Campylobacter dans différents environnements aquatiques : quantification et génotypage afin de mieux évaluer les risques potentiels d’infection pour l’être humain

Campylobacter est l’agent pathogène zoonotique responsable de la majorité des gastro-entérites d’origine bactérienne chez l’homme. Les produits de volaille représentent la principale source d’infection; toutefois, l’exposition peut également découler de contacts directs avec les animaux ou avec l’eau. Une forte variation saisonnière est présente dans les cas rapportés, qui n’est toujours pas élucidée : les eaux environnementales, sources d’infection connues, sont soupçonnées. Cette étude transversale a été réalisée dans la région Sud-Est du Québec (Canada) où Campylobacter fut quantifié et génotypé à partir de différentes sources d’eau (eaux de captage, récréatives et usées) et de cas cliniques afin d’évaluer les risques potentiels posé par l’eau environnementale. Différents essais PCR en temps réel furent appliqués à l’eau environnementale et comparés: 2 ont été sélectionnés pour leur spécificité et sensibilité de quantification. Les courbes standards ont été calibrées en utilisant la PCR digitale pour déterminer précisément les concentrations. Les isolats environnementaux et cliniques furent comparés génétiquement en utilisant le CGF (« comparative genomic fingerprinting »). Les eaux usées étaient plus contaminées que les eaux de captage et récréatives (3.9Log, 1.7Log et 1.0Log cellules/L en moyenne, respectivement). Six pour cent des isolats d’eaux environnementales étaient génétiquement similaires (100 % homologie) aux isolats cliniques. Les cas cliniques de campylobactériose d’été montraient des isolats avec davantage de similarités génétiques avec les isolats retrouvés dans l’eau environnementale comparativement aux autres saisons (p<0.01). Les faibles concentrations et similarités génétiques entre les isolats d’eau et cliniques suggèrent un risque de transmission possible, mais faible.

Les substrats neuronaux sous-tendant le binding automatique et contrôlé en mémoire de travail dans la schizophrénie : une étude en IRMf.

Le déficit de mémoire de travail est une des caractéristiques centrales de la schizophrénie et est associé aux problèmes de fonctionnement quotidien des patients. Parmi les différents processus sous-tendus par la mémoire de travail, nous nous intéressons au binding. Le binding est un processus qui permet d’associer plusieurs informations (par exemple, associer le nom d’une personne avec son adresse). En mémoire de travail, les patients schizophrènes ne présentent pas de déficit de binding lorsque les informations sont associées involontairement. Ce type de binding est appelé binding automatique. Cependant, les informations peuvent aussi être associées sous le contrôle volontaire et attentionnel des participants, nous parlons alors de binding contrôlé. À l’heure actuelle, aucune étude n’a été effectuée sur le binding contrôlé en schizophrénie. Notre objectif est de déterminer s'il existe un déficit spécifique de binding contrôlé dans la schizophrénie, et de décrire les substrats neuronaux qui le sous-tendent. Dix-neuf patients schizophrènes et 18 sujets témoins ont effectué une tâche de binding en mémoire de travail dans un scanner IRM. Celle-ci consistait à mémoriser des mots et des positions spatiales dont l’association variait selon deux conditions. Dans la condition de binding contrôlé, les mots et les positions spatiales étaient présentés séparément et les participants devaient faire l’association entre les deux informations eux-mêmes. Dans la condition de binding automatique, les mots étaient d’emblée associés aux positions spatiales. Nos résultats suggèrent que les patients schizophrènes n’auraient pas de déficit de binding automatique alors qu’ils auraient un déficit de binding contrôlé par rapport aux sujets témoins. Le déficit de binding contrôlé serait sous-tendu par des niveaux d’activation plus faibles du cortex préfrontal dorsolatéral. Les processus contrôlés seraient altérés alors que les processus automatiques seraient préservés dans la schizophrénie.

