflexe RIII (p<0,001) ainsi que leurs évaluations de douleur (p<0,001) (intensité et désagrément). Les résultats de notre étude montrent que l’entraînement au biofeedback n’était pas nécessaire pour obtenir une modulation du réflexe RIII et de la douleur, ce qui suggère que l’utilisation de stratégies cognitives pourrait être suffisante pour déclencher des mécanismes de contrôle de la douleur. La deuxième étude découle de la première et s’intéressait à l’influence de la fréquence et de la phase respiratoire sur la nociception spinale, l’activité cérébrale et la perception de douleur. Le contrôle volontaire de la respiration est un moyen commun de régulation des émotions et est fréquemment utilisé en combinaison avec d’autres techniques (ex. : relaxation, méditation) dans le but de réguler la douleur. Les participants étaient invités à synchroniser leur respiration à des indices sonores indiquant le moment de l’inspiration et de l’expiration. Trois patrons de respiration étaient proposés (respiration à 0,1Hz avec une inspiration de 4 secondes, respiration à 0,1Hz avec une inspiration de 2 secondes et respiration à 0,2Hz avec une inspiration de 2 secondes. La moitié des stimulations étaient données durant l’inspiration et l’autre moitié durant l’expiration. Afin d’évaluer l’effet de ces manipulations, l’amplitude du RIII, l’évaluation subjective d’intensité de la douleur et de l’anxiété suscitée par le choc en plus des potentiels évoqués étaient mesurés. Les résultats de cette étude démontrent que les évaluations d’intensité de la douleur n’étaient pas affectées par le patron respiratoire (p=0,3), mais étaient statistiquement plus basses durant l’inspiration comparativement à l’expiration (p=0,02). Un effet de phase (p=0,03) était également observé sur les potentiels évoqués durant la condition de respiration à 0,1hHz avec une inspiration de 2 secondes comparativement au patron de respiration de 0,2Hz. Paradoxalement, l’amplitude du réflexe RIII était augmenté durant l’inspiration (p=0,02) comparativement à l’expiration. Ces résultats montrent que la manipulation de la fréquence et de la phase respiratoires (par une synchronisation imposée) a un effet marginal sur les évaluations de douleur et sur l’activité cérébrale et spinale évoquée par une stimulation électrique (douleur aigüe). Cela suggère que d’autres mécanismes contribuent aux effets analgésiques observés dans la relaxation et la méditation. Plus largement, nos résultats font état de la nécessité d’études plus approfondies avec une méthodologie plus rigoureuse afin de contrôler les effets non spécifiques aux traitements évalués. Une meilleure connaissance des mécanismes sous-tendant chaque stratégie permettrait de mieux cibler les clientèles susceptibles d’y répondre et de mieux considérer le ratio coût bénéfice de chaque traitement.

Radiothérapie asservie à la respiration en combinaison avec l'utilisation d'un faisceau sans filtre égalisateur

