Nitrate metabolism in the dinoflagellate Lingulodinium polyedrum

Les dinoflagellés sont des eucaryotes unicellulaires retrouvés dans la plupart des écosystèmes aquatiques du globe. Ces organismes amènent une contribution substantielle à la production primaire des océans, soit en tant que membre du phytoplancton, soit en tant que symbiontes des anthozoaires formant les récifs coralliens. Malheureusement, ce rôle écologique majeur est souvent négligé face à la capacité de certaines espèces de dinoflagellés à former des fleurs d'eau, parfois d'étendue et de durée spectaculaires. Ces floraisons d'algues, communément appelées "marées rouges", peuvent avoir de graves conséquences sur les écosystèmes côtiers, sur les industries de la pêche et du tourisme, ainsi que sur la santé humaine. Un des facteurs souvent corrélé avec la formation des fleurs d'eau est une augmentation dans la concentration de nutriments, notamment l’azote et le phosphore. Le nitrate est un des composants principaux retrouvés dans les eaux de ruissellement agricoles, mais également la forme d'azote bioaccessible la plus abondante dans les écosystèmes marins. Ainsi, l'agriculture humaine a contribué à magnifier significativement les problèmes associés aux marées rouges au niveau mondial. Cependant, la pollution ne peut pas expliquer à elle seule la formation et la persistance des fleurs d'eau, qui impliquent plusieurs facteurs biotiques et abiotiques. Il est particulièrement difficile d'évaluer l'importance relative qu'ont les ajouts de nitrate par rapport à ces autres facteurs, parce que le métabolisme du nitrate chez les dinoflagellés est largement méconnu. Le but principal de cette thèse vise à remédier à cette lacune. J'ai choisi Lingulodinium polyedrum comme modèle pour l'étude du métabolisme du nitrate, parce que ce dinoflagellé est facilement cultivable en laboratoire et qu'une étude transcriptomique a récemment fourni une liste de gènes pratiquement complète pour cette espèce. Il est également intéressant que certaines composantes moléculaires de la voie du nitrate chez cet organisme soient sous contrôle circadien. Ainsi, dans ce projet, j'ai utilisé des analyses physiologiques, biochimiques, transcriptomiques et bioinformatiques pour enrichir nos connaissances sur le métabolisme du nitrate des dinoflagellés et nous permettre de mieux apprécier le rôle de l'horloge circadienne dans la régulation de cette importante voie métabolique primaire. Je me suis tout d'abord penché sur les cas particuliers où des floraisons de dinoflagellés sont observées dans des conditions de carence en azote. Cette idée peut sembler contreintuitive, parce que l'ajout de nitrate plutôt que son épuisement dans le milieu est généralement associé aux floraisons d'algues. Cependant, j’ai découvert que lorsque du nitrate était ajouté à des cultures initialement carencées ou enrichies en azote, celles qui s'étaient acclimatées au stress d'azote arrivaient à survivre près de deux mois à haute densité cellulaire, alors que les cellules qui n'étaient pas acclimatées mourraient après deux semaines. En condition de carence d'azote sévère, les cellules arrivaient à survivre un peu plus de deux semaines et ce, en arrêtant leur cycle cellulaire et en diminuant leur activité photosynthétique. L’incapacité pour ces cellules carencées à synthétiser de nouveaux acides aminés dans un contexte où la photosynthèse était toujours active a mené à l’accumulation de carbone réduit sous forme de granules d’amidon et corps lipidiques. Curieusement, ces deux réserves de carbone se trouvaient à des pôles opposés de la cellule, suggérant un rôle fonctionnel à cette polarisation. La deuxième contribution de ma thèse fut d’identifier et de caractériser les premiers transporteurs de nitrate chez les dinoflagellés. J'ai découvert que Lingulodinium ne possédait que très peu de transporteurs comparativement à ce qui est observé chez les plantes et j'ai suggéré que seuls les membres de la famille des transporteurs de nitrate de haute affinité 2 (NRT2) étaient réellement impliqués dans le transport du nitrate. Le principal transporteur chez Lingulodinium était exprimé constitutivement, suggérant que l’acquisition du nitrate chez ce dinoflagellé se fondait majoritairement sur un système constitutif plutôt qu’inductible. Enfin, j'ai démontré que l'acquisition du nitrate chez Lingulodinium était régulée par la lumière et non par l'horloge circadienne, tel qu'il avait été proposé dans une étude antérieure. Finalement, j’ai utilisé une approche RNA-seq pour vérifier si certains transcrits de composantes impliquées dans le métabolisme du nitrate de Lingulodinium étaient sous contrôle circadien. Non seulement ai-je découvert qu’il n’y avait aucune variation journalière dans les niveaux des transcrits impliqués dans le métabolisme du nitrate, j’ai aussi constaté qu’il n’y avait aucune variation journalière pour n’importe quel ARN du transcriptome de Lingulodinium. Cette découverte a démontré que l’horloge de ce dinoflagellé n'avait pas besoin de transcription rythmique pour générer des rythmes physiologiques comme observé chez les autres eukaryotes.

