Predicting potential distribution of the jaguar (Panthera onca) in Mexico: identification of priority areas for conservation

Aim The jaguar, Panthera onca, is a species of global conservation concern. In Mexico, the northernmost part of its distribution range, its conservation status, is particularly critical, while its potential and actual distribution is poorly known. We propose an ensemble model (EM) of the potential distribution for the jaguar in Mexico and identify the priority areas for conservation.Location Mexico.Methods We generated our EM based on three presence-only methods (Ecological Niche Factor Analysis, Mahalanobis distance, Maxent) and considering environmental, biological and anthropogenic factors. We used this model to evaluate the efficacy of the existing Mexican protected areas (PAs), to evaluate the adequacy of the jaguar conservation units (JCUs) and to propose new areas that should be considered for conservation and management of the species in Mexico.Results Our results outline that 16% of Mexico (c. 312,000 km2) can be considered as suitable for the presence of the jaguar. Furthermore, 13% of the suitable areas are included in existing PAs and 14% are included in JCUs (Sanderson et al., 2002).Main conclusions Clearly much more should be carried out to establish a proactive conservation strategy. Based on our results, we propose here new jaguar conservation and management areas that are important for a nationwide conservation blueprint.

Fertilizer Use by Crop at the Country Level (1990–2010)

We compute the fertilizer use in corn, cotton, soybeans, and rapeseed in the period from 1990 to 2010 for a set of selected countries. In each case, we present the consumption of nitrogen, phosphate, and potash by crop and by year, reporting both the fertilizer application rates (in kilograms per hectare) and the fertilizer consumption (in thousand metric tonnes). We allocate a country’s total nutrient consumption in a given year among competing crops based on publicly available statistics. The resulting allocation of fertilizer among crops is a function of the country’s nutrients total use, the country’s cropped areas, crop world prices, and crop- and country-specific fertilizer application rates for some years. In this report we show results on fertilizer consumption by crop for the top fertilizer consuming countries, and a downloadable MS Excel file “FertilizerDemandByCropData.xls” shows the complete set of results.

Brain energy consumption induced by electrical stimulation promotes systemic glucose uptake.

BACKGROUND: Controlled transcranial stimulation of the brain is part of clinical treatment strategies in neuropsychiatric diseases such as depression, stroke, or Parkinson's disease. Manipulating brain activity by transcranial stimulation, however, inevitably influences other control centers of various neuronal and neurohormonal feedback loops and therefore may concomitantly affect systemic metabolic regulation. Because hypothalamic adenosine triphosphate-sensitive potassium channels, which function as local energy sensors, are centrally involved in the regulation of glucose homeostasis, we tested whether transcranial direct current stimulation (tDCS) causes an excitation-induced transient neuronal energy depletion and thus influences systemic glucose homeostasis and related neuroendocrine mediators.METHODS: In a crossover design testing 15 healthy male volunteers, we increased neuronal excitation by anodal tDCS versus sham and examined cerebral energy consumption with (31)phosphorus magnetic resonance spectroscopy. Systemic glucose uptake was determined by euglycemic-hyperinsulinemic glucose clamp, and neurohormonal measurements comprised the parameters of the stress systems.RESULTS: We found that anodic tDCS-induced neuronal excitation causes an energetic depletion, as quantified by (31)phosphorus magnetic resonance spectroscopy. Moreover, tDCS-induced cerebral energy consumption promotes systemic glucose tolerance in a standardized euglycemic-hyperinsulinemic glucose clamp procedure and reduces neurohormonal stress axes activity.CONCLUSIONS: Our data demonstrate that transcranial brain stimulation not only evokes alterations in local neuronal processes but also clearly influences downstream metabolic systems regulated by the brain. The beneficial effects of tDCS on metabolic features may thus qualify brain stimulation as a promising nonpharmacologic therapy option for drug-induced or comorbid metabolic disturbances in various neuropsychiatric diseases.

Effects of SCH 34826, an orally active inhibitor of atrial natriuretic peptide degradation, in healthy volunteers.

