Traitement de l'information sensorielle chez la souris HeCo

L'hétérotopie sous-corticale en bandes ou double-cortex est une malformation cérébrale causée par une interruption de la migration des neurones du néocortex pendant sa formation. La souris HeCo est un modèle murin de cette affection, caractérisée par un amas de neurones corticaux dans la substance blanche sous-corticale. Les signes cliniques de cette maladie sont le plus souvent une épilepsie réfractaire, un retard développemental et mental. Chez l'homme, l'hétérotopie se trouve en partie en profondeur du cortex somatotopique moteur et sensitif et semble participer à leurs fonctions. L'IRM fonctionnelle a montré lors d'une tâche motrice (taper des doigts), l'activation en plus du cortex moteur controlatéral du cortex hétérotopique sous-jacent. La pathogenèse des malformations corticales est toujours mal comprise, c'est pourquoi il est important d'avoir plusieurs modèles animaux. Jusqu'il a peu, il n'existait que le rat TISH, découvert en 1997, dont la génétique n'est pas connue à ce jour. La souris HeCo est un nouveau modèle animal de malformation corticale dont le gène muté impliquant une protéine associée aux microtubules a été découvert récemment. Elle partage avec les cas humains un seuil épileptique abaissé et un certain retard développemental. Objectif : Déterminer si le cortex hétérotopique de la souris HeCo est activé lors d'une tâche sensitive (exploration de l'environnement à l'aide des vibrisses du museau). Méthode : Chez la souris, les vibrisses sont des organes sensitifs essentiels dans l'exploration de l'environnement. Pour déterminer si le cortex hétérotopique est actif lors d'une tâche sensitive, on utilisera donc un exercice de découverte d'une cage enrichie en stimulus. Afin de visualiser les régions du cerveau actives, on utilisera plusieurs méthodes: l'autoradiographie ([14C]2- deoxyglucose, 2-DG) et l'immunohistochimie c-Fos. Le 2-DG est un analogue du glucose qui se fixe dans les régions cérébrales métaboliquement actives, ici impliquées dans la sensibilité. Il est injecté dans le péritoine de la souris à jeun avant l'exploration. Le contrôle négatif se fera en coupant les vibrisses d'un côté avant la tâche sensitive. A la fin de la tâche, on prélève des coupes du cerveau pour mesurer l'autoradioactivité. L'immunohistochimie c-Fos est réalisée sur les cerveaux de souris ayant effectué la même tâche sensitive et détecte une protéine d'activation neuronale. Afin de détecter une activation de l'hétérotopie à plus long terme, on utilisera la cytochrome oxydase, une enzyme qui met en évidence les régions contenant beaucoup de mitochondries, donc métaboliquement très actives. Résultats : La cytochrome oxydase a marqué de façon égale le cortex homotopique de la souris HeCo et le cortex des souris contrôle. Par ailleurs, chez le mutant, elle a montré un faible marquage dans la partie médiale de l'hétérotopie et des zones de marquage plus intenses dans sa partie latérale. L'autoradiographie 2-DG a montré un pattern classique d'activation du cortex homotopique du côté stimulé, avec une intensité plus marquée dans la couche IV. Du même côté, l'hétérotopie latérale montre une intensité similaire à celui de la couche IV. Du côté non stimulé, on note une intensité faible, tant dans le cortex homotopique que dans le cortex hétérotopique. L'immunohistochimie c-Fos a montré une nette différence entre l'hémisphère stimulé et l'hémisphère non stimulé dans la couche IV comme dans l'hétérotopie. Il existe, tant du côté stimulé que du côté non stimulé, un gradient dans l'hétérotopie, le marquage latéral étant du même ordre que dans la couche IV alors qu'il est moins intense médialement. Conclusion : l'hétérotopie corticale latérale, située en particulier sous le cortex somatosensoriel, semble traiter l'information périphérique controlatérale dans le même ordre que le cortex homotopique.

Gains from switching and evolutionary stability in multi-player matrix games.

In this paper we unify, simplify, and extend previous work on the evolutionary dynamics of symmetric N-player matrix games with two pure strategies. In such games, gains from switching strategies depend, in general, on how many other individuals in the group play a given strategy. As a consequence, the gain function determining the gradient of selection can be a polynomial of degree N-1. In order to deal with the intricacy of the resulting evolutionary dynamics, we make use of the theory of polynomials in Bernstein form. This theory implies a tight link between the sign pattern of the gains from switching on the one hand and the number and stability of the rest points of the replicator dynamics on the other hand. While this relationship is a general one, it is most informative if gains from switching have at most two sign changes, as is the case for most multi-player matrix games considered in the literature. We demonstrate that previous results for public goods games are easily recovered and extended using this observation. Further examples illustrate how focusing on the sign pattern of the gains from switching obviates the need for a more involved analysis.