Influence of alkylphosphonic acid grafting on the electronic and magnetic properties of La2/3Sr1/3MnO3 surfaces

Self-assembled monolayers (SAMs) are highly promising materials for molecular engineering of electronic and spintronics devices thanks to their surface functionalization properties. In this direction, alkylphosphonic acids have been used to functionalize the most common ferromagnetic electrode in organic spintronics: La2/3Sr1/3MnO3 (LSMO). However, a study on the influence of SAMs grafting on LSMO electronic and magnetic properties is still missing. In this letter, we probe the influence of alkylphosphonic acids-based SAMs on the electronic and magnetic properties of the LSMO surface using different spectroscopies. We observe by X-ray photoemission and X-ray absorption that the grafting of the molecules on the LSMO surface induces a reduction of the Mn oxidation state. Ultraviolet photoelectron spectroscopy measurements also show that the LSMO work function can be modified by surface dipoles opening the door to both tune the charge and spin injection efficiencies in organic devices such as organic light-emitting diodes.

La gouvernance métropolitaine du transport collectif dans la région montréalaise : le cas du SRB Pie-IX

Montréal parle de disposer d’un service rapide par bus depuis une dizaine années. En 2015, les travaux pour réaliser le premier tronçon du projet appelé le SRB Pie-IX commencent à peine. Comment justifier des délais de réalisation de plusieurs années alors que d’autres villes y arrivent en moins de 3 ans? Plusieurs élus et organismes de Montréal dénoncent une problématique de gouvernance du transport collectif. Seulement, il n’est pas évident de saisir la signification de ce concept si souvent invoqué pour justifier, entre autres, les difficultés de la métropole à faire naître des projets métropolitains de transport collectif. Certains évoquent la responsabilité du gouvernement, d’autres avancent la mauvaise répartition des rôles et responsabilités ou encore déplorent le trop grand nombre d’intervenants dans la région métropolitaine. La gouvernance est un concept à la fois flou et complexe qui cherche à établir la bonne conduite des affaires publiques comme celle de la gestion métropolitaine du transport collectif. Cependant, le système de transport collectif fait intervenir une multitude de parties prenantes aux intérêts contradictoires. La « bonne gouvernance » serait d’établir une collaboration fructueuse qui dépasse les limites institutionnalisées des intervenants pour réaliser des projets d’envergure métropolitaine, comme le SRB Pie-IX.

An Investigation of Vertical Turbulent Transport Processes in Coastal Regions Using Tower Observations

High-resolution tower observations of turbulent transport processes in the coastal atmospheric surface layer show that the exchange coefficients for momentum, enthalpy, and moisture behave differently for different environmental and atmospheric conditions. The drag coefficient is closely tied to wind speed and turbulent intensity. The exchange coefficient for enthalpy shows a dependence on stability. Analysis of the turbulent kinetic energy budget yields a new parameterization framework that well explains the observed variation of the drag coefficient, particularly at low wind speeds.

A Multi-Criteria GIS-Based Route Selection Tool for Hazardous Material Transport: Consideration of Environmental Consequence, Traffic Congestions and Costs

