High-aspect-ratio tridimensional electrode arrays for neural applications

Tese de Doutoramento em Engenharia Biomédica.

Untersuchung zur Nutzung der Vakuumtrocknungshärtung für die Herstellung und den Einsatz magnesiumsulfatgebundener Kerne für den Leichtmetallguss

Cylinder head casting; aluminum casting; inorganic bonded cores; vakuum; magnesium sulfate

Modellierung der texturinduzierten plastischen Anisotropie auf verschiedenen Skalen

Polycrystal viscoplasticity, Aluminum, Taylor model, Two-scale approach, Codf, Mises-Fisher distributions, Tensorial Fourier coefficients, Finite element method, Deep drawing, Earing, Yield stresses, R values

Avaliação da capacidade de fixação de fósforo pelo solo

Phosphate "fixation" is the convertion of soluble into insoluble phosphate in the soil. There are many factors conditioning phosphate fixation by soil such as reactions originating less soluble compounds (phosphates of iron, aluminum, calcium, magnesium, etc.), PO4-3 adsorption by the colloidal fraction of soils, PO4-3 absorption by the soil microflora, etc. Certain soils of the state of São Paulo (Brazil) are relatively rich in both iron and aluminum oxides. PO4-3 fixation, using P31 and P32 has been verified by researchers, specially with "Terra Roxa". The known methods for fixation evaluation are conventional as this depends on phosphate solution concentration, pH, time of contact between soil and solution, relation of sample weight to solution volume, shaking time, etc. In this experiment, the following conventional method was used: 4 g of soil were shaken for 15 minutes at 30-40 rpm, in 300 ml Erlenmeyer flask in a Wagner shaking machine, together with 100 ml of 0,03 normal phosphate solution (being 0,01 normal as PO4-3 contributed by H8PO4 and 0,02 normal as PO4-3 from KH2PO4). After shaking it was set aside for 24 hours and then filtered. Phosphate was determined in a suitable aliquot of both the original solution (blank) and the soil extract, by the vanadomolibidic-phosphoric acid method. From phosphate concentration in the blank minus phosphate concentration in the soil stract the rate of fixation by 100 g of soil was calculated. The data obtained show that "Terra Roxa" and "Terra Roxa Misturada" have a fairly high PO4-3 fixation capacity, varying from 10 to 24 milliequivalents of PO4-3 per 100 g of soil.

Método do EDTA na determinação do cálcio e magnésio "trocável" do solo

This paper describes the determination of exchangeable calcium and magnesium in soil by using ethylenediamine tetracetic acid, after the separation of the principals interferents (iron, aluminum, manganese and phosphate) by using both ammonium hidroxide and ammonium sulfide in only one operation. In order to compare the chelometric and the permanganometric methods for determining exchangeable calcium, five replications of nine soils were analysed by both methods. The accuracy of the determination of exchangeable magnesium in soil was evalueted by means of the recovered magnesium, when the proposed method was applied. The data obtained in both studies allowed to conclude that the technique proposed is good and the accuracy is satisfactory.

Increasing the efficiency of utilization of soil and fertilizer phosphorus in the subtropical and tropical agricultural systems C

As a rule, soils of the subtropical and tropical regions, in which rainfall is not limiting, are acidic, and low in phosphorus, and, to a less extent, in other macro and micronutrients as well, such a sulfur, boron and zinc. The establishment of a permanent agricultural prac. tice therefore, demands relatively high usage of liming and phosphatic fertilization, to begin with. Several approaches, not mutually exclusive, could be used in order to increase the efficiency of utilization of soil and fertilizer phosphorus so that, goal of diminishing costs of production is reached. The use of liming materials bringing up pH to 6.0-6.5 causes the conversion of iron and aluminum phosphates to more available calcium phosphates; on the other hand, by raising calcium saturation in the exchange complex, it improves the development and operation if the root system which allows c or a higher utilization of all soil nutrients, including phosphorus, and helps of stand water deficits which may occur. The role of mycorrhizal fungi should be considered as a way of increasing soil and fertilizer P utilization, as well as the limitations thereof. Screening of and breeding for varieties with higher efficiency of uptake and utilization of soil and fertilizer phosphorus leads to a reduction in cost of inputs and to higher benefit/cost ratios. Corrective fertilization using ground rock phosphate helps to saturate the fixation power of the soil thereby reducing, as a consequence, the need for phosphorus in the maintenance fertilization. Maintenance fertilization, in which soluble phos-phatic sources are used, could be improved by several means whose performance has been proved: limimg, granula tion, placement, use of magnesium salts. Last, cost of phosphate fertilization could be further reduced, without impairing yields, through impairing yields, through changes in technology designed to obtain products better adapted to local conditions and to the availability or raw materials and energy sources.