Inconsistency between different measures of sexual selection.

Measuring the intensity of sexual selection is of fundamental importance to the study of sexual dimorphism, population dynamics, and speciation. Several indices, pools of individuals, and fitness proxies are used in the literature, yet their relative performances are strongly debated. Using 12 independent common lizard populations, we manipulated the adult sex ratio, a potentially important determinant of the intensity of sexual selection at a particular time and place. We investigated differences in the intensity of sexual selection, as estimated using three standard indices of sexual selection-the standardized selection gradient (β'), the opportunity of selection (I), and the Bateman gradient (βss)--calculated for different pools of individuals and different fitness proxies. We show that results based on estimates of I were the opposite of those derived from the other indices, whereas results based on estimates of β' were consistent with predictions derived from knowledge about the species' mating system. In addition, our estimates of the strength and direction of sexual selection depended on both the fitness proxy used and the pool of individuals included in the analysis. These observations demonstrate inconsistencies in distinct measures of sexual selection and underscore the need for caution when comparing studies and species.

A Modulated Closed Form solution for Quantitative Susceptibility Mapping - A thorough evaluation and comparison to iterative methods based on edge prior knowledge.

The aim of this study is to perform a thorough comparison of quantitative susceptibility mapping (QSM) techniques and their dependence on the assumptions made. The compared methodologies were: two iterative single orientation methodologies minimizing the l2, l1TV norm of the prior knowledge of the edges of the object, one over-determined multiple orientation method (COSMOS) and anewly proposed modulated closed-form solution (MCF). The performance of these methods was compared using a numerical phantom and in-vivo high resolution (0.65mm isotropic) brain data acquired at 7T using a new coil combination method. For all QSM methods, the relevant regularization and prior-knowledge parameters were systematically changed in order to evaluate the optimal reconstruction in the presence and absence of a ground truth. Additionally, the QSM contrast was compared to conventional gradient recalled echo (GRE) magnitude and R2* maps obtained from the same dataset. The QSM reconstruction results of the single orientation methods show comparable performance. The MCF method has the highest correlation (corrMCF=0.95, r(2)MCF =0.97) with the state of the art method (COSMOS) with additional advantage of extreme fast computation time. The l-curve method gave the visually most satisfactory balance between reduction of streaking artifacts and over-regularization with the latter being overemphasized when the using the COSMOS susceptibility maps as ground-truth. R2* and susceptibility maps, when calculated from the same datasets, although based on distinct features of the data, have a comparable ability to distinguish deep gray matter structures.

Immunoglobulin classes in aquatic mammals. Characterization by serologic cross-reactivity, molecular size and binding of human free secretory component.

On the basis of serologic cross-reactivity, three immunoglobulin classes homologous to human IgG, IgM and IgA were identified in two species of acquatic mammal representing the orders Cetacea (dolphin) and Pinnipedea (sea lion). Molecular size was estimated by sucrose density gradient ultracentrifugation and Sephadex G-200 chromatography, indicating a 7S IgG, 19S IgM and heterogeneous serum IgA. Human secretory component was readily bound to the IgM of both species and to an apparently lesser extent to the larger molecular size populations of IgA. No binding was observed with IgG. Several antisera specific for human γ-chains gave a single precipitin line with the sea lion IgG but when made to react with dolphin serum produced two lines, suggesting the presence of two different subclasses of IgG in this species.

Combining food web and species distribution models for improved community projections

The ability to model biodiversity patterns is of prime importance in this era of severe environmental crisis. Species assemblage along environmental gradient is subject to the interplay of biotic interactions in complement to abiotic environmental filtering. Accounting for complex biotic interactions for a wide array of species remains so far challenging. Here, we propose to use food web models that can infer the potential interaction links between species as a constraint in species distribution models. Using a plant-herbivore (butterfly) interaction dataset, we demonstrate that this combined approach is able to improve both species distribution and community forecasts. Most importantly, this combined approach is very useful in rendering models of more generalist species that have multiple potential interaction links, where gap in the literature may be recurrent. Our combined approach points a promising direction forward to model the spatial variation of entire species interaction networks. Our work has implications for studies of range shifting species and invasive species biology where it may be unknown how a given biota might interact with a potential invader or in future climate.

A mixed finite element method for nonlinear diffusion equations

We propose a mixed finite element method for a class of nonlinear diffusion equations, which is based on their interpretation as gradient flows in optimal transportation metrics. We introduce an appropriate linearization of the optimal transport problem, which leads to a mixed symmetric formulation. This formulation preserves the maximum principle in case of the semi-discrete scheme as well as the fully discrete scheme for a certain class of problems. In addition solutions of the mixed formulation maintain exponential convergence in the relative entropy towards the steady state in case of a nonlinear Fokker-Planck equation with uniformly convex potential. We demonstrate the behavior of the proposed scheme with 2D simulations of the porous medium equations and blow-up questions in the Patlak-Keller-Segel model.