Atrial natriuretic peptide is cleared from plasma by clearance receptors and by enzymatic degradation by way of a neutral metalloendopeptidase. Inhibition of neutral metalloendopeptidase activity appears to provide an interesting approach to interfere with metabolism of atrial natriuretic peptide to enhance the renal and haemodynamic effects of endogenous atrial natriuretic peptide. In this study, the effects of SCH 34826, a new orally active neutral metalloendopeptidase inhibitor, have been evaluated in a single-blind, placebo-controlled study involving eight healthy volunteers who had maintained a high sodium intake for 5 days. SCH 34826 had no effect on blood pressure or heart rate in these normotensive subjects. SCH 34826 promoted significant increases in excretion of urinary sodium, phosphate, and calcium. The cumulative 5-hour urinary sodium excretion was 15.7 +/- 7.3 mmol for the placebo and 22.9 +/- 5, 26.7 +/- 6 (p less than 0.05), and 30.9 +/- 6.8 mmol (p less than 0.01) for the 400, 800, and 1600 mg SCH 34826 doses, respectively. During the same time interval, the cumulative urinary phosphate excretion increased by 0.3 +/- 0.4 mmol after placebo and by 1.5 +/- 0.3 (p less than 0.01), 1.95 +/- 0.3 (p less than 0.01), and 2.4 +/- 0.4 mmol (p less than 0.001) after 400, 800, and 1600 mg SCH 34826, respectively. There was no change in diuresis or excretion of urinary potassium and uric acid. The natriuretic response to SCH 34826 occurred in the absence of any change in plasma atrial natriuretic peptide levels but was associated with a dose-dependent elevation of urinary atrial natriuretic peptide and cyclic guanosine monophosphate.(ABSTRACT TRUNCATED AT 250 WORDS)

Sedimen-water nutrient fluxes: Preliminary results of in situ measurements in Alfaques Bay, Ebro River Delta.

Sediment-water exchanges of oxygen, ammonium, nitrate, total dissolved nitrogen, phosphate and total dissolved phosphorus were measured by means of an in situ incubator of 7 1 volume and 700 cm2 base area. The incubations lasted for three hours and were done over a whole season on different kinds of sediments in Alfaques Bay. We present some preliminary results on: i) methodological aspects, ii) spatial and temporal variability of fluxes, and iii) estimates of contribution of benthic nutrient regeneration relative to total nutrient loading of the Bay. Oxygen uptake averaged 1700 mmo1 m-2 h-1 (range 200-3500); no differences were found between sandy and muddy sediments. The release of ammonia from the sediment averaged 70 mmo1 m-2 h-1 and was higher in muddy sediments than in sandy ones. Very low to null nitrate and nitrite fluxes and only small fluxes of organic nitrogen were detected. We conclude that ammonium release from sediment is the major path of nitrogen regeneration. Some sediments removed dissolved reactive phosphorus (DRP) from the water and released dissolved organic phosphorus (DOP). Additional manipulative experiments revealed DRP release under particular conditions (turbulence, anoxia). From these data, we estimate that at least 50% of the nitrogen requirements of phytoplankton in the area may be supplied by benthic remineralization.

Reprogramming plant cells for endosymbiosis.

The establishment of arbuscular mycorrhizal (AM) symbioses, formed by most flowering plants in association with glomeromycotan fungi, and the root-nodule (RN) symbiosis, formed by legume plants and rhizobial bacteria, requires an ongoing molecular dialogue that underpins the reprogramming of root cells for compatibility. In both endosymbioses, there are distinct phases to the interaction, including a presymbiotic anticipation phase and, subsequently, an intraradical accommodation of the microsymbiont. Maintenance of the endosymbiosis then depends on reciprocal nutrient exchange with the microsymbiont-obtaining plant photosynthates in exchange for mineral nutrients: enhanced phosphate and nitrogen uptake from AM fungi and fixed nitrogen from rhizobia. Despite the taxonomically distinct groups of symbionts, commonalities are observed in the signaling components and the modulation of host cell responses in both AM and RN symbioses, reflecting common mechanisms for plant cell reprogramming during endosymbiosis.

Effects of the relatedness of arbuscular mycorrhizal fungi on associated species ecology

