Intrinsic ROS-production capacity of nanoparticles

Engineered nanomaterials (ENMs) exhibit special physicochemical properties and thus are finding their way into an increasing number of industries, enabling products with improved properties. Their increased use brings a greater likelihood of exposure to the nanoparticles (NPs) that could be released during the life cycle of nano-abled products. The field of nanotoxicology has emerged as a consequence of the development of these novel materials, and it has gained ever more attention due to the urgent need to gather information on exposure to them and to understand the potential hazards they engender. However, current studies on nanotoxicity tend to focus on pristine ENMs, and they use these toxicity results to generalize risk assessments on human exposure to NPs. ENMs released into the environment can interact with their surroundings, change characteristics and exhibit toxicity effects distinct from those of pristine ENMs. Furthermore, NPs' large surface areas provide extra-large potential interfaces, thus promoting more significant interactions between NPs and other co-existing species. In such processes, other species can attach to a NP's surface and modify its surface functionality, in addition to the toxicity in normally exhibits. One particular occupational health scenario involves NPs and low-volatile organic compounds (LVOC), a common type of pollutant existing around many potential sources of NPs. LVOC can coat a NP's surface and then dominate its toxicity. One important mechanism in nanotoxicology is the creation of reactive oxygen species (ROS) on a NP's surface; LVOC can modify the production of these ROS. In summary, nanotoxicity research should not be limited to the toxicity of pristine NPs, nor use their toxicity to evaluate the health effects of exposure to environmental NPs. Instead, the interactions which NPs have with other environmental species should also be considered and researched. The potential health effects of exposure to NPs should be derived from these real world NPs with characteristics modified by the environment and their distinct toxicity. Failure to suitably address toxicity results could lead to an inappropriate treatment of nano- release, affect the environment and public health and put a blemish on the development of sustainable nanotechnologies as a whole. The main objective of this thesis is to demonstrate a process for coating NP surfaces with LVOC using a well-controlled laboratory design and, with regard to these NPs' capacity to generate ROS, explore the consequences of changing particle toxicity. The dynamic coating system developed yielded stable and replicable coating performance, simulating an important realistic scenario. Clear changes in the size distribution of airborne NPs were observed using a scanning mobility particle sizer, were confirmed using both liquid nanotracking analyses and transmission electron microscopy (TEM) imaging, and were verified thanks to the LVOC coating. Coating thicknesses corresponded to the amount of coating material used and were controlled using the parameters of the LVOC generator. The capacity of pristine silver NPs (Ag NPs) to generate ROS was reduced when they were given a passive coating of inert paraffin: this coating blocked the reactive zones on the particle surfaces. In contrast, a coating of active reduced-anthraquinone contributed to redox reactions and generated ROS itself, despite the fact that ROS generation due to oxidation by Ag NPs themselves was quenched. Further objectives of this thesis included development of ROS methodology and the analysis of ROS case studies. Since the capacity of NPs to create ROS is an important effect in nanotoxicity, we attempted to refine and standardize the use of 2'7-dichlorodihydrofluorescin (DCFH) as a chemical tailored for the characterization of NPs' capacity for ROS generation. Previous studies had reported a wide variety of results, which were due to a number of insufficiently well controlled factors. We therefore cross-compared chemicals and concentrations, explored ways of dispersing NP samples in liquid