Fast screening and confirmation of doping agents by UHPLC-QTOF-MS/MS

Introduction: The general strategy to perform anti-doping analysis starts with a screening followed by a confirmatory step when a sample is suspected to be positive. The screening step should be fast, generic and able to highlight any sample that may contain a prohibited substance by avoiding false negative and reducing false positive results. The confirmatory step is a dedicated procedure comprising a selective sample preparation and detection mode. Aim: The purpose of the study is to develop rapid screening and selective confirmatory strategies to detect and identify 103 doping agents in urine. Methods: For the screening, urine samples were simply diluted by a factor 2 with ultra-pure water and directly injected ("dilute and shoot") in the ultrahigh- pressure liquid chromatography (UHPLC). The UHPLC separation was performed in two gradients (ESI positive and negative) from 5/95 to 95/5% of MeCN/Water containing 0.1% formic acid. The gradient analysis time is 9 min including 3 min reequilibration. Analytes detection was performed in full scan mode on a quadrupole time-of-flight (QTOF) mass spectrometer by acquiring the exact mass of the protonated (ESI positive) or deprotonated (ESI negative) molecular ion. For the confirmatory analysis, urine samples were extracted on SPE 96-well plate with mixed-mode cation (MCX) for basic and neutral compounds or anion exchange (MAX) sorbents for acidic molecules. The analytes were eluted in 3 min (including 1.5 min reequilibration) with a S1-25 Ann Toxicol Anal. 2009; 21(S1) Abstracts gradient from 5/95 to 95/5% of MeCN/Water containing 0.1% formic acid. Analytes confirmation was performed in MS and MS/MS mode on a QTOF mass spectrometer. Results: In the screening and confirmatory analysis, basic and neutral analytes were analysed in the positive ESI mode, whereas acidic compounds were analysed in the negative mode. The analyte identification was based on retention time (tR) and exact mass measurement. "Dilute and shoot" was used as a generic sample treatment in the screening procedure, but matrix effect (e.g., ion suppression) cannot be avoided. However, the sensitivity was sufficient for all analytes to reach the minimal required performance limit (MRPL) required by the World Anti Doping Agency (WADA). To avoid time-consuming confirmatory analysis of false positive samples, a pre-confirmatory step was added. It consists of the sample re-injection, the acquisition of MS/MS spectra and the comparison to reference material. For the confirmatory analysis, urine samples were extracted by SPE allowing a pre-concentration of the analyte. A fast chromatographic separation was developed as a single analyte has to be confirmed. A dedicated QTOF-MS and MS/MS acquisition was performed to acquire within the same run a parallel scanning of two functions. Low collision energy was applied in the first channel to obtain the protonated molecular ion (QTOF-MS), while dedicated collision energy was set in the second channel to obtain fragmented ions (QTOF-MS/MS). Enough identification points were obtained to compare the spectra with reference material and negative urine sample. Finally, the entire process was validated and matrix effects quantified. Conclusion: Thanks to the coupling of UHPLC with the QTOF mass spectrometer, high tR repeatability, sensitivity, mass accuracy and mass resolution over a broad mass range were obtained. The method was sensitive, robust and reliable enough to detect and identify doping agents in urine. Keywords: screening, confirmatory analysis, UHPLC, QTOF, doping agents

Mayaro virus proteins

Mayaro virus was grown in BHK-21 cells and purified by centrifugation in a potassium-tartrate gradient (5-50%). The electron microscopy analyses of the purified virus showed an homogeneous population of enveloped particles with 69 ñ 2.3 nm in diameter. Three structural virus proteins were identified and designated pl, p2 and p3. Their average molecular weight were p1, 54 KDa; p2, 50 KDa and p3, 34 KDa. In Mayaro virus infected. Aedes albopictus cells and in BHK-21 infected cells we detected six viral proteins, in wich three of them are the structural virus proteins and the other three were products from processing of precursors of viral proteins, whose molecular weights are 62 KDa, 64 KDa and 110 KDa. The 34 KDa protein was the first viral protein sinthesized at 5 hours post-infection in both cell lines studied.

Discharge properties of single neurons in the dorsal nucleus of the lateral lemniscus of the rat.