Financial Distress in Chinese Industry: Microeconomic, Macroeconomic and Institutional Infuences

We study the impact of both microeconomic factors and the macroeconomy on the financial distress of Chinese listed companies over a period of massive economic transition, 1995 to 2006. Based on an economic model of financial distress under the institutional setting of state protection against exit, and using our own firm-level measure of distress, we find important impacts of firm characteristics, macroeconomic instability and institutional factors on the hazard rate of financial distress. The results are robust to unobserved heterogeneity at the firm level, as well as those shared by firms in similar macroeconomic founding conditions. Comparison with related studies for other economies highlights important policy implications.

PKS2: A link between phototropin signalling and auxin transport - a study on how plants sense and respond to light.

The blue light photoreceptors phototropins (phot1 and phot2 in Arabidopsis thaliana (L.)) carry out various light responses of great adaptive value that optimize plant growth. These processes include phototropism (the bending of an organ induced by unequal light distribution), chloroplast movements, stomatal opening, leaf flattening and solar tracking. The biochemical pathways controlling these important blue light responses are just starting to be elucidated. The PHYTOCHROME KINASE SUBSTRATE (PKS1-4) proteins - the subject of this research - have recently been identified as novel phototropism signalling components. PKS1 (the founding member of this family) interacts in a same complex in vivo with phot1 and the important phot1 signalling element NON-PHOTOTROPIC HYPOCOTYL 3 (NPH3). This suggested that the PKS may act as early components of phot signalling. This work further investigates the role of this protein family during phototropin signalling Genetic experiments clearly showed that the PKS do not control chloroplast movements or stomatal opening. However, PKS2 plays a critical role with NPH3 during leaf flattening and solar tracking. Epistasis data indicated that both proteins act in phot1 and phot2 pathways, which is consistent with their in vivo interaction with both phototropins. Because phototropism, leaf flattening and solar tracking are developmental processes regulated by the hormone auxin, the role of PKS2 and NPH3 during auxin homeostasis was also investigated. Interestingly, PKS2 loss-of-function restores leaf flattening in the auxin transporter mutant aux1. Moreover, PKS2 and NPH3 are found in a same complex with AUX1 in vivo. Taken together, these results suggest that PKS2 may act with NPH3 as a connecting point between phot signalling and auxin transport. Further experiments were performed to explore the molecular mode of action of PKS2 and NPH3 in this process. The significance of these results is discussed.

