Doppler cooling of gallium atoms: 1. Fine structure effects and transient coherences

A realistic model of the dipole radiation forces in transverse Doppler cooling (with a s+-s- laser configuration) of an atomic beam of group 13 elements is studied within the quantum-kinetic equation framework. The full energy level sub-structure for such an atom with I = 0 (such as 66Ga) is analysed. Two cooling strategies are investigated; the first involving the 2P3/2 ? 2D5/2 transition and the second a dual laser cooling experiment involving transitions 2P1/2 and 2P3/2 ? 2S1/2. The latter scheme creates a velocity-independent dark-state resonance that inhibits a steady-state dipole cooling force. However, time-dependent calculations show that transient cooling forces are present that could be exploited for laser cooling purposes in pulsed laser fields.

Improvement of the efficiency of energy transfer in the hydro-entanglement process

Hydro-entanglement is a versatile process for bonding non-woven fabrics by the use of fine, closely-spaced, high-velocity jets of water to rearrange and entangle arrays of fibres. The cost of the process mainly depends on the amount of energy consumed. Therefore, the economy of the process is highly affected by optimisation of the energy required. In this paper a parameter called critical pressure is introduced which is indicative of the energy level requirement. The results of extensive experimental work are reported and analysed to give a clear understanding of the effect of the web and fibre properties on the critical pressure in the hydro-entanglement process. Furthermore, different energy-transfer distribution schemes are tested on various fabrics. The optimum scheme which involves the lowest energy consumption and the best fabric properties is identified. © 2001 Published by Elsevier Science Ltd. All rights reserved.

Energy levels and radiative rates for transitions in Ti VI

We report on calculations of energy levels, radiative rates, oscillator strengths and line strengths for transitions among the lowest 253 levels of the (1s22s22p6 ) 3s23p5 , 3s3p6 , 3s23p43d, 3s3p53d, 3s23p33d2 , 3s23p44s, 3s23p44p and 3s23p44d configurations of Ti VI. The general-purpose relativistic atomic structure package and flexible atomic code are adopted for the calculations. Radiative rates, oscillator strengths and line strengths are reported for all electric dipole (E1), magnetic dipole (M1), electric quadrupole (E2) and magnetic quadrupole (M2) transitions among the 253 levels, although calculations have been performed for a much larger number of levels. Comparisons are made with existing available results and the accuracy of the data is assessed. Additionally, lifetimes for all 253 levels are listed, although comparisons with other theoretical results are limited to only 88 levels. Our energy levels are estimated to be accurate to better than 1% (within 0.03 Ryd), whereas results for other parameters are probably accurate to better than 20%. A reassessment of the energy level data on the National Institute of Standards and Technology website for Ti VI is suggested.

Effet de chaperones pharmacologiques sur les formes mutantes du récepteur mélanocortine de type 4 responsables de l'obésité morbide précoce

Le récepteur mélanocortine de type 4 (MC4R) est un récepteur couplé aux protéines G impliqué dans la régulation de la prise alimentaire et de l’homéostasie énergétique. Quatre-vingt pour cent des mutants du MC4R reliés à l’obésité morbide précoce (OMP) sont retenus à l’intérieur de la cellule. Le système de contrôle de qualité (SCQ) est probablement responsable de cette rétention, par la reconnaissance d’une conformation inadéquate des mutants. Le rétablissement de l’expression à la surface cellulaire et de la fonctionnalité de ces mutants est donc d’intérêt thérapeutique. Dans cette optique, des composés lipophiles spécifiques pour le MC4R ont été sélectionnés sur la base de leur sélectivité. Nous avons démontré qu’ils agissent à titre de chaperone pharmacologique (CP) en rétablissant l’expression à la surface cellulaire et la fonctionnalité des récepteurs mutants S58C et R165W, et qu’ils favorisent leur N-glycosylation complexe (maturation). Le suivi par BRET du site d’action des CP du MC4R suggère une action en aval de l’interaction calnexine-MC4R. De manière générale, une CP peut avoir un effet différent selon le mutant traité en induisant des conformations distinctes du récepteur plus ou moins aptes à se dissocier du SCQ et à activer la voie de signalisation, et un mutant peut répondre différemment selon la CP utilisée par des différences d’affinité pour le ligand, la CP et les effecteurs. Une meilleure compréhension du mode d’action des CP pourrait aider au développement de nouvelles approches thérapeutiques non seulement pour l’OMP, mais aussi pour d’autres maladies conformationnelles causées par le mauvais repliement de protéines.