La radiothérapie stéréotaxique corporelle (SBRT) est une technique couramment employée pour le traitement de tumeurs aux poumons lorsque la chirurgie n’est pas possible ou refusée par le patient. Une complication de l’utilisation de cette méthode provient du mouvement de la tumeur causé par la respiration. Dans ce contexte, la radiothérapie asservie à la respiration (RGRT) peut être bénéfique. Toutefois, la RGRT augmente le temps de traitement en raison de la plus petite proportion de temps pour laquelle le faisceau est actif. En utilisant un faisceau de photons sans filtre égalisateur (FFF), ce problème peut être compensé par le débit de dose plus élevé d’un faisceau FFF. Ce mémoire traite de la faisabilité d’employer la technique de RGRT en combinaison avec l’utilisation un faisceau FFF sur un accélérateur Synergy S (Elekta, Stockholm, Suède) avec une ceinture pneumatique, le Bellows Belt (Philips, Amsterdam, Pays-Bas), comme dispositif de suivi du signal respiratoire. Un Synergy S a été modifié afin de pouvoir livrer un faisceau 6 MV FFF. Des mesures de profils de dose et de rendements en profondeur ont été acquises en cuve à eau pour différentes tailles de champs. Ces mesures ont été utilisées pour créer un modèle du faisceau 6 MV FFF dans le système de planification de traitement Pinnacle3 de Philips. Les mesures ont été comparées au modèle à l’aide de l’analyse gamma avec un critère de 2%, 2 mm. Par la suite, cinq plans SBRT avec thérapie en arc par modulation volumétrique (VMAT) ont été créés avec le modèle 6 MV du Synergy S, avec et sans filtre. Une comparaison des paramètres dosimétriques a été réalisée entre les plans avec et sans filtre pour évaluer la qualité des plans FFF. Les résultats révèlent qu’il est possible de créer des plans SBRT VMAT avec le faisceau 6 MV FFF du Synergy S qui sont cliniquement acceptables (les crières du Radiation Therapy Oncology Group 0618 sont respectés). Aussi, une interface physique de RGRT a été mise au point pour remplir deux fonctions : lire le signal numérique de la ceinture pneumatique Bellows Belt et envoyer une commande d’irradiation binaire au linac. L’activation/désactivation du faisceau du linac se fait par l’entremise d’un relais électromécanique. L’interface comprend un circuit électronique imprimé fait maison qui fonctionne en tandem avec un Raspberry Pi. Un logiciel de RGRT a été développé pour opérer sur le Raspberry Pi. Celui-ci affiche le signal numérique du Bellows Belt et donne l’option de choisir les limites supérieure et inférieure de la fenêtre d’irradiation, de sorte que lorsque le signal de la ceinture se trouve entre ces limites, le faisceau est actif, et inversement lorsque le signal est hors de ces limites. Le logiciel envoie donc une commande d’irradiation au linac de manière automatique en fonction de l’amplitude du signal respiratoire. Finalement, la comparaison entre la livraison d’un traitement standard sans RGRT avec filtre par rapport à un autre plan standard sans RGRT sans filtre démontre que le temps de traitement en mode FFF est réduit en moyenne de 54.1% pour un arc. De la même manière, la comparaison entre la livraison d’un traitement standard sans RGRT avec filtre par rapport à un plan de RGRT (fenêtre d’irradiation de 75%) sans filtre montre que le temps de traitement de RGRT en mode FFF est réduit en moyenne de 27.3% par arc. Toutefois, il n’a pas été possible de livrer des traitements de RGRT avec une fenêtre de moins de 75%. Le linac ne supporte pas une fréquence d’arrêts élevée.

Respiration and photosynthesis.

Estudia la asombrosa capacidad de la plantas para convertir la luz solar en energía. Ayuda a los estudiantes de entre once y catorce años a entender porque las hojas son anchas y planas, porque los árboles de hoja perenne se mantienen verdes durante el invierno, y la jerarquía que existe en la cadena alimentaria.

Respiration for life vs. respiration for speech

This paper examines the differences between respiration for life and respiration for speech and how it can help with teaching intelligible speech.

Comparison of methane produced by straw fed sheep in open-circuit respiration with methane predicted by fermentation characteristics measured by an in vitro gas procedure

Reducing carbon conversion of ruminally degraded feed into methane increases feed efficiency and reduces emission of this potent greenhouse gas into the environment. Accurate, yet simple, predictions of methane production of ruminants on any feeding regime are important in the nutrition of ruminants, and in modeling methane produced by them. The current work investigated feed intake, digestibility and methane production by open-circuit respiration measurements in sheep fed 15 untreated, sodium hydroxide (NaOH) treated and anhydrous ammonia (NH3) treated wheat, barley and oat straws. In vitro fermentation characteristics of straws were obtained from incubations using the Hohenheim gas production system that measured gas production, true substrate degradability, short-chain fatty acid production and efficiency of microbial production from the ratio of truly degraded substrate to gas volume. In the 15 straws, organic matter (OM) intake and in vivo OM digestibility ranged from 563 to 1201 g and from 0.464 to 0.643, respectively. Total daily methane production ranged from 13.0 to 34.4 l, whereas methane produced/kg OM matter apparently digested in vivo varied from 35.0 to 61.8 l. The OM intake was positively related to total methane production (R2 = 0.81, P<0.0001), and in vivo OM digestibility was also positively associated with methane production (R2 = 0.67, P<0.001), but negatively associated with methane production/kg digestible OM intake (R2 = 0.61, P<0.001). In the in vitro incubations of the 15 straws, the ratio of acetate to propionate ranged from 2.3 to 2.8 (P<0.05) and efficiencies of microbial production ranged from 0.21 to 0.37 (P<0.05) at half asymptotic gas production. Total daily methane production, calculated from in vitro fermentation characteristics (i.e., true degradability, SCFA ratio and efficiency of microbial production) and OM intake, compared well with methane measured in the open-circuit respiration chamber (y = 2.5 + 0.86x, R2 = 0.89, P<0.0001, Sy.x = 2.3). Methane production from forage fed ruminants can be predicted accurately by simple in vitro incubations combining true substrate degradability and gas volume measurements, if feed intake is known.