solutions, identified sources of contradictions in the literature and investigated ways of reducing artificial results. The most robust results were obtained by sonicating an optimal sample of NPs in a DCFH-HRP solution made of 5,M DCFH and 0.5 unit/ml horseradish peroxidase (HRP). Our findings explained how the major reasons for previously conflicting results were the different experimental approaches used and the potential artifacts appearing when using high sample concentrations. Applying our advanced DCFH protocol with other physicochemical characterizations and biological analyses, we conducted several case studies, characterizing aerosols and NP samples. Exposure to aged brake wear dust engenders a risk of potential deleterious health effects in occupational scenarios. We performed microscopy and elemental analyses, as well as ROS measurements, with acellular and cellular DCFH assays. TEM images revealed samples to be heterogeneous mixtures with few particles in the nano-scale. Metallic and non-metallic elements were identified, primarily iron, carbon and oxygen. Moderate amounts of ROS were detected in the cell-free fluorescent tests; however, exposed cells were not dramatically activated. In addition to their highly aged state due to oxidation, the reason aged brake wear samples caused less oxidative stress than fresh brake wear samples may be because of their larger size and thus smaller relative reactive surface area. Other case studies involving welding fumes and differently charged NPs confirmed the performance of our DCFH assay and found ROS generation linked to varying characteristics, especially the surface functionality of the samples. Les nanomatériaux manufacturés (ENM) présentent des propriétés physico-chimiques particulières et ont donc trouvés des applications dans un nombre croissant de secteurs, permettant de réaliser des produits ayant des propriétés améliorées. Leur utilisation accrue engendre un plus grand risque pour les êtres humains d'être exposés à des nanoparticules (NP) qui sont libérées au long de leur cycle de vie. En conséquence, la nanotoxicologie a émergé et gagné de plus en plus d'attention dû à la nécessité de recueillir les renseignements nécessaires sur l'exposition et les risques associés à ces nouveaux matériaux. Cependant, les études actuelles sur la nanotoxicité ont tendance à se concentrer sur les ENM et utiliser ces résultats toxicologiques pour généraliser l'évaluation des risques sur l'exposition humaine aux NP. Les ENM libérés dans l'environnement peuvent interagir avec l'environnement, changeant leurs caractéristiques, et montrer des effets de toxicité distincts par rapport aux ENM originaux. Par ailleurs, la grande surface des NP fournit une grande interface avec l'extérieur, favorisant les interactions entre les NP et les autres espèces présentes. Dans ce processus, d'autres espèces peuvent s'attacher à la surface des NP et modifier leur fonctionnalité de surface ainsi que leur toxicité. Un scénario d'exposition professionnel particulier implique à la fois des NP et des composés organiques peu volatils (LVOC), un type commun de polluant associé à de nombreuses sources de NP. Les LVOC peuvent se déposer sur la surface des NP et donc dominer la toxicité globale de la particule. Un mécanisme important en nanotoxicologie est la création d'espèces réactives d'oxygène (ROS) sur la surface des particules, et les LVOC peuvent modifier cette production de ROS. En résumé, la recherche en nanotoxicité ne devrait pas être limitée à la toxicité des ENM originaux, ni utiliser leur toxicité pour évaluer les effets sur la santé de l'exposition aux NP de l'environnement; mais les interactions que les NP ont avec d'autres espèces environnementales doivent être envisagées et étudiées. Les effets possibles sur la santé de l'exposition aux NP devraient être dérivés de ces NP aux caractéristiques modifiées et à la toxicité distincte. L'utilisation de résultats de toxicité inappropriés peut conduire à une mauvaise prise en charge de l'exposition aux NP, de détériorer l'environnement et la santé publique et d'entraver le développement durable des industries de