Circum-Alpine marine circulation and paleoenvironmental conditions during the Miocene

Trace element and isotopic compositions of marine fossils and sediment were analyzed from several Miocene deposits in the circum-Alpine region in order to reconstruct the paleoceanographic and paleoclimatic changes related to sea level changes, basin evolution and Alpine orogeny. To the north and the east the Alps were border by an epicontinental sea, the Paratethys, while to the south the Mediterranean surrounded the uplifting mountains during the Miocene. The thesis mainly focused on sediments and fossils sampled from Miocene beds of these two oceanic provinces. The north Alpine Molasse, the Vienna and Pannonian Basins were located in the Western and Central Paratethys. O-isotope compositions of well-preserved phosphatic fossils in these sediments support deposition under sub-tropical to warm-temperate climate with water temperatures between 14 to 28 °C for the Miocene. δ18O values of fossil shark teeth from different horizons vary similarly to those of the global trend until the end of the Badenian, however the δ18O values show wider range, which indicates local effects iii the sub-basins. The trend of 87Sr/86Sr in the samples roughly agrees with an open ocean environment for the Miocene. Yet a number of samples deviate from typical open ocean compositions with higher ratios suggesting modification of seawater by local and old terrestrial sources. In contrast, two exceptional teeth from the locality of La Moliere have extremely low δ18O values and low 87Sr/86Sr. However, the REE patterns of their enameloid are similar to those of teeth having O and Sr isotopic compositions typical of a marine setting at this site. Collectively, this suggests that the two teeth formed while the sharks frequented a freshwater environment with very low 18O-content and 87Sr/86Sr controlled by Mesozoic calcareous rocks. This is consistent with a paleogeography of high-elevation (~2300m) Miocene Alps adjacent to a marginal sea. The local effects are also reflected in the εNd values of the Paratethyan fossils, which is compatible with input from ancient crystalline rocks and Mesozoic sediments, while other samples with elevated εNd values indicate an influence of Neogene volcanism on the water budget. Excluding samples whose isotopic compositions reflect a local influence on the water column, an average εNd value of -7.9 ± 0.5 may be inferred for the Paratethys seawater. This value is indistinguishable from the Miocene value of the Indian Ocean, supporting a dominant role of ludo-Pacific water masses in the Paratethys. Regarding the Mediterranean, stable C-and O-isotope compositions of benthic and planktonic foraminifera from the Umbria-Marche region (UMC) have an offset typical for their habitats and the changes in composition mimic global changes, suggesting that the regional conditions of climate and the carbon cycle were controlled by global changes. The radiogenic isotope compositions of the fossil assemblages allow for distinction of periods. From 25 to 19 Ma, high εNd values and low 87Sr/86Sr of sediments and fossils support intense tectonism and volcanism, related to the opening of the western Mediterranean. Between 19 and 13 Ma the Mediterranean has εNd values that are largely controlled by incursion of Indian Ocean water. Brief periods of local hinterland control on seawater compositions are indicated by spikes in the εNd record, coinciding with volcanic events and a short sea-level decrease at about 15.2 Ma. Lower 87Sr/86Sr compared to the open ocean is compatible with rapid uplift of the hinterland and intense influx of Sr from Mesozoic carbonates of the western Apennines, while higher 87Sr/86Sr for other sites indicates erosion of old crustal silicate rocks. Finally, from 13 to 7 Ma the fossils have 87Sr/86Sr similar to those of Miocene seawater and their εNd values indicates fluctuating influence of Atlantic, and Indian Ocean or Paratethys sources of seawater entering the Mediterranean, driven by global sealevel changes and local tectonism. RÉSUMÉ DE LA THÈSE Les compositions en éléments traces et isotopiques de fossiles marins et de sédiments on été analysées à partir de nombreux dépôts marins dans la région circum Alpine dans le but de reconstruire les changements paléocéanographiques et paléoclimatiques liés aux changements du niveau marin, à l'évolution en bassins et à l'orogénie alpine. Au nord et à l'est des Alpes, une mer épicontinentale appelée Paratéthys s'est ouverte, alors que plus au sud la mer Méditerranée bordait au Miocène les Alpes naissantes. Le but de cette recherche est de se concentrer sur les sédiments et les fossiles provenant des couches du Miocènes de ces deux provinces marines. Les bassins de la Molasse Alpine du nord, de Vienne et Pannonien étaient situés au niveau de la Paratéthys Occidentale et Centrale. Les compositions isotopiques de l'oxygène de fossiles phosphatés bien préservés dans ces sédiments étayent la théorie d'un dépôt sous un climat subtropical à tempéré chaud avec des températures entre 14 et 28°C pendant le Miocène. Les valeurs δ18O des fossiles sont similaires à la tendance globale jusqu'à la fin du Badénien. Cependant les larges fluctuations en δ18O indiquent des effets locaux au niveau des sous bassins. En outre, deux dents de requin exceptionnelles présentent des valeurs extrêmement basses de δ18O. Ces données suggèrent que ces deux dents se sont formées alors que les requins fréquentaient un environnement d'eau douce avec de faibles valeurs de 18O. Le calcul de la composition isotopique de l'oxygène de cette eau douce permet d'obtenir une estimation de la paléoélévatian moyenne des Alpes du Miocène (~2300m). La tendance 87Sr/86Sr pour ces échantillons concorde approximativement avec un environnement d'océan ouvert au cours du Miocène. Toutefois un nombre d'échantillons dévie des compositions d'océan ouvert typiques, avec des rapports élevés suggérant des modifications de l'eau de mer par des sources locales et terrestres. Les effets locaux sont aussi reflétés au