La pierre et l'image : étude monographique de l'église de Saint-Chef-en-Dauphiné

La pierre et l'image. Etude monographique de l'église de Saint-Chef en Dauphiné: L'ancienne abbatiale de Saint-Chef-en-Dauphiné est située dans l'Isère, à 10 km de Bourgoin-Jallieu et à 2 km de l'ancienne voie romaine qui joignait Vienne à Aoste par le col du Petit-Saint-Bernard. L'abbaye dépendait, dès sa fondation, des archevêques de Vienne, dont la cité se trouvait à 70 km plus à l'ouest. Selon le récit de l'archevêque Adon de Vienne, écrit à la fin du IXe siècle, l'abbaye de Saint-Chef aurait été fondée au cours du VIe siècle par saint Theudère sur un territoire appartenant à sa famille, le Val Rupien. D'abord dédié à la Vierge le monastère est placé, dès l'époque carolingienne, sous le double patronage de la Vierge et du saint fondateur, dont les reliques furent déposées dans l'église. Sans doute détruite et abandonnée lors des guerres bosonides qui provoquèrent la ruine de Vienne (882), l'abbaye est restaurée quelques années plus tard par des moines venus de Champagne : en 887 les moines de Montier-en-Der, fuyant leur abbaye menacée par les invasions normandes, trouvent refuge à Saint-Chef. Afin de promouvoir la reconstruction de l'abbaye, l'archevêque Barnoin, soutenu par Louis l'Aveugle, roi de Bourgogne, lui offrent des privilèges d'exemption et plusieurs donations. Signe de la renommée et de la prospérité dont bénéficiait alors le monastère, Hugues, héritier de Louis l'Aveugle, y reçoit son éducation. Vers 925 ou 926, alors que la Champagne est à. nouveau pacifiée, les moines de Montier-en-Der regagnent leur abbaye d'origine après avoir reconstruit, selon les sources, le « petit monastère de Saint-Chef ». L'abbaye dauphinoise n'est pas pour autant abandonnée et reste vraisemblablement en contact avec les moines champenois : en 928, Hugues de Provence fait des donations importantes d l'abbaye qui est alors formellement placée sous la juridiction de l'Eglise de Vienne. En 962, le Viennois est intégré au royaume de Bourgogne puis, en 1032, au domaine impérial. Construction de l'abbaye : Après le départ des moines de Montier-en-Der, l'église dauphinoise a vraisemblablement été reconstruite par saint Thibaud, archevêque de Vienne entre 970 et l'an mil. Ayant peut-être reçu son éducation dans l'abbaye dauphinoise, il est enterré dans l'église qui, selon certaines sources, associe dès lors son patronage à celui du saint fondateur. Elevée en petit appareil irrégulier, la nef actuelle de l'église de Saint-Chef pourrait appartenir à cette phase de construction de l'église. Fils du comte Hugues de Vienne qui possédait d'importants territoires autour de Saint-Chef, Thibaud était aussi lié aux comtes de Troyes et de Champagne : ce sont ces liens qui expliquent la présence répétée de l'archevêque en Champagne et dans la région de Montier-en-Der. Or, à la même époque, l'église champenoise est reconstruite par le célèbre Adson, abbé de 968 à 992. Des ressemblances entre cette construction et celle de Saint-Chef suggèrent la réalisation, au Xe siècle, de deux églises-soeurs. L'église préromane de Montier-en-Der possédait, à. l'ouest, un massif à double étage et l'est, des tours jumelles s'élevant au-dessus des deux chapelles latérales entourant l'abside. Ce plan présente plusieurs points de comparaison avec l'église actuelle de Saint-Chef : on constate en particulier une équivalence au niveau des dimensions (largeur-longueur des nefs et le diamètre de l'abside), un choix identique pour l'emplacement du choeur et des entrées secondaires : à l'extrémité ouest du bas-côté nord et à l'extrémité orientale du bas-côté sud. Ces analogies nous aident à. restituer le plan de Saint-Chef, tel qu'il pouvait apparaître du temps de Thibaud : la partie orientale de l'église, alors élevée en petit appareil irrégulier comme la nef actuelle, était sans doute dépourvue de transept ; à l'image de l'église champenoise, des tours jumelles pouvaient toutefois s'élever au-dessus des deux chapelles orientales. Si notre hypothèse est exacte, le parti architectural adopté à Saint-Chef comme à Montier¬en-Der correspond au plan des églises monastiques réformées au Xe siècle par les abbayes de Fleury et de Gorze (dès 934). Dans ce type d'églises que l'on