More than 80 % of vascular plants in the world form symbioses with arbuscular mycorrhizal fungi (AMF). AMF supply plants with nutrients such as phosphate and nitrogen, and can also help the plants to take up water. Hence, the symbiosis can greatly influence the growth and the defence of plants. By modifying plant productivity and diversity, AMF are considered as keystone species in ecosystems, playing a role that ultimately affects many food webs. This is why mycorrhizal symbioses have been investigated for several decades by many research groups.¦However, a large part of the scientific research done on AMF symbiosis has focused on the interaction between one plant and one fungus. This situation is far from realistic, as in natural ecosystems, many different fungal strains and species are co-existing and interacting in a belowground network. The main goal of this PhD was to investigate first, the interaction occurring among different co-existing AMF depending on their genetic relatedness and second, the outcome of the interaction and their effects on associated species.¦We found that AMF genetic relatedness partly explains the interaction among AMF, and this was in agreement with theories made for completely different species. Briefly, we demonstrated that AMF isolates of the same species coexisted more easily when they were closely-related, whereas AMF from different species were more in competition in this case of high relatedness. We also demonstrated that coexistence and competition among AMF can mediate plant growth as well as herbivore behaviour, opening new insights in our understanding of AMF effects on ecosystem functioning.¦Overall, the results of the different experiments of this PhD highlight the necessity of using multiple AMF to understand their interactions. Even so, we demonstrated here that simple species richness is not enough to understand these interactions and genetic relatedness among the co-existing AMF is a parameter that must be taken into account.¦-¦Sur Terre, plus de 80 % des plantes vasculaires forment des symbioses avec des champignons endomycorhiziens à arbuscules (CEA). Ces CEA permettent aux plantes d'acquérir plus facilement des nutriments tels que des phosphates, des nitrates, ou simplement de l'eau. Ainsi, cette symbiose peut avoir un effet important à la fois sur la croissance mais aussi sur la défense des plantes. En modulant la productivité et la diversité des plantes, les CEA sont donc des espèces clefs dans l'écosystème. Leur présence peut avoir des répercussions sur l'ensemble des réseaux trophiques. C'est pourquoi de nombreuses équipes de recherches étudient ces symbioses mycorhizienes depuis plusieurs décennies.¦La plupart des études concernant ces symbioses se sont focalisées sur l'action d'une espèce de CEA sur une espèce de plante. Malheureusement, cette situation ne correspond pas à ce que l'on peut retrouver dans la nature, où de nombreuses souches et de nombreuses espèces de CEA coexistent et interagissent dans un réseau mycélien souterrain. Le principal but de cette thèse était d'étudier, premièrement les interactions entre les différent CEA en fonction de leur apparentement génétique, et deuxièmement, d'étudier l'effet de ces interactions fongiques sur l'écologie des espèces associées.¦Au cours des différentes expériences de cette thèse, nous avons démontré que l'apparentement génétique entre les CEA expliquait une part non négligeable de leurs interactions. En résumé, plus l'apparentement génétique entre des souches de CEA d'une même espèce sera grand, plus ces souches seront capables de coexister. En revanche, s'il s'agit d'espèces différentes de CEA, plus elles seront apparentées, plus la compétition sera grande entre elles. Nous avons également démontré que la coexistence et la compétition entre différents CEA peut modifier à la fois la croissance des plantes mais aussi le comportement de leur prédateurs, ce qui ouvre de nouvelles perspectives sur notre compréhension des effets des CEA dans le fonctionnement des écosystèmes.¦Globalement, les résultats de nos différentes expériences mettent en évidence la nécessité d'utiliser plusieurs souches ou espèces de CEA pour mieux comprendre leurs interactions. Quand bien même, nos expériences démontrent que le simple recensement du nombre d'espèces de CEA n'est pas suffisant pour comprendre les interactions et que l'apparentement génétique des CEA coexistants est un paramètre qui doit être pris en compte.

Automation of DEM Cutting for Hydrologic/Hydraulic Modeling, TR-631, 2015

Hydrologic analysis is a critical part of transportation design because it helps ensure that hydraulic structures are able to accommodate the flow regimes they are likely to see. This analysis is currently conducted using computer simulations of water flow patterns, and continuing developments in elevation survey techniques result in higher and higher resolution surveys. Current survey techniques now resolve many natural and anthropogenic features that were not practical to map and, thus, require new methods for dealing with depressions and flow discontinuities. A method for depressional analysis is proposed that uses the fact that most anthropogenically constructed embankments are roughly more symmetrical with greater slopes than natural depressions. An enforcement method for draining depressions is then analyzed on those depressions that should be drained. This procedure has been evaluated on a small watershed in central Iowa, Walnut Creek of the South Skunk River, HUC12 # 070801050901, and was found to accurately identify 88 of 92 drained depressions and place enforcements within two pixels, although the method often tries to drain prairie pothole depressions that are bisected by anthropogenic features.