Social evolution in the sweat bee Halictus scabiosae

The evolution of eusociality is one of the major evolutionary transitions of life on earth. For investigating the conditions and processes that are central to the origin of such integrated social organization, it is best to study organisms in which individuals have retained some flexibility in their reproductive strategies. Halictid bees are especially well suited as model organisms, because they show huge variation in social systems, both within and between species. In this thesis, I investigated female reproductive strategies in the primitively eusocial bee Halictus scabiosae, with a focus on the role of helpers, in order to get insight into the mechanisms governing the evolution and maintenance of eusociality. This species produces two broods per year. The females from the first brood can stay in the natal nest to help raise a second brood of males and gynes that become the next-generation foundresses in spring. We first compared the morphology of females from the two broods, as well as the nutrition they receive as larvae. Then we conducted a helper- removal experiment in the field to quantify the effects of the presence of helpers on colony survival and productivity. Finally, we reconstructed pedigree relationships of individuals using microsatellite markers in order to detect who reproduces in the nest and how much individuals drift between nests. We found that first brood females had a uniformly small size and low fat reserves, which may be caused by the restricted pollen and nectar provisions on which they develop. Colony survival and productivity was increased by the presence of a single helper, but the effect was small and mostly limited to small colonies. By inferring parentage within and across colonies, we could determine that females from the first brood rarely reproduce in their natal nests. However, foundresses are frequently replaced, and foundresses and females from the first brood occasionally move to and reproduce in foreign colonies. As a result, colonies often contain offspring from unrelated individuals, and the relatedness of females to the brood they rear is low. Overall, this thesis shows that the reproductive system of H. scabiosae is highly flexible. The production of helpers in the first brood is important for colony success and productivity, but there is a high colony failure rate and part of the first brood females drift and reproduce in foreign nests. Both foundresses and helpers appear to be constrained by harsh environmental conditions or social factors limiting reproduction and independent colony founding. - L'origine des insectes sociaux est un domaine fascinant pour la recherche. Pour comprendre les mécanismes et les conditions qui sont nécessaires pour l'évolution et le maintien de la vie en société, il est judicieux d'étudier des sociétés primitives d'insectes, où toutes les femelles ont conservé la capacité de se reproduire, même si leur rôle comportemental dans la colonie est d'aider sans se reproduire. Une des familles d'abeilles, les halictes, est idéale pour cette sorte de recherche, en raison de la grande variabilité dans leur comportement social. Dans cette thèse, j'ai étudié les stratégies reproductives des femelles de Halictus scabiosae pour mieux comprendre les mécanismes qui influencent l'évolution de la vie en société. Cette espèce produit deux cohortes de couvain par année. Les femelles du premier couvain restent souvent dans leur nid natal pour aider à élever le deuxième couvain, tandis que les femelles du deuxième couvain s'accouplent et hibernent pour devenir les nouvelles fondatrices au printemps suivant. Nous avons d'abord comparé la morphologie des femelles issues des deux couvains ainsi que leur nutrition au stade de larve. Puis, dans une expérience sur le terrain, nous avons quantifié l'apport d'une ouvrière pour la survie et la productivité de la colonie. Finalement, nous avons reconstruit des pedigrees en utilisant des marqueurs génétiques, pour savoir qui se reproduit dans la colonie et combien d'individus migrent entre colonies. Les résultats montrent que les femelles du premier couvain sont uniformément plus petites et plus maigres, ce qui indique que les fondatrices réduisent les provisions de nourriture pour leur premier couvain afin de les inciter à aider dans le nid au lieu de se reproduire indépendamment. Dans l'expérience sur le terrain, la survie et la productivité de la colonie augmentaient avec la présence d'une ouvrière additionnelle, mais l'effet était petit et limité aux petites colonies. Par la reconstruction de pedigrees, nous pouvions constater que les femelles du premier couvain pondent rarement dans leurs nids natals. Les fondatrices cependant sont souvent remplacées en cours de saison, et migrent fréquemment entre nids, tandis que les femelles du premier couvain pondent parfois des oeufs dans des nids étrangers. De ce fait, les colonies contiennent souvent des descendants d'individus étrangers, et la parenté génétique entre les femelles et le deuxième couvain est basse. Cette thèse démontre que le système reproductif de H. scabiosae est très flexible. La production d'ouvrières est importante pour la survie de la colonie et sa productivité, mais le taux d'échec est élevé et une partie des femelles du premier couvain migrent et pondent dans une colonie étrangère. Autant les fondatrices que les ouvrières semblent être contraintes par des conditions environnementales ou sociales qui limitent la reproduction et les nouvelles fondations de colonie. - Die Entstehung von sozialen Lebensformen ist eines der wichtigsten Entwicklungen in der Geschichte des Lebens. Um die Bedingungen oder Prozesse zu verstehen, welche bei der Entstehung und dem Erhalt von sozialen Merkmalen wichtig sind, sollte man Lebewesen untersuchen, welche je nach Umwelteinflüßen ihr soziales Verhalten flexibel ändern können. Furchenbienen (Halictidae) gehören dazu. Diese weisen nämlich ein breites Spektrum verschiedener sozialer Organisationsformen auf, oftmals sogar innerhalb der einzelnen Arten. In meiner Doktorarbeit befasste ich mich mit den Fortpflanzungsstrategien der Weibchen der Skabiosen-Furchenbiene Halictus scabiosae. Diese Art produziert zwei Brüten pro Jahr. Die Weibchen der ersten Brut bleiben dabei meist als Arbeiterinnen in ihrem Geburtsnest, wohingegen die Weibchen der zweiten Brut nach der Paarung überwintern, um im nächsten Frühling neue Kolonien zu gründen. In einem ersten Schritt verglichen wir die beiden Brüten bezüglich der Grösse und der Fettreserven der Weibchen sowie der Pollen-Nektar-Vorräte für die Larven. Dann bestimmten wir in einem Feldexperiment, wieviel eine zusätzliche Arbeiterin zum Überleben und zur Produktiviät der Kolonie beiträgt. Schliesslich ermittelten wir durch genetische Tests die Verwandtschaftsbeziehungen zwischen den Bienen, um herauszufinden, wer in den Kolonien tatsächlich die Eier legt und ob und wieviel die Bienen zwischen verschiedenen Nestern wandern. Wir stellten fest, dass die Weibchen von der ersten Brut einheitlich kleiner sind und weniger Fettreserven besitzen. Das weist daraufhin, dass die Nestgründerin die erste Brut unterernährt, um die Wahrscheinlichkeit zu erhöhen, dass diese Weibchen als Arbeiterinnen im Nest bleiben anstatt sich unabhängig fortzupflanzen. Schon eine einzelne zusätzliche Arbeiterin verbesserte die Überlebenschancen und Produktivität der Kolonie, der Effekt war allerdings klein und auf kleine Kolonien beschränkt. Die Verwandtschaftsanalysen zeigten, dass die Arbeiterinnen nur sehr selten ein Ei in ihr Geburtsnest legen. Erstaunlicherweise wanderten die Nestgründerinnen oft zwischen verschiedenen Nestern. Einige Weibchen der ersten Brut wanderten auch in ein fremdes Nest und produzierten dort Nachkommen. Diese Doktorarbeit zeigt, dass die Fortpflanzungsstrategien der Skabiosen-Furchenbiene tatsächlich sehr flexibel sind. Die Anwesenheit von Arbeiterinnen ist wichtig für das Überleben und die Produktivität der Kolonie. Die Misserfolgsraten bleiben jedoch hoch, und ein Teil der Weibchen der ersten Brut pflanzt sich in fremden Nestern fort. Sowohl die Nestgründerinnen als auch die Weibchen der ersten Brut scheinen durch Umweltsbedingungen oder durch soziale Faktoren in der Wahl ihrer Fortpflanzungs¬strategie eingeschränkt zu sein.

