Influence of river ecological condition on changes in physico-chemical water parameters along rivers

Dissertação de mestrado em Ecology

Fundamental studies on natural deep eutectic solvents: physico-chemical, thermal and rheological properties

When combined at particular molar fractions, sugars, aminoacids or organic acids a present a high melting point depression, becoming liquids at room temperature. These are called Natural Deep Eutectic Solvents – NADES and are envisaged to play a major role on the chemical engineering processes of the future. Nonetheless, there is a significant lack of knowledge of its fundamental and basic properties, which is hindering their industrial applications. For this reason it is important to extend the knowledge on these systems, boosting their application development [1]. In this work, we have developed and characterized NADES based on choline chloride, organic acids, amino acids and sugars. Their density, thermal behavior, conductivity and polarity were assessed for different compositions. The conductivity was measured from 0 to 40 °C and the temperature effect was well described by the Vogel-Fulcher-Tammann equation. The morphological characterization of the crystallizable materials was done by polarized optical microscopy that provided also evidence of homogeneity/phase separation. Additionally, the rheological and thermodynamic properties of the NADES and the effect of water content were also studied. The results show these systems have Newtonian behavior and present significant viscosity decrease with temperature and water content, due to increase on the molecular mobility. The anhydrous systems present viscosities that range from higher than 1000Pa.s at 20°C to less than 1Pa.s at 70°C. DSC characterization confirms that for water content as high as 1:1:1 molar ratio, the mixture retains its single phase behavior. The results obtained demonstrate that the NADES properties can be finely tunned by careful selection of its constituents. NADES present the necessary properties for use as extraction solvents. They can be prepared from inexpensive raw materials and tailored for the selective extraction of target molecules. The data produced in this work is hereafter importance for the selection of the most promising candidates avoiding a time consuming and expensive trial and error phase providing also data for the development of models able to predict their properties and the mechanisms that allow the formation of the deep eutectic mixtures.

Optimisation de la cryo microscopie électronique pour les études des minicercles d'ADN

RESUME : Bien que les propriétés physiques de la structure de l'ADN aient été intensivement étudiées pendant plus de 50 ans il y a encore beaucoup de questions importantes qui attendent des réponses. Par exemple, qu'arrive-t-il à la structure de la double hélice d'ADN nue (sans protéines liées) lorsqu'elle est fortement courbée, de la même manière que dans les nucléosomes? Cet ADN nu est-il facilement plié (il reste dans le régime élastique) ou réduit-il la contrainte de flexion en formant des sites hyperflexibles «kinks» (il sort du régime élastique en cassant l'empilement des paires de bases à certains endroits) ? La microscopie électronique peut fournir une réponse à cette question par visualisation directe des minicercles d'ADN de la longueur d'un tour de nucléosome (environ 90 paires de bases). Pour que la réponse soit scientifiquement valide, on doit observer les molécules d'ADN lorsqu'elles sont en suspension dans la solution d'intérêt et sans que des colorations, produits chimiques ou fixatifs n'aient été ajoutés, étant donné que ceux-ci peuvent changer les propriétés de l'ADN. La technique de la cryo-microscopie électronique (cryo-EM) développée par le groupe de Jacques Dubochet au début des années 80, permet la visualisation directe des molécules d'ADN suspendues dans des couche minces vitrifiées de solutions aqueuses. Toutefois, le faible contraste qui caractérise la cryo-EM combinée avec la très petite taille des minicercles d'ADN rendent nécessaire l'optimisation de plusieurs étapes, aussi bien dans la préparation des échantillons que dans le processus d'acquisition d'images afin d'obtenir deux clichés stéréo qui permettent la reconstruction 3-D des minicercles d'ADN. Dans la première partie de ma thèse, je décris l'optimisation de certains paramètres pour la cryoEM et des processus d'acquisition d'image utilisant comme objets de test des plasmides et d'autres molécules d'ADN. Dans la deuxième partie, je .décris comment j'ai construit les minicercles d'ADN de 94 bp et comment j'ai introduit des modifications structurelles comme des coupures ou des lacunes. Dans la troisième partie, je décris l'analyse des reconstructions des rninicercles d'ADN. Cette analyse, appuyée par des tests biochimiques, indique fortement que des molécules d'ADN sont capables de former de petites molécules circulaires de 94 bp sans dépasser les limites d'élasticité, indiquant que les minicercles adoptent une forme circulaire régulière où la flexion est redistribuée le long la molécule. ABSTRACT : Although physical properties of DNA structure have been intensively studied for over 50 years there are still many important questions that need to be answered. For example, what happens to protein-free double-stranded DNA when it is strongly bent, as in DNA forming nucleosomes? Is such protein-free DNA smoothly bent (i.e. it remains within elastic limits of DNA rigidity) or does it release its bending stress by forming sharp kinks (i.e. it exits the elastic regime and breaks the stacking between neighbouring base-pairs in localized regions)? Electron microscopy can provide an answer to this question by directly visualizing DNA minicircles that have the size of nucleosome gyres (ca 90 bp). For the answer to be scientifically valid, one needs to observe DNA molecules while they are still suspended in the solution of interest and no staining chemicals or fixatives have been added since these can change the properties of the DNA. CryoEM techniques developed by Jacques Dubochet's group beginning in the 1980's permit direct visualization of DNA molecules suspended in cryo-vitrified layers of aqueous solutions. However, a relatively weak contrast of cryo-EM preparations combined with the very small size of the DNA minicircles made it necessary to optimize many of the steps and parameters of the cryo-EM specimen preparation and image acquisition processes in order to obtain stereo-pairs of images that permit the 3-D reconstruction of the observed DNA minicircles. In the first part of my thesis I describe the optimization of the cryo-EM preparation and the image acquisition processes using plasmid size DNA molecules as a test object. In the second part, I describe how I formed the 94 by DNA minicircles and how I introduced structural modifications like nicks or gaps. In the third part, I describe the cryo-EM analysis of the constructed DNA minicircles. That analysis, supported by biochemical tests, strongly indicates that DNA minicircles as small as 94 by remain within the elastic limits of DNA structure, i.e. the minicircles adopt a regular circular shape where bending is redistributed along the molecules.