rencontre essentiellement dans l'ancienne Lotharingie, mais aussi dans une région proche de Saint-Chef, en Savoie, les tours orientales possédaient, à l'étage, des tribunes qui donnaient sur le choeur. La forme caractéristique de ces églises est déterminée par l'observance de coutumes liturgiques communes aux abbayes réformées. Ainsi, la règle établie par la réforme indiquait la nécessité d'espaces surélevés situés à l'est et à l'ouest de l'église : ces espaces avaient pour fonction d'accueillir les choeurs des moines dont les chants alternaient avec ceux des moines réunis au niveau inférieur, devant le sanctuaire. Par la suite, sans doute en raison de nouvelles pratiques liturgiques, la partie orientale de l'église de Saint-Chef, reconstruite en moyen appareil régulier, est augmentée d'un transept à quatre chapelles latérales. Les deux tours, si elles existaient, sont détruites pour être reconstruites aux extrémités du transept, abritant des chapelles hautes qui donnaient sur les bras du transept et le choeur. La vision latérale entre les deux tribunes est alors favorisée par l'alignement des baies des tribunes et des arcades du transept. Grâce à ce système d'ouverture, les choeurs des moines se voyaient et s'entendaient parfaitement. Ce système de tribunes orientales apparaît dans certaines églises normandes du XIe siècle ou dans d'autres églises contemporaines qui semblent s'en inspirer, telles que la cathédrale du Puy ou l'abbatiale de Saint-Sever-sur-l'Adour. L'importance croissante des chants alternés dans les offices semble avoir favorisé l'émergence d'une telle architecture. L'étude du décor sculpté, et notamment des chapiteaux ornant les différentes parties de l'édifice, permet de dater les étapes de transformation de l'abbatiale. L'aménagement des chapelles orientales semble remonter à la première moitié du XIe siècle ; l'installation des piliers soutenant le transept et les deux tours de l'édifice est datable des années 1060-1080. Par la suite, sans doute du temps de Guillaume de la Tour-du-Pin, archevêque de Vienne entre 1165 et 1170, le transept et la croisée sont surélevés et voûtés et des fenêtres viennent ajourer le mur pignon oriental. Les indices de datation tardives, rassemblés au niveau supérieur du transept, ont été utilisés par les spécialistes de l'architecture, tels Raymond Oursel et Guy Barruol, pour dater l'ensemble de l'église du XIIe siècle. Pourtant, dans d'autres études, Otto Demus, Paul Deschamp et Marcel Thiboud dataient les peintures de Saint-Chef de la seconde moitié du XIe siècle, soit un demi-siècle au moins avant la datation proposée pour l'élévation architecturale. Cette contradiction apparente se trouve désormais résolue par la mise en évidence de phases distinctes de construction et de transformations de l'édifice. Les peintures : Le décor peint de l'abbatiale est conservé dans trois chapelles du transept : dans la chapelle Saint-Theudère, à l'extrémité sud du transept, dans la chapelle Saint-Clément, à son autre extrémité, et dans la chapelle haute s'élevant au-dessus de celle-ci. Selon une dédicace peinte derrière l'autel, cette chapelle est dédiée au Christ, aux archanges et à saint Georges martyr. L'analyse stylistique permet de dater les peintures du troisième ou du dernier quart du XIe siècle : leur réalisation semble donc succéder immédiatement à l'élévation du transept et des deux tours que l'on situe, on l'a vu, dans les années 1060-1080. Au cours de cette étude, on a aussi relevé la parenté des peintures avec des oeuvres normandes et espagnoles : ces ressemblances s'affirment par certaines caractéristiques de style, mais aussi par le traitement de l'espace. Par exemple, l'alignement des anges sur la voûte, ou des élus sur le mur ouest de la chapelle haute de Saint-Chef, rappellent certains Beatus du XIe siècle, tels que celui de Saint-Sever antérieur à 1072. Dans la chapelle haute, la hiérarchie céleste est distribuée par catégories autour du Christ, représenté au centre de la voûte ; cette disposition se retrouve à Saint-Michel d'Aiguilhe au Xe siècle, ainsi que dans le premier quart du XIIe siècle à Maderuelo en Catalogne et à Fenouilla en Roussillon. D'autres rapprochements avec des oeuvres ottoniennes et carolingiennes ont aussi été observés, ainsi