Le nombre de reines chez les fourmis et sa conséquence sur l'organisations sociale

Nearly half of all ant species form polygyne societies (cohabitation of more than a single egg-laying queen). These queens are generally smaller and store fewer fat reserves than queens from monogyne colonies. Most queens in polygyne colonies (70-100 pour 100) are inseminated, although this proportion varies among species, and even among populations of the same species. They exhibit mutual tolerance and they all contribute to the reproductive effort of the colony. Nevertheless, their individual fecundity is considerably reduced compared with that of queens from monogyne colonies. This reduction in fecundity seems to be due to some form of mutual inhibition, in some cases the secretion by each female of a substance suppressing egg production in other queens has been implicated. In a few species, queens are organized into a hierarchy such that certain queens lay more eggs than others or even monopolize egg-laying (functional monogyny). Polygyny is linked to a particular life history. It rarely results from the association of several foundresses (primary polygyny). Usually, it is due to the adoption of young queens by an established nest just after a nuptial flight. This secondary polygyny means that the dispersal of the species is limited and is achieved by the budding of a mother nest. Thus colony founding is dependent; with workers accompanying young queens in establishing new colonies. Observation of closely related species exhibiting different social organizations, some monogyne and others polygyne, shows a possible link between queen number and ecological conditions: polygyne forms are more frequent in unstable habitats susceptible to rapid change, such as that caused by human activity. The existence of polygyne societies is an intriguing evolutionary mystery. Research into the origin and maintenance of polygyny focuses on patterns of speciation in relation to queen number and the different theories put forth for the evolution of eusociality, mainly kin selection and mutualism.