la nanotechnologie dans leur ensemble. L'objectif principal de cette thèse est de démontrer le processus de déposition des LVOC sur la surface des NP en utilisant un environnement de laboratoire bien contrôlé et d'explorer les conséquences du changement de toxicité des particules sur leur capacité à générer des ROS. Le système de déposition dynamique développé a abouti à des performances de revêtement stables et reproductibles, en simulant des scénarios réalistes importants. Des changements clairs dans la distribution de taille des NP en suspension ont été observés par spectrométrie de mobilité électrique des particules, confirmé à la fois par la méthode dite liquid nanotracking analysis et par microscopie électronique à transmission (MET), et a été vérifié comme provenant du revêtement par LVOC. La correspondance entre l'épaisseur de revêtement et la quantité de matériau de revêtement disponible a été démontré et a pu être contrôlé par les paramètres du générateur de LVOC. La génération de ROS dû aux NP d'argent (Ag NP) a été diminuée par un revêtement passif de paraffine inerte bloquant les zones réactives à la surface des particules. Au contraire, le revêtement actif d'anthraquinone réduit a contribué aux réactions redox et a généré des ROS, même lorsque la production de ROS par oxydation des Ag NP avec l'oxygène a été désactivé. Les objectifs associés comprennent le développement de la méthodologie et des études de cas spécifique aux ROS. Etant donné que la capacité des NP à générer des ROS contribue grandement à la nanotoxicité, nous avons tenté de définir un standard pour l'utilisation de 27- dichlorodihydrofluorescine (DCFH) adapté pour caractériser la génération de ROS par les NP. Des etudes antérieures ont rapporté une grande variété de résultats différents, ce qui était dû à un contrôle insuffisant des plusieurs facteurs. Nous avons donc comparé les produits chimiques et les concentrations utilisés, exploré les moyens de dispersion des échantillons HP en solution liquide, investigué les sources de conflits identifiées dans les littératures et étudié les moyens de réduire les résultats artificiels. De très bon résultats ont été obtenus par sonication d'une quantité optimale d'échantillons de NP en solution dans du DCFH-HRP, fait de 5 nM de DCFH et de 0,5 unité/ml de Peroxydase de raifort (HRP). Notre étude a démontré que les principales raisons causant les conflits entre les études précédemment conduites dans la littérature étaient dues aux différentes approches expérimentales et à des artefacts potentiels dus à des concentrations élevées de NP dans les échantillons. Utilisant notre protocole DCFH avancé avec d'autres caractérisations physico-chimiques et analyses biologiques, nous avons mené plusieurs études de cas, caractérisant les échantillons d'aérosols et les NP. La vielle poussière de frein en particulier présente un risque élevé d'exposition dans les scénarios professionnels, avec des effets potentiels néfastes sur la santé. Nous avons effectué des analyses d'éléments et de microscopie ainsi que la mesure de ROS avec DCFH cellulaire et acellulaire. Les résultats de MET ont révélé que les échantillons se présentent sous la forme de mélanges de particules hétérogènes, desquels une faible proportion se trouve dans l'échelle nano. Des éléments métalliques et non métalliques ont été identifiés, principalement du fer, du carbone et de l'oxygène. Une quantité modérée de ROS a été détectée dans le test fluorescent acellulaire; cependant les cellules exposées n'ont pas été très fortement activées. La raison pour laquelle les échantillons de vielle poussière de frein causent un stress oxydatif inférieur par rapport à la poussière de frein nouvelle peut-être à cause de leur plus grande taille engendrant une surface réactive proportionnellement plus petite, ainsi que leur état d'oxydation avancé diminuant la réactivité. D'autres études de cas sur les fumées de soudage et sur des NP différemment chargées ont confirmé la performance de notre test DCFH et ont trouvé que la génération de ROS est liée à certaines caractéristiques, notamment la fonctionnalité de surface des échantillons.