Changements corticaux et sous-corticaux des événements du sommeil lent au cours du vieillissement

Les avancées techniques et méthodologiques de la neuroscience ont permis de caractériser le sommeil comme un état actif et dynamique où des événements neuronaux cohésifs organisent les fonctions cérébrales. Les fuseaux de sommeil et les ondes lentes sont les marqueurs électroencéphalographiques de ces événements, et la mesure de leurs paramètres reflète et nuance les interactions neuronales à l’oeuvre pendant le sommeil lent. Considérant leur implication dans les fonctions hypniques et cognitives, les événements du sommeil lent sont particulièrement pertinents à l’étude du vieillissement, où l’intégrité de ces fonctions est mise au défi. Le vieillissement normal s’accompagne non seulement de réductions importantes des paramètres composant les événements du sommeil lent, mais aussi de modifications précises de l’intégrité anatomique et fonctionnelle du cerveau. Récemment, les études ont souligné la régulation locale des événements du sommeil lent, dont l’évolution avec l’âge demeure toutefois peu explorée. Le présent ouvrage se propose de documenter les liens unissant la neurophysiologie du sommeil, le vieillissement normal et l’activité régionale du cerveau par l’évaluation topographique et hémodynamique des événements du sommeil lent au cours du vieillissement. Dans une première étude, la densité, la durée, l’amplitude et la fréquence des fuseaux de sommeil ont été évaluées chez trois groupes d’âge au moyen de l’analyse topographique et paramétrique de l’électroencéphalogramme. Dans une seconde étude, les variations hémodynamiques associées à l’occurrence et modulées par l’amplitude des ondes lentes ont été évaluées chez deux groupes d’âge au moyen de l’électroencéphalographie combinée à l’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle. Globalement, les résultats obtenus ont indiqué : 1) une dichotomie des aires corticales antérieures et postérieures quant aux effets d’âge sur les paramètres des fuseaux de sommeil; 2) des variations de la réponse hémodynamique associées aux ondes lentes dans une diversité de régions corticales et sous-corticales chez les personnes âgées. Ces résultats suggèrent la réorganisation fonctionnelle de l’activité neuronale en sommeil lent à travers l’âge adulte, soulignent l’utilité et la sensibilité des événements du sommeil lent comme marqueurs de vieillissement cérébral, et encouragent la recherche sur l’évolution des mécanismes de plasticité synaptique, de récupération cellulaire et de consolidation du sommeil avec l’âge.

Le rôle de la méthylation de l’ADN dans les fonctions cérébrales fronto-limbiques et la réactivité au stress quotidien

La sérotonine (5-HT) joue un rôle crucial dans l'étiologie des troubles mentaux comme la dépression majeure, les troubles de comportement et les troubles anxieux. Des études ont montré que des altérations précoces du système 5-HT peuvent potentiellement influencer le développement du cerveau et le fonctionnement du système fronto-limbique, engendrant des conséquences pour la régulation émotionnelle. Il existe aussi des évidences que le stress précoce peut affecter la méthylation de l'ADN résultant d'une altération de l'expression génique. Toutefois, le lien entre la méthylation de l'ADN et la réactivité comportementale à des facteurs de stress de la vie quotidienne est inconnu. La méthylation du gène transporteur 5-HT (SLC6A4) est d'un intérêt particulier, étant donné le rôle de SLC6A4 dans le développement du cerveau, les troubles mentaux et la régulation du stress. L'objectif de cette thèse est d'étudier l'association entre (1) les niveaux périphériques de méthylation de l'ADN dans le gène SLC6A4 et les réponses neurales aux stimuli émotionnels dans les circuits fronto-limbiques du cerveau, ainsi qu’entre (2) la méthylation périphérique de SLC6A4 et la réactivité comportementale au stress de la vie quotidienne. Nous explorons également l'association entre les réponses neuronales fronto-limbique à des stimuli émotionnels et la réactivité comportementale au stress de la vie quotidienne (3). À cette fin, vingt-deux personnes (11 femmes) d’âge moyen de 34,0 ans (SD : 1,5) avec différents niveaux de méthylation au gène SLC6A4 ont été recrutés à partir de deux études longitudinales. Les participants ont subi une analyse IRMf qui comprenait une tâche de traitement émotionnel. Un questionnaire en ligne sur la réactivité au stress quotidien de la vie a été réalisé pendant 5 jours consécutifs. Des analyses corrélationnelles et de régression ont été effectuées pour examiner les associations entre les variables primaires. Les résultats préliminaires de cette étude ont montré que la méthylation de l'ADN est associée à la désactivation significative du gyrus précentral et gyrus fusiforme respectivement face à des stimuli de peur et de tristesse. Aucune association significative n'a été observée entre les niveaux de méthylation et l'activation de l'amygdale. En outre, les scores obtenus aux variables de stress de la vie quotidienne tels que la détresse chronique ont été associées à la désactivation du précuneus et du cortex cingulaire postérieur face à la tristesse. Ces résultats suggèrent l'implication potentielle des processus épigénétiques dans l'activation cérébrale spécifique et la sensibilité au stress de la vie courante.

