979 resultados para NPK fertilization
Resumo:
The present world energy production is heavily relying on the combustion of solid fuels like coals, peat, biomass, municipal solid waste, whereas the share of renewable fuels is anticipated to increase in the future to mitigate climate change. In Finland, peat and wood are widely used for energy production. In any case, the combustion of solid fuels results in generation of several types of thermal conversion residues, such as bottom ash, fly ash, and boiler slag. The predominant residue type is determined by the incineration technology applied, while its composition is primarily relevant to the composition of fuels combusted. An extensive research has been conducted on technical suitability of ash for multiple recycling methods. Most of attention was drawn to the recycling of the coal combustion residues, as coal is the primary solid fuel consumed globally. The recycling methods of coal residues include utilization in a cement industry, in concrete manufacturing, and mine backfilling, to name few. Biomass combustion residues were also studied to some extent with forest fertilization, road construction, and road stabilization being the predominant utilization options. Lastly, residues form municipal solid waste incineration attracted more attention recently following the growing number of waste incineration plants globally. The recycling methods of waste incineration residues are the most limited due to its hazardous nature and varying composition, and include, among others, landfill construction, road construction, mine backfilling. In the study, environmental and economic aspects of multiple recycling options of thermal conversion residues generated within a case-study area were studied. The case-study area was South-East Finland. The environmental analysis was performed using an internationally recognized methodology life cycle assessment. Economic assessment was conducted applying a widely used methodology cost-benefit analysis. Finally, the results of the analyses were combined to enable easier comparison of the recycling methods. The recycling methods included the use of ash in forest fertilization, road construction, road stabilization, and landfill construction. Ash landfilling was set as a baseline scenario. Quantitative data about the amounts of ash generated and its composition was obtained from companies, their environmental reports, technical reports and other previously published literature. Overall, the amount of ash in the case-study area was 101 700 t. However, the data about 58 400 t of fly ash and 35 100 t of bottom ash and boiler slag were included in the study due to lack of data about leaching of heavy metals in some cases. The recycling methods were modelled according to the scientific studies published previously. Overall, the results of the study indicated that ash utilization for fertilization and neutralization of 17 600 ha of forest was the most economically beneficial method, which resulted in the net present value increase by 58% compared to ash landfilling. Regarding the environmental impact, the use of ash in the construction of 11 km of roads was the most attractive method with decreased environmental impact of 13% compared to ash landfilling. The least preferred method was the use of ash for landfill construction since it only enabled 11% increase of net present value, while inducing additional 1% of negative impact on the environment. Therefore, a following recycling route was proposed in the study. Where possible and legally acceptable, recycle fly and bottom ash for forest fertilization, which has strictest requirements out of all studied methods. If the quality of fly ash is not suitable for forest fertilization, then it should be utilized, first, in paved road construction, second, in road stabilization. Bottom ash not suitable for forest fertilization, as well as boiler slag, should be used in landfill construction. Landfilling should only be practiced when recycling by either of the methods is not possible due to legal requirements or there is not enough demand on the market. Current demand on ash and possible changes in the future were assessed in the study. Currently, the area of forest fertilized in the case-study are is only 451 ha, whereas about 17 600 ha of forest could be fertilized with ash generated in the region. Provided that the average forest fertilizing values in Finland are higher and the area treated with fellings is about 40 000 ha, the amount of ash utilized in forest fertilization could be increased. Regarding road construction, no new projects launched by the Center of Economic Development, Transport and the Environment in the case-study area were identified. A potential application can be found in the construction of private roads. However, no centralized data about such projects is available. The use of ash in stabilization of forest roads is not expected to increased in the future with a current downwards trend in the length of forest roads built. Finally, the use of ash in landfill construction is not a promising option due to the reducing number of landfills in operation in Finland.
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"Mmoire prsent la Facult des tudes suprieures en vue de l'obtention du grade de LLM en matrise option recherche axe Droit, Biotechnologies et Socit"
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Le gne Solanum chacoense Fertilization-Related Kinase 1 (ScFRK1) code pour une protine de la famille des MAPKK kinases exprime spcifiquement dans les ovules. Son transcrit saccumule principalement dans la zone micropylaire du sac embryonnaire lanthse et diminue rapidement aprs pollinisation. Ces rsultats suggrent un rle possible avant ou pendant la fcondation. Bien qu'aucune expression ne soit dtecte dans le pollen maturit, la protine est cependant prsente dans les cellules mres de microspores. Des plantes transgniques sous-exprimant ScFRK1 ne montrent aucun phnotype au niveau des tissus vgtatifs, mais prsentent de petits fruits dpourvus de graines. Ltude microscopique du gamtophyte femelle rvle que son dveloppement ne progresse pas au-del du stade de la mgaspore fonctionnelle et une grande proportion de sacs embryonnaires anormaux est corrle avec une faible expression de ScFRK1. De plus, la production de pollen viable diminue en fonction de la baisse des niveaux dexpression du gne, ce qui pourrait sexpliquer par un problme au cours de la mitose I. Puisque lintgrit du sac embryonnaire est essentielle au guidage des tubes polliniques, nous avons conu un systme de guidage semi-in vivo permettant dvaluer la capacit des ovules du mutant ScFRK1 les attirer. Lattraction est svrement affecte dans de telles conditions, ce qui confirme l'implication des cellules de la zone micropylaire comme source attractive. Notre systme nous a galement permis de dmontrer que le guidage est trs spcifique lespce et que cette attraction constitue un mcanisme important favorisant la spciation et la maintenance des barrires interspcifiques dans la reproduction sexue des vgtaux.