The aim of the present study was to characterize the discharge properties of single neurons in the dorsal nucleus of the lateral lemniscus (DNLL) of the rat. In the absence of acoustic stimulation, two types of spontaneous discharge patterns were observed: units tended to fire in a bursting or in a nonbursting mode. The distribution of units in the DNLL based on spontaneous firing rate followed a rostrocaudal gradient: units with high spontaneous rates were most commonly located in the rostral part of the DNLL, whereas in the caudal part units had lower spontaneous discharge rates. The most common response pattern of DNLL units to 200 ms binaural noise bursts contained a prominent onset response followed by a lower but steady-state response and an inhibitory response in the early-off period. Thresholds of response to noise bursts were on average higher for DNLL units than for units recorded in the inferior colliculus under the same experimental conditions. The DNLL units were arranged according to a mediolateral sensitivity gradient with the lowest threshold units in the most lateral part of the nucleus. In the rat, as in other mammals, the most common DNLL binaural input type was an excitatory response to contralateral ear stimulation and inhibitory response to ipsilateral ear stimulation (EI type). Pure tone bursts were in general a more effective stimulus compared to noise bursts. Best frequency (BF) was established for 97 DNLL units and plotted according to their spatial location. The DNLL exhibits a loose tonotopic organization, where there is a concentric pattern with high BF units located in the most dorsal and ventral parts of the DNLL and lower BF units in the middle part of the nucleus.

Predicting smoking cessation and its relapse in HIV-infected patients: the Swiss HIV Cohort Study.

OBJECTIVES: The aim of the study was to assess whether prospective follow-up data within the Swiss HIV Cohort Study can be used to predict patients who stop smoking; or among smokers who stop, those who start smoking again. METHODS: We built prediction models first using clinical reasoning ('clinical models') and then by selecting from numerous candidate predictors using advanced statistical methods ('statistical models'). Our clinical models were based on literature that suggests that motivation drives smoking cessation, while dependence drives relapse in those attempting to stop. Our statistical models were based on automatic variable selection using additive logistic regression with component-wise gradient boosting. RESULTS: Of 4833 smokers, 26% stopped smoking, at least temporarily; because among those who stopped, 48% started smoking again. The predictive performance of our clinical and statistical models was modest. A basic clinical model for cessation, with patients classified into three motivational groups, was nearly as discriminatory as a constrained statistical model with just the most important predictors (the ratio of nonsmoking visits to total visits, alcohol or drug dependence, psychiatric comorbidities, recent hospitalization and age). A basic clinical model for relapse, based on the maximum number of cigarettes per day prior to stopping, was not as discriminatory as a constrained statistical model with just the ratio of nonsmoking visits to total visits. CONCLUSIONS: Predicting smoking cessation and relapse is difficult, so that simple models are nearly as discriminatory as complex ones. Patients with a history of attempting to stop and those known to have stopped recently are the best candidates for an intervention.

On the use of reporter bacteria for measuring availability of organic contaminants