Thermal characterization of intrinsic and extrinsic InP using photoacoustic technique

An open photoacoustic cell operating in the low range of chopping frequency has been employed to evaluate the thermal diffusivity values of intrinsic InP and InP doped with S, Sn and Fe. The experimental set-up is calibrated by the evaluation of thermal diffusivity value of pure Si and GaAs. The present investigation shows that doped samples show a reduced value for thermal diffusivity compared to intrinsic sample. From the analysis of data it is also seen that nature of dopant clearly influences the thermal diffusivity value of semiconductors. The results are explained in terms of phonon assisted heat transfer mechanism in semiconductors

Thermal characterization of intrinsic and extrinsic InP using photoacoustic technique

An open photoacoustic cell operating in the low range of chopping frequency has been employed to evaluate the thermal diffusivity values of intrinsic InP and InP doped with S, Sn and Fe. The experimental set-up is calibrated by the evaluation of thermal diffusivity value of pure Si and GaAs. The present investigation shows that doped samples show a reduced value for thermal diffusivity compared to intrinsic sample. From the analysis of data it is also seen that nature of dopant clearly influences the thermal diffusivity value of semiconductors. The results are explained in terms of phonon assisted heat transfer mechanism in semiconductors

Thermal characterization of intrinsic and extrinsic InP using photoacoustic technique

An open photoacoustic cell operating in the low range of chopping frequency has been employed to evaluate the thermal diffusivity values of intrinsic InP and InP doped with S, Sn and Fe. The experimental set-up is calibrated by the evaluation of thermal diffusivity value of pure Si and GaAs. The present investigation shows that doped samples show a reduced value for thermal diffusivity compared to intrinsic sample. From the analysis of data it is also seen that nature of dopant clearly influences the thermal diffusivity value of semiconductors. The results are explained in terms of phonon assisted heat transfer mechanism in semiconductors

Photoacoustic study of the effect of degassing temperature on thermal diffusivity of hydroxyl loaded alumina

The thermal diffusivity of y-alumina is determined by the photoacoustic method. The method is calibrated by determining the thermal diffusivity of copper and aluminum. The effect of the chemisorbed hydroxyl groups or thermal diffusivity is studied by degassing the sample at different temperatures.

Open-cell photoacoustic investigation of the thermal effusivity of liquid crystals

We report the use of an open photoacoustic cell configuration for the evaluation of thermal effusivity of liquid crystals. Initially, the method is calibrated using water and glycerol as transparent liquid samples, and the role of thermal conductivity of these liquids on the photoacoustic signal amplitude is discussed. To demonstrate the application of the present method for the evaluation of thermal effusivity of liquid crystals, we have used certain multicomponent nematic liquid crystal mixtures, namely BL001, BL002, BL032, and BL035. Each of these liquid crystal mixtures contains four to nine components and are primarily based on the cyanobiphenyl structure. The measured values of thermal effusivity of BL001 and BL002 were found to be almost the same, but differ from those of BL032 and BL035, which implies a difference in composition of the latter two from the former two mixtures.