Rôle des paramètres sociopolitiques et des connaissances dans la gestion des risques hydrologiques

Résumé Rôle des paramètres sociopolitiques et des connaissances dans la gestion des risques hydrologiques¦La recherche analyse (1) la mise en oeuvre de la gestion des risques hydrologiques et (2) les connaissances dont disposent les acteurs sur ces derniers, ainsi que (3) les interdépendances entre ces deux volets. Au total, trois études de cas ont été réalisées dont deux études régionales (ville de Berne, commune de Saillon) et une étude sur un acteur spécifique (les corporations de digues dans le canton de Berne). Les données empiriques ont été obtenues par des entretiens oraux semi-directifs et des enquêtes écrites.¦La gestion des risques hydrologiques est fortement influencée par des paramètres sociopolitiques, c'est-à-dire par les intérêts et les objectifs des acteurs, par les rapports de force entre ceux-ci ainsi que par les processus de négociation et de décision. Dans la pratique, les démarches de gestion se restreignent toutefois majoritairement aux aspects physiques, techniques et administratifs des risques hydrologiques. La dimension sociopolitique est ainsi négligée, ce qui est source de conflits qui ralentissent considérablement la planification de la protection contre les crues, voire la bloquent même complètement. La gestion des risques hydrologiques est en outre largement focalisée sur la réduction des aléas. Lés débats sur la vulnérabilité sont nettement plus rares bien qu'ils soient indispensables lorsqu'il s'agit de traiter les risques de façon holistique.¦Etant donné l'importance de la dimension sociopolitique et de la vulnérabilité, il est nécessaire que les démarches prévues dans la gestion des risques hydrologiques soient reconsidérées et adaptées. De plus, une meilleure intégration de tous les acteurs concernés est primordiale afin de trouver des solutions qui soient acceptables pour une majorité. Pour l'instant, le recours à des instruments de négociation est insuffisant.¦Les connaissances des risques hydrologiques et de leur gestion peuvent être classées en quatre répertoires (connaissances du système, de l'événement, de l'intervention et connaissances sociopolitiques) qui influent tous sur la réduction des risques. Parmi les facteurs les plus importants susceptibles de déclencher des transformations se trouvent l'occurrence de crues, la réalisation d'études (portant sur les aléas, la vulnérabilité, les mesures, etc.), l'échange de connaissances entre les acteurs, ainsi que la recherche de solutions lors de la gestion.¦Les caractéristiques des connaissances varient considérablement selon les acteurs. L'appartenance à un groupe donné ne permet toutefois pas à elle seule de déterminer l'état des connaissances : tous les acteurs peuvent avoir des connaissances pertinentes pour la gestion des risques. Les différences entre les acteurs rendent pourtant la communication compliquée. Ce problème pourrait être atténué par des médiateurs qui assureraient un travail de traduction. Dans la pratique, de telles instances manquent généralement.¦La gestion et les connaissances des risques hydrologiques sont fortement interdépendantes. L'état et les caractéristiques des connaissances déterminent directement la qualité de la protection contre les crues. Des lacunes ou des imprécisions peuvent donc entraîner une gestion non adaptée aux risques présents. Afin d'éviter une telle situation, il est important que les connaissances sur les risques hydrologiques et sur les possibilités d'y faire face soient régulièrement remises à jour. Ne devant pas se restreindre à l'expérience de crues passées, il est impératif qu'elles contiennent aussi des réflexions prospectives et des scénarios novateurs.