Natural environments are constantly challenged by the release of hydrophobic organic contaminants, which represent a threat for both the ecosystem and human health. Despite a substantial degradation by naturally occurring micro-organisms, a non negligible fraction of these pollutants tend to persist in soil and sediments due to their reduced accessibility to microbial degraders. This lack of 'bioavailability' is acknowledged as a key parameter for the natural and stimulated clean-up (bioremediation) of contaminated sites. We developed a bacterial bioreporter that responds to the presence of polyaromatic hydrocarbons (PAHs) by the production of the green fluorescent protein (GFP), based on the PAH-degrading bacterium Burkholderia sartisoli. We showed in this study that the bacterial biosensor B. sartisoli strain RP037 was faithfully reporting the degradation of naphthalene and phenanthrene (two PAHs of low molecular weight) via the production of GFP. What is more, the magnitude of GFP induction was influenced by change in the PAH flux triggered by a variety of physico-chemical parameters, such as the contact surface between the pollutant and the aqueous suspension. Further experiments permitted to test the influence of dissolved organic matter, which is an important component of natural habitats and can interact with organic pollutants. In addition, we tested the influence of two types of biosurfactants (tensio-active agents produced by living organisms) on phenanthrene's degradation by RP037. Interestingly, the surfactant's effects on the biodegradation rate appeared to depend on the type of biosurfactant and probably on the type of bacterial strain. Finally, we tagged B. sartisoli strain RP037 with a constitutively expressed mCherry fluorescent protein. The presence of mCherry allowed us to visualize the bacteria in complex samples even when GFP production was not induced. The new strain RP037-mChe embedded in a gel patch was used to detect PAH fluxes from a point source, such as a non-aqueous liquid or particles of contaminated soil. In parallel, we also developed and tested a so-called multiwell bacterial biosensor platform, which permitted the simultaneous use of four different reporter strains for the detection of major crude oil components (e.g., saturated hydrocarbons, mono- and polyaromatics) in aqueous samples. We specifically constructed the strain B. sartisoli RP007 (pPROBE-phn-luxAB) for the detection of naphthalene and phenanthrene. It was equipped with a reporter plasmid similar to the one in strain RP037, except that the gfp gene was replaced by the genes luxAB, which encoded the bacterial luciferase. The strain was implemented in the biosensor platform and detected an equivalent naphthalene concentration in oil spilled-sea water. We also cloned the gene for the transcriptional activator AlkS and the operator/promoter region of the operon alkSB1GHJ from the alkane-degrader bacterium Alcanivorax borkumensis strain SK2 in order to construct a new bacterial biosensor with higher sensitivity towards long-chain alkanes. However, the resulting strain showed no increased light emission in presence of tetradecane (C14), while it still efficiently reported low concentrations of octane (C8). RÉSUMÉ : Les écosystèmes naturels sont constamment exposés à nombre de contaminants organiques hydrophobes (COHs) d'origine industrielle, agricole ou même naturelle. Les COHs menacent à la fois l'environnement, le bien-être des espèces animales et végétales et la santé humaine, mais ils peuvent être dégradés par des micro-organismes tels que les bactéries et les champignons, qui peuvent être capables des les transformer en produits inoffensifs comme le gaz carbonique et l'eau. La biodégradation des COHs est cependant fréquemment limitée par leur pauvre disponibilité envers les organismes qui les dégradent. Ainsi, bien que la biodégradation opère partiellement, les COHs persistent dans l'environnement à de faibles concentrations qui potentiellement peuvent encore causer des effets toxiques chroniques. Puisque la plupart des COHs peuvent être métabolisés par l'activité microbienne, leur persistance a généralement pour origine des contraintes physico-chimiques plutôt que biologiques. Par exemple, leur solubilité dans l'eau très limitée réduit leur prise par des consommateurs potentiels. De plus, l'adsorption à la matière organique et la séquestration dans les micropores du sol participent à réduire leur disponibilité envers les microbes. Les processus de biodisponibilité, c'est-à-dire les processus qui gouvernent la dissolution et la prise de polluants par les organismes vivants, sont généralement perçus comme des paramètres clés pour la dépollution (bioremédiation) naturelle et stimulée des sites contaminés. Les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAPs) sont un modèle de COH produits par les activités aussi bien humaines que naturelles, et listés comme des contaminants chroniques de l'air, des sols et des sédiments. Ils peuvent être dégradés par un vaste nombre d'espèces bactériennes mais leur taux de biodégradation est souvent limité par les contraintes mentionnées ci-dessus. Afin de comprendre les processus de biodisponibilité pour les cellules bactériennes, nous avons décidé d'utiliser les bactéries elles-mêmes pour détecter et rapporter les flux de COH. Ceci a été réalisé par l'application d'une stratégie de conception visant à produire des bactéries `biocapteurs-rapporteurs', qui littéralement s'allument lorsqu'elles détectent un composé cible pour lequel elles ont été conçues. En premier lieu, nous nous sommes concentrés sur Burkholderia sartisoli (souche RP007), une bactérie isolée du sol et consommatrice de HAP .Cette souche a servi de base à la construction d'un circuit génétique permettant la formation de la protéine autofluorescente GFP dès que les cellules détectent le naphtalène ou le phénanthrène, deux HAP de faible masse moléculaire. En effet, nous avons pu montrer que la bactérie obtenue, la souche RP037 de B. sartisoli, produit une fluorescence GFP grandissante lors d'une exposition en culture liquide à du phénanthrène sous forme cristalline (0.5 mg par ml de milieu de culture). Nous avons découvert que pour une induction optimale il était nécessaire de fournir aux cellules une source additionnelle de carbone sous la forme d'acétate, ou sinon seul un nombre limité de cellules deviennent induites. Malgré cela, le phénanthrène a induit une réponse très hétérogène au sein de la population de cellules, avec quelques cellules pauvrement induites tandis que d'autres l'étaient très fortement. La raison de cette hétérogénéité extrême, même dans des cultures liquides mélangées, reste pour le moment incertaine. Plus important, nous avons pu montrer que l'amplitude de l'induction de GFP dépendait de paramètres physiques affectant le flux de phénanthrène aux cellules, tels que : la surface de contact entre le phénanthrène solide et la phase aqueuse ; l'ajout de surfactant ; le scellement de phénanthrène à l'intérieur de billes de polymères (Model Polymer Release System) ; la dissolution du phénanthrène dans un fluide gras immiscible à l'eau. Nous en avons conclu que la souche RP037 détecte convenablement des flux de phénantrène et nous avons proposé une relation entre le transfert de masse de phénanthrène et la production de GFP. Nous avons par la suite utilisé la souche afin d'examiner l'effet de plusieurs paramètres chimiques connus dans la littérature pour influencer la biodisponibilité des HAP. Premièrement, les acides humiques. Quelques rapports font état que la disponibilité des HAP pourrait être augmentée par la présence de matière organique dissoute. Nous avons mesuré l'induction de GFP comme fonction de l'exposition des cellules RP037 au phénanthrène ou au naphtalène en présence ou absence d'acides humiques dans la culture. Nous avons testé des concentrations d'acides humiques de 0.1 et 10 mg/L, tandis que le phénanthrène était ajouté via l'heptamethylnonane (HMN), un liquide non aqueux, ce qui au préalable avait produit le plus haut flux constant de phénanthrène aux cellules. De plus, nous avons utilisé des tests en phase gazeuse avec des concentrations d'acides humiques de 0.1, 10 et 1000 mg/L mais avec du naphtalène. Contrairement à ce que décrit la littérature, nos résultats ont indiqué que dans ces conditions l'expression de GFP en fonction de l'exposition au phénanthrène dans des cultures en croissance de la souche RP037 n'était pas modifiée par la présence d'acides humiques. D'un autre côté, le test en phase gazeuse avec du naphtalène a montré