niveau des valeurs en εNd des fossiles paratéthysiens. Ceci est cohérent avec un apport d'anciennes roches cristallines et de sédiments mésozoïques, tandis que d'autres échantillons avec des valeurs hautes de εNd indiquent une influence d'un volcanisme néogène dans le budget marin. En excluant les échantillons dont les compositions isotopiques confirment une influence locale, une valeur moyenne de εNd de 7.9 t 0.5 peut être déduite pour l'eau de la Parathétys. Cette valeur est semblable à la valeur correspondant à l'Océan Indien durant le Miocène, confirmant un rôle dominant de cet océan dans la Paratéthys. Au niveau de la Méditerranée, les compositions en isotopes stables du Carbone et de l'Oxygène de foraminifères planctoniques et benthique de la région Umbria-Marche présentent un offset typique à leurs habitats. De plus les changements dans leurs compositions suivent les changements globaux, suggérant ainsi que les conditions climatiques régionales et le cycle du carbone étaient contrôlés par des phénomènes globaux. La composition en isotopes radiogéniques d'assemblages fossiles permet une reconnaissance sur trois périodes distinctes. De 25 à 19 millions d'années (Ma), des valeurs élevées de εNd et un faible rapport 87Sr/86Sr dans les sédiments soutiennent l'idée d'une activité tectonique et volcanique intense, liée à l'ouverture de la Méditerranée occidentale. Entre 19 et 13 Ma, la Méditerranée montre des valeurs de εNd qui sont largement contrôlées par une incursion d'eau provenant de l'Océan Indien. En effet, aux alentours de 15,2 Ma, des pics dans l'enregistrement des valeurs de εNd, coïncidant avec des événements volcaniques et de brèves diminutions du niveau marin. Enfin, de 13 à 7 Ma, les fossiles ont des rapports ß7Sr/8fiSr similaires à ceux de l'eau de mer au Miocène. Leurs valeurs de εNd indiquent une influence changeante de l'océan Atlantique, et de l'océan Indien ou des sources d'eau de merde la Parathétys qui entrent dans les bassins méditerranéens. Ce changement est guidé par des modifications globales du niveau marin et par la tectonique locale. RÉSUMÉ DE LA THÈSE (POUR LE GRAND PUBLIC) Les analyses des compositions en éléments traces et isotopiques des fossiles marins sont un outil très utile pour reconstruire les conditions océaniques et climatiques anciennes. Ce travail de thèse se concentre sur les sédiments déposés dans un environnement marin proches des Alpes au cours du Miocène, entre 23 et 7 millions d'années (Ma). Cette période est caractérisée par une tectonique alpine active, ainsi que par des changements climatiques et océanographiques globaux importants. Dans le but de tracer ces changements, les compositions isotopiques du Strontium, du Néodyme, de l'Oxygène et du Carbone ont été analysées dans des fossiles bien préservés ainsi que les sédiments contemporains. Les échantillons proviennent de deux provinces océaniques distinctes, la première est la Mer Méditerranée, et l'autre est une mer épicontinentale appelée Parathétys, qui existait au nord et à l'est des Alpes durant le Miocène. Au niveau de la Parathétys Occidentale et Orientale, les compositions isotopiques d'oxygène de dents de requins confirment un dépôt sous un climat subtropical à tempéré chaud avec des températures d'eau entre 14 et 28°C au Miocène. En outre, deux dents de requins exceptionnelles ont enregistré des compositions isotopiques d'oxygène extrêmement basses. Cela suggère que ces deux dents se sont formées alors que les requins entraient dans un système d'eau douce. Le calcul de la composition isotopique de l'oxygène de cette eau douce permet d'obtenir une estimation de la paléoélévation des Alpes au Miocène qui est aussi élevée que celle d'aujourd'hui. La tendance isotopique du Strontium pour ces échantillons concorde approximativement avec un environnement d'océan ouvert. Cependant un certain nombre d'échantillons indique des modifications de l'eau de mer par des sources terrestres locales. Les effets locaux sont aussi visibles au niveau des compositions isotopiques du Néodyme, qui sont en accord avec un apport provenant de roches cristallines anciennes et de sédiments du Mésozoïque, alors que d'autres échantillons indiquent une influence volcanique néogène dans le budget marin. A l'exclusion des échantillons dont les compositions correspondent à une influence locale, les compositions isotopiques du Néodyme de la Parathétys sont très similaires aux valeurs de l'Océan Indien, montrant ainsi un rôle important des masses d'eau IndoPacifiques dans cette région. Au niveau de la Méditerranée, les compositions en isotopes stables du Carbone et de l'Oxygène de foraminifères planctoniques et benthique de la région Umbria-Marche présentent un offset typique à leurs habitats. De plus, les changements dans leurs compositions suivent les changements globaux, suggérant ainsi que les conditions climatiques régionales et le cycle du carbone étaient contrôlés par des phénomènes globaux. La composition en isotopes radiogéniques d'assemblages fossiles permet une reconnaissance sur trois périodes distinctes. De 25 à 19 Ma, des rapport isotopiques élevés pour le Néodyme et faibles pour le Strontium dans les sédiments et les fossiles soutiennent l'idée d'une activité tectonique et volcanique intense, liée à l'ouverture de la Méditerranée occidentale. Entre 19 et 13 Ma, la Méditerranée présente des rapports isotopiques du Néodyme qui sont largement contrôlés par une incursion d'eau provenant de l'Océan Indien. En effet, aux alentours de 15,2 Ma, des pics dans l'enregistrement des valeurs des isotopes du Néodyme coïncident avec des événements volcaniques et de brèves diminutions du niveau marin. Finalement, de 13 à 7 Ma, les fossiles ont des rapports isotope Strontium similaires à ceux de l'eau de mer au Miocène. Les rapports isotopiques du Néodyme indiquent une influence changeante de l'océan Atlantique, et de l'océan Indien ou des sources d'eau de mer de la Parathétys qui entrent dans les bassins méditerranéens. Ce changement est guidé par des modifications globales du niveau marin et par la tectonique locale.

