The role of the renal mineralocorticoid versus the glucocorticoid receptor in renal sodium and potassium transport

Dans le néphron distal sensible à l'aldostérone, le récepteur aux minéralocorticoïdes (RM) et le récepteur aux glucocorticoids (RG) sont exprimés et peuvent être liés et activés par l'aldostérone et le Cortisol, respectivement. La réabsorption rénale de sodium est principalement contrôlée par le RM. Cependant, des modèles expérimentaux in vitro et in vivo suggèrent que le RG pourrait également jouer un rôle dans le transport rénal du sodium. Afin d'étudier l'implication du RG et/ou du RM exprimés dans les cellules épithéliales adultes dans le transport rénal du sodium, nous avons généré deux modèles de souris, dans lesquelles l'expression du RG (Nr3c1Pax8/LC1) ou du RM (Nr3c2Pax8/LC1) peut être abolie de manière inductible et cela spécifiquement dans les tubules rénaux. Les souris déficientes pour le gène du RM survivent mais développent un phénotype sévère de PHA-1, caractérisé par un retard de croissance, une augmentation des niveaux urinaires de Na+, une diminution de la concentration du Na+ dans le plasma, une hyperkaliémie et une augmentation des niveaux d'aldostérone plasmatique. Ce phénotype empire et devient létal lorsque les souris sont nourries avec une diète déficiente en sodium. Les niveaux d'expression en protéine de NCC, de la forme phosphorylée de NCC et de aENaC sont diminués, alors que l'expression en ARN messager et en protéine du RG est augmentée. Une diète riche en Na+ et pauvre en K+ ne corrige pas la concentration élevée d'aldostérone dans le plasma pour la ramener à des niveaux conformes, mais est suffisante pour corriger la perte de poids et les niveaux anormaux des électrolytes dans le plasma et l'urine. -- In the aldosterone-sensitive distal nephron, both the mineralocorticoid (MR) and the glucocorticoid (GR) receptor are expressed. They can be bound and activated by aldosterone and Cortisol, respectively. Renal Na+ reabsorption is mainly controlled by MR. However, in vitro and in vivo experimental models suggest that GR may play a role in renal Na+ transport. Therefore, to investigate the implication of MR and/or GR in adult epithelial cells in renal sodium transport, we generated inducible renal tubule- specific MR (Nr3c2Pax8/LC1) and GR (Nr3c1Pax8/LC1) knockout mice. MR-deficient mice survived but developed a severe PHA-1 phenotype with failure to thrive, higher urinary Na+, decreased plasma Na+ levels, hyperkalemia and higher levels of plasma aldosterone. This phenotype further worsened and became lethal under a sodium-deficient diet. NCC protein expression and its phosphorylated form, as well as aENaC protein level were downregulated, whereas the mRNA and protein expression of GR was increased. A diet rich in Na+and low in K+ did not normalize plasma aldosterone to control levels, but was sufficient to restore body weight, plasma and urinary electrolytes. Upon switch to a Na+-deficient diet, GR-mutant mice exhibited transient increased urinary Na+ and decreased K+ levels, with transitory higher plasma K+ concentration preceded by a significant increase in plasma aldosterone levels within the 12 hours following diet switch. We found no difference in urinary aldosterone levels, plasma Na+ concentration and plasma corticosterone levels. Moreover, NHE3, NKCC2, NCC

Seismic characterization of heterogeneous sedimentary and fractured rocks based on Biot's theory of poroelasticity

