Crystallization and preliminary X-ray analysis of monalysin, a novel β-pore-forming toxin from the entomopathogen Pseudomonas entomophila.

Monalysin was recently described as a novel pore-forming toxin (PFT) secreted by the Drosophila pathogen Pseudomonas entomophila. Recombinant monalysin is multimeric in solution, whereas PFTs are supposed to be monomeric until target membrane association. Monalysin crystals were obtained by the hanging-drop vapour-diffusion method using PEG 8000 as precipitant. Preliminary X-ray diffraction analysis revealed that monalysin crystals belonged to the monoclinic space group C2, with unit-cell parameters a = 162.4, b = 146.2, c = 144.4 Å, β = 122.8°, and diffracted to 2.85 Å resolution using synchrotron radiation. Patterson self-rotation analysis and Matthews coefficient calculation indicate that the asymmetric unit contains nine copies of monalysin. Heavy-atom derivative data were collected and a Ta6Br14 cluster derivative data set confirmed the presence of ninefold noncrystallographic symmetry.

Transition from hemifusion to pore opening is rate limiting for vacuole membrane fusion.

Fusion pore opening and expansion are considered the most energy-demanding steps in viral fusion. Whether this also applies to soluble N-ethyl-maleimide sensitive fusion protein attachment protein receptor (SNARE)- and Rab-dependent fusion events has been unknown. We have addressed the problem by characterizing the effects of lysophosphatidylcholine (LPC) and other late-stage inhibitors on lipid mixing and pore opening during vacuole fusion. LPC inhibits fusion by inducing positive curvature in the bilayer and changing its biophysical properties. The LPC block reversibly prevented formation of the hemifusion intermediate that allows lipid, but not content, mixing. Transition from hemifusion to pore opening was sensitive to guanosine-5'-(gamma-thio)triphosphate. It required the vacuolar adenosine triphosphatase V0 sector and coincided with its transformation. Pore opening was rate limiting for the reaction. As with viral fusion, opening the fusion pore may be the most energy-demanding step for intracellular, SNARE-dependent fusion reactions, suggesting that fundamental aspects of lipid mixing and pore opening are related for both systems.

Impact of controlled changes in grain size and pore space characteristics on the hydraulic conductivity and spectral induced polarization response of "proxies" of saturated alluvial sediments

Understanding the influence of pore space characteristics on the hydraulic conductivity and spectral induced polarization (SIP) response is critical for establishing relationships between the electrical and hydrological properties of surficial unconsolidated sedimentary deposits, which host the bulk of the world's readily accessible groundwater resources. Here, we present the results of laboratory SIP measurements on industrial-grade, saturated quartz samples with granulometric characteristics ranging from fine sand to fine gravel, which can be regarded as proxies for widespread alluvial deposits. We altered the pore space characteristics by changing (i) the grain size spectra, (ii) the degree of compaction, and (iii) the level of sorting. We then examined how these changes affect the SIP response, the hydraulic conductivity, and the specific surface area of the considered samples. In general, the results indicate a clear connection between the SIP response and the granulometric as well as pore space characteristics. In particular, we observe a systematic correlation between the hydraulic conductivity and the relaxation time of the Cole-Cole model describing the observed SIP effect for the entire range of considered grain sizes. The results do, however, also indicate that the detailed nature of these relations depends strongly on variations in the pore space characteristics, such as, for example, the degree of compaction. The results of this study underline the complexity of the origin of the SIP signal as well as the difficulty to relate it to a single structural factor of a studied sample, and hence raise some fundamental questions with regard to the practical use of SIP measurements as site- and/or sample-independent predictors of the hydraulic conductivity.

Spectral induced polarization: Laboratory measurements on sandy quartz samples of varied pore characteristics

Understanding the influence of pore space characteristics on the hydraulic conductivity and spectral induced polarization (SIP) response is critical for establishing relationships between the electrical and hydrological properties of surficial sedimentary deposits. Here, we present the results of laboratory SIP measurements on saturated quartz samples with granulometric characteristics ranging from fine sand to fine gravel. We alter the pore characteristics using three principal methods: (i) variation of the grain sizes, (ii) changing the degree of compaction, and (iii) changing the level of sorting. We then examine how these changes affect both the SIP response and the hydraulic conductivity. In general, the results indicate a clear connection between the applied changes in pore characteristics and the SIP response. In particular, we observe a systematic correlation between the hydraulic conductivity and the relaxation time of the Cole-Cole model describing the observed SIP effect for the whole range of considered grain sizes.