Muntatge i automatització d'un ascensor de 4 plantes

Treball de recerca realitzat per alumnes d'ensenyament secundari i guardonat amb un Premi CIRIT per fomentar l'esperit cientí­fic del Jovent l'any 2009. Les primera intenció d'aquesta recerca és unificar dues grans branques de la tecnologia com són la mecànica i l'elèctronica. Així va sorgir el projecte de construir un ascensor i provar un nou sistema de transmissió com és el vis sense fi juntament amb la introducció d'un microcontrolador del tipus PIC com a unitat central de processament. El primer pas d'aquest treball va ser el disseny d'aquest ascensor utilitzant diversos programes. Posteriorment es van encarregar aquestes peces abans dissenyades per tal de començar-ne la construcció. Aquestes peces van ser unides totalment mitjançant rebladures i altres suports mecànics. A continuació es va desenvolupar la programació del microcontrolador. El pas més important va ser l'acoblament del grup motor i el poliment dels aspectes més difícils de corregir com és el cas dels molts fregaments que patia al ser una estructura purament metàl·lica. Corregits aquests problemes i el nivell sonor, es va donar per conclòs el treball.

The worldwide expansion of the Argentine ant

Aim The aim of this study was to determine the number of successful establishments of the invasive Argentine ant outside native range and to see whether introduced supercolonies have resulted from single or multiple introductions. We also compared the genetic diversity of native versus introduced supercolonies to assess the size of the propagules (i.e. the number of founding individuals) at the origin of the introduced supercolonies. Location Global. Methods We used mitochondrial DNA (mtDNA) markers and microsatellite loci to study 39 supercolonies of the Argentine ant Linepithema humile covering both the native (n = 25) and introduced range (n = 14). Results Data from three mitochondrial genes and 13 nuclear microsatellites suggest that the introduced supercolonies studied originated from at least seven founding events out of the native area in Argentina (primary introductions). The distribution of mtDNA haplotypes also suggests that supercolonies in the introduced range each derive from a single source supercolony and that one of these source supercolonies has been particularly successful, being the basis of many introduced populations spread across the world. Comparison of the genetic diversity of supercolonies based on the five most diverse loci also revealed that native and introduced supercolonies have greatly overlapping ranges of diversity, although the genetic diversity is on average less in introduced than in native supercolonies. Main conclusions Both primary introductions (from the native range) and secondary introductions (from sites with established invasive supercolonies) were important in the global expansion of the Argentine ant. In combination with the similar social organization of colonies in the native and introduced range, this indicates that invasiveness did not evolve recently as a unique and historically contingent event (e.g. reduction of genetic diversity) in this species. Rather, native L. humile supercolonies have characteristics that make them pre-adapted to invade new - and in particular disturbed - habitats when given the opportunity. These results have important implications with regard to possible strategies to be used to control invasive ants.

Desenvolupament d'eines per l'apliació de l'aprenentatge basat en projectes a l'enginyeria tècnica de telecomunicacions

El projecte d'innovació docent s'emmarca dintre de la línia de treball de l'Escola Politècnica Superior de Castelldefels. Aquesta escola, des de els seus inicis ha destacat per la seva aposta per la innovació docent i l'aplicació de mètodes pedagògics pioners arreu d'Espanya. El sistema d'ensenyament basat en el seguiment individualitzat de l'estudiant, facilitat per una bona relació professor/nombre d'estudiants (grups de 40 o 20 estudiants), l'avaluació continuada, que parteix de les activitats acadèmiques realitzades en una matèria, i l'avaluació curricular, que atén el rendiment global de l'estudiant, fan que el sistema fomenti el treball regular al mateix temps que l'informa en tot moment del seu progrés acadèmic. Per un altre banda, dintre del sistema educatiu de la nostra escola podem destacar l'aplicació de l'Aprenentatge Basat en Projectes (PBL), aplicat inicialment als estudis de Segon Cicle. D'acord amb aquest model, els alumnes aprenen realitzant projectes en grup. Les intervencions del professorat i els materials del curs estan orientats a donar suport a les necessitats dels projectes que es desenvolupen a cada moment. Tot seguint la línia de treball de l'escola i la seva adequació als criteris determinats en el Espai Europeu d'Educació Superior, aquest projecte segueix tres línies d’actuació: (1) incideix en l'aplicació del PBL dintre d'assignatures Optatives i en assignatures de primers cursos de la Titulació d'Enginyeria de Telecomunicacions, (2) estimular l’alumnat, a través de treballs interdisciplinaris i la utilització de les noves tecnologies, (3) generació de documentació adaptada als nous plans d’estudi. Aquestes línies d’actuació es desenvolupen per motivar els alumnes en els estudis d'enginyeria que estan cursant i fer-los veure l'aplicabilitat, en el camp de la recerca, de gran quantitat dels coneixements que van adquirint durant la seva formació dintre de la Universitat.