qu'avec certaines enluminures d'Ingelard, moine à Saint-Germain des Prés entre 1030 et 1060. L'iconographie: Le sens de l'image avait donné lieu à quelques études ponctuelles. Cette thèse a permis, d'une part, la mise en évidence d'un unique programme iconographique auquel participent les peintures des trois chapelles de l'abbatiale et, d'autre part, la découverte des liens entre le choix iconographique de Saint-Chef et certaines sources littéraires. Ces rapports ont par exemple été relevés pour la figure de l'ange conduisant saint Jean à la Jérusalem céleste, sur le voûtain ouest de la chapelle haute. La figure très soignée de l'ange, portant les mêmes vêtements que le Christ peint au centre de la voûte, présente sur son auréole quelques traces sombres qui devaient à l'origine dessiner une croix : ce détail fait de l'ange une figure du Christ, figure qui apparaît dans certaines exégèses apocalyptiques telles que le Commentaire d'Ambroise Autpert au Ville siècle, celui d'Haymon d'Auxerre au IXe siècle ou, au début du XIIe siècle, de Rupert de Deutz. Pour Ambroise Autpert, l'ange guidant saint Jean est une image du Christ amenant l'Eglise terrestre à la Jérusalem céleste, à laquelle elle sera unie à la fin des temps. Les deux figures symboliquement unies par le geste du Christ empoignant la main de saint Jean est une image du corps mystique de Jésus, le corps étant l'Eglise et la tête, le Christ qui enseigne aux fidèles. L'iconographie des peintures de la chapelle haute est centrée autour de l'oeuvre de Rédemption et des moyens pour gagner le salut, la Jérusalem céleste étant le lieu de destination pour les élus. Au centre de la voûte, le Christ présente ses deux bras écartés, en signe d'accueil. Sur le livre ouvert qu'il tient entre les genoux, les mots pax vobis - ego sum renvoient aux paroles prononcées lors de son apparition aux disciples, après sa Résurrection et au terme de son oeuvre de Rédemption. A ses pieds, sur le voûtain oriental, la Vierge en orante, première médiatrice auprès de son Fils, intercède en faveur des humains. Grâce au sacrifice du Christ et à travers la médiation de la Vierge, les hommes peuvent accéder à la Jérusalem céleste : les élus sont ici représentés sur le dernier registre du mur ouest, directement sous la Jérusalem ; un cadre plus sombre y indique symboliquement l'accès à la cité céleste. A l'autre extrémité du voûtain, Adam et Eve sont figurés deux fois autour de l'arbre de la connaissance : chassés du paradis, ils s'éloignent de la cité ; mais une fois accomplie l'oeuvre de Rédemption, ils peuvent à nouveau s'acheminer vers elle. Les peintures de la chapelle inférieure participent elles aussi au projet iconographique de la Rédemption. Sur la voûte de la chapelle, les quatre fleuves paradisiaques entouraient à l'origine une colombe. Selon l'exégèse médiévale, ces fleuves représentent les quatre temps de l'histoire, les vertus ou les quatre évangiles, diffusés aux quatre coins de la terre. Selon une tradition littéraire et iconographique d'origine paléochrétienne, ce sont aussi les eaux paradisiaques qui viennent alimenter les fonts baptismaux : l'association de la colombe, figure du Saint-Esprit et des fleuves du paradis suggère la présence, au centre de la chapelle, des fonts baptismaux. L'image de la colombe se trouve, on l'a vu, dans le prolongement vertical du Christ ressuscité, représenté au centre de la voûte supérieure. Or, selon une tradition qui remonte à Philon et Ambroise de Milan, la source des quatre fleuves, de la Parole divine diffusée par les quatre Evangiles, c'est le Christ. Dans son traité sur le Saint-Esprit, l'évêque de Milan place à la source de l'Esprit saint l'enseignement du Verbe fait homme. Il ajoute que lorsqu'il s'était fait homme, le Saint-Esprit planait au-dessus de lui ; mais depuis la transfiguration de son humanité et sa Résurrection, le Fils de Dieu se tient au-dessus des hommes, à la source du Saint-Esprit : c'est la même logique verticale qui est traduite dans les peintures de Saint-Chef, le Christ ressuscité étant situé au-dessus du Saint-Esprit et des eaux paradisiaques, dans la chapelle haute. Si les grâces divines se diffusent de la source christique aux hommes selon un mouvement descendant, l'image suggère aussi la remontée