Carbonate Rock Pore Size Distribution Determination through Iowa Pore Index Testing, MLR-15-01, 2015

The Iowa Pore Index (IPI) measures the pore system of carbonate (limestone and dolomite) rocks using pressurized water to infiltrate the pore system. This technique provides quantitative results for the primary and capillary (secondary) pores in carbonate rocks. These results are used in conjunction with chemical and mineralogical test results to calculate a quality number, which is used as a predictor of aggregate performance in Portland cement concrete (PCC) leading to the durability classification of the aggregate. This study had two main objectives: to determine the effect different aggregate size has on IPI test results and to establish the precision of IPI test and test apparatus. It was found that smaller aggregate size fractions could be correlated to the standard 1/2”-3/4” size sample. Generally, a particle size decrease was accompanied by a slight decrease in IPI values. The IPI testing also showed fairly good agreement of the secondary pore index number between the 1/2”-3/4”and the 3/8”-1/2” fraction. The #4-3/8” showed a greater difference of the secondary number from the 1/2”-3/4” fraction. The precision of the IPI test was established as a standard deviation (Sr) of 2.85 (Primary) and 0.87 (Secondary) with a repeatability limit (%r) of 8.5% and 14.9% for the primary and secondary values, respectively.

Pore-scale modeling of two-phase flow instabilities in porous media

Les problèmes d'écoulements multiphasiques en média poreux sont d'un grand intérêt pour de nombreuses applications scientifiques et techniques ; comme la séquestration de C02, l'extraction de pétrole et la dépollution des aquifères. La complexité intrinsèque des systèmes multiphasiques et l'hétérogénéité des formations géologiques sur des échelles multiples représentent un challenge majeur pour comprendre et modéliser les déplacements immiscibles dans les milieux poreux. Les descriptions à l'échelle supérieure basées sur la généralisation de l'équation de Darcy sont largement utilisées, mais ces méthodes sont sujettes à limitations pour les écoulements présentant de l'hystérèse. Les avancées récentes en terme de performances computationnelles et le développement de méthodes précises pour caractériser l'espace interstitiel ainsi que la distribution des phases ont favorisé l'utilisation de modèles qui permettent une résolution fine à l'échelle du pore. Ces modèles offrent un aperçu des caractéristiques de l'écoulement qui ne peuvent pas être facilement observées en laboratoire et peuvent être utilisé pour expliquer la différence entre les processus physiques et les modèles à l'échelle macroscopique existants. L'objet premier de la thèse se porte sur la simulation numérique directe : les équations de Navier-Stokes sont résolues dans l'espace interstitiel et la méthode du volume de fluide (VOF) est employée pour suivre l'évolution de l'interface. Dans VOF, la distribution des phases est décrite par une fonction fluide pour l'ensemble du domaine et des conditions aux bords particulières permettent la prise en compte des propriétés de mouillage du milieu poreux. Dans la première partie de la thèse, nous simulons le drainage dans une cellule Hele-Shaw 2D avec des obstacles cylindriques. Nous montrons que l'approche proposée est applicable même pour des ratios de densité et de viscosité très importants et permet de modéliser la transition entre déplacement stable et digitation visqueuse. Nous intéressons ensuite à l'interprétation de la pression capillaire à l'échelle macroscopique. Nous montrons que les techniques basées sur la moyenne spatiale de la pression présentent plusieurs limitations et sont imprécises en présence d'effets visqueux et de piégeage. Au contraire, une définition basée sur l'énergie permet de séparer les contributions capillaires des effets visqueux. La seconde partie de la thèse est consacrée à l'investigation des effets d'inertie associés aux reconfigurations irréversibles du ménisque causé par l'interface des instabilités. Comme prototype pour ces phénomènes, nous étudions d'abord la dynamique d'un ménisque dans un pore angulaire. Nous montrons que, dans un réseau de pores cubiques, les sauts et reconfigurations sont si fréquents que les effets d'inertie mènent à différentes configurations des fluides. A cause de la non-linéarité du problème, la distribution des fluides influence le travail des forces de pression, qui, à son tour, provoque une chute de pression dans la loi de Darcy. Cela suggère que ces phénomènes devraient être pris en compte lorsque que l'on décrit l'écoulement multiphasique en média poreux à l'échelle macroscopique. La dernière partie de la thèse s'attache à démontrer la validité de notre approche par une comparaison avec des expériences en laboratoire : un drainage instable dans un milieu poreux quasi 2D (une cellule Hele-Shaw avec des obstacles cylindriques). Plusieurs simulations sont tournées sous différentes conditions aux bords et en utilisant différents modèles (modèle intégré 2D et modèle 3D) afin de comparer certaines quantités macroscopiques avec les observations au laboratoire correspondantes. Malgré le challenge de modéliser des déplacements instables, où, par définition, de petites perturbations peuvent grandir sans fin, notre approche numérique apporte de résultats satisfaisants pour tous les cas étudiés. - Problems involving multiphase flow in porous media are of great interest in many scientific and engineering applications including Carbon Capture and Storage, oil recovery and groundwater remediation. The intrinsic complexity of multiphase systems and the multi scale heterogeneity of geological formations represent the major challenges to understand and model immiscible displacement in porous media. Upscaled descriptions based on generalization of Darcy's law are widely used, but they are subject to several limitations for flow that exhibit hysteric and history- dependent behaviors. Recent advances in high performance computing and the development of accurate methods to characterize pore space and phase distribution have fostered the use of models that allow sub-pore resolution. These models provide an insight on flow characteristics that cannot be easily achieved by laboratory experiments and can be used to explain the gap between physical processes and existing macro-scale models. We focus on direct numerical simulations: we solve the Navier-Stokes equations for mass and momentum conservation in the pore space and employ the Volume Of Fluid (VOF) method to track the evolution of the interface. In the VOF the distribution of the phases is described by a fluid function (whole-domain formulation) and special boundary conditions account for the wetting properties of the porous medium. In the first part of this thesis we simulate drainage in a 2-D Hele-Shaw cell filled with cylindrical obstacles. We show that the proposed approach can handle very large density and viscosity ratios and it is able to model the transition from stable displacement to viscous fingering. We then focus on the interpretation of the macroscopic capillary pressure showing that pressure average techniques are subject to several limitations and they are not accurate in presence of viscous effects and trapping. On the contrary an energy-based definition allows separating viscous and capillary contributions. In the second part of the thesis we investigate inertia effects associated with abrupt and irreversible reconfigurations of the menisci caused by interface instabilities. As a prototype of these phenomena we first consider the dynamics of a meniscus in an angular pore. We show that in a network of cubic pores, jumps and reconfigurations are so frequent that inertia effects lead to different fluid configurations. Due to the non-linearity of the problem, the distribution of the fluids influences the work done by pressure forces, which is in turn related to the pressure drop in Darcy's law. This suggests that these phenomena should be taken into account when upscaling multiphase flow in porous media. The last part of the thesis is devoted to proving the accuracy of the numerical approach by validation with experiments of unstable primary drainage in a quasi-2D porous medium (i.e., Hele-Shaw cell filled with cylindrical obstacles). We perform simulations under different boundary conditions and using different models (2-D integrated and full 3-D) and we compare several macroscopic quantities with the corresponding experiment. Despite the intrinsic challenges of modeling unstable displacement, where by definition small perturbations can grow without bounds, the numerical method gives satisfactory results for all the cases studied.