Evolution, maintenance and ecological consequences of genetic caste determination in " Pogonomyrmex " harvester ants

Summary Division of labor between reproducers (queens) and helpers (workers) is the main characteristic of social insect societies and at the root of their ecological success. Kin selection models predict that phenotypic differences between queens and workers should result from environmental rather than from genetic differences. However, genetic effects on queen and worker differentiation were found in two populations-of Pogonomyrmex harvester ants. Each of the two populations is composed of two genetically distinct lineages. Queens (which can be of either lineage) generally mate with males of their own and of the alternate lineage and produce two types of female offspring, those fertilized by males of the queens' lineage which develop into queens and those fertilized by males of the alternate lineage which develop into workers. All four lineages were further suggested to be themselves of hybrid origin between-the species P: barbatus and P. rugosus, in which queens and workers do not differ genetically. In a first set of experiments, we tested if female caste determination (the differentiation into queens and workers) in the lineages was genetically hardwired and if it was associated with costs in terms of the ability to optimally allocate resources to the production of queens and workers. To this end we first mated queens of-two lineages to a single male. Queens mated to a male of the alternate lineage successfully raised worker offspring whereas queens mated to a male of their own lineage almost always failed to produce workers. This reveals that pure-lineage individuals have lost the ability to develop into workers. Second, we analyzed offspring produced by naturally mated queens. During the stage of colony founding when only workers are produced, naturally mated queens laid a high proportion of pure-lineage eggs but the large majority of these eggs failed to develop. As a consequence, the number of offspring produced by incipient colonies decreased linearly with the proportion of pure-lineage eggs laid by queens. Moreover, queens of the lineage most commonly represented in a given population produced more pure-lineage eggs, in line with the view that they mate randomly with the two types of males and indiscriminately use their sperm. Altogether these results predict frequency-dependent founding success for pairs of lineages because queens of the more common lineage will produce more pure-lineage eggs and their colonies be less successful during the stage of colony founding. To describe the distribution of populations characterized with genetic caste determination relative to the populations with environmental caste determination we genotyped queens and workers collected during a large survey of -additional populations. Genetic caste determination associated with pairs of interbreeding lineages was frequent and widespread in the studied range and we identified four additional lineages displaying genetic caste determination. Overall, there were thus eight highly differentiated lineages with genetic caste determination. These lineages always co-occurred in the same complementary lineage pairs. Three of the four lineage pairs appeared to have a common origin, while their relationship with the forth could not be resolved. The genetic survey also revealed that, in addition to being genetically isolated from one another, all eight lineages were genetically distinct from P. rugosus and P. barbatus, even when colonies of interbreeding lineages co-occurred with colonies of either putative parent at the same site. This raised the question of the mechanisms involved in the reproductive isolation between the lineages and the parental species and between the two lineages of a lineage pair. At a site where one lineage pair co-occurred with P. rugosus, we identified two pre-zygotic mechanisms (differences in timing for mating flights between P. rugosus and the lineage pair and assortative mating) and one post-zygotic mechanism (high levels of hybrid unviablility) which in combination may largely account for the reproductive isolation between the lineages and their parental species. The mechanisms accounting for the reproductive isolation between the two lineages of a lineage pair varied across lineage pairs. In one lineage pair, inter-lineage individuals exclusively occurred in the sterile worker caste, raising the possibility that inter-lineage eggs have completely lost the ability to develop into queens in this lineage pair and that there is thus no opportunity for gene flow. In each of the three remaining lineage pairs, inter-lineage queens were produced by a minority of colonies. In these lineage pairs, colonies headed by inter-lineage queens failed to grow sufficiently to produce reproductive individuals which may account for the reproductive isolation between co-occurring lineages in three lineage pairs. In conclusion, the results of this thesis show that genetic caste determination is costly but widespread in Pogonomyrmex harvester ants. Reproductive isolation among the lineages and between the lineages and the parental species as well as frequency-dependent founding success for co-occurring lineages may contribute to the persistence of this extraordinary system. Résumé La division du travail entre individus reproducteurs (les reines) et individus non-reproducteurs (ouvrières) représente la caractéristique principale des sociétés d'insectes et est à la base de leur succès