Étude moléculaire de la formation de complexes protéiques impliqués dans la signalisation des récepteurs couplés aux protéines G

La communication cellulaire est un phénomène important pour le maintien de l’homéostasie des cellules. Au court des dernières années, cette sphère de recherche sur la signalisation cellulaire a connue des avancées importantes au niveau de l’identification des acteurs principaux impliqués dans la reconnaissance extracellulaire des signaux, ainsi que la compréhension des voies de signalisation engagées par les cellules pour répondre aux facteurs extracellulaires. Malgré ces nouvelles informations, les diverses interrelations moléculaires entre les acteurs ainsi que les voies de signalisation cellulaire, demeurent mal comprises. Le transfert d’énergie de résonance de bioluminescence (BRET) permet la mesure d’interactions protéiques et peut être utilisé dans deux configurations, le BRET480-YFP (connu aussi comme le BRET1) et le BRET400-GFP (connu aussi en tant que BRET2). Suite à l’oxydation de son substrat, la luciférase de renilla peut transférer son énergie à une protéine fluorescente, uniquement si elles sont à proximité l’une de l’autre (≤100Å). La combinaison dans un seul essai des BRET480-YFP et BRET400-GFP, a permis de suivre trois paires d’interactions, sur une même population cellulaire. Par contre, l’utilisation de deux substrats pour la réaction de bioluminescence rend impossible la mesure simultanée des différents signaux de BRET, pour ce trois nouvelles configurations de BRET ont été mises au point en utilisant des nouvelles protéines fluorescentes. Ainsi deux des nouvelles couleurs de BRET ayant des émissions résolues, le BRET400-BFP et le BRET400mAmetrine ont pu être combinées pour mesurer l’engagement par un RCPG d’une protéine G, ainsi que l’accumulation du second messager. La combinaison de ces BRET a également permis de révéler la formation d’un complexe entre le récepteur α2A adrénergique (α2AAR), Gαi1, le dimère Gβγ ainsi que la kinase des récepteurs couplés aux protéines G (GRK2), suite à l’activation du récepteur. De plus, seule l’entrée de GRK2 semble être en mesure de causer la désensibilisation du α2AAR, en s’intercalant entre Gαi1 et Gβγ. Par contre, la stabilisation de l’interaction entre α2AAR et la β-arrestine2 semble nécessiter l’activité kinase de GRK2. Une autre étude a révélé l’importance de différentes Gα pour la mobilisation du calcium, suite à l’activation du récepteur aux opioïdes de type delta (DOR). Suite à la surexpression de Gα de la famille Gαq, il a été possible de mesurer une influence de ces Gα sur la mobilisation du calcium. Toutefois, cette réponse calcique mesurée en présence des Gαq demeure sensible aux prétraitements à la toxine de Bordetella pertussis, qui inhibe sélectivement l’activité des Gαi. De plus, la co-expression de Gαi et Gαq permet de potentialiser la mobilisation de calcium, démontrant une interrelation entre ces deux familles de protéine Gα, pour la signalisation du DOR. Afin de démontrer l’interrelation directe, des expériences de BRET ont été réalisées entre différentes Gα. En plus de montrer la formation de complexes sélectifs entre les Gα, les expériences de BRET réalisées en parallèle d’analyses de séquences de Gα, ont également mis à jour un site de sélectivité d’interaction entre les Gα, l’hélice α4. Suite à la transposition de cette hélice α4 de Gα12 sur Gαi1, qui normalement n’interagissent pas, il a été possible de forcer l’interaction entre Gα12 et Gαi1, confirmant ainsi que cette hélice α contient l’information permettant une sélectivité d’interaction. Au cours de cette thèse, il a été possible de générer de nouvelles méthodes de mesure d’interactions protéiques qui permettent de multiplexer différents signaux, ce qui a permis de mettre à jour de nouvelles interactions entre divers effecteurs de la signalisation de RCGP

Structure quaternaire des récepteurs de chimiokines CXCR4 et CCR2 et interaction avec leurs effecteurs

Thèse réalisée en cotutelle avec l'université Montpellier2 dans le laboratoire de pharmacologie moléculaire de Jean-Philippe Pin à l'institut de génomique fonctionnelle (IGF), Montpellier, France.