¦La gestion n'est pas seulement demandeuse en connaissances, elle est également susceptible d'en générer de nouvelles et d'élargir les connaissances existantes. Il convient donc de considérer la création et le transfert de connaissances comme une tâche centrale de la gestion des risques.¦Zusammenfassung Die Rolle der soziopolitischen Parameter und des Wissens im Umgang mit hydrologischen Risiken¦Die Arbeit untersucht drei Themenbereiche: (1) den soziopolitischen Umgang mit hydrologischen Risiken, (2) das Wissen, über das die Akteure bezüglich der Hochwasserrisiken verfügen sowie (3) die Wechselwirkungen zwischen diesen beiden Themenfeldern. Insgesamt wurden drei Fallstudien durchgeführt, darunter zwei regionale Studien (Stadt Bern, Gemeinde Saillon) und eine Untersuchung eines spezifischen Akteurs (Schwellenkorporationen im Kanton Bern). Die empirischen Daten wurden anhand von halbstandardisierten Interviews und schriftlichen Umfragen erhoben.¦Das Management hydrologischer Risiken ist stark von soziopolitischen Parametern beeinflusst, d.h. von Interessen und Zielvorstellungen der Akteure, von Machtverhältnissen und von Verhandlungs- und Entscheidungsprozessen. Die in der Praxis vorgesehenen Schritte zur Reduktion der Hochwasserrisiken beschränken sich jedoch meist auf die physischen, administrativen und technischen Aspekte der Risiken. Die Vernachlässigung ihrer soziopolitischen Dimension führt zu Konflikten, welche die Planung von Hochwasserschutzprojekten deutlich verlangsamen oder gar blockieren. Des Weiteren konzentriert sich das Risikomanagement im Wesentlichen auf die Reduktion der Gefahren. Gesellschaftliche Debatten zur Vulnerabilität sind deutlich seltener, obschon sie für einen umfassenden Umgang mit Risiken unabdingbar sind.¦Angesichts der Bedeutung der soziopolitischen Dimension und der Vulnerabilität ist es notwendig, dass die Vorgehensweise im Risikomanagement überdacht und angepasst wird. Zudem ist eine bessere Integration aller betroffener Akteure unablässig, um mehrheitsfähige Lösungen zu finden. Zur Zeit ist der Rückgriff auf entsprechende Instrumente ungenügend.¦Das Wissen über hydrologische Risiken und deren Management kann in vier Repertoires eingeteilt werden (Systemwissen, Ereigniswissen, Interventionswissen, soziopolitisches Wissen), die alle bei der Reduktion von Risiken bedeutsam sind. Zu den wichtigsten Faktoren, die Wissenstransformationen auslösen, gehören Hochwasserereignisse, die Durchführung von Studien (zu Gefahren, zur Vulnerabilität, zu Massnahmen usw.), der Wissensaustausch zwischen Akteuren und die Suche nach Lösungen während des Risikomanagements.¦Die Merkmale der Wissensformen unterschieden sich stark zwischen den verschiedenen Akteuren. Die Zugehörigkeit eines Akteurs zu einer bestimmten Gruppe ist jedoch kein ausreichendes Kriterium, um dessen Wissensstand zu bestimmen: Alle Akteure können über Wissen verfügen, das für den Umgang mit Risiken relevant ist. Die Unterschiede zwischen den Akteuren gestalten die Kommunikation allerdings schwierig. Das Problem liesse sich entschärfen, indem Mediatoren eingesetzt würden, die als Übersetzer und Vermittler agierten. In der Praxis fehlen solche Instanzen weitgehend.¦Zwischen dem Umgang mit hydrologischen Risken und dem Wissen bestehen enge Wechselwirkungen. Der Zustand und die Eigenschaften der Wissensformen bestimmen direkt die Qualität des Hochwasserschutzes. Lückenhaftes und unpräzises Wissen kann demnach zu einem Risikomanagement führen, das den tatsächlichen Gegebenheiten nicht angepasst ist. Um eine solche Situation zu verhindern, muss das Wissen über Risiken und Hochwasserschutz regelmässig aktualisiert werden. Dabei darf es sich nicht auf die Erfahrung vergangener Hochwasser beschränken, sondern hat auch vorausschauende Überlegungen und neuartige Szenarien einzubeziehen.