écologique. Des modèles de sélection de parentèle prédisent que les différences phénotypiques entre reines et ouvrières devraient provenir d'effets environnementaux plutôt que de différences génétiques. Malgré ce fait, des effets génétiques sur la différentiation entre reines et ouvrières ont été montrés dans deux populations de fourmis moissonneuses du genre Pogonomyrmex. Chacune des deux populations est composée de deux lignées génétiquement distinctes. Les reines de chaque lignée s'accouplent en général avec des mâles de leur propre lignée ainsi qu'avec des mâles de l'autre lignée et produisent deux types d'oeufs, ceux qui sont fécondés par les mâles de leur propre lignée qui se développent en nouvelles reines et ceux qui sont fécondés par les mâles de l'autre lignée qui se développent en ouvrières. Il a été suggéré que les lignées sont elles-mêmes des hybrides entre les deux espèces P. barbatus et P. rugosus. Dans ces deux espèces, les reines et ouvrières ne sont pas génétiquement distinctes. Dans une première série d'expériences, nous avons testé si la détermination de la caste femelle (le développement en reine ou en ouvrière) est génétiquement rigide et si elle est associée à des coûts en terme de capacité à allouer de façon optimale les ressources pour la production de reines et d'ouvrières. Pour cela nous avons accouplé des reines de deux lignées avec un seul mâle. Les reines accouplées avec un mâle de l'autre lignée ont élevé de nouvelles ouvrières avec succès alors que les reines accouplées avec un mâle de leur propre lignée ont presque toujours échoué à produire des ouvrières. Ceci montre que les individus de lignée pure ont perdu la capacité de se développer en ouvrière. Deuxièmement, nous avons analysé la descendance de reines qui se sont accouplées naturellement. Durant le stade de fondation de la colonie, où seules des ouvrières sont élevées, les reines accouplées naturellement ont pondu une grande proportion d'oeufs de lignée pure mais la majorité de ces derniers ne se sont pas développés. En conséquence, le nombre de descendants produits par des colonies fondatrices diminuait linéairement avec la proportion des oeufs de lignée pure pondus par la reine en accord avec l'hypothèse que les reines s'accouplent au hasard avec les deux types de mâles et utilisent leur sperme aléatoirement. Dans l'ensemble; ces résultats prédisent un succès de fondation fréquence-dépendant pour les deux lignées, car les reines de la lignée la plus fréquente produiront .plus d'oeufs de lignée pure et leurs colonies auront moins de succès lors de la fondation de colonies par rapport aux colonies de la lignée la moins fréquente. Pour décrire la distribution des-populations caractérisées par une détermination génétique des castes par rapport aux populations caractérisées par une détermination environnementale des castes, nous avons génotypé des reines et des ouvrières qui ont été collectées lors d'une analyse de populations supplémentaires. La détermination génétique des castes associée à des croisements entre lignées est fréquente et largement répartie dans l'aire étudiée. Nous avons identifié quatre lignées supplémentaires, ayant une détermination génétique des castes, pour un total de huit lignées. Ces huit lignées forment quatre paires de lignées et on ne trouve jamais deux lignées de paires différentes, dans une population. Trois des quatre paires de lignées s'avèrent avoir une origine commune alors que leur relation avec la quatrième paire de lignées n'a pas pu être résolue. L'analyse génétique de populations supplémentaires a également révélé qu'en plus d'être génétiquement isolées les unes des autres, les huit lignées sont génétiquement distinctes de P. rugosus et P. barbatus même si les colonies d'une paire de lignées se trouvent en sympatrie avec l'une ou l'autre des espèces parentales. Ceci relève la question des mécanismes impliqués dans l'isolation reproductive entre les lignées et les espèces parentales ainsi qu'entre les deux lignées d'une paire. En étudiant un site où une paire de lignées se trouve en sympatrie avec P. rugosus, nous avons identifié deux mécanismes pré-zygotiques (des différences dans le timing du vol nuptial entre P. rugosus et les lignées et des accouplements assortis) ainsi qu'un mécanisme post-zygotique (un niveau élevé de non-viabilité des hybrides). En combinaison, ces mécanismes peuvent largement expliquer l'isolement reproductif entre les lignées et leurs espèces parentales. Les mécanismes contribuant à l'isolement reproductif entre les deux lignées d'une paire variaient entre paires de lignées. Dans une paire, les individus de génotype inter-lignée se trouvent uniquement dans la caste stérile des ouvrières, suggérant qu'il n'y a pas d'opportunité pour avoir du flux de gènes entre les deux lignées ce cette paire. Dans chacune des trois autres paires de lignées des nouvelles reines de génotype inter-lignée sont produites par une minorité de colonies. Par contre, les colonies avec une reine mère de génotype inter-lignée ne se développent pas suffisamment pour produire des individus reproducteurs. Ceci peut donc expliquer pourquoi il n'y a pas de flux de gènes entre les deux lignées de trois paires. En conclusion, les résultats de cette thèse montrent que la détermination génétique de la caste est coûteuse mais très répandue chez les fourmis. moissonneuses du genre Pogonomyrmex. L'isolement reproductif des lignées entre elles et avec les espèces parentales, ainsi qu'un succès de fondation fréquence-dépendant contribuent à la persistance de ce système extraordinaire.