Multiscale assessment of plant diversity in wooded pastures of the Jura mountains

Résumé La diminution de la biodiversité, à toutes les échelles spatiales et sur l'ensemble de la planète, compte parmi les problèmes les plus préoccupants de notre époque. En terme de conservation, il est aujourd'hui primordial de mieux comprendre les mécanismes qui créent et maintiennent la biodiversité dans les écosystèmes naturels ou anthropiques. La présente étude a pour principal objectif d'améliorer notre compréhension des patrons de biodiversité végétale et des mécanismes sous jacents, dans un écosystème complexe, riche en espèces et à forte valeur patrimoniale, les pâturages boisés jurassiens. Structure et échelle spatiales sont progressivement reconnues comme des dimensions incontournables dans l'étude des patrons de biodiversité. De plus, ces deux éléments jouent un rôle central dans plusieurs théories écologiques. Toutefois, peu d'hypothèses issues de simulations ou d'études théoriques concernant le lien entre structure spatiale du paysage et biodiversité ont été testées de façon empirique. De même, l'influence des différentes composantes de l'échelle spatiale sur les patrons de biodiversité est méconnue. Cette étude vise donc à tester quelques-unes de ces hypothèses et à explorer les patrons spatiaux de biodiversité dans un contexte multi-échelle, pour différentes mesures de biodiversité (richesse et composition en espèces) à l'aide de données de terrain. Ces données ont été collectées selon un plan d'échantillonnage hiérarchique. Dans un premier temps, nous avons testé l'hypothèse élémentaire selon laquelle la richesse spécifique (le nombre d'espèces sur une surface donnée) est liée à l'hétérogénéité environnementale quelque soit l'échelle. Nous avons décomposé l'hétérogénéité environnementale en deux parties, la variabilité des conditions environnementales et sa configuration spatiale. Nous avons montré que, en général, la richesse spécifique augmentait avec l'hétérogénéité de l'environnement : elle augmentait avec le nombre de types d'habitats et diminuait avec l'agrégation spatiale de ces habitats. Ces effets ont été observés à toutes les échelles mais leur nature variait en fonction de l'échelle, suggérant une modification des mécanismes. Dans un deuxième temps, la structure spatiale de la composition en espèces a été décomposée en relation avec 20 variables environnementales et 11 traits d'espèces. Nous avons utilisé la technique de partition de la variation et un descripteur spatial, récemment développé, donnant accès à une large gamme d'échelles spatiales. Nos résultats ont montré que la structure spatiale de la composition en espèces végétales était principalement liée à la topographie, aux échelles les plus grossières, et à la disponibilité en lumière, aux échelles les plus fines. La fraction non-environnementale de la variation spatiale de la composition spécifique avait une relation complexe avec plusieurs traits d'espèces suggérant un lien avec des processus biologiques tels que la dispersion, dépendant de l'échelle spatiale. Dans un dernier temps, nous avons testé, à plusieurs échelles spatiales, les relations entre trois composantes de la biodiversité : la richesse spécifique totale d'un échantillon (diversité gamma), la richesse spécifique moyenne (diversité alpha), mesurée sur des sous-échantillons, et les différences de composition spécifique entre les sous-échantillons (diversité beta). Les relations deux à deux entre les diversités alpha, beta et gamma ne suivaient pas les relations attendues, tout du moins à certaines échelles spatiales. Plusieurs de ces relations étaient fortement dépendantes de l'échelle. Nos résultats ont mis en évidence l'importance du rapport d'échelle (rapport entre la taille de l'échantillon et du sous-échantillon) lors de l'étude des patrons spatiaux de biodiversité. Ainsi, cette étude offre un nouvel aperçu des patrons spatiaux de biodiversité végétale et des mécanismes potentiels