Minimal analytical characterisation of engineered nanomaterials need for hazard assessment in biological matrices

The safe and responsible development of engineered nanomaterials (ENM), nanotechnology-based materials and products, together with the definition of regulatory measures and implementation of "nano"-legislation in Europe require a widely supported scientific basis and sufficient high quality data upon which to base decisions. At the very core of such a scientific basis is a general agreement on key issues related to risk assessment of ENMs which encompass the key parameters to characterise ENMs, appropriate methods of analysis and best approach to express the effect of ENMs in widely accepted dose response toxicity tests. The following major conclusions were drawn: Due to high batch variability of ENMs characteristics of commercially available and to a lesser degree laboratory made ENMs it is not possible to make general statements regarding the toxicity resulting from exposure to ENMs. 1) Concomitant with using the OECD priority list of ENMs, other criteria for selection of ENMs like relevance for mechanistic (scientific) studies or risk assessment-based studies, widespread availability (and thus high expected volumes of use) or consumer concern (route of consumer exposure depending on application) could be helpful. The OECD priority list is focussing on validity of OECD tests. Therefore source material will be first in scope for testing. However for risk assessment it is much more relevant to have toxicity data from material as present in products/matrices to which men and environment are be exposed. 2) For most, if not all characteristics of ENMs, standardized methods analytical methods, though not necessarily validated, are available. Generally these methods are only able to determine one single characteristic and some of them can be rather expensive. Practically, it is currently not feasible to fully characterise ENMs. Many techniques that are available to measure the same nanomaterial characteristic produce contrasting results (e.g. reported sizes of ENMs). It was recommended that at least two complementary techniques should be employed to determine a metric of ENMs. The first great challenge is to prioritise metrics which are relevant in the assessment of biological dose response relations and to develop analytical methods for characterising ENMs in biological matrices. It was generally agreed that one metric is not sufficient to describe fully ENMs. 3) Characterisation of ENMs in biological matrices starts with sample preparation. It was concluded that there currently is no standard approach/protocol for sample preparation to control agglomeration/aggregation and (re)dispersion. It was recommended harmonization should be initiated and that exchange of protocols should take place. The precise methods used to disperse ENMs should be specifically, yet succinctly described within the experimental section of a publication. 4) ENMs need to be characterised in the matrix as it is presented to the test system (in vitro/ in vivo). 5) Alternative approaches (e.g. biological or in silico systems) for the characterisation of ENMS are simply not possible with the current knowledge. Contributors: Iseult Lynch, Hans Marvin, Kenneth Dawson, Markus Berges, Diane Braguer, Hugh J. Byrne, Alan Casey, Gordon Chambers, Martin Clift, Giuliano Elia1, Teresa F. Fernandes, Lise Fjellsbø, Peter Hatto, Lucienne Juillerat, Christoph Klein, Wolfgang Kreyling, Carmen Nickel1, and Vicki Stone.

Glucagon-like peptide-1-(7-36) amide, oxyntomodulin, and glucagon interact with a common receptor in a somatostatin-secreting cell line.

Glucagon-like peptide-1(7-36)amide (tGLP-1), oxyntomodulin (OXM), and glucagon are posttranslational end products of the glucagon gene expressed in intestinal L-cells. In vivo, these peptides are potent inhibitors of gastric acid secretion via several pathways, including stimulation of somatostatin release. We have examined the receptors through which these peptides stimulate somatostatin secretion using the somatostatin-secreting cell line RIN T3. tGLP-1, OXM, and glucagon stimulated somatostatin release and cAMP accumulation in RIN T3 cells to similar maximum levels, with ED50 values close to 0.2, 2, and 50 nM and 0.02, 0.3, and 8 nM, respectively. Binding of [125I]tGLP-1, [125I]OXM, and [125I]glucagon to RIN T3 plasma membranes was inhibited by the three peptides, with relative potencies as follows: tGLP-1 > OXM > glucagon. Whatever the tracer used, the IC50 for tGLP-1 was close to 0.15 nM and was shifted rightward for OXM and glucagon by about 1 and 2-3 orders of magnitude, respectively. Scatchard analyses for the three peptides were compatible with a single class of receptor sites displaying a similar maximal binding close to 2 pmol/mg protein. In the hamster lung fibroblast cell line CCL39 transfected with the receptor for tGLP-1, binding of [125I]tGLP-1 was inhibited by tGLP-1, OXM, and glucagon, with relative potencies close to those obtained with RIN T3 membranes. Chemical cross-linking of [125I]tGLP-1, [125I]OXM, and [125I]glucagon revealed a single band at 63,000 mol wt, the intensity of which was dose-dependently reduced by all three peptides. These data suggest that in the somatostatin-secreting cell line RIN T3, OXM and glucagon stimulate somatostatin release through a tGLP-1-preferring receptor. This suggests that some biological effects, previously described for these peptides, might be due to their interaction with this receptor.

Measurements of glial metabolic fluxes with C-11-acetate using positron emission and an adapted NMR-based metabolic modeling approach