A Novel Missense Mutation, I890T, in the Pore Region of Cardiac Sodium Channel Causes Brugada Syndrome

Brugada syndrome (BrS) is a life-threatening, inherited arrhythmogenic syndrome associated with autosomal dominant mutations in SCN5A, the gene encoding the cardiac Na₊ channel alpha subunit (Naᵥ1.5). The aim of this work was to characterize the functional alterations caused by a novel SCN5A mutation, I890T, and thus establish whether this mutation is associated with BrS. The mutation was identified by direct sequencing of SCN5A from the proband’s DNA. Wild-type (WT) or I890T Naᵥ1.5 channels were heterologously expressed in human embryonic kidney cells. Sodium currents were studied using standard whole cell patch-clamp protocols and immunodetection experiments were performed using an antibody against human Naᵥ1.5 channel. A marked decrease in current density was observed in cells expressing the I890T channel (from -52.0 ± 6.5 pA/pF, n=15 to 35.9 ± 3.4 pA/pF, n = 22, at -20 mV, WT and I890T, respectively). Moreover, a positive shift of the activation curve was identified (V½ =-32.0 ± 0.3 mV, n = 18, and -27.3 ± 0.3 mV, n = 22, WT and I890T, respectively). No changes between WT and I890T currents were observed in steady-state inactivation, time course of inactivation, slow inactivation or recovery from inactivation parameters. Cell surface protein biotinylation analyses confirmed that Nav1.5 channel membrane expression levels were similar in WT and I890T cells. In summary, our data reveal that the I890T mutation, located within the pore of Nav1.5, causes an evident loss-of-function of the channel. Thus, the BrS phenotype observed in the proband is most likely due to this mutation