The integration of figurative language and static depictions: an eye movement study of fictive motion

Do we view the world differently if it is described to us in figurative rather than literal terms? An answer to this question would reveal something about both the conceptual representation of figurative language and the scope of top-down influences oil scene perception. Previous work has shown that participants will look longer at a path region of a picture when it is described with a type of figurative language called fictive motion (The road goes through the desert) rather than without (The road is in the desert). The current experiment provided evidence that such fictive motion descriptions affect eye movements by evoking mental representations of motion. If participants heard contextual information that would hinder actual motion, it influenced how they viewed a picture when it was described with fictive motion. Inspection times and eye movements scanning along the path increased during fictive motion descriptions when the terrain was first described as difficult (The desert is hilly) as compared to easy (The desert is flat); there were no such effects for descriptions without fictive motion. It is argued that fictive motion evokes a mental simulation of motion that is immediately integrated with visual processing, and hence figurative language can have a distinct effect on perception. (c) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.

Drivers of increased soil respiration in a poplar coppice exposed to elevated CO2

Background and Aims. The response of soil respiration (SR) to elevated CO2 is driven by a number of processes and feedbacks. This work aims to i) detect the effect of elevated CO2 on soil respiration during the second rotation of a short rotation forest, at two levels of N availability; and ii) identify the main drivers behind any changes in soil respiration. Methods. A poplar plantation (POP-EUROFACE) was grown for two rotations of three years under elevated CO2 maintained by a FACE (Free Air CO2 Enrichment) technique. Root biomass, litter production and soil respiration were followed for two consecutive years after coppice. Results. In the plantation, the stimulation of fine root and litter production under elevated CO2 observed at the beginning of the rotation declined over time. Soil respiration (SR) was continuously stimulated by elevated CO2, with a much larger enhancement during the growing (up to 111 %) than in the dormant season (40 %). The SR increase at first appeared to be due to the increase in fine root biomass, but at the end of the 2nd rotation was supported by litter decomposition and the availability of labile C. Soil respiration increase under elevated CO2 was not affected by N availability. Conclusions. The stimulation of SR by elevated CO2 was sustained by the decomposition of above and belowground litter and by the greater availability of easily decomposable substrates into the soil. C losses through SR were greater in the last year of the plantation due to a lack of effect of elevated CO2 on C allocation to roots, reducing the potential for C accumulation.

Persistent reduced ecosystem respiration after insect disturbance in high elevation forests

Amid a worldwide increase in tree mortality, mountain pine beetles (Dendroctonus ponderosae Hopkins) have led to the death of billions of trees from Mexico to Alaska since 2000. This is predicted to have important carbon, water and energy balance feedbacks on the Earth system. Counter to current projections, we show that on a decadal scale, tree mortality causes no increase in ecosystem respiration from scales of several square metres up to an 84 km2 valley. Rather, we found comparable declines in both gross primary productivity and respiration suggesting little change in net flux, with a transitory recovery of respiration 6–7 years after mortality associated with increased incorporation of leaf litter C into soil organic matter, followed by further decline in years 8–10. The mechanism of the impact of tree mortality caused by these biotic disturbances is consistent with reduced input rather than increased output of carbon.

Methane emissions from cattle: estimates from short-term measurements using a Green Feed system compared with measurements obtained using respiration chambers or sulphur hexafluoride tracer

The Green Feed (GF) system (C-Lock Inc., Rapid City, USA) is used to estimate total daily methane emissions of individual cattle using short-term measurements obtained over several days. Our objective was to compare measurements of methane emission by growing cattle obtained using the GF system with measurements using respiration chambers (RC)or sulphur hexafluoride tracer (SF6). It was hypothesised that estimates of methane emission for individual animals and treatments would be similar for GF compared to RC or SF6 techniques. In experiment 1, maize or grass silage-based diets were fed to four growing Holstein heifers, whilst for experiment 2, four different heifers were fed four haylage treatments. Both experiments were a 4 × 4 Latin square design with 33 day periods. Green Feed measurements of methane emission were obtained over 7 days (days 22–28) and com-pared to subsequent RC measurements over 4 days (days 29–33). For experiment 3, 12growing heifers rotationally grazed three swards for 26 days, with simultaneous GF and SF6 measurements over two 4 day measurement periods (days 15–19 and days 22–26).Overall methane emissions (g/day and g/kg dry matter intake [DMI]) measured using GF in experiments 1 (198 and 26.6, respectively) and 2 (208 and 27.8, respectively) were similar to averages obtained using RC (218 and 28.3, respectively for experiment 1; and 209 and 27.7, respectively, for experiment 2); but there was poor concordance between the two methods (0.1043 for experiments 1 and 2 combined). Overall, methane emissions measured using SF6 were higher (P<0.001) than GF during grazing (186 vs. 164 g/day), but there was significant (P<0.01) concordance between the two methods (0.6017). There were fewer methane measurements by GF under grazing conditions in experiment 3 (1.60/day) com-pared to indoor measurements in experiments 1 (2.11/day) and 2 (2.34/day). Significant treatment effects on methane emission measured using RC and SF6 were not evident for GF measurements, and the ranking for treatments and individual animals differed using the GF system. We conclude that under our conditions of use the GF system was unable to detectsignificant treatment and individual animal differences in methane emissions that were identified using both RC and SF6techniques, in part due to limited numbers and timing ofmeasurements obtained. Our data suggest that successful use of the GF system is reliant on the number and timing of measurements obtained relative to diurnal patterns of methane emission.