Objectives: Acetate brain metabolism has the particularity to occur specifically in glial cells. Labeling studies, using acetate labeled either with 13C (NMR) or 11C (PET), are governed by the same biochemical reactions and thus follow the same mathematical principles. In this study, the objective was to adapt an NMR acetate brain metabolism model to analyse [1-11C]acetate infusion in rats. Methods: Brain acetate infusion experiments were modeled using a two-compartment model approach used in NMR.1-3 The [1-11C]acetate labeling study was done using a beta scintillator.4 The measured radioactive signal represents the time evolution of the sum of all labeled metabolites in the brain. Using a coincidence counter in parallel, an arterial input curve was measured. The 11C at position C-1 of acetate is metabolized in the first turn of the TCA cycle to the position 5 of glutamate (Figure 1A). Through the neurotransmission process, it is further transported to the position 5 of glutamine and the position 5 of neuronal glutamate. After the second turn of the TCA cycle, tracer from [1-11C]acetate (and also a part from glial [5-11C]glutamate) is transferred to glial [1-11C]glutamate and further to [1-11C]glutamine and neuronal glutamate through the neurotransmission cycle. Brain poster session: oxidative mechanisms S460 Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism (2009) 29, S455-S466 Results: The standard acetate two-pool PET model describes the system by a plasma pool and a tissue pool linked by rate constants. Experimental data are not fully described with only one tissue compartment (Figure 1B). The modified NMR model was fitted successfully to tissue time-activity curves from 6 single animals, by varying the glial mitochondrial fluxes and the neurotransmission flux Vnt. A glial composite rate constant Kgtg=Vgtg/[Ace]plasma was extracted. Considering an average acetate concentration in plasma of 1 mmol/g5 and the negligible additional amount injected, we found an average Vgtg = 0.08±0.02 (n = 6), in agreement with previous NMR measurements.1 The tissue time-activity curve is dominated by glial glutamate and later by glutamine (Figure 1B). Labeling of neuronal pools has a low influence, at least for the 20 mins of beta-probe acquisition. Based on the high diffusivity of CO2 across the blood-brain barrier; 11CO2 is not predominant in the total tissue curve, even if the brain CO2 pool is big compared with other metabolites, due to its strong dilution through unlabeled CO2 from neuronal metabolism and diffusion from plasma. Conclusion: The two-compartment model presented here is also able to fit data of positron emission experiments and to extract specific glial metabolic fluxes. 11C-labeled acetate presents an alternative for faster measurements of glial oxidative metabolism compared to NMR, potentially applicable to human PET imaging. However, to quantify the relative value of the TCA cycle flux compared to the transmitochondrial flux, the chemical sensitivity of NMR is required. PET and NMR are thus complementary.

Edelfosine-induced metabolic changes in cancer cells that precede the overproduction of reactive oxygen species and apoptosis

Background: Metabolic flux profiling based on the analysis of distribution of stable isotope tracer in metabolites is an important method widely used in cancer research to understand the regulation of cell metabolism and elaborate new therapeutic strategies. Recently, we developed software Isodyn, which extends the methodology of kinetic modeling to the analysis of isotopic isomer distribution for the evaluation of cellular metabolic flux profile under relevant conditions. This tool can be applied to reveal the metabolic effect of proapoptotic drug edelfosine in leukemia Jurkat cell line, uncovering the mechanisms of induction of apoptosis in cancer cells. Results: The study of 13C distribution of Jukat cells exposed to low edelfosine concentration, which induces apoptosis in ¿5% of cells, revealed metabolic changes previous to the development of apoptotic program. Specifically, it was found that low dose of edelfosine stimulates the TCA cycle. These metabolic perturbations were coupled with an increase of nucleic acid synthesis de novo, which indicates acceleration of biosynthetic and reparative processes. The further increase of the TCA cycle fluxes, when higher doses of drug applied, eventually enhance reactive oxygen species (ROS) production and trigger apoptotic program. Conclusion: The application of Isodyn to the analysis of mechanism of edelfosine-induced apoptosis revealed primary drug-induced metabolic changes, which are important for the subsequent initiation of apoptotic program. Initiation of such metabolic changes could be exploited in anticancer therapy.

Sex-linked genetic markers in the shrews of the Sorex araneus group : from free gene flow to speciation