Coexistence des charges professionnelle, familiale et domestique, et d'aide à un aîné fragilisé part son vieillissement chez des membres de la "génération sandwich", relations avec la santé perçue et identification de facteurs protecteurs de la santé : pistes pour développer des interventions infirmières préventives en santé au travail

Les membres de la Génération Sandwich (GS) jouent un rôle pivot dans la société : tout en ayant un emploi, ils s'occupent de leurs enfants ou petits-enfants et offrent de l'aide à leurs parents ou beaux-parents (P/BP) fragilisés par leur vieillissement. Les charges de travail coexistantes générées par ces activités représentent pour leur santé un risque potentiel qui pourrait augmenter. Les connaissances sur la GS et sa santé perçue sont cependant insuffisantes pour que les infirmières de santé au travail développent des interventions préventives basées sur des preuves. La majorité des recherches existantes ont considéré la coexistence des charges comme a priori pathogénique. La plupart des études n'ont examiné l'association que d'une ou de deux de ces trois activités avec la santé. Très peu ont utilisé un cadre théorique infirmier. La présente thèse visait à développer les connaissances sur les membres de la GS et leur santé perçue. Aussi, nous avons adopté une des stratégies existantes pour développer des théories en science infirmière - donc pour développer des connaissances infirmières pour intervenir - décrites par Meleis (2012) : la stratégie « de la Théorie à la Recherche à la Théorie ». Premièrement, un cadre de référence infirmier salutogénique a été construit. Il s'est basé sur le modèle de soins Neuman Systems Model, des concepts issus de la théorie Déséquilibre entre Effort et Récompense de Siegrist et d'une recension intégrative des écrits. Il relie les charges de la GS avec la santé perçue et suggère l'existence de facteurs protégeant la santé. Deuxièmement, un dispositif de recherche descriptif corrélationnel exploratoire a été mis en place pour confronter les deux propositions relationnelles du cadre théorique au monde empirique. Des données ont été récoltées au moyen d'un questionnaire électronique rempli par 826 employés d'une administration publique (âge 45-65 ans). Après examen, 23.5% de l'échantillon appartenait à la GS. La probabilité d'appartenir à la GS augmentait avec l'avancement en âge des P/BP, la co-résidence et la présence d'un enfant dans le ménage ; cependant le sexe n'influençait pas cette probabilité. Les analyses n'ont révélé aucune relation entre la charge totale et la santé physique ou mentale des femmes. Néanmoins, il y avait une relation négative entre cette charge et la santé physique des hommes et une relation négative proche du seuil de significativité, sans toutefois l'atteindre, entre cette charge et leur santé mentale. La nature de ces deux dernières relations était principalement le fait de la charge de travail domestique et familiale. Cinq facteurs identifiés théoriquement ont effectivement protégé la santé de la GS de leurs charges coexistantes : l'absence de sur-engagement dans l'activité professionnelle et une grande latitude décisionnelle dans l'aide aux P/BP ont protégé la santé mentale des femmes ; une grande latitude décisionnelle dans l'activité domestique et familiale a protégé la santé mentale des hommes ; l'absence de sur-engagement dans l'aide aux P/BP et des relations de bonne qualité dans l'activité professionnelle ont protégé la santé physique des hommes. S'appuyant sur ces facteur protecteurs de la santé, cette thèse a proposé des pistes afin de développer des interventions pour la prévention primaire en santé au travail qui soient soucieuses de faire évoluer favorablement les inégalités de genre (gender-transformative). Elles ne concernent pas seulement les membres de la GS et les P/BP, mais aussi les employeurs. Troisièmement, comme les deux propositions relationnelles ont plutôt bien supporté la confrontation avec le monde empirique, cette thèse offre des suggestions pour poursuivre le développement de son cadre théorique et tendre vers la création d'une théorie de moyenne portée en science infirmière.