que 1000 mg/L d'acides humiques abaissent légèrement mais significativement la production de GFP dans les cellules de RP037. Nous avons conclu qu'il n'y a pas d'effet général des acides humiques sur la disponibilité des HAP pour les bactéries. Par la suite, nous nous sommes demandé si des biosurfactants modifieraient la disponibilité du phénanthrène pour les bactéries. Les surfactants sont souvent décrits dans la littérature comme des moyens d'accroître la biodisponibilité des COHs. Les surfactants sont des agents tensio-actifs qui augmentent la solubilité apparente de COH en les dissolvant à l'intérieur de micelles. Nous avons ainsi testé si des biosurfactants (des surfactants produits par des organismes vivants) peuvent être utilisé pour augmenter la biodisponibilité du phénanthrène pour la souche B. sartisoli RP037. Premièrement, nous avons tenté d'obtenir des biosurfactants produits par une autre bactérie vivant en co-culture avec les biocapteurs bactériens. Deuxièmement, nous avons utilisé des biosurfactants purifiés. La co-cultivation en présence de la bactérie productrice de lipopeptide Pseudomonas putida souche PCL1445 a augmenté l'expression de GFP induite par le phénanthrène chez B. sartisoli en comparaison des cultures simples, mais cet effet n'était pas significativement différent lorsque la souche RP037 était co-cultivée avec un mutant de P. putida ne produisant pas de lipopeptides. L'ajout de lipopeptides partiellement purifiés dans la culture de RP037 a résulté en une réduction de la tension de surface, mais n'a pas provoqué de changement dans l'expression de GFP. D'un autre côté, l'ajout d'une solution commerciale de rhamnolipides (un autre type de biosurfactants produits par Pseudomonas spp.) a facilité la dégradation du phénanthrène par la souche RP037 et induit une expression de GFP élevée dans une plus grande proportion de cellules. Nous avons ainsi conclu que les effets des biosurfactants sont mesurables à l'aide de la souche biocapteur, mais que ceux-ci sont dépendants du type de surfactant utilisé conjointement avec le phénanthrène. La question suivante que nous avons abordée était si les tests utilisant des biocapteurs peuvent être améliorés de manière à ce que les flux de HAP provenant de matériel contaminé soient détectés. Les tests en milieu liquide avec des échantillons de sol ne fournissant pas de mesures, et sachant que les concentrations de HAP dans l'eau sont en général extrêmement basses, nous avons conçu des tests de diffusion dans lesquels nous pouvons étudier l'induction par les HAPs en fonction de la distance aux cellules. Le biocapteur bactérien B. sartisoli souche RP037 a été marqué avec une seconde protéine fluorescente (mCherry), qui est constitutivement exprimée dans les cellules et leur confère une fluorescence rouge/rose. La souche résultante RP037-mChe témoigne d'une fluorescence rouge constitutive mais n'induit la fluorescence verte qu'en présence de naphtalène ou de phénanthrène. La présence d'un marqueur fluorescent constitutif nous permet de visualiser les biocapteurs bactériens plus facilement parmi des particules de sol. Un test de diffusion a été conçu en préparant un gel fait d'une suspension de cellules mélangées à 0.5 % d'agarose. Des bandes de gel de dimensions 0.5 x 2 cm x 1 mm ont été montées dans des chambres d'incubation et exposées à des sources de HAP (soit dissouts dans du HMN ou en tant que matériel solide, puis appliqués à une extrémité de la bande). En utilisant ce montage expérimental, le naphtalène ou le phénanthrène (dissouts dans du HMN à une concentration de 2.5 µg/µl) ont induit un gradient d'intensité de fluorescence GFP après 24 heures d'incubation, tandis que la fluorescence mCherry demeurait comparable. Un sol contaminé par des HAPs (provenant d'un ancien site de production de gaz) a induit la production de GFP à un niveau comparable à celui du naphtalène. Des biocapteurs bactériens individuels ont également détecté un flux de phénanthrène dans un gel contenant des particules de sol amendées avec 1 et 10 mg/g de phénanthrène. Ceci a montré que le test de diffusion peut être utilisé pour mesurer des flux de HAP provenant de matériel contaminé. D'un autre côté, la sensibilité est encore très basse pour plusieurs sols contaminés, et l'autofluorescence de certains échantillons rend difficile l'identification de la réponse de la GFP chez les cellules. Pour terminer, un des points majeurs de ce travail a été la production et la validation d'une plateforme multi-puits de biocapteurs bactériens, qui a permis l'emploi simultané de plusieurs souches différentes de biocapteurs pour la détection des constituants principaux du pétrole. Pour cela nous avons choisi les alcanes linéaires, les composés mono-aromatiques, les biphényls et les composés poly-aromatiques. De plus, nous avons utilisé un capteur pour la génotoxicité afin de détecter la `toxicité globale' dans des échantillons aqueux. Plusieurs efforts d'ingénierie ont été investis de manière à compléter ce set. En premier lieu, chaque souche a été équipée avec soit gfp, soit luxAB en tant que signal rapporteur. Deuxièmement, puisqu'aucune souche de biocapteur n'était disponible pour les HAP ou pour les alcanes à longues chaînes, nous avons spécifiquement construit deux nouveaux biocapteurs. L'un d'eux est également basé sur B. sartisoli RP007, que nous avons équipé avec le plasmide pPROBE-phn-luxAB pour la détection du naphtalène et du phénanthrène mais avec production de luciférase bactérienne. Un autre est un nouveau biocapteur bactérien pour les alcanes. Bien que nous possédions une souche Escherichia coli DHS α (pGEc74, pJAMA7) détectant les alcanes courts de manière satisfaisante, la présence des alcanes à longues chaînes n'était pas rapportée efficacement. Nous avons cloné le gène de l'activateur transcriptionnel A1kS ainsi que la région opérateur/promoteur de l'opéron alkSB1GHJ chez la bactérie dégradant les alcanes Alcanivorax borkumensis souche SK2, afin de construire un nouveau biocapteur bactérien bénéficiant d'une sensibilité accrue envers les alcanes à longues chaînes. Cependant, la souche résultante E. coli DHSα (pAlk3} n'a pas montré d'émission de lumière augmentée en présence de tétradécane (C14), tandis qu'elle rapportait toujours efficacement de basses concentrations d'octane (C8). De manière surprenante, l'utilisation de A. borkumensis en tant que souche hôte pour le nouveau plasmide rapporteur basé sur la GFP a totalement supprimé la sensibilité pour l'octane, tandis que la détection de tétradécane n'était pas accrue. Cet aspect devra être résolu dans de futurs travaux. Pour calibrer la plateforme de biocapteurs, nous avons simulé une fuite de pétrole en mer dans une bouteille en verre ouverte de 5L contenant 2L d'eau de mer contaminée avec 20 ml (1%) de pétrole brut. La phase aqueuse a été échantillonée à intervalles réguliers après la fuite durant une période allant jusqu'à une semaine tandis que les principaux contaminants pétroliers étaient mesurés via les biocapteurs. L'émission de bioluminescence a été mesurée de manière à déterminer la réponse des biocapteurs et une calibration intégrée faite avec des inducteurs types a servi à calculer des concentrations d'équivalents inducteurs dans l'échantillon. E. coli a été utilisée en tant que souche hôte pour la plupart des spécificités des biocapteurs, à l'exception de la détection du naphtalène et du phénanthrène pour lesquels nous avons utilisé B. sartisoli. Cette souche, cependant, peut être employée plus ou moins selon la même procédure. Il est intéressant de noter que le pétrole répandu a produit une apparition séquentielle de composés dissouts dans la phase aqueuse, ceux-ci .étant détectables par les biocapteurs. Ce profil contenait d'abord les alcanes à courtes chaînes et les BTEX (c'est-à dire benzène, toluène, éthylbenzène et xylènes), apparaissant entre des minutes et des heures après que le pétrole a été versé. Leurs concentrations aqueuses ont par la suite fortement décru dans l'eau échantillonnée après 24 heures, à cause de la volatilisation ou de la biodégradation. Après quelques jours d'incubation, ces composés sont devenus indétectables. Les HAPs, en revanche, sont apparus plus tard que les alcanes et les BTEX, et leur concentration a augmenté de pair avec un temps d'incubation prolongé. Aucun signal significatif n'a été mis en évidence avec le biocapteur pour le biphényl ou pour la génotoxicité. Ceci démontre l'utilité de ces biocapteurs, spécifiquement pour la détection des composés pétroliers, comprenant les alcanes à courtes chaînes, les BTEX et les HAPs légers.