SUMMARY: The shrews of the Sorex araneus group are morphologically .very similar, but have undergone a spectacular chromosomal evolution. Altogether, the shrews of this group present a complete array of every possible level of chromosomal and genetic differentiation. In South-Western Europe, four species are recognised: S. antiriorii, S. araneus, S. coronatus and S. granarius, which differ essentially by the amount and the composition of Robertsonian metacentric chromosomés. Additionally, several chromosome races of S. araneus are also present in the same region (i.e. Bretolet, Carlit, Cordon, Jura and Vaud). The objective of this thesis was to examine the genetic relationships between populations, races and /or species of the Sorex araneus group with a special emphasis onsex-specific markers (mtDNA and Y chromosome). We first investigate the evolutionary history of the shrews of the Sorex araneus group distributed in the South-Western Europe. The results of. these analyses confirmed the difficulty to draw a single dichotomic tree within this group. Incongruent mtDNA and Y chromosome phylogenies suggest further that genetic and chromosomal evolution are in this group partially independent processes and that the evolutionary history of the south-western European populations of the S. araneus group can only be understood if we consider secondary contacts between taxa, after their divergence (with genetic exchanges by means of hybridization and / or introgression). Using one male-inherited, one female inherited and eight biparentally inherited markers, we investigate the population genetic structure of the Valais shrew (Sorex antinorii). Overall there results suggest that two already well-differentiated genetic lineages colonized the Swiss Alps after the last glacial period and came into contact in the Rhône Valley. After the Valais shrew (Sorex antinorii) reached the Swiss Alps, it came into contact with the common shrew (Sorex araneus). When two species come into contact and hybridize, endogenous counter-selection of hybrids is usually first expressed as a reduced fertility or viability in hybrids of the heterogametic sex, a mechanism know as Haldane's rule (Haldane 1922). We first evaluated the extent of introgression for Y chromosome, mtDNA and autosomal markers in a hybrid zone between S. antinoriii and S. araneus. The overall level of genetic and karyotypic differentiation between the two species must be strong .enough to allow the detection asymmetric introgression. Secondly, we compared the levels of gene flow between chromosome common to both species and chromosome differently rearranged in each of them. We detected a significantly stronger genetic structure in rearranged chromosomes. Over a 10-year period, we even observed a decrease of genetic structure for common chromosomes. These results strongly support the role of chromosomal rearrangements in the reproductive barrier between S. araneus and S. anfinorii. Overall, this thesis underlines the need to use different inherited (paternally, maternally and / or biparentally) and chromosomally located (on common vs. on rearranged chromosomes) markers to obtain more accurate pictures of genetic relationships between populations or species. RÉSUMÉ: Les musaraignes du groupe Sorex araneus sont morphologiquement très proches, mais ont connu une spectaculaire évolution chromosomique. Prises dans leur ensemble, les musaraignes de ce groupe présentent tous les nivaux possibles de différenciation génétique et chromosomique. Dans le sud-ouest de l'Europe, quatre espèces appartenant à ce groupe sont présentes : S. antinorii, S. araneus, S. coronatus et S. granarius. Celles-ci diffèrent essentiellement par leur caryotype dont la variabilité est principalement due à des fusions Robertsoniennes. De plus, plusieurs races chromosomiques appartenant à S. araneus sont aussi présentes dans la même région (i.e. les races Bretolet, Carlit, Cordon, Jura et Vaud). L'objectif de cette thèse était d'examiner les relations génétiques entre populations, races et/ou espèces du groupe S. araneus, en utilisant particulièrement des marqueurs liés aux sexes (ADN mitochondrial et Chromosome Y). Nous avons dans un premier temps retracé l'histoire évolutive des musaraignes de ce groupe dans le sud-ouest de l'Europe. Les résultats dé ces analyses confirment qu'il est difficile de tracer un simple arbre dichotomique au sein de ce groupe. Les arbres phylogénétiques obtenus sur l'ADN mitochondrial et le chromosome Y sont incongruents et suggèrent de plus que l'évolution génétique et chromosomique sont des processus indépendants. L'histoire évolutive -des populations de ce groupe ne peut. être comprise qu'en considérant des contacts secondaires entre taxa postérieure à leur divergence et induisant des échanges génétiques par hybridation et/ou introgression. Par la suite, nous avons examiné la structure génétique des populations de la musaraigne du Valais, S. antinorii, en utilisant un marqueur transmis par les mâles, un marqueur transmis par les femelles et huit marqueurs transmis par les 2 sexes. Nos résultats suggèrent que deux lignées génétiquement bien différenciées aient colonisé les Alpes Suisses, après les dernières glaciations et entrent en contact dans là Vallée du Rhône. Après avoir franchi les Alpes Suisses, la musaraigne du Valais est entrée en contact avec là musaraigne commune (S. araneus). Lorsque deux espèces entrent en contact et s'hybrident, la sélection contre les hybrides implique habituellement une baisse de fertilité ou de viabilité des hybrides du sexe hétérogamétique (i.e. les mâles XY chez les mammifères). Ce mécanisme est connu sous le nom de règle de Haldane (Haldane 1922) et implique une plus forte structuration génétique de marqueurs males - spécifiques que des marqueurs femelles spécifiques. Nous avons donc évalué le degré d'introgression des marqueurs situés sur le chromosome Y, sur l'ADN mitochondrial et sur des autosomes dans une zone hybride entre S. araneus et S. antinorii. Le niveau de différenciation chromosomique et génétique entre les 2 espèces doit être suffisamment fort pour ne pas permettre la détection d'une introgression asymétrique entre les sexes. Dans un second temps, nous avons comparé les niveaux de flux de gênes mesurés à l'échelle du chromosome, pour des chromosomes communs aux deux espèces et pour des chromosomes différemment arrangées dans chacune des deux espèces. Nous avons détecté une structure génétique significativement plus forte sur les chromosomes réarrangés et comme la zone hybride a été étudiée à dix années d'intervalle, nous observons même une diminution de la structure génétique pour les chromosomes communs au cours du temps.. Ces résultats soutiennent fortement l'hypothèse d'un rôle des réarrangements chromosomiques dans l'établissement d'une barrière reproductive entre S. araneus et S. antinorii. Ainsi cette thèse souligne l'utilité d'utiliser des marqueurs génétiques avec différents modes de transmission. (par les mâles, par les femelles et/ou par les 2 sexes) ou localisés au niveau du chromosome (chromosomes communs vs chromosomes réarrangés) afin d'obtenir une image plus juste ou du moins plus complète des relations génétiques entre populations ou espèces.

MRI-based prostate brachytherapy seed localization.

A magnetic resonance imaging (MRI) pulse sequence and a corresponding image processing algorithm to localize prostate brachytherapy seeds during or after therapy are presented. Inversion-Recovery with ON-resonant water suppression (IRON) is an MRI methodology that generates positive contrast in regions of magnetic field susceptibility, as created by prostate brachytherapy seeds. Phantoms comprising of several materials found in brachytherapy seeds were created to assess the usability of the IRON pulse sequence for imaging seeds. Resulting images show that seed materials are clearly visible with high contrast using IRON, agreeing with theoretical predictions. A seed localization algorithm to process IRON images demonstrates the potential of this imaging technique for seed localization and dosimetry.

Monopole des loteries et paris en Suisse : état des lieux et perspectives : remise en question du monopole détenu par les opérateurs de loteries et paris

En matière de loteries et paris, presque tous les Etats européens ont mis en place un système plus ou moins similaire reposant sur un principe d'interdiction des grandes loteries et des paris, sauf exception. L'exception consiste à accorder l'autorisation d'organiser ces jeux à un organisateur unique qui dispose ainsi d'un monopole sur son territoire d'autorisation, et à imposer que les bénéfices soient intégralement reversés à l'utilité publique, à l'exemple de la Suisse, ou affectés au budget de l'Etat, à l'exemple de la France. Dans une perspective légistique, ce travail de recherche propose de tracer un état des lieux de la situation actuelle en Suisse, sous l'angle juridique et économique, et, sous l'éclairage des éléments remettant en cause le monopole, de discuter cinq scénarii envisageables pour l'avenir accompagnés des conséquences juridiques, économiques et sociales pour chacun d'eux. Ces réflexions conduisent à constater que le cadre juridique n'est plus adapté aux tendances actuelles. Die Regelung der Lotterie- und Wettmärkte ist in fast allen europäischen Staaten im Wesentlichen ähnlich: es besteht ein grundsätzliches Verbot der Durchführung von grossen Lotterien und Wetten, das durch eine Ausnahmeregelung zugunsten eines einzigen oder eines stark eingeschränkten Kreises von Spielveranstaltern relativiert wird. Die Spielveranstalter verfügen über ein Exklusivrecht zur Durchführung dieser Glücksspiele auf ihrem Vertriebsgebiet. Damit verbunden ist die Pflicht, die generierten Erträge vollumfänglich entweder - wie in der Schweiz - so genannt "gemeinnützigen Zwecken" oder - wie etwa in Frankreich - der Staatskasse zufliessen zu lassen. Im Rahmen der vorliegenden Forschungsarbeit wird zunächst aus legistischer Perspektive die aktuelle Situation im Lotterie- und Wettbereich in der Schweiz analysiert. Im Lichte der Elemente, die das erwähnte Exklusivrecht in Frage stellen, werden sodann fünf mögliche Zukunftsszenarien mit ihren juristischen, wirtschaftlichen und sozialen Konsequenzen skizziert. Die Untersuchung kommt zum Schluss, dass der heute in der Schweiz geltende rechtliche Rahmen nicht mehr den aktuellen Entwicklungen entspricht.