Photopyroelectric study of thermal properties and phase transitions in selected solids

This thesis presents in detail. the theoretical developments and calculations which are used for the simultaneous determination of thermal parameters, namely thermal diffusivity (a). thermal effusivity (e), thermal conductivity (K) and heat capacity (cr ) employing photopyroelectric technique. In our calculations. we have assumed that the pyroelectric detector is supported on a copper backing. so that there will be sufficient heat exchange between the heated pyroelectric detector and the backing so that the signal fluctuations are reduced to a minimum. Since the PPE signal depends on the properties of the detector that are also temperature dependent. a careful temperature calibration of the system need to be carried out. APPE cell has been fabricated for the measurements that can be used to measure the thermal properties of solid samples from ~ 90 K to ~ 350 K. The cell has been calibrated using standard samples and the accuracy of the technique is found to be of the order of± 1%.In this thesis, we have taken up work n photopyroelectric investigation of thermal parameters of ferroelectric crystals such as Glycine phosphite (NH3CH2COOH3P03), Triglycine sulfate and Thiourea as well as mixed valence perovskites samples such as Lead doped Lanthanum Manganate (Lal_xPb~Mn03) Calcium doped (Lal_xCaxMnOJ) and Nickel doped Lanthanum Stroncium Cobaltate (Lao~Sro5Ni,Col_x03).The three ferroelectric crystals are prepared by the slow evaporation technique and the mixed valence perovskites by solid state reaction technique.Mixed valence perovskites, with the general formula RI_xA~Mn03 (R = La. Nd or Pr and A = Ba, Ca, Sr or Pb) have been materials of intense experimental and theoretical studies over the past few years. These materials show . colossal magneloresis/ance' (CMR) in samples with 0.2 < x < 0.5 in such a doping region, resistivity exhibits a peak at T = T p' the metal - insulator transition temperature. The system exhibits metallic characteristics with d %T > Oabove Tp (wherep is the resistivity) and insulating characteristics with d % T < 0 above T p. Despite intensive investigations on the CMR phenomena and associated electrical properties. not much work has been done on the variation of thermal properties of these samples. We have been quite successful in finding out the nature of anomaly associated with thermal properties when the sample undergoes M-I transition.The ferroelectric crystal showing para-ferroelectric phase transitions - Glycine phosphite. Thiourea and Triglycine sulfate - are studied in detail in order to see how well the PPE technique enables one to measure the thermal parameters during phase transitions. It is seen that the phase transition gets clearly reflected in the variation of thermal parameters. The anisotropy in thermal transport along different crystallographic directions are explained in terms of the elastic anisotropy and lattice contribution to the thermal conductivity. Interesting new results have been obtained on the above samples and are presented in three different chapters of the thesis.In summary. we have carried investigations of the variations of the thermal parameters during phase transitions employing photopyroelectric technique. The results obtained on different systems are important not only in understanding the physics behind the transitions but also in establishing the potentiality of the PPE tool. The full potential of PPE technique for the investigation of optical and thermal properties of materials still remains to be taken advantage of by workers in this field.

Ferrofluid thin films as optical gaussmeters proposed for field and magnetic moment sensing

Ferrofluids belonging to the series, Ni x Fe1-x Fe2O4 and Zn x Fe1-x Fe2O4, were synthesized using cold co-precipitation. Liquid films of these ferrofluids were prepared by encapsulating the ferrofluids in between two optically smooth and ultrasonically cleaned glass plates. Magnetic field induced laser transmission through these ferrofluid films has been investigated. Magnetic field values can be calibrated in terms of output laser power in the low field region in which the variation is linear. This set up can be used as a cheap optical gaussmeter in the low field regime. Using the same set-up, the saturation magnetization of the sample used can also be calculated with a sample that is pre-characterized. Hence both magnetization of the sample, as well as applied magnetic field can be sensed and calculated with a precalibrated sample.

Computationally Efficient Bootstrap Prediction Intervals for Returns and Volatilities in ARCH and GARCH Processes

We propose a novel, simple, efficient and distribution-free re-sampling technique for developing prediction intervals for returns and volatilities following ARCH/GARCH models. In particular, our key idea is to employ a Box–Jenkins linear representation of an ARCH/GARCH equation and then to adapt a sieve bootstrap procedure to the nonlinear GARCH framework. Our simulation studies indicate that the new re-sampling method provides sharp and well calibrated prediction intervals for both returns and volatilities while reducing computational costs by up to 100 times, compared to other available re-sampling techniques for ARCH/GARCH models. The proposed procedure is illustrated by an application to Yen/U.S. dollar daily exchange rate data.