Étude des déterminants moléculaires de la signalisation des récepteurs couplés aux protéines G et développement d'outils pour l'étude de l'effecteur bêta-arrestine.

Les récepteurs couplés aux protéines G (RCPG) constituent la plus grande famille de protéines membranaires du génome humain. Ils transmettent les signaux extracellulaires provenant de plusieurs stimuli comme les odeurs, les ions, les hormones et les neurotransmetteurs, à l'intérieur des cellules. En se liant aux RCPGs, ces molécules contribuent à la stabilisation des changements conformationnels activateurs qui se propagent jusqu'au domaine intracellulaire des récepteurs. Ces derniers engagent ensuite un ou plusieurs effecteurs, comme les protéines G hétérotrimériques et les β-arrestines (βarrs), qui activent une cascade d'événements moléculaires menant à la réponse cellulaire.Récemment, la publication de structures cristallines de RCPGs liant des ligands diffusibles a offert une opportunité de raffiner à une résolution atomique les modèles des mécanismes de transduction des signaux. Dans la première partie de cette thèse, nous avons donc exploré les déterminants de la signalisation du récepteur prototypique β2-adrénergique (β2AR), induite par les β-bloqueurs. En ne tenant compte que de leur efficacités sur le β2AR dans les voies de l'adénylate cyclase (AC) et des protéines kinases activées par les facteurs mitogéniques (MAPK), les β-bloqueurs peuvent être classés en 3 groupes distincts (agoniste inverse AC / agoniste MAPK, antagoniste neutre AC / agoniste MAPK et agoniste inverse AC / agoniste inverse MAPK). Afin de déterminer le lien entre leur efficacité et leur mode de liaison, nous avons réalisé des expériences d'arrimages moléculaires in silico entre des β-bloqueurs de chacun des groupes et la structure cristalline du β2AR liée au carazolol. De manière intéressante, les ligands à l'intérieur d'un groupe partagent un mode de liaison, alors que ceux des ligands entre les groupes divergent, suggérant que le mode de liaison des β-bloqueurs pourrait être utilisé pour prédire leur l'efficacité. En accord avec cette hypothèse, nous avons prédit et confirmé l'efficacité agoniste MAPK du carazolol, un inverse agoniste AC du β2AR se liant au récepteur de manière similaire au groupe inverse agoniste AC / agoniste MAPK. De manière intéressante, le groupement aryl des ligands agonistes inverses agonistes AC / agoniste MAPK, le seul groupement chimique variable de ce groupe, est prédite pour lier la région des 3e et 5e hélices transmembranaires (TM3 et TM5). Nous avons donc émis l'hypothèse que cette région pourrait être un déterminant de l'efficacité de ces ligands. En accord avec cette dernière, la mutation de 2 résidus (T118I, S203A) localisés proches du site de liaison des groupements aryls des β-bloqueurs, prévient l'efficacité agoniste inverse de l'ICI-118551 sur la voie de l'AC sans affecter l'efficacité d'un agoniste, indiquant que cette région est importante pour la transmission de l'effet agoniste inverse, du moins sur la voie de l'AC. Les βarrs sont des protéines d'échafaudage qui coordonnent la formation de complexes avec plusieurs dizaines d'effecteurs de signalisation. Originalement identifiées pour leur rôle dans la désensibilisation et l'internalisation des RCPGs, elles sont aussi d'importants effecteurs de la signalisation des RCPGs indépendante des protéines G hétérotrimériques. Cependant, contrairement aux protéines G hétérotrimériques, il n'existe que peu d'outils pour les étudier. Ainsi, la deuxième partie de la thèse est dédiée au développement d'outils pour l'étude des βarrs. À cette fin, nous avons d'abord tenté de transposer une méthode de mesure de l'interaction entre 2 protéines par la technologie de transfert d'énergie de bioluminescence par résonance (BRET) en microscopie et chez des souris transgéniques afin de mesurer de manière subcellulaire et dans un contexte natif l'engagement de la βarr à des RCPGs. Ainsi, nous avons établi les preuves de principe que le BRET peut être utilisé pour localiser l'interaction entre la βarr et le récepteur de la vasopressine de type 2 (V2R) sur une cellule au microscope et pour détecter l'interaction entre la βarr et le β2AR sur des tissus de souris transgéniques exprimant ces protéines fusionnées avec des partenaires BRET. Finalement, il n'existe aucun inhibiteur pharmacologique ciblant les βarrs. Ainsi, grâce à la combinaison d'approches de criblage virtuel sur un modèle de la structure des βarrs et d'essais de validation cellulaire, nous avons développé un inhibiteur pharmacologique des βarrs. À l'aide de cet outil, nous avons confirmé l'implication des βarrs dans l'activation des MAPK par le V2R, mais aussi montré un nouveau rôle des βarrs dans le recyclage du β2AR. Les connaissances et outils développés dans cette thèse permettront de mieux comprendre les déterminants moléculaires de la signalisation des RCPGs et entre autres, grâce à des nouvelles approches pour étudier le rôle cellulaire et physiologique des βarrs.