Understanding and quantifying seismic energy dissipation, which manifests itself in terms of velocity dispersion and attenuation, in fluid-saturated porous rocks is of considerable interest, since it offers the perspective of extracting information with regard to the elastic and hydraulic rock properties. There is increasing evidence to suggest that wave-induced fluid flow, or simply WIFF, is the dominant underlying physical mechanism governing these phenomena throughout the seismic, sonic, and ultrasonic frequency ranges. This mechanism, which can prevail at the microscopic, mesoscopic, and macroscopic scale ranges, operates through viscous energy dissipation in response to fluid pressure gradients and inertial effects induced by the passing wavefield. In the first part of this thesis, we present an analysis of broad-band multi-frequency sonic log data from a borehole penetrating water-saturated unconsolidated glacio-fluvial sediments. An inherent complication arising in the interpretation of the observed P-wave attenuation and velocity dispersion is, however, that the relative importance of WIFF at the various scales is unknown and difficult to unravel. An important generic result of our work is that the levels of attenuation and velocity dispersion due to the presence of mesoscopic heterogeneities in water-saturated unconsolidated clastic sediments are expected to be largely negligible. Conversely, WIFF at the macroscopic scale allows for explaining most of the considered data while refinements provided by including WIFF at the microscopic scale in the analysis are locally meaningful. Using a Monte-Carlo-type inversion approach, we compare the capability of the different models describing WIFF at the macroscopic and microscopic scales with regard to their ability to constrain the dry frame elastic moduli and the permeability as well as their local probability distribution. In the second part of this thesis, we explore the issue of determining the size of a representative elementary volume (REV) arising in the numerical upscaling procedures of effective seismic velocity dispersion and attenuation of heterogeneous media. To this end, we focus on a set of idealized synthetic rock samples characterized by the presence of layers, fractures or patchy saturation in the mesocopic scale range. These scenarios are highly pertinent because they tend to be associated with very high levels of velocity dispersion and attenuation caused by WIFF in the mesoscopic scale range. The problem of determining the REV size for generic heterogeneous rocks is extremely complex and entirely unexplored in the given context. In this pilot study, we have therefore focused on periodic media, which assures the inherent self- similarity of the considered samples regardless of their size and thus simplifies the problem to a systematic analysis of the dependence of the REV size on the applied boundary conditions in the numerical simulations. Our results demonstrate that boundary condition effects are absent for layered media and negligible in the presence of patchy saturation, thus resulting in minimum REV sizes. Conversely, strong boundary condition effects arise in the presence of a periodic distribution of finite-length fractures, thus leading to large REV sizes. In the third part of the thesis, we propose a novel effective poroelastic model for periodic media characterized by mesoscopic layering, which accounts for WIFF at both the macroscopic and mesoscopic scales as well as for the anisotropy associated with the layering. Correspondingly, this model correctly predicts the existence of the fast and slow P-waves as well as quasi and pure S-waves for any direction of wave propagation as long as the corresponding wavelengths are much larger than the layer thicknesses. The primary motivation for this work is that, for formations of intermediate to high permeability, such as, for example, unconsolidated sediments, clean sandstones, or fractured rocks, these two WIFF mechanisms may prevail at similar frequencies. This scenario, which can be expected rather common, cannot be accounted for by existing models for layered porous media. Comparisons of analytical solutions of the P- and S-wave phase velocities and inverse quality factors for wave propagation perpendicular to the layering with those obtained from numerical simulations based on a ID finite-element solution of the poroelastic equations of motion show very good agreement as long as the assumption of long wavelengths remains valid. A limitation of the proposed model is its inability to account for inertial effects in mesoscopic WIFF when both WIFF mechanisms prevail at similar frequencies. Our results do, however, also indicate that the associated error is likely to be relatively small, as, even at frequencies at which both inertial and scattering effects are expected to be at play, the proposed model provides a solution that is remarkably close to its numerical benchmark. -- Comprendre et pouvoir quantifier la dissipation d'énergie sismique qui se traduit par la dispersion et l'atténuation des vitesses dans les roches poreuses et saturées en fluide est un intérêt primordial pour obtenir des informations à propos des propriétés