Photoacoustic investigation of the optical and thermal properties of selected amorphous chalcogenide semiconductors

This thesis work has mainly concentrated on the investigation of the ,optical and thermal properties of binary semiconducting chalcogenide glasses belonging to the AivB¥5x and AZBXEX families. The technique used for these studies is a relatively new one namely, the photoacoustic (PA) technique. This technique is based on the detection of acoustic signal produced in an enclosed volume when the sample is irradiated by an intensity modulated radiation. The signal produced depends upon the optical properties of the sample, and the thermal properties of the sample, backing material and the surrounding gas. For the present studies an efficient signal beam gas-microphone PA spectrometer, consisting of a high power Xenon lamp, monochromator, light beam chopper, PA cell with microphone and lock-in amplifier, has been set up. Two PA cells have been fabricated: one for room temperature measurements and another for measurements at high temperatures. With the high temperature PA cell measurements can be taken upto 250°C. Provisions are incorporated. in both the cells to change the volume and to use different backing materials for the sample. The cells have been calibrated by measuring the frequency response of the cells using carbon black as the sample

Atomic parity nonconservation, neutron radii, and effective field theories of nuclei

Accurately calibrated effective field theories are used to compute atomic parity nonconserving (APNC) observables. Although accurately calibrated, these effective field theories predict a large spread in the neutron skin of heavy nuclei. Whereas the neutron skin is strongly correlated to numerous physical observables, in this contribution we focus on its impact on new physics through APNC observables. The addition of an isoscalar-isovector coupling constant to the effective Lagrangian generates a wide range of values for the neutron skin of heavy nuclei without compromising the success of the model in reproducing well-constrained nuclear observables. Earlier studies have suggested that the use of isotopic ratios of APNC observables may eliminate their sensitivity to atomic structure. This leaves nuclear structure uncertainties as the main impediment for identifying physics beyond the standard model. We establish that uncertainties in the neutron skin of heavy nuclei are at present too large to measure isotopic ratios to better than the 0.1% accuracy required to test the standard model. However, we argue that such uncertainties will be significantly reduced by the upcoming measurement of the neutron radius in 208^Pb at the Jefferson Laboratory.