permettant la coexistence des espèces. Nos résultats suggèrent que les patrons de biodiversité ne peuvent être expliqués par une seule théorie, mais plutôt par une combinaison de théories. Ils ont également mis en évidence le rôle essentiel joué par la structure spatiale dans la détermination de la biodiversité, quelque soit le composant de la biodiversité considéré. Enfin, cette étude souligne l'importance de prendre en compte plusieurs échelles spatiales et différents constituants de l'échelle spatiale pour toute étude relative à la diversité spécifique. Abstract The world-wide loss of biodiversity at all scales has become a matter of urgent concern, and improving our understanding of local drivers of biodiversity in natural and anthropogenic ecosystems is now crucial for conservation. The main objective of this study was to further our comprehension of the driving forces controlling biodiversity patterns in a complex and diverse ecosystem of high conservation value, wooded pastures. Spatial pattern and scale are central to several ecological theories, and it is increasingly recognized that they must be taken -into consideration when studying biodiversity patterns. However, few hypotheses developed from simulations or theoretical studies have been tested using field data, and the evolution of biodiversity patterns with different scale components remains largely unknown. We test several such hypotheses and explore spatial patterns of biodiversity in a multi-scale context and using different measures of biodiversity (species richness and composition), with field data. Data were collected using a hierarchical sampling design. We first tested the simple hypothesis that species richness, the number of species in a given area, is related to environmental heterogeneity at all scales. We decomposed environmental heterogeneity into two parts: the variability of environmental conditions and its spatial configuration. We showed that species richness generally increased with environmental heterogeneity: species richness increased with increasing number of habitat types and with decreasing spatial aggregation of those habitats. Effects occurred at all scales but the nature of the effect changed with scale, suggesting a change in underlying mechanisms. We then decomposed the spatial structure of species composition in relation to environmental variables and species traits using variation partitioning and a recently developed spatial descriptor, allowing us to capture a wide range of spatial scales. We showed that the spatial structure of plant species composition was related to topography at the coarsest scales and insolation at finer scales. The non-environmental fraction of the spatial variation in species composition had a complex relationship with several species traits, suggesting a scale-dependent link to biological processes, particularly dispersal. Finally, we tested, at different spatial scales, the relationships between different components of biodiversity: total sample species richness (gamma diversity), mean species .richness (alpha diversity), measured in nested subsamples, and differences in species composition between subsamples (beta diversity). The pairwise relationships between alpha, beta and gamma diversity did not follow the expected patterns, at least at certain scales. Our result indicated a strong scale-dependency of several relationships, and highlighted the importance of the scale ratio when studying biodiversity patterns. Thus, our results bring new insights on the spatial patterns of biodiversity and the possible mechanisms allowing species coexistence. They suggest that biodiversity patterns cannot be explained by any single theory proposed in the literature, but a combination of theories is sufficient. Spatial structure plays a crucial role for all components of biodiversity. Results emphasize the importance of considering multiple spatial scales and multiple scale components when studying species diversity.