élastique et hydraulique des roches en question. De plus en plus d'études montrent que le déplacement relatif du fluide par rapport au solide induit par le passage de l'onde (wave induced fluid flow en anglais, dont on gardera ici l'abréviation largement utilisée, WIFF), représente le principal mécanisme physique qui régit ces phénomènes, pour la gamme des fréquences sismiques, sonique et jusqu'à l'ultrasonique. Ce mécanisme, qui prédomine aux échelles microscopique, mésoscopique et macroscopique, est lié à la dissipation d'énergie visqueuse résultant des gradients de pression de fluide et des effets inertiels induits par le passage du champ d'onde. Dans la première partie de cette thèse, nous présentons une analyse de données de diagraphie acoustique à large bande et multifréquences, issues d'un forage réalisé dans des sédiments glaciaux-fluviaux, non-consolidés et saturés en eau. La difficulté inhérente à l'interprétation de l'atténuation et de la dispersion des vitesses des ondes P observées, est que l'importance des WIFF aux différentes échelles est inconnue et difficile à quantifier. Notre étude montre que l'on peut négliger le taux d'atténuation et de dispersion des vitesses dû à la présence d'hétérogénéités à l'échelle mésoscopique dans des sédiments clastiques, non- consolidés et saturés en eau. A l'inverse, les WIFF à l'échelle macroscopique expliquent la plupart des données, tandis que les précisions apportées par les WIFF à l'échelle microscopique sont localement significatives. En utilisant une méthode d'inversion du type Monte-Carlo, nous avons comparé, pour les deux modèles WIFF aux échelles macroscopique et microscopique, leur capacité à contraindre les modules élastiques de la matrice sèche et la perméabilité ainsi que leur distribution de probabilité locale. Dans une seconde partie de cette thèse, nous cherchons une solution pour déterminer la dimension d'un volume élémentaire représentatif (noté VER). Cette problématique se pose dans les procédures numériques de changement d'échelle pour déterminer l'atténuation effective et la dispersion effective de la vitesse sismique dans un milieu hétérogène. Pour ce faire, nous nous concentrons sur un ensemble d'échantillons de roches synthétiques idéalisés incluant des strates, des fissures, ou une saturation partielle à l'échelle mésoscopique. Ces scénarios sont hautement pertinents, car ils sont associés à un taux très élevé d'atténuation et de dispersion des vitesses causé par les WIFF à l'échelle mésoscopique. L'enjeu de déterminer la dimension d'un VER pour une roche hétérogène est très complexe et encore inexploré dans le contexte actuel. Dans cette étude-pilote, nous nous focalisons sur des milieux périodiques, qui assurent l'autosimilarité des échantillons considérés indépendamment de leur taille. Ainsi, nous simplifions le problème à une analyse systématique de la dépendance de la dimension des VER aux conditions aux limites appliquées. Nos résultats indiquent que les effets des conditions aux limites sont absents pour un milieu stratifié, et négligeables pour un milieu à saturation partielle : cela résultant à des dimensions petites des VER. Au contraire, de forts effets des conditions aux limites apparaissent dans les milieux présentant une distribution périodique de fissures de taille finie : cela conduisant à de grandes dimensions des VER. Dans la troisième partie de cette thèse, nous proposons un nouveau modèle poro- élastique effectif, pour les milieux périodiques caractérisés par une stratification mésoscopique, qui prendra en compte les WIFF à la fois aux échelles mésoscopique et macroscopique, ainsi que l'anisotropie associée à ces strates. Ce modèle prédit alors avec exactitude l'existence des ondes P rapides et lentes ainsi que les quasis et pures ondes S, pour toutes les directions de propagation de l'onde, tant que la longueur d'onde correspondante est bien plus grande que l'épaisseur de la strate. L'intérêt principal de ce travail est que, pour les formations à perméabilité moyenne à élevée, comme, par exemple, les sédiments non- consolidés, les grès ou encore les roches fissurées, ces deux mécanismes d'WIFF peuvent avoir lieu à des fréquences similaires. Or, ce scénario, qui est assez commun, n'est pas décrit par les modèles existants pour les milieux poreux stratifiés. Les comparaisons des solutions analytiques des vitesses des ondes P et S et de l'atténuation de la propagation des ondes perpendiculaires à la stratification, avec les solutions obtenues à partir de simulations numériques en éléments finis, fondées sur une solution obtenue en 1D des équations poro- élastiques, montrent un très bon accord, tant que l'hypothèse des grandes longueurs d'onde reste valable. Il y a cependant une limitation de ce modèle qui est liée à son incapacité à prendre en compte les effets inertiels dans les WIFF mésoscopiques quand les deux mécanismes d'WIFF prédominent à des fréquences similaires. Néanmoins, nos résultats montrent aussi que l'erreur associée est relativement faible, même à des fréquences à laquelle sont attendus les deux effets d'inertie et de diffusion, indiquant que le modèle proposé fournit une solution qui est remarquablement proche de sa référence numérique.