Liquid line of descent of a basanitic liquid at 1.5 GPa: Constraints for metasomatic vein formation

The metasomatism observed in the oceanic and continental lithosphere is generally interpreted to represent a continuous differentiation process forming anhydrous and hydrous veins plus a cryptic enrichment in the surrounding peridotite. In order to constrain the mechanisms of vein formation and potentially clarify the nature and origin of the initial metasomatic agent, we performed a series of high-pressure experiments simulating the liquid line of descent of a basanitic magma differentiating within continental or mature oceanic lithosphere. This series of experiments has been conducted in an end-loaded piston cylinder apparatus starting from an initial hydrous ne-normative basanite at 1.5 GPa and temperature varying between 1,250 and 980°C. Near-pure fractional crystallization process was achieved in a stepwise manner in 30°C temperature steps and starting compositions corresponding to the liquid composition of the previous, higher-temperature glass composition. Liquids evolve progressively from basanite to peralkaline, aluminum-rich compositions without significant SiO2 variation. The resulting cumulates are characterized by an anhydrous clinopyroxene + olivine assemblage at high temperature (1,250-1,160°C), while at lower temperature (1,130-980°C), hydrous cumulates with dominantly amphibole + minor clinopyroxene, spinel, ilmenite, titanomagnetite and apatite (1,130-980°C) are formed. This new data set supports the interpretation that anhydrous and hydrous metasomatic veins could be produced during continuous differentiation processes of primary, hydrous alkaline magmas at high pressure. However, the comparison between the cumulates generated by the fractional crystallization from an initial ne-normative liquid or from hy-normative initial compositions (hawaiite or picrobasalt) indicates that for all hydrous liquids, the different phases formed upon differentiation are mostly similar even though the proportions of hydrous versus anhydrous minerals could vary significantly. This suggests that the formation of amphibole-bearing metasomatic veins observed in the lithospheric mantle could be linked to the differentiation of initial liquids ranging from ne-normative to hy-normative in composition. The present study does not resolve the question whether the metasomatism observed in lithospheric mantle is a precursor or a consequence of alkaline magmatism; however, it confirms that the percolation and differentiation of a liquid produced by a low degree of partial melting of a source similar or slightly more enriched than depleted MORB mantle could generate hydrous metasomatic veins interpreted as a potential source for alkaline magmatism by various authors.