Differential allocation and deployment of direct and indirect defences by Vicia sepium along elevation gradients

Dissecting drivers of plant defence investment remains central for understanding the assemblage of communities across different habitats. There is increasing evidence that direct defence strategies against herbivores, including secondary metabolites production, differ along ecological gradients in response to variation in biotic and abiotic conditions. In contrast, intraspecific variation in indirect defences remains unexplored. Here, we investigated variation in herbivory rate, resistance to herbivores, and indirect defences in ant-attracting Vicia species along the elevation gradient of the Alps. Specifically, we compared volatile organic compounds (VOCs) and ant attraction in high and low elevation ecotypes. Consistent with adaptation to the lower herbivory conditions that we detected at higher elevations in the field, high elevation plants were visited by fewer ants and were more susceptible to herbivore attack. In parallel, constitutive volatile organic compound production and subsequent ant attraction were lower in the high elevation ecotypes. We observed an elevation-driven trade-off between constitutive and inducible production of VOCs and ant attraction along the environmental cline. At higher elevations, inducible defences increased, while constitutive defence decreased, suggesting that the high elevation ecotypes compensate for lower indirect constitutive defences only after herbivore attack. Synthesis. Overall, direct and indirect defences of plants vary along elevation gradients. Our findings show that plant allocation to defences are subject to trade-offs depending on local conditions, and point to a feedback mechanism linking local herbivore pressure, predator abundance and the defence investment of plants.