Automatic Brain Extraction in Fetal MRI using Multi-Atlas-based Segmentation

In fetal brain MRI, most of the high-resolution reconstruction algorithms rely on brain segmentation as a preprocessing step. Manual brain segmentation is however highly time-consuming and therefore not a realistic solution. In this work, we assess on a large dataset the performance of Multiple Atlas Fusion (MAF) strategies to automatically address this problem. Firstly, we show that MAF significantly increase the accuracy of brain segmentation as regards single-atlas strategy. Secondly, we show that MAF compares favorably with the most recent approach (Dice above 0.90). Finally, we show that MAF could in turn provide an enhancement in terms of reconstruction quality.

Fast and sensitive supercritical fluid chromatography - tandem mass spectrometry multi-class screening method for the determination of doping agents in urine.

This study shows the possibility offered by modern ultra-high performance supercritical fluid chromatography combined with tandem mass spectrometry in doping control analysis. A high throughput screening method was developed for 100 substances belonging to the challenging classes of anabolic agents, hormones and metabolic modulators, synthetic cannabinoids and glucocorticoids, which should be detected at low concentrations in urine. To selectively extract these doping agents from urine, a supported liquid extraction procedure was implemented in a 48-well plate format. At the tested concentration levels ranging from 0.5 to 5 ng/mL, the recoveries were better than 70% for 48-68% of the compounds and higher than 50% for 83-87% of the tested substances. Due to the numerous interferences related to isomers of steroids and ions produced by the loss of water in the electrospray source, the choice of SFC separation conditions was very challenging. After careful optimization, a Diol stationary phase was employed. The total analysis time for the screening assay was only 8 min, and interferences as well as susceptibility to matrix effect (ME) were minimized. With the developed method, about 70% of the compounds had relative ME within the range ±20%, at a concentration of 1 and 5 ng/mL. Finally, limits of detection achieved with the above-described strategy including 5-fold preconcentration were below 0.1 ng/mL for the majority of the tested compounds. Therefore, LODs were systematically better than the minimum required performance levels established by the World anti-doping agency, except for very few metabolites.

Trasporti e sviluppo territoriale negli spazi intermedi : l'esempio della regione transfrontaliera Insubrica