Pavement Thickness Design for Local Roads in Iowa, TR-586, 2010

Three pavement design software packages were compared with regards to how they were different in determining design input parameters and their influences on the pavement thickness. StreetPave designs the concrete pavement thickness based on the PCA method and the equivalent asphalt pavement thickness. The WinPAS software performs both concrete and asphalt pavements following the AASHTO 1993 design method. The APAI software designs asphalt pavements based on pre-mechanistic/empirical AASHTO methodology. First, the following four critical design input parameters were identified: traffic, subgrade strength, reliability, and design life. The sensitivity analysis of these four design input parameters were performed using three pavement design software packages to identify which input parameters require the most attention during pavement design. Based on the current pavement design procedures and sensitivity analysis results, a prototype pavement design and sensitivity analysis (PD&SA) software package was developed to retrieve the pavement thickness design value for a given condition and allow a user to perform a pavement design sensitivity analysis. The prototype PD&SA software is a computer program that stores pavement design results in database that is designed for the user to input design data from the variety of design programs and query design results for given conditions. The prototype Pavement Design and Sensitivity Analysis (PA&SA) software package was developed to demonstrate the concept of retrieving the pavement design results from the database for a design sensitivity analysis. This final report does not include the prototype software which will be validated and tested during the next phase.

Characterization of polyphosphate synthesis by isolated yeast vacuoles

Polyphosphate (iPOP) is a linear polymer of orthophosphate units linked together by high energy phosphoanhydride bonds. It is found in all organisms, localized in organelles called acidocalcisomes and ranges from a few to few hundred monomers in length. iPOP has been found to play a vast array of roles in all organisms, including phosphate and energy metabolism, regulation of enzymes, virulence, pathogenicity, bone remodelling and blood clotting, among many others. Recently it was found that iPOP levels were increased in myeloma cells. The growing interest in iPOP in human cell lines makes it an interesting molecule to study. However, not much is known about its metabolism in eukaryotes. Acidocalcisomes are electron dense, acidic organelles that belong to the group of Lysosome Related Organelles (LROs). The conservation of acidocalcisomes among all kingdoms of life is suggestive of their important roles for the organisms. However, they are difficult to analyse because of limited biochemical tools for investigation. Yeast vacuoles present remarkable similarities to acidocalcisomes in terms of their physiological and structural features, including synthesis and storage of iPOP, which make them an ideal candidate to study biological processes which are shared between vacuoles and acidocalcisomes. The availability of tools for genetic manipulation and isolation of vacuoles makes yeast a candidate of choice for the characterization of iPOP synthesis in eukaryotes. Our group has identified the Vacuolar Transporter Chaperone (VTC) complex as iPOP polymerase and identified the catalytic subunit (Vtc4). The goal of my study was to characterize the process of iPOP synthesis by isolated vacuoles and to reconstitute iPOP synthesis in liposomes. The first step was to develop a method for monitoring iPOP by isolated vacuoles over time and comparing it with previously known methods. Next, a detailed characterization was performed to determine the modulators of the process, both for intact as well as solubilized vacuoles. Finally, attempts were made to purify the VTC complex and reconstitute it in liposomes. A parallel line of study was the translocation and storage of synthesized iPOP in the lumen of the vacuoles. As a result of this study, it is possible to determine distinct pools of iPOP- inside and outside the vacuolar lumen. Additionally, I establish that the vacuolar lysate withstands harsh steps during reconstitution on liposomes and retains iPOP synthesizing activity. The next steps will be purification of the intact VTC complex and its structure determination by cryo-electron microscopy. - Les organismes vivants sont composés d'une ou plusieurs cellules responsables des processus biologiques élémentaires tels que la digestion, la respiration, la synthèse et la reproduction. Leur environnement interne est en équilibre et ils réalisent un très grand nombre de réactions chimiques et biochimiques pour maintenir cet équilibre. A différents compartiments cellulaires, ou organelles, sont attribuées des tâches spécifiques pour maintenir les cellules en vie. L'étude de ces fonctions permet une meilleure compréhension de la vie et des organismes vivants. De nombreux processus sont bien connus et caractérisés mais d'autres nécessitent encore des investigations détaillées. L'un de ces processus est le métabolisme des polyphosphates. Ces molécules sont des polymères linéaires de phosphate inorganique dont la taille peut varier de quelques dizaines à quelques centaines d'unités élémentaires. Ils sont présents dans tous les organismes, des bactéries à l'homme. Ils sont localisés principalement dans des compartiments cellulaires appelés acidocalcisomes, des organelles acides observés en microscopie électronique comme des structures denses aux électrons. Les polyphosphates jouent un rôle important dans le stockage et le métabolisme de l'énergie, la réponse au stress, la