Surgery for aortic coarctation: a 30 years experience.

OBJECTIVE: A retrospective study to review the experience of a single center with surgery for aortic coarctation over a period of 30 years (1970-1999). METHODS: Criteria for inclusion: (a) aortic coarctation, isolated or associated with congenital heart defect; (b) surgery between 1970 and 1999. Data recorded: (1) date of surgery; (2) age at surgery; (3) associated lesions; (4) surgical technique; (5) simultaneous surgical procedures; (6) early and late surgical results in term of: (a) deaths; (b) need for reoperation because of re-coarctation or other cardiac lesion; (c) residual/recurrent pressure gradient, evaluated at cuff/Doppler at rest; (d) systemic hypertension, requiring medical treatment. RESULTS: One hundred and forty-one patients underwent surgery for aortic coarctation: 30 neonates, 29 infants, 45 children and 37 adults. Associated lesions were found in 8/37 (=21.6%) adults and in 73/104 (=70.1%) pediatric patients. There were no hospital deaths. During the follow-up there were one late death in the adults group (1/37=2.7%) and three late deaths in the pediatric group (3/104=2.9%), all unrelated with aortic coarctation. Re-operation because of re-coarctation occurred only in ten late survivors of the pediatric group (10/101=9.9%), 9/10 operated on before 1980 (P<0.00001). End-to-end anastomosis, enlarged to the aortic arch in neonates, was associated with the lowest incidence of re-coarctation (P<0.005). A significant (>20 mmHg at rest) pressure gradient was found in none of the adults, and in seven of the 91 pediatric patients (7/91=7.7%) late survivors. Three adults (3/36=8.3%) late survivors are on medical treatment to control systemic hypertension. CONCLUSIONS: The long-term results of our retrospective study confirm that surgery has to be considered the gold standard for the treatment of aortic coarctation. The interventional angioplasty techniques have to provide long-term outcome at least similar to the results obtained with surgery.

Thermal niches are more conserved at cold than warm limits in arctic-alpine plant species

Aim Understanding the stability of realised niches is crucial for predicting the responses of species to climate change. One approach is to evaluate the niche differences of populations of the same species that occupy regions that are geographically disconnected. Here, we assess niche conservatism along thermal gradients for 26 plant species with a disjunct distribution between the Alps and the Arctic. Location European Alps and Norwegian Finnmark. Methods We collected a comprehensive dataset of 26 arctic-alpine plant occurrences in two regions. We assessed niche conservatism through a multi-species comparison and analysed species rankings at cold and warm thermal limits along two distinct gradients corresponding to (1) air temperatures at 2 meters above ground level and (2) elevation distances to the treeline (TLD) for the two regions. We assessed whether observed relationships were close to those predicted under thermal limit conservatism. Results We found a weak similarity in species ranking at the warm thermal limits. The range of warm thermal limits for the 26 species was much larger in the Alps than in Finnmark. We found a stronger similarity in species ranking and correspondence at the cold thermal limit along the gradients of 2-m temperature and TLD. Yet, along the 2-m temperature gradient, the cold thermal limits of species in the Alps were lower on average than those in Finnmark. Main conclusion We found low conservatism of the warm thermal limits but a stronger conservatism of the cold thermal limits. We suggest that biotic interactions at the warm thermal limit likely modulate species responses more strongly than at the cold limit. The differing biotic context between the two regions is likely responsible for the observed differences in realised niches.