Avec cette thèse de doctorat nous proposons une réflexion transversale concernant les relations entre infrastructures de transport et développement territorial dans des espaces dits « intermédiaires ». Le concept d'espace intermédiaire, relativement nouveau en géographie, est conçu en fonction d'une double approche : celle des infrastructures où les espaces intermédiaires constituent des zones de transit obligées entre des pôles urbains hiérarchiquement supérieurs (par rapport une échelle horizontale) et celle des frontières où les espaces intermédiaires constituent des territoires de coopération entre différents niveaux politico-institutionnels (par rapport à une échelle verticale). Cette problématique de recherche est traitée aussi bien du point de vue théorique qu'avec des études de cas portant sur les effets des nouvelles infrastructures de transports dans la région transfrontalière insubrique (entre le Canton du Tessin et la Lombardie). L'objectif visé est de défendre un scénario d'organisation spatiale polycentrique à plusieurs niveaux comme solution pour le développement durable et cohérent de ces espaces intermédiaires. Ainsi, pour le « niveau macro », nous proposons une analyse des changements d'accessibilité spatiale et des potentiels de développement territorial pour les agglomérations concernées par la mise en service du nouveau tunnel ferroviaire de base du Monte Ceneri (TBC) et de la nouvelle ligne Lugano/Como-Mendrisio-Varese-Malpensa (FMV) à l'horizon 2020. Pour le « niveau meso », nous analysons les effets de la nouvelle ligne FMV en termes de potentiel de densification polycentrique autours des gares ferroviaires. Pour le « niveau micro », nous proposons une analyse sur les comportements de mobilité ainsi que des améliorations ciblées du système de transport pour la ville de Mendrisio visant à promouvoir le développement polycentrique de cette commune. De plus, un système d'analyse permettant de mettre en lien les divers facteurs explicatifs dans l'analyse des relations entre les nouvelles infrastructures de transport et les effets sur la mobilité et le développement territorial est également élaboré et testé dans notre recherche. -- With this Ph.D. thesis we investigate the relationship between transport infrastructures and territory development inside the so called "in-between spaces". The idea of "in-between space", relatively novel in geography, is the formal outcome of a double approach: the one of the infrastructures, saying that these spaces can be described as areas of constrained transit between urban centres of superior hierarchical level (on a horizontal scale), and the one of the borders, stating that in-between spaces are areas of cooperation between various political-institutional levels. The above mentioned research issues are deepened both at theoretical and empirical level, being the latter based on field studies of the cross-boundary Western-Lombard area (between the Swiss canton of Ticino and the Italian region of Lombardy). This research pursues the goal of defending the argument that a multi-level polycentric spatial scenario can be a possible solution fora sustainable development of the above described in- between areas. From a "macro" perspective, what we submit here is an analysis on the expected changes in spatial accessibility and on the potential territorial development for the built-up areas influenced by the construction of the new train tunnel of the Monte Ceneri (TBC) and of the new railway line Lugano/Como-Mendrisio-Varese-Malpensa (FMV). At a "meso" level we analyse the effects exerted by the new FMV line taking into account the potential densification of the areas surrounding the railway stations. Finally, at a "micro" level, we analyse the mobility behaviours in the town of Mendrisio and we propose some possible improvements to the local public transport system, with the scope to promote a polycentric development of this municipality. Moreover, we developed and tested an analytic system able to define the existing links between the various explaining factors characterizing the relationship between new transport infrastructures and effects on mobility. -- With this Ph.D. thesis we investigate the relationship between transport infrastructures and territory development inside the so called "in-between spaces". The idea of "in-between space", relatively novel in geography, is the formal outcome of a double approach: the one of the infrastructures, saying that these spaces can be described as areas of constrained transit between urban centres of superior hierarchical level (on a horizontal scale), and the one of the borders, stating that in-between spaces are areas of cooperation between various political-institutional levels. The above mentioned research issues are deepened both at theoretical and empirical level, being the latter based on field studies of the cross-boundary Western-Lombard area (between the Swiss canton of Ticino and the Italian region of Lombardy). This research pursues the goal of defending the argument that a multi-level polycentric spatial scenario can be a possible solution for a sustainable development of the above described in- between areas. From a "macro" perspective, what we submit here is an analysis on the expected changes in spatial accessibility and on the potential territorial development for the built-up areas influenced by the construction of the new train tunnel of the Monte Ceneri (TBC) and of the new railway line Lugano/Como-Mendrisio-Varese-Malpensa (FMV). At a "meso" level we analyse the effects exerted by the new FMV line taking into account the potential densification of the areas surrounding the railway stations. Finally, at a "micro" level, we analyse the mobility behaviours in the town of Mendrisio and we propose some possible improvements to the local public transport system, with the scope to promote a polycentric development of this municipality. Moreover, we developed and tested an analytic system able to define the existing links between the various explaining factors characterizing the relationship between new transport infrastructures and effects on mobility.

Smoking cessation and the incidence of pre-diabetes and type 2 diabetes : a cohort study