Over-expression of COQ10 in Saccharomyces cerevisiae inhibits mitochondrial respiration

COQ10 deletion in Saccharomyces cerevisiae elicits a defect in mitochondrial respiration correctable by addition of coenzyme Q(2). Rescue of respiration by Q(2) is a characteristic of mutants blocked in coenzyme Q(6) synthesis. Unlike Q(6) deficient mutants, mitochondria of the coq10 null mutant have wild-type concentrations Of Q(6). The physiological significance of earlier observations that purified Coq10p contains bound Q(6) was examined in the present study by testing the in vivo effect of over-expression of Coq10p on respiration. Mitochondria with elevated levels of Coq10p display reduced respiration in the bc1 span of the electron transport chain, which can be restored with exogenous Q(2). This suggests that in vivo binding of Q(6) by excess Coq10p reduces the pool of this redox carrier available for its normal function in providing electrons to the bc1 complex. This is confirmed by observing that extra Coq8p relieves the inhibitory effect of excess Coq10p. Coq8p is a putative kinase, and a high-copy suppressor of the coq10 null mutant. As shown here, when over-produced in coq mutants, Coq8p counteracts turnover of Coq3p and Coq4p subunits of the Q-biosynthetic complex. This can account for the observed rescue by COQ8 of the respiratory defect in strains over-producing Coq10p. (C) 2010 Elsevier Inc. All rights reserved.

pH-Sensitive Binding of Cytochrome c to the Inner Mitochondrial Membrane. Implications for the Participation of the Protein in Cell Respiration and Apoptosis

Cytochrome c exhibits two positively charged sites: site A containing lysine residues with high pK(a) values and site L containing ionizable groups with pK(aobs),values around 7.0. This protein feature implies that cytochrome c can participate in the fusion of mitochondria and have its detachment from the inner membrane regulated by cell acidosis and alkalosis. In this study, We demonstrated that both horse and tuna cytochrome c exhibited two types of binding to inner mitochondrial membranes that contributed to respiration: a high-affinity and low-efficiency pi-I-independent binding (microscopic dissociation constant K(sapp2), similar to 10 nM) and a low-affinity and high-efficiency pH-dependent binding that for horse cytochrome c had a pK(a) of similar to 6.7. For tuna cytochrome c (Lys22 and His33 replaced with Asn and Trp, respectively), the effect of pH on K(sapp1), was less striking than for the horse heme protein, and both tuna and horse cytochrome c had closed K(sapp1) values at pH 7.2 and 6.2, respectively. Recombinant mutated cytochrome c H26N and H33N also restored the respiration of the cytochrome c-depleted mitoplast in a pH-dependent manner. Consistently, the detachment of cytochrome c from nondepleted mitoplasts was favored by alkalinization, suggesting that site Lionization influences the participation of cytochrome c in the respiratory chain and apoptosis.

Slow Oscillations in the Mouse Hippocampus Entrained by Nasal Respiration

Different types of network oscillations occur in different behavioral, cognitive, or vigilance states. The rodent hippocampus expresses prominentoscillations atfrequencies between 4 and 12Hz,which are superimposed by phase-coupledoscillations (30 –100Hz).These patterns entrain multineuronal activity over large distances and have been implicated in sensory information processing and memory formation. Here we report a new type of oscillation at near- frequencies (2– 4 Hz) in the hippocampus of urethane-anesthetized mice. The rhythm is highly coherent with nasal respiration and with rhythmic field potentials in the olfactory bulb: hence, we called it hippocampal respiration-induced oscillations. Despite the similarity in frequency range, several features distinguish this pattern from locally generatedoscillations: hippocampal respiration-induced oscillations have a unique laminar amplitude profile, are resistant to atropine, couple differentlytooscillations, and are abolished when nasal airflow is bypassed bytracheotomy. Hippocampal neurons are entrained by both the respiration-induced rhythm and concurrent oscillations, suggesting a direct interaction between endogenous activity in the hippocampus and nasal respiratory inputs. Our results demonstrate that nasal respiration strongly modulates hippocampal network activity in mice, providing a long-range synchronizing signal between olfactory and hippocampal networks.