Nd and Sr isotope compositions in modern and fossil bones - Proxies for vertebrate provenance and taphonomy

Rare earth elements (REE), while not essential for the physiologic functions of animals, are ingested and incorporated in ppb concentrations in bones and teeth. Nd isotope compositions of modern bones of animals from isotopically distinct habitats demonstrate that the (143)Nd/(144)Nd of the apatite can be used as a fingerprint for bedrock geology or ambient water mass. This potentially allows the provenance and migration of extant vertebrates to be traced, similar to the use of Sr isotopes. Although REE may be enriched by up to 5 orders of magnitude during diagenesis and recrystallization of bone apatite, in vivo (143)Nd/(144)Nd may be preserved in the inner cortex of fossil bones or enamel. However, tracking the provenance of ancient or extinct vertebrates is possible only for well-preserved archeological and paleontological skeletal remains with in vivo-like Nd contents at the ppb-level. Intra-bone and -tooth REE analysis can be used to screen for appropriate areas. Large intra-bone Nd concentration gradients of 10(1)-10(3) are often measured. Nd concentrations in the inner bone cortex increase over timescales of millions of years, while bone rims may be enriched over millenial timescales. Nevertheless, epsilon(Nd) values are often similar within one epsilon(Nd) unit within a single bone. Larger intra-bone differences in specimens may either reflect a partial preservation of in vivo values or changing epsilon(Nd) values of the diagenetic fluid during fossilization. However, most fossil specimens and the outer rims of bones will record taphonomic (143)Nd/(144)Nd incorporated post mortem during diagenesis. Unlike REE patterns, (143)Nd/(144)Nd are not biased by fractionation processes during REE-uptake into the apatite crystal lattice, hence the epsilon(Nd) value is an important tracer for taphonomy and reworking. Bones and teeth from autochthonous fossil assemblages have small variations of +/- 1 epsilon(Nd) unit only. In contrast, fossil bones and teeth from over 20 different marine and terrestrial fossil sites have a total range of epsilon(Nd) values from -13.0 to 4.9 (n = 80), often matching the composition of the embedding sediment. This implies that the surrounding sediment is the source of Nd in the fossil bones and that the specimens of this study seem not to have been reworked. Differences in epsilon(Nd) values between skeletal remains and embedding sediment may either indicate reworking of fossils and/or a REE-uptake from a diagenetic fluid with non-sediment derived epsilon(Nd) values. The latter often applies to fossil shark teeth, which may preserve paleo-seawater values. Complementary to epsilon(Nd) values, (87)Sr/(86)Sr can help to further constrain the fossil provenance and reworking. (C) 2011 Elsevier Ltd. All rights reserved.

The making of frozen-hydrated, vitreous lamellas from cells for cryo-electron microscopy.

There has been a long standing desire to produce thick (up to 500 nm) cryo-sections of fully hydrated cells and tissue for high-resolution analysis in their natural state by cryo-transmission electron microscopy. Here, we present a method that can successfully produce sections (lamellas in FIB-SEM terminology) of fully hydrated, unstained cells from high-pressure frozen samples by focused ion beam (FIB) milling. The samples are therefore placed in thin copper tubes and vitrified by high-pressure freezing. For transfer, handling and subsequent milling, the tubes are placed in a novel connective device (ferrule) that protects the sample from devitrification and contamination and passes through all operation steps. A piezo driven sample positioning stage (cryo-nano-bench, CNB) with three degrees of freedom was additionally developed to enable accurate milling of frozen-hydrated lamellas. With the CNB, high-pressure frozen samples can be milled to produce either thin lamellas (<100 nm), for direct imaging by high-resolution cryo-TEM or thicker lamellas (300-500 nm) for cryo-electron tomography. The sample remains vitreous throughout the process by using the presented tools and methods. The results are an important step towards investigating larger cells and even tissue in there natural state which in the end will enable us to gain better insights into cellular processes.

Particle exposure scenarios for research and production activities involving nanomaterials

Nanomaterials with structures in the nanoscale (1 to 100 nm) often have chemical, physical and bioactive characteristics different from those of larger entities of the same material. This is interesting for industry but raises questions about the health of exposed people. However, little is known so far about the exposure of workers to inhalable airborne nanomaterials. We investigated several activities in research laboratories and industry to learn about relevant exposure scenarios. Work process analyses were combined with measurements of airborne particle mass concentrations and number−size distributions. Background levels in research settings were mostly low, while in industrial production, levels were sometimes elevated, especially in halls near busy roads or in the presence of diesel fork lifts without particle filters. Peak levels were found in an industrial setting dealing with powders (up to 80,000 particles/cm³ and up to 15 mg/m³). Mostly low concentrations were found for activities involving liquid applications. However, centrifugation and lyophilization of nanoparticle containing solutions resulted in very high particle number concentrations (up to 300,000 particles/cm³), whereas no increases were seen for the same activities conducted with nanoparticle−free liquids. No significant increases of particle concentrations were found for processes involving nanoparticles bound to surfaces. Also no increases were observed in laboratories that were visualizing properties and structures of small amounts of nanomaterials. Conclusion: When studying exposure scenarios for airborne nanomaterials, the focus should not only be on processes involving nano−powders, but also on processes involving intensively treated nanoparticle−containing liquids. Acknowledgement: We thank Chantal Imhof, MSc and Guillaume Ferraris, MSc for their contributions.