Les neurosciences au Tribunal : de la responsabilité à la dangerosité, enjeux éthiques soulevés par la nouvelle loi française

AIM: In the past few years, spectacular progress in neuroscience has led to the emergence of a new interdisciplinary field, the so-called "neurolaw" whose goal is to explore the effects of neuroscientific discoveries on legal proceedings and legal rules and standards. In the United States, a number of neuroscientific researches are designed specifically to explore legally relevant topics and a case-law has already been developed. In Europe, neuroscientific evidence is increasingly being used in criminal courtrooms, as part of psychiatric testimony, nourishing the debate about the legal implications of brain research in psychiatric-legal settings. Though largely debated, up to now the use of neuroscience in legal contexts had not specifically been regulated by any legislation. In 2011, with the new bioethics law, France has become the first country to admit by law the use of brain imaging in judicial expertise. According to the new law, brain imaging techniques can be used only for medical purposes, or scientific research, or in the context of judicial expertise. This study aims to give an overview of the current state of the neurolaw in the US and Europe, and to investigate the ethical issues raised by this new law and its potential impact on the rights and civil liberties of the offenders. METHOD: An overview of the emergence and development of "neurolaw" in the United States and Europe is given. Then, the new French law is examined in the light of the relevant debates in the French parliament. Consequently, we outline the current tendencies in Neurolaw literature to focus on assessments of responsibility, rather than dangerousness. This tendency is analysed notably in relation to the legal context relevant to criminal policies in France, where recent changes in the legislation and practice of forensic psychiatry show that dangerousness assessments have become paramount in the process of judicial decision. Finally, the potential interpretations of neuroscientific data introduced into psychiatric testimonies by judges are explored. RESULTS: The examination of parliamentary debates showed that the new French law allowing neuroimaging techniques in judicial expertise was introduced in the aim to provide a legal framework that would protect the subject against potential misuses of neuroscience. The underlying fear above all, was that this technology be used as a lie detector, or as a means to predict the subject's behaviour. However, the possibility of such misuse remains open. Contrary to the legislator's wish, the defendant is not fully guaranteed against uses of neuroimaging techniques in criminal courts that would go against their interests and rights. In fact, the examination of the recently adopted legislation in France shows that assessments of dangerousness and of risk of recidivism have become central elements of the criminal policy, which makes it possible, if not likely that neuroimaging techniques be used for the evaluation of the dangerousness of the defendant. This could entail risks for the latter, as judges could perceive neuroscientific data as hard evidence, more scientific and reliable than the soft data of traditional psychiatry. If such neuroscientific data are interpreted as signs of potential dangerousness of a subject rather than as signs of criminal responsibility, defendants may become subjected to longer penalties or measures aiming to ensure public safety in the detriment of their freedom. CONCLUSION: In the current context of accentuated societal need for security, the judge and the expert-psychiatrist are increasingly asked to evaluate the dangerousness of a subject, regardless of their responsibility. Influenced by this policy model, the judge might tend to use neuroscientific data introduced by an expert as signs of dangerousness. Such uses, especially when they subjugate an individual's interest to those of society, might entail serious threats to an individual's freedom and civil liberties.