Le tabagisme est associé à un risque augmenté de développer un diabète de type 2. Arrêter de fumer devrait donc diminuer le risqué de diabète. Seulement, les études concernant le risque métabolique à l'arrêt du tabac sont discordantes. Par ailleurs, les effets métaboliques du tabac et de l'arrêt du tabac diffèrent probablement selon le sexe, avec notamment un effet différent du tabac sur la santé des femmes, et une prise pondérale plus importante à l'arrêt que chez les hommes. Notre étude vise à évaluer le risque métabolique à l'arrêt du tabac, chez les femmes et les homes séparément. Nous avons utilisé les données de l'étude de cohorte prospective CoLaus, qui évalue différents facteurs de risque cardiovasculaire chez des sujets choisis de manière aléatoire, dans la population Lausannoise entre 35 et 75 ans, suivis sur 5.5 ans en moyenne. Parmi ceux avec une glycémie à jeun normale au départ, nous avons divisé les participants en quatre groupes selon leur statut tabagique : non fumeurs, personnes ayant arrêté de fumer depuis plus de 5 ans, celles ayant arrêté depuis moins de 5 ans, et fumeurs actifs. Nous avons mesuré les incidences de glycémie à jeun altérée (5.6-6.99 mmol/l) et de diabète (glycémie à jeun ≥ 7 mmol/l et/ou traitement pour le diabète) durant le période de suivi, stratifiées par sexe. Puis le risque d'incidence de glycémie altérée et de diabète a été calculé avec trois niveaux d'ajustement pour les facteurs confondants pour un risque métabolique. Nous avons inclus 3166 participants, dont 63% de femmes. Au total, 26.3% étaient fumeurs, 6.5% ex-fumeurs depuis moins de 5 ans et 23.5% ex-fumeurs depuis plus de 5 ans. Durant le suivi, 1311 (41.4%) personnes ont développé une glycémie à jeun altérée (33.6% des femmes, 54.7% des homes), et 47 (1.5%) ont développé un diabète (1.1% des femmes, 2.1% des hommes). Les personnes ayant arrêté de fumer n'avait pas de risque significativement plus élevé de développer une glycémie à jeun altérée ou un diabète que les fumeurs, après ajustement pour l'âge, l'éducation, l'hypercholestérolémie, la prise d'alcool, l'activité physique, la prise de poids, le BMI initial et le BMI d'arrivée dans les différents modèles d'ajustement. L'analyse de l'interaction du sexe avec ces résultats est également négative. Les analyses de sensibilité ont montré que l'exclusion des personnes ayant changé de statut tabagique durant le suivi ne changeait pas ces résultats. Nous avons refait les analyses en incluant les participants ayant une glycémie altérée au début du suivi, mais le risque d'incidence de diabète n'est pas plus élevé chez les ex-fumeurs que chez les fumeurs non plus dans cette population. Sur demande d'un reviewer, nous avons également refait les analyses avec la glycémie en continue (valeurs de base et valeurs à 5.5 ans), et la glycémie moyenne n'était pas différente par groupe de tabagisme. En conclusion, dans cette population européenne d'âge moyen, avec une prévalence basse d'obésité et une prise de poids modérée durant le suivi, nous n'avons pas trouvé de risque significativement plus élevé de développer un diabète en arrêtant de fumer, et ce pour les deux sexes. L'arrêt du tabac doit donc être encouragé chez toutes les fumeuses et tous les fumeurs.

A Hierarchical Approach for Multi-task Logistic Regression

Peer-reviewed

Towards the Construction of a Multi-agent Approach for Discovering the Meaning of Natural Language Collaborative Conversations

Peer-reviewed

Determinações multi-elementares de metais, Sulfato e Cloreto em amostras de águas por espectrometria de massas com fonte de plasma (ICP-MS)

The multi-element determination of Al, Cr, Mn, Ni, Cu, Zn, Cd, Ba, Pb, SO4= and Cl- in riverine water samples was accomplished by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS). The sample passed through a column containing the anionic resin AG1-X8 and the metals were determined directly. The retained anionic species were eluted and SO4= and Cl- were determined at m/z 48 and 35 correspondent to the ions SO+ and Cl+ formed at the plasma. Accuracy for metals was assessed by analysing the certified reference TM-26 (National Water Research Institute of Canada). Results for SO4= and Cl- were in agreement with those obtained by turbidimetry and spectrophotometry. LOD's of 0.1 µg l-1 for Cd, Ba and Pb; 0.2 µg l-1 for Al, Mn and Cu; 0.5 µg l-1 for Cr; 0.9 for Zn; 2.0 µg l-1for Ni , 60 µg l-1 for S and 200 µg l-1 Cl were attained.