vers Dieu : en plongeant dans les eaux du baptême, le fidèle initie un parcours qui le ramènera à la source, auprès du Christ. Or, cet ascension ne peut se faire qu'à travers la médiation de l'Eglise : dans la chapelle Saint-Clément, autour de la fenêtre nord, saint Pierre et Paul, princes de l'Eglise, reçoivent la Loi du Christ. Dans la chapelle supérieure, ici aussi autour de la fenêtre septentrionale, deux personnifications déversaient les eaux, sans doute contenues dans un vase, au-dessus d'un prêtre et d'un évêque peints dans les embrasures de la fenêtre : c'est ce dont témoigne une aquarelle du XIXe siècle. Ainsi baignés par l'eau vive de la doctrine, des vertus et des grâces issue de la source divine, les représentants de l'Eglise peuvent eux aussi devenir sources d'enseignement pour les hommes. Ils apparaissent, en tant que transmetteurs de la Parole divine, comme les médiateurs indispensables entre les fidèles et le Christ. C'est par les sacrements et par leur enseignement que les âmes peuvent remonter vers la source divine et jouir de la béatitude. Si l'espace nord est connoté de manière très positive puisqu'il est le lieu de la représentation théophanique et de la Rédemption, les peintures de la chapelle sud renvoient à un sens plus négatif. Sur l'intrados d'arc, des monstres marins sont répartis autour d'un masque barbu aux yeux écarquillés, dont les dents serrées laissent échapper des serpents : ce motif d'origine antique pourrait représenter la source des eaux infernales, dont le « verrou » sera rompu lors du Jugement dernier, à la fin des temps. La peinture située dans la conque absidale est d'ailleurs une allusion au Jugement. On y voit le Christ entouré de deux personnifications en attitude d'intercession, dont Misericordia : elle est, avec Pax, Justifia et Veritas, une des quatre vertus présentes lors du Jugement dernier. Sur le fond de l'absidiole apparaissent des couronnes : elles seront distribuées aux justes en signe de récompense et de vie éternelle. L'allusion au Jugement et à l'enfer est la vision qui s'offre au moine lorsqu'il gagnait l'église en franchissant la porte sud du transept. S'avançant vers le choeur où il rejoignait les stalles, le moine pouvait presque aussitôt, grâce au système ingénieux d'ouvertures que nous avons mentionné plus haut, contempler les peintures situées sur le plafond de la chapelle haute, soit le Christ en attitude d'accueil, les anges et peut-être la Jérusalem céleste ; de là jaillissaient les chants des moines. De façon symbolique, ils se rapprochaient ainsi de leurs modèles, les anges. Dans ce parcours symbolique qui le conduisait de la mer maléfique, représentée dans la chapelle Saint¬Theudère, à Dieu et aux anges, les moines pouvaient compter sur les prières des intercesseurs, de la Vierge, des anges et des saints, tous représentés dans la chapelle haute. A Saint-Chef, l'espace nord peut-être assimilé, pour plusieurs aspects, aux Westwerke carolingiens ou aux galilées clunisiennes. Les massifs occidentaux étaient en effet le lieu de commémoration de l'histoire du salut : sites Westwerke étaient surtout le lieu de la liturgie pascale et abritaient les fonts baptismaux, les galilées clunisiennes étaient réservées à la liturgie des morts, les moines cherchant, par leurs prières, à gagner le salut des défunts. A l'entrée des galilées comme à Saint-Chef, l'image du Christ annonçait le face à face auquel les élus auront droit, à la fin des temps. Elevée au Xe siècle et vraisemblablement transformée dans les années 1060-1080, l'église de Saint-Chef reflète, par son évolution architecturale, celle des pratiques liturgiques ; son programme iconographique, qui unit trois espaces distincts de l'église, traduit d'une manière parfois originale les préoccupations et les aspirations d'une communauté monastique du XIe siècle. On soulignera toutefois que notre compréhension des peintures est limitée par la perte du décor qui, sans doute, ornait l'abside et d'autres parties de l'église ; la disparition de la crypte du choeur nuit aussi à l'appréhension de l'organisation liturgique sur cette partie de l'édifice. Seules des fouilles archéologiques ou la découverte de nouvelles peintures pourront peut-être, à l'avenir, enrichir l'état de nos connaissances.