Modelling of global crop production and resulting N2O emissions

Landwirtschaft spielt eine zentrale Rolle im Erdsystem. Sie trägt durch die Emission von CO2, CH4 und N2O zum Treibhauseffekt bei, kann Bodendegradation und Eutrophierung verursachen, regionale Wasserkreisläufe verändern und wird außerdem stark vom Klimawandel betroffen sein. Da all diese Prozesse durch die zugrunde liegenden Nährstoff- und Wasserflüsse eng miteinander verknüpft sind, sollten sie in einem konsistenten Modellansatz betrachtet werden. Dennoch haben Datenmangel und ungenügendes Prozessverständnis dies bis vor kurzem auf der globalen Skala verhindert. In dieser Arbeit wird die erste Version eines solchen konsistenten globalen Modellansatzes präsentiert, wobei der Schwerpunkt auf der Simulation landwirtschaftlicher Erträge und den resultierenden N2O-Emissionen liegt. Der Grund für diese Schwerpunktsetzung liegt darin, dass die korrekte Abbildung des Pflanzenwachstums eine essentielle Voraussetzung für die Simulation aller anderen Prozesse ist. Des weiteren sind aktuelle und potentielle landwirtschaftliche Erträge wichtige treibende Kräfte für Landnutzungsänderungen und werden stark vom Klimawandel betroffen sein. Den zweiten Schwerpunkt bildet die Abschätzung landwirtschaftlicher N2O-Emissionen, da bislang kein prozessbasiertes N2O-Modell auf der globalen Skala eingesetzt wurde. Als Grundlage für die globale Modellierung wurde das bestehende Agrarökosystemmodell Daycent gewählt. Neben der Schaffung der Simulationsumgebung wurden zunächst die benötigten globalen Datensätze für Bodenparameter, Klima und landwirtschaftliche Bewirtschaftung zusammengestellt. Da für Pflanzzeitpunkte bislang keine globale Datenbasis zur Verfügung steht, und diese sich mit dem Klimawandel ändern werden, wurde eine Routine zur Berechnung von Pflanzzeitpunkten entwickelt. Die Ergebnisse zeigen eine gute Übereinstimmung mit Anbaukalendern der FAO, die für einige Feldfrüchte und Länder verfügbar sind. Danach wurde das Daycent-Modell für die Ertragsberechnung von Weizen, Reis, Mais, Soja, Hirse, Hülsenfrüchten, Kartoffel, Cassava und Baumwolle parametrisiert und kalibriert. Die Simulationsergebnisse zeigen, dass Daycent die wichtigsten Klima-, Boden- und Bewirtschaftungseffekte auf die Ertragsbildung korrekt abbildet. Berechnete Länderdurchschnitte stimmen gut mit Daten der FAO überein (R2 = 0.66 für Weizen, Reis und Mais; R2 = 0.32 für Soja), und räumliche Ertragsmuster entsprechen weitgehend der beobachteten Verteilung von Feldfrüchten und subnationalen Statistiken. Vor der Modellierung landwirtschaftlicher N2O-Emissionen mit dem Daycent-Modell stand eine statistische Analyse von N2O-und NO-Emissionsmessungen aus natürlichen und landwirtschaftlichen Ökosystemen. Die als signifikant identifizierten Parameter für N2O (Düngemenge, Bodenkohlenstoffgehalt, Boden-pH, Textur, Feldfrucht, Düngersorte) und NO (Düngemenge, Bodenstickstoffgehalt, Klima) entsprechen weitgehend den Ergebnissen einer früheren Analyse. Für Emissionen aus Böden unter natürlicher Vegetation, für die es bislang keine solche statistische Untersuchung gab, haben Bodenkohlenstoffgehalt, Boden-pH, Lagerungsdichte, Drainierung und Vegetationstyp einen signifikanten Einfluss auf die N2O-Emissionen, während NO-Emissionen signifikant von Bodenkohlenstoffgehalt und Vegetationstyp abhängen. Basierend auf den daraus entwickelten statistischen Modellen betragen die globalen Emissionen aus Ackerböden 3.3 Tg N/y für N2O, und 1.4 Tg N/y für NO. Solche statistischen Modelle sind nützlich, um Abschätzungen und Unsicherheitsbereiche von N2O- und NO-Emissionen basierend auf einer Vielzahl von Messungen zu berechnen. Die Dynamik des Bodenstickstoffs, insbesondere beeinflusst durch Pflanzenwachstum, Klimawandel und Landnutzungsänderung, kann allerdings nur durch die Anwendung von prozessorientierten Modellen berücksichtigt werden. Zur Modellierung von N2O-Emissionen mit dem Daycent-Modell wurde zunächst dessen Spurengasmodul durch eine detailliertere Berechnung von Nitrifikation und Denitrifikation und die Berücksichtigung von Frost-Auftau-Emissionen weiterentwickelt. Diese überarbeitete Modellversion wurde dann an N2O-Emissionsmessungen unter verschiedenen Klimaten und Feldfrüchten getestet. Sowohl die Dynamik als auch die Gesamtsummen der N2O-Emissionen werden befriedigend abgebildet, wobei die Modelleffizienz für monatliche Mittelwerte zwischen 0.1 und 0.66 für die meisten Standorte liegt. Basierend auf der überarbeiteten Modellversion wurden die N2O-Emissionen für die zuvor parametrisierten Feldfrüchte berechnet. Emissionsraten und feldfruchtspezifische Unterschiede stimmen weitgehend mit Literaturangaben überein. Düngemittelinduzierte Emissionen, die momentan vom IPCC mit 1.25 +/- 1% der eingesetzten Düngemenge abgeschätzt werden, reichen von 0.77% (Reis) bis 2.76% (Mais). Die Summe der berechneten Emissionen aus landwirtschaftlichen Böden beträgt für die Mitte der 1990er Jahre 2.1 Tg N2O-N/y, was mit den Abschätzungen aus anderen Studien übereinstimmt.