virulence, la pathogénicité et la résistance aux drogues. Chez l'homme, ils sont impliqués dans la coagulation du sang et le remodelage osseux. De nouvelles fonctions biologiques des polyphosphates sont encore découvertes, ce qui accroît l'intérêt des chercheurs pour ces molécules. Bien que des progrès considérables ont été réalisés afin de comprendre la fonction des polyphosphates chez les bactéries, ce qui concerne la synthèse, le stockage et la dégradation des polyphosphates chez les eucaryotes est mal connu. Les vacuoles de la levure Saccharomyces cerevisiae sont similaires aux acidocalcisomes des organismes supérieurs en termes de structure et de fonction. Les acidocalcisomes sont difficiles à étudier car il n'existe que peu d'outils génétiques et biochimiques qui permettent leur caractérisation. En revanche, les vacuoles peuvent être aisément isolées des cellules vivantes et manipulées génétiquement. Les vacuoles comme les acidocalcisomes synthétisent et stockent les polyphosphates. Ainsi, les découvertes faites grâce aux vacuoles de levures peuvent être extrapolées aux acidocalcisomes des organismes supérieurs. Le but de mon projet était de caractériser la synthèse des polyphosphates par des vacuoles isolées. Au cours de mon travail de thèse, j'ai mis au point une méthode de mesure de la synthèse des polyphosphates par des organelles purifés. Ensuite, j'ai identifié des composés qui modulent la réaction enzymatique lorsque celle-ci a lieu dans la vacuole ou après solubilisation de l'organelle. J'ai ainsi pu mettre en évidence deux groupes distincts de polyphosphates dans le système : ceux au-dehors de la vacuole et ceux en-dedans de l'organelle. Cette observation suggère donc très fortement que les vacuoles non seulement synthétisent les polyphosphates mais aussi transfère les molécules synthétisées de l'extérieur vers l'intérieur de l'organelle. Il est très vraisemblable que les vacuoles régulent le renouvellement des polyphosphates qu'elles conservent, en réponse à des signaux cellulaires. Des essais de purification de l'enzyme synthétisant les polyphosphates ainsi que sa reconstitution dans des liposomes ont également été entrepris. Ainsi, mon travail présente de nouveaux aspects de la synthèse des polyphosphates chez les eucaryotes et les résultats devraient encourager l'élucidation de mécanismes similaires chez les organismes supérieurs. - Les polyphosphates (iPOP) sont des polymères linéaires de phosphates inorganiques liés par des liaisons phosphoanhydres de haute énergie. Ces molécules sont présentes dans tous les organismes et localisées dans des compartiments cellulaires appelés acidocalcisomes. Elles varient en taille de quelques dizaines à quelques centaines d'unités phosphate. Des fonctions nombreuses et variées ont été attribuées aux iPOP dont un rôle dans les métabolismes de l'énergie et du phosphate, dans la régulation d'activités enzymatiques, la virulence, la pathogénicité, le remodelage osseux et la coagulation sanguine. Il a récemment été montré que les cellules de myélome contiennent une grande quantité de iPOP. Il y donc un intérêt croissant pour les iPOP dans les lignées cellulaires humaines. Cependant, très peu d'informations sur le métabolisme des iPOP chez les eucaryotes sont disponibles. Les acidocalcisomes sont des compartiments acides et denses aux électrons. Ils font partie du groupe des organelles similaires aux lysosomes (LROs pour Lysosome Related Organelles). Le fait que les acidocalcisomes soient conservés dans tous les règnes du vivant montrent l'importance de ces compartiments pour les organismes. Cependant, l'analyse de ces organelles est rendue difficile par l'existence d'un nombre limité d'outils biochimiques permettant leur caractérisation. Les vacuoles de levures possèdent des aspects structuraux et physiologiques très similaires à ceux des acidocalcisomes. Par exemple, ils synthétisent et gardent en réserve les iPOP. Ceci fait des vacuoles de levure un modèle idéal pour l'étude de processus biologiques conservés chez les vacuoles et les acidocalcisomes. De plus, la levure est un organisme de choix pour l'étude de la synthèse des iPOP compte-tenu de l'existence de nombreux outils génétiques et la possibilité d'isoler des vacuoles fonctionnelles. Notre groupe a identifié le complexe VTC (Vacuole transporter Chaperone) comme étant responsable de la synthèse des iPOP et la sous-unité Vtc4p comme celle possédant l'activité catalytique. L'objectif de cette étude était de caractériser le processus de synthèse des iPOP en utilisant des vacuoles isolées et de reconstituer la synthèse des iPOP dans des liposomes. La première étape a consisté en la mise au point d'un dosage permettant la mesure de la quantité de iPOP synthétisés par les organelles isolés en fonction du temps. Cette nouvelle méthode a été comparée aux méthodes décrites précédemment dans la littérature. Ensuite, la caractérisation détaillée du processus a permis d'identifier des composés modulateurs de la réaction à la fois pour des vacuoles intactes et des vacuoles solubilisées. Enfin, des essais de purification du complexe VTC et sa reconstitution dans des liposomes ont été entrepris. De façon parallèle, une étude sur la translocation et le stockage des iPOP dans le lumen des vacuoles a été menée. Il a ainsi été possible de mettre en évidence différents groupes de iPOP : les iPOP localisés à l'intérieur et ceux localisés à l'extérieur des vacuoles isolées. De plus, nous avons observé que le lysat vacuolaire n'est pas détérioré par les étapes de reconstitution dans les liposomes et conserve l'activité de synthèse des iPOP. Les prochaines étapes consisteront en la purification du complexe intact et de la détermination de sa structure par cryo-microscopie électronique.