The evolution of unicoloniality in ant societies : recognition, dispersal and population genetic structure

Introduction Societies of ants, bees, wasps and termites dominate many terrestrial ecosystems (Wilson 1971). Their evolutionary and ecological success is based upon the regulation of internal conflicts (e.g. Ratnieks et al. 2006), control of diseases (e.g. Schmid-Hempel 1998) and individual skills and collective intelligence in resource acquisition, nest building and defence (e.g. Camazine 2001). Individuals in social species can pass on their genes not only directly trough their own offspring, but also indirectly by favouring the reproduction of relatives. The inclusive fitness theory of Hamilton (1963; 1964) provides a powerful explanation for the evolution of reproductive altruism and cooperation in groups with related individuals. The same theory also led to the realization that insect societies are subject to internal conflicts over reproduction. Relatedness of less-than-one is not sufficient to eliminate all incentive for individual selfishness. This would indeed require a relatedness of one, as found among cells of an organism (Hardin 1968; Keller 1999). The challenge for evolutionary biology is to understand how groups can prevent or reduce the selfish exploitation of resources by group members, and how societies with low relatedness are maintained. In social insects the evolutionary shift from single- to multiple queens colonies modified the relatedness structure, the dispersal, and the mode of colony founding (e.g. (Crozier & Pamilo 1996). In ants, the most common, and presumably ancestral mode of reproduction is the emission of winged males and females, which found a new colony independently after mating and dispersal flights (Hölldobler & Wilson 1990). The alternative reproductive tactic for ant queens in multiple-queen colonies (polygyne) is to seek to be re-accepted in their natal colonies, where they may remain as additional reproductives or subsequently disperse on foot with part of the colony (budding) (Bourke & Franks 1995; Crozier & Pamilo 1996; Hölldobler & Wilson 1990). Such ant colonies can contain up to several hundred reproductive queens with an even more numerous workforce (Cherix 1980; Cherix 1983). As a consequence in polygynous ants the relatedness among nestmates is very low, and workers raise brood of queens to which they are only distantly related (Crozier & Pamilo 1996; Queller & Strassmann 1998). Therefore workers could increase their inclusive fitness by preferentially caring for their closest relatives and discriminate against less related or foreign individuals (Keller 1997; Queller & Strassmann 2002; Tarpy et al. 2004). However, the bulk of the evidence suggests that social insects do not behave nepotistically, probably because of the costs entailed by decreased colony efficiency or discrimination errors (Keller 1997). Recently, the consensus that nepotistic behaviour does not occur in insect colonies was challenged by a study in the ant Formica fusca (Hannonen & Sundström 2003b) showing that the reproductive share of queens more closely related to workers increases during brood development. However, this pattern can be explained either by nepotism with workers preferentially rearing the brood of more closely related queens or intrinsic differences in the viability of eggs laid by queens. In the first chapter, we designed an experiment to disentangle nepotism and differences in brood viability. We tested if workers prefer to rear their kin when given the choice between highly related and unrelated brood in the ant F. exsecta. We also looked for differences in egg viability among queens and simulated if such differences in egg viability may mistakenly lead to the conclusion that workers behave nepotistically. The acceptance of queens in polygnous ants raises the question whether the varying degree of relatedness affects their share in reproduction. In such colonies workers should favour nestmate queens over foreign queens. Numerous studies have investigated reproductive skew and partitioning of reproduction among queens (Bourke et al. 1997; Fournier et al. 2004; Fournier & Keller 2001; Hammond et al. 2006; Hannonen & Sundström 2003a; Heinze et al. 2001; Kümmerli & Keller 2007; Langer et al. 2004; Pamilo & Seppä 1994; Ross 1988; Ross 1993; Rüppell et al. 2002), yet almost no information is available on whether differences among queens in their relatedness to other colony members affects their share in reproduction. Such data are necessary to compare the relative reproductive success of dispersing and non-dispersing individuals. Moreover, information on whether there is a difference in reproductive success between resident and dispersing queens is also important for our understanding of the genetic structure of ant colonies and the dynamics of within group conflicts. In chapter two, we created single-queen colonies and then introduced a foreign queens originating from another colony kept under similar conditions in order to estimate the rate of queen acceptance into foreign established colonies, and to quantify the reproductive share of resident and introduced queens. An increasing number of studies have investigated the discrimination ability between ant workers (e.g. Holzer et al. 2006; Pedersen et al. 2006), but few have addressed the recognition and discrimination behaviour of workers towards reproductive individuals entering colonies (Bennett 1988; Brown et al. 2003; Evans 1996; Fortelius et al. 1993; Kikuchi et al. 2007; Rosengren & Pamilo 1986; Stuart et al. 1993; Sundström 1997; Vásquez & Silverman in press). These studies are important, because accepting new queens will generally have a large impact on colony kin structure and inclusive fitness of workers (Heinze & Keller 2000). In chapter three, we examined whether resident workers reject young foreign queens that enter into their nest. We introduced mated queens into their natal nest, a foreign-female producing nest, or a foreign male-producing nest and measured their survival. In addition, we also introduced young virgin and mated queens into their natal nest to examine whether the mating status of the queens influences their survival and acceptance by workers. On top of polgyny, some ant species have evolved an extraordinary social organization called 'unicoloniality' (Hölldobler & Wilson 1977; Pedersen et al. 2006). In unicolonial ants, intercolony borders are absent and workers and queens mix among the physically separated nests, such that nests form one large supercolony. Super-colonies can become very large, so that direct cooperative interactions are impossible between individuals of distant nests. Unicoloniality is an evolutionary paradox and a potential problem for kin selection theory because the mixing of queens and workers between nests leads to extremely low relatedness among nestmates (Bourke & Franks 1995; Crozier & Pamilo 1996; Keller 1995). A better understanding of the evolution and maintenance of unicoloniality requests detailed information on the discrimination behavior, dispersal, population structure, and the scale of competition. Cryptic genetic population structure may provide important information on the relevant scale to be considered when measuring relatedness and the role of kin selection. Theoretical studies have shown that relatedness should be measured at the level of the `economic neighborhood', which is the scale at which intraspecific competition generally takes place (Griffin & West 2002; Kelly 1994; Queller 1994; Taylor 1992). In chapter four, we conducted alarge-scale study to determine whether the unicolonial ant Formica paralugubris forms populations that are organised in discrete supercolonies or whether there is a continuous gradation in the level of aggression that may correlate with genetic isolation by distance and/or spatial distance between nests. In chapter five, we investigated the fine-scale population structure in three populations of F. paralugubris. We have developed mitochondria) markers, which together with the nuclear markers allowed us to detect cryptic genetic clusters of nests, to obtain more precise information on the genetic differentiation within populations, and to separate male and female gene flow. These new data provide important information on the scale to be considered when measuring relatedness in native unicolonial populations.