The bile acid receptor TGR5 does not interact with β-arrestins or traffic to endosomes but transmits sustained signals from plasma membrane rafts.

TGR5 is a G protein-coupled receptor that mediates bile acid (BA) effects on energy balance, inflammation, digestion and sensation. The mechanisms and spatiotemporal control of TGR5 signaling are poorly understood. We investigated TGR5 signaling and trafficking in transfected HEK293 cells and colonocytes (NCM460) that endogenously express TGR5. BAs (deoxycholic acid, DCA, taurolithocholic acid, TLCA) and the selective agonists oleanolic acid (OA) and 3-(2-chlorophenyl)-N-(4-chlorophenyl)-N, 5-dimethylisoxazole-4-carboxamide (CCDC) stimulated cAMP formation but did not induce TGR5 endocytosis or recruitment of β-arrestins, assessed by confocal microscopy. DCA, TLCA and OA did not stimulate TGR5 association with β-arrestin 1/2 or G protein-coupled receptor kinase (GRK) 2/5/6, determined by bioluminescence resonance energy transfer. CCDC stimulated a low level of TGR5 interaction with β-arrestin2 and GRK2. DCA induced cAMP formation at the plasma membrane and cytosol, determined using exchange factor directly regulated by cAMP (Epac2)-based reporters, but cAMP signals did not desensitize. AG1478, an inhibitor of epidermal growth factor receptor (EGFR) tyrosine kinase, the metalloprotease inhibitor batimastat, and methyl-β-cyclodextrin and filipin, which block lipid raft formation, prevented DCA stimulation of extracellular signal regulated kinase (ERK1/2). BRET analysis revealed TGR5 and EGFR interactions that were blocked by disruption of lipid rafts. DCA stimulated TGR5 redistribution to plasma membrane microdomains, localized by immunogold electron microscopy. Thus, TGR5 does not interact with β-arrestins, desensitize or traffic to endosomes. TGR5 signals from plasma membrane rafts that facilitate EGFR interaction and transactivation. An understanding of the spatiotemporal control of TGR5 signaling provides insights into the actions of BAs and therapeutic TGR5 agonists/antagonists.