Deposition and residues of azoxystrobin and imidacloprid on greenhouse lettuce with implications for human consumption

Lettuce greenhouse experiments were carried out from March to June 2011 in order to analyze how pesticides behave from the time of application until their intake via human consumption taking into account the primary distribution of pesticides, field dissipation, and post-harvest processing. In addition, experimental conditions were used to evaluate a new dynamic plant uptake model comparing its results with the experimentally derived residues. One application of imidacloprid and two of azoxystrobin were conducted. For evaluating primary pesticide distribution, two approaches based on leaf area index and vegetation cover were used and results were compared with those obtained from a tracer test. High influence of lettuce density, growth stage and type of sprayer was observed in primary distribution showing that low densities or early growth stages implied high losses of pesticides on soil. Washed and unwashed samples of lettuce were taken and analyzed from application to harvest to evaluate removal of pesticides by food processing. Results show that residues found on the Spanish preharvest interval days were in all cases below officially set maximum residue limits, although it was observed that time between application and harvest is as important for residues as application amounts. An overall reduction of 40–60% of pesticides residues was obtained from washing lettuce. Experimentally derived residues were compared with modeled residues and deviate from 1.2 to 1.4 for imidacloprid and azoxystrobin, respectively, presenting good model predictions. Resulting human intake fractions range from... for imidacloprid to ... for azoxystrobin.

The reasons for discrepancies in target volume delineation: a SASRO study on head-and-neck and prostate cancer

But : comprendre les raisons des divergences observées dans le tracé des volumes cibles entre radio-oncologues. Matériel et méthodes : 18 centres suisses de radio-oncologie ont été invités à tracer les volumes pour un cas de cancer de la prostate et pour un cas de cancer de la sphère ORL. Nous avons également envoyé un questionnaire pour évaluer d'une part les différences dans la définition- des volumes (GTV [ gross tumor volume= volume tumoral macroscopique ], CTV [clinical tumor volume= volume de la tumeur clinique, macroscopique et microscopique], PTV [planning target volume= volume cible pour la planification], et d'autre part des variations dans les marges appliquées et les ganglions considérés à risque. Pour chaque centre, on a calculé la corrélation entre les marges qui ont été dessinées et celles qui ont été annoncées. Nous avons inclus dans le questionnaire une série de questions non spécifiques pour évaluer les méthodes de planification utilisées dans les différents centres. Résultats : Dans les 2 situations cliniques, on a mis en évidence de relativement grandes différences tant au niveau des volumes dessinés par les différents centres que dans leur définition des volumes. La corrélation entre les marges dessinées et définies était assez correcte dans le cas de la prostate mais médiocre dans le cas ORL. Le questionnaire a révélé d'importantes différences dans les méthodes de planification utilisées par les centres. Conclusion : Ces grandes différences peuvent être expliquées par, (1) une connaissance/interprétation variable des définitions ICRU, (2) des appréciations différentes de l'extension tumorale microscopique potentielle, (3) des difficultés dans l'identification du GTV, (4) des différences de concept, et (5) des différences entre la théorie (par ex. la description des marges) et la pratiqué (par ex. les marges dessinées).

Étude des sédiments quaternaires, de la molasse et sa tectonique, dans le Grand Lac (Léman) à partir de données sismiques 2D et 3D