¦Das Risikomanagement benötigt nicht nur Wissen, es trägt auch dazu bei, neues Wissen zu t generieren und bestehendes zu erweitern. Die Erarbeitung und der Transfer von Wissen sind deshalb als zentrale Aufgaben des Risikomanagements zu betrachten.¦Abstract¦The role of socio-political parameters and of knowledge in the management of hydrological risks¦The purpose of the thesis is to analyse (1) the socio-political management of hydrological risks, (2) the knowledge about hydrological risks, and (3) the interaction between risk management and knowledge. Three case studies were carried out, two at a regional level (city of Berne, village of Saillon) and one about a specific stakeholder (the dyke corporations in the canton of Berne). Empirical data were collected by the means of semi-structured interviews and surveys.¦The management of hydrological risks is highly influenced by socio-political issues, i.e. by interests and goals of stakeholders, by the balance of power between stakeholders, as well as by negotiations and decision-making processes. In practice, however, risk management is mainly constrained by physical, technical, and administrative aspects. The neglect of the socio-political dimension may thus be the source of conflicts which significantly delay the planning and implementation of flood protection measures, or even stop them. Furthermore, risk management mostly concentrates on hazard reduction. Discussions on vulnerability issues are less frequent although they are fundamental for treating risks in a holistic manner.¦Because of the importance of the social-political dimension and of vulnerability issues, it is necessary that the common approach of managing hydrological risks is reconsidered and adapted. Moreover, the integration of all stakeholders that are concerned with hydrological risks is essential for finding solutions which are supported by a majority. For instance, the application of appropriate negotiation instruments is insufficient.¦Knowledge about hydrological risks and their management can be classified into four categories (system knowledge, event knowledge, intervention knowledge, socio-political knowledge) which are all influencing the reduction of risks. Among the most important factors that are likely to trigger knowledge transformations, one can point out flood events, studies about risk parameters (hazards, vulnerability, protection measures, etc.), knowledge exchange between stakeholders, and the search for solutions during risk management.¦The characteristics of knowledge vary considerably between stakeholders. The affiliation to a specific group is thus not a sufficient criterion to determine the quality of a stakeholder's knowledge: every stakeholder may have knowledge that is relevant for risk management. However, differences between stakeholders complicate the communication. This problem could be attenuated by mediators which ensure the translation between stakeholders. In practice, such instances are generally lacking.¦The management and knowledge of hydrological risks are highly interdependent. The state and the characteristics of the four categories of knowledge determine directly the quality of flood protection. Gaps and imprecison may thus lead to forms of management which are not adapted to the actual risks. This kind of situation can be avoided by updating regularly the knowledge about hydrological risks and about protection measures. However, knowledge must not be restricted to the experience of past floods. On the contrary, it is indispensable also to involve prospective reflections and new scenarios.¦Risk management does not only require knowledge, it may also generate new knowledge and enlarge existing knowledge. The creation and the transfer of knowledge has thus to be seen as a central task in risk management.