Prediction of metabolisable energy concentrations of fresh cut grass using digestibility data measured with non-pregnant non-lactating cows

Pasture-based ruminant production systems are common in certain areas of the world, but energy evaluation in grazing cattle is performed with equations developed, in their majority, with sheep or cattle fed total mixed rations. The aim of the current study was to develop predictions of metabolisable energy (ME) concentrations in fresh-cut grass offered to non-pregnant non-lactating cows at maintenance energy level, which may be more suitable for grazing cattle. Data were collected from three digestibility trials performed over consecutive grazing seasons. In order to cover a range of commercial conditions and data availability in pasture-based systems, thirty-eight equations for the prediction of energy concentrations and ratios were developed. An internal validation was performed for all equations and also for existing predictions of grass ME. Prediction error for ME using nutrient digestibility was lowest when gross energy (GE) or organic matter digestibilities were used as sole predictors, while the addition of grass nutrient contents reduced the difference between predicted and actual values, and explained more variation. Addition of N, GE and diethyl ether extract (EE) contents improved accuracy when digestible organic matter in DM was the primary predictor. When digestible energy was the primary explanatory variable, prediction error was relatively low, but addition of water-soluble carbohydrates, EE and acid-detergent fibre contents of grass decreased prediction error. Equations developed in the current study showed lower prediction errors when compared with those of existing equations, and may thus allow for an improved prediction of ME in practice, which is critical for the sustainability of pasture-based systems.

Prediction of nutrient digestibility and energy concentrations in fresh grass using nutrient composition

Improved nutrient utilization efficiency is strongly related to enhanced economic performance and reduced environmental footprint of dairy farms. Pasture-based systems are widely used for dairy production in certain areas of the world, but prediction equations of fresh grass nutritive value (nutrient digestibility and energy concentrations) are limited. Equations to predict digestible energy (DE) and metabolizable energy (ME) used for grazing cattle have been either developed with cattle fed conserved forage and concentrate diets or sheep fed previously frozen grass, and the majority of them require measurements less commonly available to producers, such as nutrient digestibility. The aim of the present study was therefore to develop prediction equations more suitable to grazing cattle for nutrient digestibility and energy concentrations, which are routinely available at farm level by using grass nutrient contents as predictors. A study with 33 nonpregnant, nonlactating cows fed solely fresh-cut grass at maintenance energy level for 50 wk was carried out over 3 consecutive grazing seasons. Freshly harvested grass of 3 cuts (primary growth and first and second regrowth), 9 fertilizer input levels, and contrasting stage of maturity (3 to 9 wk after harvest) was used, thus ensuring a wide representation of nutritional quality. As a result, a large variation existed in digestibility of dry matter (0.642-0.900) and digestible organic matter in dry matter (0.636-0.851) and in concentrations of DE (11.8-16.7 MJ/kg of dry matter) and ME (9.0-14.1 MJ/kg of dry matter). Nutrient digestibilities and DE and ME concentrations were negatively related to grass neutral detergent fiber (NDF) and acid detergent fiber (ADF) contents but positively related to nitrogen (N), gross energy, and ether extract (EE) contents. For each predicted variable (nutrient digestibilities or energy concentrations), different combinations of predictors (grass chemical composition) were found to be significant and increase the explained variation. For example, relatively higher R(2) values were found for prediction of N digestibility using N and EE as predictors; gross-energy digestibility using EE, NDF, ADF, and ash; NDF, ADF, and organic matter digestibilities using N, water-soluble carbohydrates, EE, and NDF; digestible organic matter in dry matter using water-soluble carbohydrates, EE, NDF, and ADF; DE concentration using gross energy, EE, NDF, ADF, and ash; and ME concentration using N, EE, ADF, and ash. Equations presented may allow a relatively quick and easy prediction of grass quality and, hence, better grazing utilization on commercial and research farms, where nutrient composition falls within the range assessed in the current study.

NIR to visible up-conversion, infrared luminescence, thermoluminescence and defect centres in Y(2)O(3) : Er phosphor