Transmission electron microscopy in cell biology: sample preparation techniques and image information

Transmission electron microscopy is a proven technique in the field of cell biology and a very useful tool in biomedical research. Innovation and improvements in equipment together with the introduction of new technology have allowed us to improve our knowledge of biological tissues, to visualizestructures better and both to identify and to locate molecules. Of all the types ofmicroscopy exploited to date, electron microscopy is the one with the mostadvantageous resolution limit and therefore it is a very efficient technique fordeciphering the cell architecture and relating it to function. This chapter aims toprovide an overview of the most important techniques that we can apply to abiological sample, tissue or cells, to observe it with an electron microscope, fromthe most conventional to the latest generation. Processes and concepts aredefined, and the advantages and disadvantages of each technique are assessedalong with the image and information that we can obtain by using each one ofthem.

Recent advances in remote sensing image processing

Remote sensing image processing is nowadays a mature research area. The techniques developed in the field allow many real-life applications with great societal value. For instance, urban monitoring, fire detection or flood prediction can have a great impact on economical and environmental issues. To attain such objectives, the remote sensing community has turned into a multidisciplinary field of science that embraces physics, signal theory, computer science, electronics, and communications. From a machine learning and signal/image processing point of view, all the applications are tackled under specific formalisms, such as classification and clustering, regression and function approximation, image coding, restoration and enhancement, source unmixing, data fusion or feature selection and extraction. This paper serves as a survey of methods and applications, and reviews the last methodological advances in remote sensing image processing.