1.° Jacobi Alexandri le Taneur disputatio physico-mathematica de aequabili motus acceleratione, et de motu telluris : in qua Galilaei decreta de motu gravium perpendiculariter cadentium confirmantur ; et ostenditur vulgarem seu Ptolemaïcam de motu solis opinionem non minùs esse contrariam sacris litteris, quam Copernicanam de motu terrae : ac proinde nihil certi ex iis, quoad illam quaestionem, posse deduci : ad Petrum Cazraeum, societatis Jesu. — 2.° Ejusdem epistolae duae ad eundem, de descensu gravium. — 3.° Petri Cazraei, societatis Jesu, ad Alexandrum le Taneur epistola, qua sententiam Galilaei de descensu gravium impugnat. — 4.° Lettre de monsieur le Taneur au Pere Mersenne, Minime, sur la chûte des corps. — 5.° Ejusdem ad eundem epistola contra Fabrianam de incremento motus accelerati opinionem.

Melchisedechi Thevenotii

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Collection : Manuels Roret

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Influence of physico-chemical material characteristics on staphylococcal biofilm formation--a qualitative and quantitative in vitro analysis of five different calcium phosphate bone grafts.

Various compositions of synthetic calcium phosphates (CaP) have been proposed and their use has considerably increased over the past decades. Besides differences in physico-chemical properties, resorption and osseointegration, artificial CaP bone graft might differ in their resistance against biofilm formation. We investigated standardised cylinders of 5 different CaP bone grafts (cyclOS, chronOS (both β-TCP (tricalcium phosphate)), dicalcium phosphate (DCP), calcium-deficient hydroxyapatite (CDHA) and α-TCP). Various physico-chemical characterisations e.g., geometrical density, porosity, and specific surface area were investigated. Biofilm formation was carried out in tryptic soy broth (TSB) and human serum (SE) using Staphylococcus aureus (ATCC 29213) and S. epidermidis RP62A (ATCC 35984). The amount of biofilm was analysed by an established protocol using sonication and microcalorimetry. Physico-chemical characterisation showed marked differences concerning macro- and micropore size, specific surface area and porosity accessible to bacteria between the 5 scaffolds. Biofilm formation was found on all scaffolds and was comparable for α-TCP, chronOS, CDHA and DCP at corresponding time points when the scaffolds were incubated with the same germ and/or growth media, but much lower for cyclOS. This is peculiar because cyclOS had an intermediate porosity, mean pore size, specific surface area, and porosity accessible to bacteria. Our results suggest that biofilm formation is not influenced by a single physico-chemical parameter alone but is a multi-step process influenced by several factors in parallel. Transfer from in vitro data to clinical situations is difficult; thus, advocating the use of cyclOS scaffolds over the four other CaP bone grafts in clinical situations with a high risk of infection cannot be clearly supported based on our data.

Les paramètres du cycle vital de Physa acuta (Gastropoda, Mollusca) en milieu expérimental.

The values of the life history parameters expressed in the Lotka's equation were measured in the experimental conditions (20ºC, food ad libitum) for the aquatic pumonate Physa acuta. The estimated fitness value allows the population to double in about 4 weeks. The life cycle is very short (about 3 times shorter than for Lymnaea peregra in similar conditions) because of the important relative size of the eggs, a very high growth rate and an early maturity. This kind of strategy seems adaptive in eutrophic and temporary pools, where the adult mortality is important and density-independant. While the longevity shows very poor correlations with all other parameters, adult size, age at maturity and fecundity are strongly correlated. Structural and functionnal interpetations of these correlations are proposed. A mixed strategy seems a good hypothesis for this usually bivoltine species: the little-size, early-maturity and high-fecondity strategy may be selected during the summer, and the big-size, delayed-maturity and poor fecundity strategy during the winter