Hazardous materials are substances that, if not regulated, can pose a threat to human populations and their environmental health, safety or property when transported in commerce. About 1.5 million tons of hazardous material shipments are transported by truck in the US annually, with a steady increase of approximately 5% per year. The objective of this study was to develop a routing tool for hazardous material transport in order to facilitate reduced environmental impacts and less transportation difficulties, yet would also find paths that were still compelling for the shipping carriers as a matter of trucking cost. The study started with identification of inhalation hazard impact zones and explosion protective areas around the location of hypothetical hazardous material releases, considering different parameters (i.e., chemicals characteristics, release quantities, atmospheric condition, etc.). Results showed that depending on the quantity of release, chemical, and atmospheric stability (a function of wind speed, meteorology, sky cover, time and location of accidents, etc.) the consequence of these incidents can differ. The study was extended by selection of other evaluation criteria for further investigation because health risk as an evaluation criterion would not be the only concern in selection of routes. Transportation difficulties (i.e., road blockage and congestion) were incorporated as important factor due to their indirect impact/cost on the users of transportation networks. Trucking costs were also considered as one of the primary criteria in selection of hazardous material paths; otherwise the suggested routes would have not been convincing for the shipping companies. The last but not least criterion was proximity of public places to the routes. The approach evolved from a simple framework to a complicated and efficient GIS-based tool able to investigate transportation networks of any given study area, and capable of generating best routing options for cargos. The suggested tool uses a multi-criteria-decision-making method, which considers the priorities of the decision makers in choosing the cargo routes. Comparison of the routing options based on each criterion and also the overall suitableness of the path in regards to all the criteria (using a multi-criteria-decision-making method) showed that using similar tools as the one proposed by this study can provide decision makers insights in the area of hazardous material transport. This tool shows the probable consequences of considering each path in a very easily understandable way; in the formats of maps and tables, which makes the tradeoffs of costs and risks considerably simpler, as in some cases slightly compromising on trucking cost may drastically decrease the probable health risk and/or traffic difficulties. This will not only be rewarding to the community by making cities safer places to live, but also can be beneficial to shipping companies by allowing them to advertise as environmental friendly conveyors.

La gouvernance métropolitaine du transport collectif dans la région montréalaise : le cas du SRB Pie-IX

Montréal parle de disposer d’un service rapide par bus depuis une dizaine années. En 2015, les travaux pour réaliser le premier tronçon du projet appelé le SRB Pie-IX commencent à peine. Comment justifier des délais de réalisation de plusieurs années alors que d’autres villes y arrivent en moins de 3 ans? Plusieurs élus et organismes de Montréal dénoncent une problématique de gouvernance du transport collectif. Seulement, il n’est pas évident de saisir la signification de ce concept si souvent invoqué pour justifier, entre autres, les difficultés de la métropole à faire naître des projets métropolitains de transport collectif. Certains évoquent la responsabilité du gouvernement, d’autres avancent la mauvaise répartition des rôles et responsabilités ou encore déplorent le trop grand nombre d’intervenants dans la région métropolitaine. La gouvernance est un concept à la fois flou et complexe qui cherche à établir la bonne conduite des affaires publiques comme celle de la gestion métropolitaine du transport collectif. Cependant, le système de transport collectif fait intervenir une multitude de parties prenantes aux intérêts contradictoires. La « bonne gouvernance » serait d’établir une collaboration fructueuse qui dépasse les limites institutionnalisées des intervenants pour réaliser des projets d’envergure métropolitaine, comme le SRB Pie-IX.

Fingerprints of a size-dependent crossover in the dimensionality of electronic conduction in Au-seeded Ge nanowires

We studied the electrical transport properties of Au-seeded germanium nanowires with radii ranging from 11 to 80 nm at ambient conditions. We found a non-trivial dependence of the electrical conductivity, mobility and carrier density on the radius size. In particular, two regimes were identified for large (lightly doped) and small (stronger doped) nanowires in which the charge-carrier drift is dominated by electron-phonon and ionized-impurity scattering, respectively. This goes in hand with the finding that the electrostatic properties for radii below ca. 37 nm have quasi one-dimensional character as reflected by the extracted screening lengths.

Effects of spin on high-energy radiation from accreting black holes

Observations of jets in X-ray binaries show a correlation between radio power and black hole spin. This correlation, if confirmed, points toward the idea that relativistic jets may be powered by the rotational energy of black holes. In order to examine this further, we perform general relativistic radiative transport calculations on magnetically arrested accretion flows, which are known to produce powerful jets via the Blandfordâ Znajek (BZ) mechanism. We find that the X-ray and γ-ray emission strongly depend on spin and inclination angle. Surprisingly, the high-energy power does not show the same dependence on spin as the BZ jet power, but instead can be understood as a redshift effect. In particular, photons observed perpendicular to the spin axis suffer little net redshift until originating from close to the horizon. Such observers see deeper into the hot, dense, highly magnetized inner disk region. This effect is largest for rapidly rotating black holes due to a combination of frame dragging and decreasing horizon radius. While the X-ray emission is dominated by the near horizon region, the near-infrared (NIR) radiation originates at larger radii. Therefore, the ratio of X-ray to NIR power is an observational signature of black hole spin.