Estimation of surface area and pore volume of activated carbons by methylene blue and iodine numbers

Data of methylene blue number and iodine number of activated carbons samples were calibrated against the respective surface area, micropore volume and total pore volume using multiple regression. The models obtained from the calibrations were used in predicting these physical properties of a test group of activated carbon samples produced from several raw materials. In all cases, the predicted values were in good agreement with the expected values. The method allows extracting more information from the methylene blue and iodine adsorption studies than normally obtained with this type of material.

Bimodal pore distribution on soils under conservation management system for coffee crop

This study aims at detailing bimodal pore distribution by means of water retention curve in an oxidic-gibbsitic Latosol and in a kaolinitic cambisol Latossol under conservation management system of coffee crop. Samples were collected at depths of 20; 40; 80; 120 and 160 cm on coffee trees rows and between rows under oxidic-gibbsitic Latosol (LVd) and kaolinitic cambisol Latossol (LVAd). Water retention curve was determined at matrix potentials (Ψm) -1; -2; -4; -6; -10 kPa obtained from the suction unit; the Ψm of -33; -100; -500; -1,500 kPa were obtained by the Richards extractor, and WP4-T psychrometer was used to determine Ψm -1,500 to -300,000 kPa. The water retention data were adjusted to the double van Genuchten model by nonlinear model procedures of the R 2.12.1 software. Was estimated the model parameter and inflection point slope. The system promoted changes in soil structure and water retention for the conditions evaluated, and both showed bimodal pores distribution, which were stronger in LVd. There was a strong influence of mineralogy gibbsitic in the water retention more negative than Ψm -1500 kPa, reflected in the values of the residual water content.

Structural studies and in vivo characterisation of Oct4:PORE and Oct4/Sox2:UTF1 complexes

Monikykyiset kantasolut pystyvät erilaistumaan alkion kehityksen aikana miksi tahansa kehittyvän eläimen kudokseksi. Alkion kehitystä on tutkittu vuosikymmeniä ja ensimmäisen kerran kantasoluja viljeltiin 1980-luvulla. Noin vuosikymmen myöhemmin kloonattiin ensimmäinen nisäkäs, Dolly-lammas, mikä oli läpimurto perimän kloonauksessa. Vajaa kymmenen vuotta sitten japanilaiset tutkijat pystyivät ensimmäisen kerran tuottamaan indusoituja monikykyisiä kantasoluja. Nämä kantasolut tuotettiin ilmentämällä neljää geeniä, jotka uudelleenohjelmoivat erilaistuneet solut takaisin kantasoluiksi. Geenien ilmentymistä säätelevä ja DNA:han sitoutuvan proteiinin Oct4:n on todettu olevan tärkeä tekijä uudelleenohjelmissa. Oct4 kuuluu transkriptiotekijäperheeseen, joka säätelee geenien ilmentymistä kantasoluissa. Tässä työssä kiteytin Oct4-proteiinin sen kohde-DNA:n kanssa sekä tutkin sen sitoutumista ja atomitason rakennetta röntgensädekristallografian avulla. Tutkimuksessamme paljastui useita Oct4:n atomitason rakenteellisia ominaisuuksia, jotka selittävät sen säätelymekanismeja kantasoluissa.

Vulnérabilité cardiaque au stress au cours du remodelage ventriculaire pathologique : rôle de la mitochondrie et du pore de perméabilité transitionnelle (PTP)