La nouvelle Justine, ou Les malheurs de la vertu. T. 10 / , suivie de L'histoire de Juliette, sa soeur. Ouvrage orné d'un frontispice et de cent sujets gravés avec soin... Tome premier [-dixième]

Comprend : L'Histoire de Juliette...

La nouvelle Justine, ou Les malheurs de la vertu. T. 5 / , suivie de L'histoire de Juliette, sa soeur. Ouvrage orné d'un frontispice et de cent sujets gravés avec soin... Tome premier [-dixième]

Comprend : L'Histoire de Juliette...

Accessory phases as a tool to investigate magmatic underplating in polymetamorphic metasediments : an example from a fossil lower crust : Ivrea Verbano zne, NW Italy

The Ivrea and the Strona-Ceneri zones, NW italy and S Switzerland, offer the possibility to study the continental crust of the Southern Alps. Because of its high metamorphic degree and the abundant Permo- Carboniferous mafic intrusions, the Ivrea Zone is classically interpreted an exposed section trough the Permian lower crust. The present work is focused here on metasedimentary slices (septa) intercalated within Permian gabbro (mafic complex). In particular I studied the evolution of accessory phases such as rutile and zircon and the chemistry of the metasediments. The septa build an irregular and discontinuous band that cut obliquely the mafic complex from its deepest part (N) to its roof (S). The chemistry of the metasediments evolves along the band and the chemical evolution can be compared with that observed in the country-rock surrounding the mafic intrusion to the NE and overprinted by a main regional metamorphic event. This suggests that the degree of chemical depletion of the septa was mainly established during the same regional metamorphic event. Moreover it suggests that incorporation of the septa within the gabbro did not modify their original stratigraphie distribution within the crust. It implies that the mafic complex has been emplaced following a dynamic substantially different from the classic model of « gabbro glacier » (Quick et al., 1992; Quick et al., 1994). It is more likely that it has been emplaced by repeated injections of sills at different depths during a protracted period of time. Zircon trace elements and U-Pb ages suggest that regional metamorphism occurred 330-320Ma, the first sills in the deepest part of the Mafic Complex are injected at ~300Ma, the mafic magmas reached higher levels in the crust at 285Ma and the magmatic activity continued locally until 275Ma. The ages of detrital cores in zircons fix the maximal sedimentation age at ~370Ma, this age corresponds therefore with the maximal age of the incorporation of the Ivrea zone within the lower crust. I propose that the Ivrea zone has been accreted to the lower crust during the Hercynian orogeny sensu lato. The analysis of detrital ages suggests that the source terrains for the Ivrea zone and those for the Strona-Ceneri zone have a completely different Palaeozoic history. The systematic analysis of rutile in partially molten metasediments of the Ivrea zone reveals the occurrence of two generations. The two generations are characterized by a different chemistry and textural distribution. A first generation is formed during pro-grade metamorphism in the restitic counterpart. The second generation is formed in the melts during cooling at the same time that part of the first generation re-equilibrate. Re-equilibration of the first generation seems to be spatially controlled by the presence of fluids. Locally the second generation forms overgrowths on the first generation. Considered the different diffusivity of U and Pb in rutile, U heterogeneities have important implication for U-Pb dating of rutile. ID-TIMS and LA-ICPMS dating coupled with a careful textural investigation (SEM) suggest that rutile grains are characterized by multiple path along which Pb diffusion can occur: volume diffusion is an important process, but intragrain and subgrain boundaries provide additional high diffusivity pathways for Pb escape and reduce drastically the effective diffusion length. -- La zone d'Ivrea et la zone de Strona-Ceneri, en Italie nord-occidentale et Suisse méridionale, offrent la possibilité d'étudier la croûte continentale des Alpes du Sud. En raison du haut degré métamorphique et l'abondance d'intrusions mafiques d'âge Permo-Carbonifère [complexe mafique), la zone d'Ivrea est interprétée classiquement comme de la croûte inférieure permienne. Ce travail ce concentre sur des bandes metasédimentaires (septa) incorporées dans les magmas mafiques lors de l'intrusion. Les septa forment une bande irrégulière qui coupe obliquement le complexe mafique du bas (N) vers le haut (S). La chimie des septa évolue du bas vers le haut et l'évolution chimique se rapproche de l'évolution observé dans la roche encaissante l'intrusion affecté par un événement métamorphique régionale. Cette relation suggère que le degré d'appauvrissement chimique des septa a été établit principalement lors de l'événement métamorphique régional. De plus l'incorporation dans les gabbros n'a pas perturbée la distribution stratigraphique originelle des septa. Ces deux observations impliquent que le métamorphisme dans la roche encaissante précède la mise en place du gabbro et que cette dernière ne se fait pas selon le modèle classique (« gabbro glacier » de Quick et al., 1992, 1994), mais se fait plutôt par injections répétées de sills a différentes profondeurs. Les âges U-Pb et les éléments traces des zircons suggèrent que le métamorphisme régionale a eu lieu 330-320Ma, alors que les premiers sills dans la partie profonde du Mafic Complex s'injectent à ~300Ma, le magmatisme mafique atteigne des niveaux supérieurs à 285Ma et continue localement jusqu'à 270Ma. Les âges des coeurs détritiques des zircons permettent de fixer l'âge maximale de sédimentation à ~370Ma ce qui correspond donc à l'âge maximale de l'incorporation de la zone d'Ivrea dans la croûte inférieur. L'analyse systématique des rutiles, nous a permit de montrer l'existence de plusieurs générations qui ont une répartition texturale et une chimie différente. Une génération se forme lors de l'événement UHT dans les restites, une autre génération se forme dans les liquides lors du refroidissement, au même temps qu'une partie de la première génération se rééquilibre au niveau du Zr. Localement la deuxième génération peut former des surcroissances autour de la première génération. Dans ces cas, des fortes différences en uranium entre les deux générations ont des importantes implications pour la datation U-Pb sur rutile. Classiquement les ratios Pb/U dans le rutile sont interprétés comme indiquant l'âges du refroidissement du minéral sous une température à la quelle la diffusion du Pb dans le minéral n'est plus détectable et la diffusion à plus hautes températures est assumée se faire par «volume diffusion» dans le grain (Mezger et al., 1989). Par des datations ID-TIMS (sur grain entier) et LA-ICPMS (in-situ) et une analyse texturale (MEB) approfondie nous montrons que cette supposition est trop simpliste et que le rutile est repartie en sous-domaines. Chacun de ces domaines a ça propre longueur ou chemin de diffusion spécifique. Nous proposons donc une nouvelle approche plus cohérente pour l'interprétation des âges U-Pb sur rutile.