Er(3+) doped Y(2)O(3) phosphor was prepared by the solution combustion method and characterized using powder x-ray diffraction and energy-dispersive analysis of x-ray mapping studies. Room temperature near infrared (NIR) to green up-conversion (UC) emissions in the region 520-580 nm {((2)H(11/2), (4)S(3/2)) -> (4)I(15/2)} and red UC emissions in the region 650-700 nm ((4)F(9/2) -> (4)I(15/2)) of Er(3+) ions have been observed upon direct excitation to the (4)I(11/2) level using similar to 972 nm laser radiation of nanosecond pulses. The possible mechanisms for the UC processes have been discussed on the basis of the energy level scheme, the pump power dependence as well as based on the temporal evolution. The excited state absorption is observed to be the dominant mechanism for the UC process. Y(2)O(3) : Er exhibits one thermally stimulated luminescence (TSL) peak around 367 degrees C. Electron spin resonance (ESR) studies were carried out to study the defect centres induced in the phosphor by gamma irradiation and also to identify the centres responsible for the TSL peak. Room temperature ESR spectrum of irradiated phosphor appears to be a superposition of at least three distinct centres. One of them (centre I) with principal g-values g(parallel to) = 2.0415 and g(perpendicular to) = 2.0056 is identified as O(2)(-) centre while centre II with an isotropic g-factor 2.0096 is assigned to an F(+)-centre (singly ionized oxygen vacancy). Centre III is also assigned to an F(+)-centre with a small g-factor anisotropy (g(parallel to) = 1.974 and g(perpendicular to) = 1.967). Additional defect centres are observed during thermal annealing experiments and one of them appearing around 330 degrees C grows with the annealing temperature. This centre (assigned to an F(+)-centre) seems to originate from an F-centre (oxygen vacancy with two electrons) and the F-centre appears to correlate with the observed TSL peak in Y2O3 : Er phosphor. The trap depth for this peak has been determined to be 0.97 eV from TSL data.

Effect of dietary energy and stocking density on the performance and sensible heat loss of broilers reared under tropical winter conditions

The objective of the present study was to evaluate the effects of different dietary energy levels and stocking densities on the thermoregulating parameters, live performance, and carcass traits of broilers reared under tropical winter conditions at different times of the day. In total, 1,312 one-d-old male broilers were used. Birds were allotted to three different stocking densities (10, 14 or 18 birds/m²) and two dietary energy levels (2900 or 3200 kcal ME/kg). The following parameters were evaluated:radiant heat load (RHL), rectal temperature (RT), feed intake (FI), weight gain (WG), feed conversion ratio (FCR), livability (L), production of live weight per area (WA), and carcass yield. Stocking density did not affect sensible heat loss (SRL) or rectal temperature (RT); however, as expected, sensible heat loss (SRL) and RT were influenced by time of the day, with higher values in the morning and in the afternoon, respectively. There was no effect of treatment (p>0.05) on carcass or parts yield. Feed intake was reduced in 3%, whereas weight gain and feed conversion ratio improved in 8 and 10%, respectively, as dietary energy level increased. on the other hand, stocking density did not influence live performance or carcass traits. Based on the present results, it is concluded that sensible heat loss depends on dietary energy levels and particularly on time of the day. Therefore, environmental house management is suggested during tropical winters in order to reduce differences between broiler skin and environmental temperatures in the morning and in the afternoon.

Effect of energy intake on performance and carcass composition of broiler chickens from two different genetic groups

In order to evaluate the effect of energy intake and broiler genotype on performance, carcass yield, and fat deposition, 600 one-day-old male chicks from two different genetic groups (AgRoss 308 - commercial line and PCLC - Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (EMBRAPA) non-improved line) were fed diets with different metabolizable energy level (2950, 3200 and 3450 kcal/kg). A completely randomized experimental design in a 2X3 factorial arrangement with four replications of 25 birds per treatment was applied. In order to ensure different energy intake among treatments within each strain, feed intake was daily adjusted by pair-feeding schemes. AgRoss 308 broilers had better performance and carcass yield, and presented lower abdominal fat deposition rate. In both genetic groups, the highest dietary energy level increased weight gain, heart relative weight, and fat deposition. However, it reduced the difference between AgRoss 308 and PCLC for feed conversion ratio and carcass protein deposition. These findings allow concluding that genetic improvement had a significant effect on broiler energy metabolism, and that the highest performance differences between genetic groups are found when low-energy intake is imposed.

Performance and hormonal profile in broiler chickens fed with different energy levels during post restriction period

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Molecular assay optimized by Taguchi experimental design method for venous thromboembolism investigation

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)