RESUME L'Institut de Géophysique de l'Université de Lausanne a développé au cours de ces dernières années un système d'acquisition de sismique réflexion multitrace à haute résolution 2D et 3D. L'objectif de cette thèse était de poursuivre ce développement tout améliorant les connaissances de la géologie sous le lac Léman, en étudiant en particulier la configuration des grands accidents sous-lacustres dans la Molasse (Tertiaire) qui forme l'essentiel du substratum des formations quaternaires. En configuration 2D, notre système permet d'acquérir des profils sismiques avec une distance inter-CDP de 1,25 m. La couverture varie entre 6 et 18 selon le nombre de traces et la distance inter-tir. Le canon à air (15/15 eu. in.), offre une résolution verticale de 1,25 ni et une pénétration maximale de 300 m sous le fond de l'eau. Nous avons acquis au total plus de 400 km de sections 2D dans le Grand Lac et le Haut Lac entre octobre 2000 et juillet 2004. Une campagne de sismique 3D a fourni des données au large d'Evian sur une surface de 442,5 m sur 1450 m, soit 0,64 km2. La navigation ainsi que le positionnement des hydrophones et de la source ont été réalisés avec des GPS différentiels. Nous avons utilisé un traitement sismique conventionnel, sans appliquer d'AGC et en utilisant une migration post-stack. L'interprétation du substratum antéquaternaire est basée sur l'identification des sismofaciès, sur leurs relations avec les unités géologiques adjacentes au lac, ainsi que sur quelques données de forages. Nous obtenons ainsi une carte des unités géologiques dans le Grand Lac. Nous précisons la position du chevauchement subalpin entre la ville de Lausanne, sur la rive nord, et le bassin de Sciez, sur la rive sud. Dans la Molasse de Plateau, nous avons identifié les décrochements de Pontarlier et de St. Cergue ainsi que plusieurs failles non reconnues jusqu'ici. Nous avons cartographié les accidents qui affectent la Molasse subalpine ainsi que le plan de chevauchement du flysch sur la Molasse près de la rive sud du lac. Une nouvelle carte tectonique de la région lémanique a ainsi pu être dressée. L'analyse du substratum ne montre pas de failles suggérant une origine tectonique de la cuvette lémanique. Par contre, nous suggérons que la forme du creusement glaciaire, donc de la forme du lac Léman, a été influencée par la présence de failles dans le substratum antéquaternaire. L'analyse des sédiments quaternaires nous a permis de tracer des cartes des différentes interfaces ou unités qui les composent. La carte du toit du substratum antéquaternaire montre la présence de chenaux d'origine glaciaire dont la profondeur maximale atteint la cote -200 ni. Leur pente est dirigée vers le nord-est, à l'inverse du sens d'écoulement actuel des eaux. Nous expliquons cette observation par l'existence de circulations sous-glaciaires d'eau artésienne. Les sédiments glaciaires dont l'épaisseur maximale atteint 150 ni au centre du lac ont enregistré les différentes récurrences glaciaires. Dans la zone d'Evian, nous mettons en évidence la présence de lentilles de sédiments glaciolacustres perchées sur le flanc de la cuvette lémanique. Nous avons corrélé ces unités avec des données de forage et concluons qu'il s'agit du complexe inférieur de la pile sédimentaire d'Evian. Celui-ci, âgé de plus de 30 000 ans, serait un dépôt de Kame associé à un lac périglaciaire. La sismique réflexion 3D permet de préciser l'orientation de l'alimentation en matériel détritique de l'unité. La finesse des images obtenues nous permet également d'établir quels types d'érosion ont affecté certaines unités. Les sédiments lacustres, dont l'épaisseur maximale imagée atteint plus de 225 m et sans doute 400 ni sous le delta du Rhône, indiquent plusieurs mécanismes de dépôts. A la base, une mégaturbidite, épaisse d'une trentaine de mètres en moyenne, s'étend entre l'embouchure de la Dranse et le delta du Rhône. Au-dessus, la décantation des particules en suspension d'origine biologique et détritique fournit l'essentiel des sédiments. Dans la partie orientale du lac, les apports détritiques du Rhône forment un delta qui prograde vers l'ouest en s'imbriquant avec les sédiments déposés par décantation. La structure superficielle du delta a brutalement évolué, probablement à la suite de l'évènement catastrophique du Tauredunum (563 A.D.). Sa trace probable se marque par la présence d'une surface érosive que nous avons cartographiée. Le delta a ensuite changé de géométrie, avec notamment un déplacement des chenaux sous-lacustres. Sur l'ensemble de nos sections sismiques, nous n'observons aucune faille dans les sédiments quaternaires qui attesterait d'une tectonique postglaciaire du substratum. ABSTRACT During the last few years the institute of Geophysics of the University of Lausanne cleveloped a 2D and 3D high-resolution multichannel seismic reflection acquisition system. The objective of the present work was to carry on this development white improving our knowledge of the geology under Lake Geneva, in particular by studying the configuration of the large accidents affecting the Tertiary Molasse that makes up the basement of most Quaternary deposits. In its 2D configuration, our system makes it possible to acquire seismic profiles with a CDP interval of 1.25 m. The fold varies from 6 to 18 depending on the number of traces and the shooting interval. Our air gun (15/15 cu. in.) provides a vertical resolution of 1.25 m and a maximum penetration depth of approximately 300 m under water bottom. We acquired more than 400 km of 2D sections in the Grand Lac and the Haut Lac between October 2000 and July 2004. A 3D seismic survey off the city of Evian provided data on a surface of 442.5 m x 1450 m (0.64 km2). Ship's navigation as well as hydrophone- and source positioning were carried out with differential GPS. The seismic data were processed following a conventional sequence without .applying AGC and using post-stack migration. The interpretation of the pre-Quaternary substratum is based on sismofacies, on their relationships with terrestrial geological units and on some borehole data. We thus obtained a map of the geological units in the Grand Lac. We defined the location of the subalpine thrust from Lausanne, on the north shore, to the Sciez Basin, on the south shore. Within the Molasse de Plateau, we identified the already know Pontarlier and St Cergue transforms Fault as well as faults. We mapped faults that affect subalpine Molasse as well as the thrust fault plane between alpine flysch and Molasse near the lake's south shore. A new tectonic map of the Lake Geneva region could thus be drawn up. The substratum does not show faults indicating a tectonic origin for the Lake Geneva Basin. However, we suggest that the orientation of glacial erosion, and thus the shape of Lake Geneva, vas influenced by the presence of faults in the pre-Quaternary basement. The analysis of Quaternary sediments enabled us to draw up maps of various discontinuities or internal units. The top pre-Quaternary basement map shows channels of glacial origin, the deepest of them reaching an altitude of 200 m a.s.l. The channel's slopes are directed to the North-East, in opposite direction of the present water flow. We explain this observation by the presence of artesian subglacial water circulation. Glacial sediments, the maximum thickness of which reaches 150 m in the central part of the lake, record several glacial recurrences. In the Evian area, we found lenses of glacio-lacustrine sediments set high up on the flank of the Lake Geneva Bassin. We correlated these units with on-land borehole data and concluded that they represent the lower complex of the Evian sedimentary pile. The lower complex is aider than 30 000 years, and it could be a Kame deposit associated with a periglacial lake. Our 3D seismic reflexion survey enables us to specify the supply direction of detrital material in this unit. With detailed seismic images we established how some units were affected by different erosion types. The lacustrine sediments we imaged in Lake Geneva are thicker than 225 m and 400 m or more Linder the Rhone Delta. They indicate several depositional mechanisms. Their base is a major turbidite, thirty meters thick on average, that spreads between the Dranse mouth and the Rhone delta. Above this unit, settling of suspended biological and detrital particles provides most of the sediments. In the eastern part of the lake, detrital contribution from the Rhone builds a delta that progrades to the west and imbricates with the settling sediments. The shallow structure of the Rhone delta abruptly evolved, probably after the catastrophic Tauredunum event (563 A.D.). It probably coincides with an erosive surface that we mapped. As a result, the delta geometry changed, in particular associated with a displacement of water bottom channels. In all our seismic sections, we do not observe fault in the Quaternary sediments that would attest postglacial tectonic activity in the basement.