Ain't no mountain high enough: plant invasions reaching new elevations

Most studies of invasive species have been in highly modified, lowland environments, with comparatively little attention directed to less disturbed, high-elevation environments. However, increasing evidence indicates that plant invasions do occur in these environments, which often have high conservation value and provide important ecosystem services. Over a thousand non-native species have become established in natural areas at high elevations worldwide, and although many of these are not invasive, some may pose a considerable threat to native mountain ecosystems. Here, we discuss four main drivers that shape plant invasions into high-elevation habitats: (1) the (pre-)adaptation of non-native species to abiotic conditions, (2) natural and anthropogenic disturbances, (3) biotic resistance of the established communities, and (4) propagule pressure. We propose a comprehensive research agenda for tackling the problem of plant invasions into mountain ecosystems, including documentation of mountain invasion patterns at multiple scales, experimental studies, and an assessment of the impacts of non-native species in these systems. The threat posed to high-elevation biodiversity by invasive plant species is likely to increase because of globalization and climate change. However, the higher mountains harbor ecosystems where invasion by non-native species has scarcely begun, and where science and management have the opportunity to respond in time.

Glucocorticoids exert direct toxicity on microvasculature: analysis of cell death mechanisms.

Glucocorticoids (GCs) are routinely administered systemically or injected into the eye when treating numerous ocular diseases; however, their toxicity on the retinal microvasculature has not been previously investigated. In this article, the effects of hydrocortisone (Hydro), dexamethasone, dexamethasone-phosphate and triamcinolone acetonide (TA) were evaluated in vitro on human skin microcirculation cells and, bovine endothelial retinal cells, ex-vivo, on flat mounted rat retinas. The degree of GCs induced endothelial cell death varied according to the endothelial cell type and GCs chemical properties. GCs toxicity was higher in skin microvascular endothelial cells and for hydrophobic GC formulations. The mechanism of cell death differed between GCs, Hydro and TA activated the leukocyte elastase inhibitor/L-DNase II pathways but did not activate caspases. The mechanisms of cell death observed in cell cultures were similar to those observed in rat retinal explants. Taken together these results indicate that particular attention should be paid to the potential vascular side effects when administrating GCs clinically and in particular when developing sustained-release intraocular devices.

Apparent stable-isotope heterogeneities in gangue carbonates of the Mississippi Valley-type Zn-Pb deposits of San-Vicente, Central Peru

The aim of the present communication is to emphasize that some variations of the measured delta(13)C and delta(18)O values are apparent, and due to analytical interferences caused by the presence of sulfur and organosulfur compounds in the analyzed carbonates. This is particularly relevant for isotopic studies on carbonate-hosted mineral deposits, where the nearly ubiquitous association of the host carbonates with organic matter and sulfides can certainly affect the metallogenetic interpretations. In this work two methods were used to overcome the disturbing effects of sulfides and organic matter: (1) sample pretreatment following the method proposed by Charef and Sheppard (1984), combining the oxidation of organic matter with sodium hypochlorite and trapping of the sulfur species with silver phosphate; and (2) laser-based microprobe extraction. Apparent isotopic variations in sparry dolomite from a single hand sample of zebra ore from the MVT Zn-Pb deposit, San Vicente, central Peru, are as large as 6 parts per thousand delta(13)C and 4 parts per thousand delta(18)O. These variations are reduced to several tenths of a per mil when the samples are pretreated. A careful examination of the effects of treatment with NaOCl and/or Ag3PO4 in relation to the concentration of sulfide inclusions indicates that the main disturbing effects for delta(13)C values are the presence of sulfur species and organic matter, whereas the delta(18)O values are mainly affected by the presence of sulfides. Fine- and medium-grained replacement carbonates from MVT and other sediment-hosted base metal deposits are potentially the most affected during isotope analysis, due to the common presence of organic matter and sulfides. Using in situ laser microprobe techniques, it is possible to determine isotopic variations at a sub-millimeter scale. Our results show that laser extraction analysis allows a more precise sampling of the carbonate minerals, and minimizes contamination of the sample with sulfides and to some extent with intergrown organic matter. However, there is an isotopic shift associated with the laser extraction technique, of the order of 0.5-1 parts per thousand for delta(13)C and delta(18)O values.

Taloudellinen ja läpimenoajaltaan lyhyt ruiskupuristusmuotin valmistusprosessi

Tämän diplomityön tavoitteena oli löytää Perlos Tools Joensuun tehtaalle sopiva taloudellinen ja läpimenoajaltaan lyhyt ruiskupuristusmuotin valmistusprosessi. Kirjallisuusosiossa tarkastellaan valmistuksen prosessimalleja, esitellään tärkeimmät muotinvalmistuksen menetelmät, sekä nykytilan ja tulevaisuuden haasteet. Lisäksi tarkastellaan muotinvalmistuksen työajan ja kulujen jakaantumista, tärkeimpiä investointilaskelmia, sekä investointien perustelemista simulointien avulla. Tutkimusosiossa simuloidaan erilaisia prosessimalleja, selvitetään valmistusmenetelmienja koneiden vaikutusta muotinvalmistuksen läpimenoaikaan, sekä lasketaan investointien ja valmistuskoneiden vaikutukset takaisinmaksuaikoihin. Simulaation tavoitteena on asiaankuuluvien mallien, sopivien kysymysten sekä prosessimallien kehittämisen kautta tuottaa analysoitua informaatiota päätöksenteon tueksi. Tutkimustulosten perusteella ruiskupuristusmuotin valmistusprosessi on optimoitu. Optimoinnin tuloksena tarkasteltavalla yrityksellä on käytössään taloudellinen ja läpimenoajaltaan lyhyt ruiskupuristusmuotin valmistusprosessi.