Model-based iterative reconstruction in pediatric chest CT: assessment of image quality in a prospective study of children with cystic fibrosis.

BACKGROUND: The potential effects of ionizing radiation are of particular concern in children. The model-based iterative reconstruction VEO(TM) is a technique commercialized to improve image quality and reduce noise compared with the filtered back-projection (FBP) method. OBJECTIVE: To evaluate the potential of VEO(TM) on diagnostic image quality and dose reduction in pediatric chest CT examinations. MATERIALS AND METHODS: Twenty children (mean 11.4 years) with cystic fibrosis underwent either a standard CT or a moderately reduced-dose CT plus a minimum-dose CT performed at 100 kVp. Reduced-dose CT examinations consisted of two consecutive acquisitions: one moderately reduced-dose CT with increased noise index (NI = 70) and one minimum-dose CT at CTDIvol 0.14 mGy. Standard CTs were reconstructed using the FBP method while low-dose CTs were reconstructed using FBP and VEO. Two senior radiologists evaluated diagnostic image quality independently by scoring anatomical structures using a four-point scale (1 = excellent, 2 = clear, 3 = diminished, 4 = non-diagnostic). Standard deviation (SD) and signal-to-noise ratio (SNR) were also computed. RESULTS: At moderately reduced doses, VEO images had significantly lower SD (P < 0.001) and higher SNR (P < 0.05) in comparison to filtered back-projection images. Further improvements were obtained at minimum-dose CT. The best diagnostic image quality was obtained with VEO at minimum-dose CT for the small structures (subpleural vessels and lung fissures) (P < 0.001). The potential for dose reduction was dependent on the diagnostic task because of the modification of the image texture produced by this reconstruction. CONCLUSIONS: At minimum-dose CT, VEO enables important dose reduction depending on the clinical indication and makes visible certain small structures that were not perceptible with filtered back-projection.

Prediction of cross-recognition of peptide-HLA A2 by Melan-A-specific cytotoxic T lymphocytes using three-dimensional quantitative structure-activity relationships.

The cross-recognition of peptides by cytotoxic T lymphocytes is a key element in immunology and in particular in peptide based immunotherapy. Here we develop three-dimensional (3D) quantitative structure-activity relationships (QSARs) to predict cross-recognition by Melan-A-specific cytotoxic T lymphocytes of peptides bound to HLA A*0201 (hereafter referred to as HLA A2). First, we predict the structure of a set of self- and pathogen-derived peptides bound to HLA A2 using a previously developed ab initio structure prediction approach [Fagerberg et al., J. Mol. Biol., 521-46 (2006)]. Second, shape and electrostatic energy calculations are performed on a 3D grid to produce similarity matrices which are combined with a genetic neural network method [So et al., J. Med. Chem., 4347-59 (1997)] to generate 3D-QSAR models. The models are extensively validated using several different approaches. During the model generation, the leave-one-out cross-validated correlation coefficient (q (2)) is used as the fitness criterion and all obtained models are evaluated based on their q (2) values. Moreover, the best model obtained for a partitioned data set is evaluated by its correlation coefficient (r = 0.92 for the external test set). The physical relevance of all models is tested using a functional dependence analysis and the robustness of the models obtained for the entire data set is confirmed using y-randomization. Finally, the validated models are tested for their utility in the setting of rational peptide design: their ability to discriminate between peptides that only contain side chain substitutions in a single secondary anchor position is evaluated. In addition, the predicted cross-recognition of the mono-substituted peptides is confirmed experimentally in chromium-release assays. These results underline the utility of 3D-QSARs in peptide mimetic design and suggest that the properties of the unbound epitope are sufficient to capture most of the information to determine the cross-recognition.