L’objectif central de cette thèse de Doctorat était d’investiguer les dysfonctions mitochondriales qui surviennent précocement au cours de la phase compensée du remodelage ventriculaire pathologique et qui pourraient jouer un rôle causal dans la progression vers l’insuffisance cardiaque. Nos travaux antérieurs, réalisés à l’aide d’un modèle de surcharge volumique chronique induite par une fistule aorto-cavale (ACF) chez le Rat WKHA, ont montré qu’au cours du remodelage ventriculaire, les mitochondries développaient une vulnérabilité à l’ouverture du pore de perméabilité transitionnelle (PTP : un élément clé de la signalisation de la mort cellulaire) [1]. Ceci était observable au stade compensé du remodelage en absence des dysfonctions mitochondriales majeures typiquement observées dans le cœur insuffisant. Ces résultats nous ont amenés à suggérer que la vulnérabilité à l’ouverture du PTP pourrait constituer un mécanisme précoce favorisant la progression de la cardiopathie. Dans l’étude 1 de cette thèse, nous avons tenté de tester cette hypothèse en induisant une ACF chez deux souches de rats affichant de très nettes différences au niveau de la propension à développer l’insuffisance cardiaque : les souches WKHA et Sprague Dawley (SD). Nos études in vitro sur organelles isolées et in situ sur l’organe entier ont permis de confirmer que, dans le cœur ACF, les mitochondries développent une vulnérabilité à l’ouverture du PTP et à l’activation de la voie mitochondriale de la mort cellulaire lorsqu’exposées à des stress pertinents à la pathologie (surcharge calcique, ischémie-reperfusion [I-R]). Cependant, bien que comparativement aux animaux WKHA, les animaux SD démontraient un remodelage ventriculaire plus rapide et prononcé et une progression précoce vers l’insuffisance cardiaque, aucune différence n’était observable entre les deux groupes au niveau des dysfonctions mitochondriales, suggérant quelles ne sont pas à l’origine de la progression plus rapide de la pathologie chez la souche SD, à tout le moins en réponse à la surcharge volumique. Nous avons par la suite déterminé, à l’aide des mêmes approches expérimentales, si cette vulnérabilité mitochondriale était observable dans une cardiopathie d’étiologie différente, plus spécifiquement celle qui est associée à la dystrophie musculaire de Duchenne (DMD), une maladie génétique causée par une mutation de la protéine dystrophine. Nos études menées (études 2-4) sur de jeunes souris mdx (le modèle murin de la DMD) exemptes de tout signe clinique de cardiopathie n’ont révélé aucune différence au niveau des fonctions mitochondriales de base. Cependant, tout comme dans le modèle d’ACF, les mitochondries dans le cœur de souris mdx étaient significativement plus vulnérables à l’ouverture du PTP lorsque soumises à une I-R (étude 2). Par ailleurs, nous avons démontré que l’administration aiguë de sildénafil aux souris mdx induisait une abolition de l’ouverture du PTP et de ses conséquences signalétiques, une diminution marquée du dommage tissulaire et une meilleure récupération fonctionnelle à la suite de l’I-R (étude 3). Nous avons ensuite testé chez la souris mdx l’administration aiguë de SS31, un peptide anti-oxydant ciblé aux mitochondries, cependant aucun effet protecteur n’a été observé, suggérant que le tamponnement des radicaux libres est d’une utilité limitée si les perturbations de l’homéostasie calcique typiques à cette pathologie ne sont pas traitées simultanément (étude 4). Globalement, les travaux effectués au cours de cette thèse démontrent que la vulnérabilité à l’ouverture du PTP constitue une dysfonction précoce et commune qui survient au cours de remodelages ventriculaires pathologiques d’étiologies différentes. Par ailleurs, ces travaux suggèrent des stratégies d’intervention pharmacologiques ciblant ce processus, dont l’efficacité pour la prévention de l’insuffisance cardiaque demande à être établie.

Les discours sur le roman français de 1734 à 1755 : analyse générique et rhétorique (Lenglet-Dufresnoy, Bougeant, Porée, Jacquin)

Cette étude examine comment différents textes du XVIIIe siècle traitent du roman. L’hypothèse est la suivante : le genre choisi pour parler du roman participe de manière intrinsèque à la critique ou à l’apologie véhiculée dans l’œuvre. Le corpus est composé de quatre textes plus ou moins (re)connus par les historiens de la littérature narrative : De l’Usage des romans (1734) de Lenglet-Dufresnoy, le Voyage merveilleux du Prince Fan-Férédin dans la Romancie (1735) du père Bougeant, De Libris qui vulgò dicuntur Romanenses (1736) du père Porée et les Entretiens sur les romans (1755) du père Jacquin. À l’aide d’une méthode hybride d’analyse générique et d’analyse rhétorique du discours, cette étude s’intéresse aux genres employés par les auteurs du corpus (le traité, le roman, le discours académique et l’entretien) de même qu’à trois thématiques argumentatives reliées au roman (le poison, l’amour et la femme).

Effet de l'hypertrophie cardiaque physiologique et pathologique sur la régulation du pore de perméabilité transitionnelle

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Vulnérabilité cardiaque au stress au cours du remodelage ventriculaire pathologique induit par surcharge volumique : rôle du pore de perméabilité transitionnelle (PTP)

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.