Rib fractures at postmortem computed tomography (PMCT) validated against the autopsy

To evaluate the sensitivity of postmortem computed tomography (PMCT) in rib fracture detection validated against autopsy. Fifty-one forensic cases underwent a postmortem CT prior to forensic autopsy. Two image readers (radiologist and forensic pathologist) assessed high resolution CT data sets for rib fractures. Correct recognition rates (CRR), sensitivity and specificity values were calculated over all observations as well as individually for every rib and region. Additionally, for partial rib fractures the sensitivity of autopsy was calculated vice versa. 3876 entries in each study protocol (autopsy, PMCT radiologist and PMCT forensic pathologist) were investigated. A total of 690 fractures (autopsy), 491 (PMCT and radiologist) and 559 (PMCT and forensic pathologist) were detected. The CRR was 0.85. Sensitivity and specificity of PMCT for rib fracture detection were 0.63 (0.58 radiologist, 0.68 forensic pathologist) and 0.97 (both readers 0.97), respectively. Low CRR and sensitivity values were obtained for antero-lateral fractures. Partial rib fractures were better detected by PMCT. PMCT has a rather low sensitivity for rib fracture detection when validated against autopsy and indicates that clinical CT may also demonstrate a reasonable number of false negatives. Partial rib fractures often remain undetected at autopsy.

Cytolytic T lymphocyte recognition of the murine cytomegalovirus nonstructural immediate-early protein pp89 expressed by recombinant vaccinia virus.

The murine immediate-early (IE) protein pp89 is a nonstructural virus-encoded phosphoprotein residing in the nucleus of infected cells, where it acts as transcriptional activator. Frequency analysis has shown that in BALB/c mice the majority of virus-specific CTL recognize IE antigens. The present study was performed to assess whether pp89 causes membrane antigen expression detected by IE-specific CTL. Site-directed mutagenesis has been used to delete the introns from gene ieI, encoding pp89, for subsequent integration of the continuous coding sequence into the vaccinia virus genome. After infection with the vaccinia recombinant, the authentic pp89 was expressed in cells that became susceptible to lysis by an IE-specific CTL clone. Priming of mice with the vaccinia recombinant sensitized polyclonal CTL that recognized MCMV-infected cells and transfected cells expressing pp89. Thus, a herpesviral IE polypeptide with essential function in viral transcriptional regulation can also serve as a dominant antigen for the specific CTL response of the host.

Sample size for measurement of root traits on common bean by image analysis

Evaluation of root traits may be facilitated if they are assessed on samples of the root system. The objective of this work was to determine the sample size of the root system in order to estimate root traits of common bean (Phaseolus vulgaris L.) cultivars by digital image analysis. One plant was grown per pot and harvested at pod setting, with 64 and 16 pots corresponding to two and four cultivars in the first and second experiments, respectively. Root samples were scanned up to the completeness of the root system and the root area and length were estimated. Scanning a root sample demanded 21 minutes, and scanning the entire root system demanded 4 hours and 53 minutes. In the first experiment, root area and length estimated with two samples showed, respectively, a correlation of 0.977 and 0.860, with these traits measured in the entire root. In the second experiment, the correlation was 0.889 and 0.915. The increase in the correlation with more than two samples was negligible. The two samples corresponded to 13.4% and 16.9% of total root mass (excluding taproot and nodules) in the first and second experiments. Taproot stands for a high proportion of root mass and must be deducted on root trait estimations. Samples with nearly 15% of total root mass produce reliable root trait estimates.

Recognition of major histoincompatibilities after transplantation with marrow from HLA closely matched donors.

BACKGROUND: To determine the extent to which major histoincompatibilities are recognized after bone marrow transplantation, we characterized the specificity of the cytotoxic T lymphocytes isolated during graft-versus-host disease. We studied three patients transplanted with marrow from donors who were histoincompatible for different types of HLA antigens. METHODS: Patient 1 was mismatched for one "ABDR-antigen" (HLA-A2 versus A3). Two patients were mismatched for antigens that would usually not be taken into account by standard selection procedures: patient 2 was mismatched for an "HLA-A subtype" (A*0213 versus A*0201), whereas patient 3 was mismatched for HLA-C (HLA-C*0501 versus HLA-C*0701). All three HLA class I mismatches were detected by a pretransplant cytotoxic precursor test. RESULTS: Analysis of the specificity of the cytotoxic T lymphocyte clones isolated after transplantation showed that the incompatibilities detected by the pretransplant cytotoxic precursor assay were the targets recognized during graft-versus-host disease. CONCLUSIONS: Independent of whether the incompatibility consisted of a "full" mismatch, a "subtype" mismatch, or an HLA-C mismatch, all clones recognized the incompatible HLA molecule. In addition, some of these clones had undergone antigen selection and were clearly of higher specificity than the ones established before transplantation, indicating that they had been participating directly in the antihost immune response.