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La fertilisation phosphate est trs rpandue dans les pratiques agricoles Nord-Amricaines. Bien que gnralement trs efficace pour augmenter la production vgtale, son utilisation peut engendrer certaines contaminations environnementales. Afin de diminuer ce problme, plusieurs pratiques de gestion sont envisages. Parmi celles-ci, on retrouve lintressante possibilit de manipuler la flore microbienne car cette dernire est reconnue pour son implication dans bons nombres de processus fondamentaux lis la fertilit du sol. Cette tude a dmontr que lors dessais en champs, la forme de fertilisant ajout au sol ainsi que la dose de phosphore (P) applique avaient un impact sur la distribution des microorganismes dans les diffrentes parcelles. Une premire exprience mene sur une culture de luzerne en prairie semi-aride a montr que les chantillons provenant de parcelles ayant reu diffrentes doses de P prsentaient des diffrences significatives dans leurs communauts bactriennes et fongiques. La communaut de CMA est reste similaire entre les diffrents traitements. Une deuxime exprience fut mene pendant trois saisons conscutives afin de dterminer leffet de diffrentes formes de fertilisation organiques et minrale ajustes selon une dose unique de P sur les populations bactriennes et fongiques dune culture intensive de mas en rotation avec du soja. Les rsultats des analyses ont montrs que les populations varient selon le type de fertilisation reu et que les changements sont indpendants du type de vgtaux cultiv. Par contre, les populations microbiennes subissent une variation plus marque au cours de la saison de culture. La technique de DGGE a permis dobserver les changements frappant la diversit microbienne du sol mais na permis didentifier quune faible proportion des organismes en cause. Paralllement cette deuxime tude, une seconde exprience au mme site fut mene sur la communaut de champignons mycorhiziens arbuscules (CMA) puisquil sagit dorganismes vivant en symbiose mutualiste avec la majorit des plantes et favorisant la nutrition de mme que laugmentation de la rsistance aux stress de lhte. Ceci permit didentifier et de comparer les diffrents CMA prsents dans des chantillons de sol et de racines de mas et soja. Contrairement aux bactries et aux champignons en gnral, les CMA prsentaient une diversit trs stable lors des diffrents traitements. Par contre, au cours des trois annes exprimentales, il a t not que certains ribotypes taient significativement plus lis au sol ou aux racines. Finalement, lensemble de ltude a dmontr que la fertilisation phosphate affecte la structure des communauts microbiennes du sol dans les systmes valus. Cependant, lors de chaque exprience, la date dchantillonnage jouait galement un rle prpondrant sur la distribution des organismes. Plusieurs paramtres du sol furent aussi mesurs et ils prsentaient aussi une variation au cours de la saison. Lensemble des interactions possibles entre ces diffrents paramtres qui, dans certains cas, variaient selon le traitement appliqu, aurait alors probablement plus dimpact sur la biodiversit microbienne que la seule fertilisation.
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Chez les vgtaux suprieurs, lembryogense est une phase cl du dveloppement au cours de laquelle lembryon tablit les principales structures qui formeront la future plante et synthtise et accumule des rserves dfinissant le rendement et la qualit nutritionnelle des graines. Ainsi, la comprhension des vnements molculaires et physiologiques menant la formation de la graine reprsente un intrt agronomique majeur. Toutefois, l'analyse des premiers stades de dveloppement est souvent difficile parce que l'embryon est petit et intgr l'intrieur du tissu maternel. Solanum chacoense qui prsente des fleurs relativement grande facilitant lisolation des ovules, a t utilise pour ltude de la biologie de la reproduction plus prcisment la formation des gamtes femelles, la pollinisation, la fcondation et le dveloppement des embryons. Afin d'analyser le programme transcriptionnel induit au cours de la structuration de ces tapes de la reproduction sexue, nous avons mis profit un projet de squenage de 7741 ESTs (6700 unignes) exprims dans lovule diffrents stades du dveloppement embryonnaire. LADN de ces ESTs a t utilis pour la fabrication de biopuces dADN. Dans un premier temps, ces biopuces ont t utilis pour comparer des ADNc issus des ovules de chaque stade de dveloppement embryonnaire (depuis le zygote jusquau embryon mature) versus un ovule non fcond. Trois profils dexpression correspondant au stade prcoce, intermdiaire et tardive ont t trouvs. Une analyse plus approfondie entre chaque point tudi (de 0 22 jours aprs pollinisation), a permis d'identifier des gnes spcifiques caractrisant des phases de transition spcifiques. Les annotations Fonctionnelles des gnes differentiellement exprims nous ont permis d'identifier les principales fonctions cellulaires impliques chaque stade de dveloppement, rvlant que les embryons sont engags dans des actifs processus de diffrenciation. Ces biopuces dADN ont t par la suite utilis pour comparer diffrent types de pollinisation (compatible, incompatible, semi-compatible et inter-espce) afin didentifier les gnes rpondants plusieurs stimuli avant l'arriv du tube pollinique aux ovules (activation distance). Nous avons pu dmontrer que le signal peru par lovaire tait diffrent et dpend de plusieurs facteurs, incluant le type de pollen et la distance parcourue par le pollen dans le style. Une autre analyse permettant la comparaison des diffrentes pollinisations et la blessure du style nous a permis didentifier que les programmes gntiques de la pollinisation chevauchent en partie avec ceux du stress. Cela tait confirm en traitant les fleurs par une hormone de stress, mthyle jasmonate. Dans le dernier chapitre, nous avons utilis ces biopuces pour tudier le changement transcriptionnel dun mutant sur exprimant une protine kinase FRK2 impliqu dans lidentit des ovules. Nous avons pu slectionner plusieurs gnes candidat touchs par la surexpression de cette kinase pour mieux comprendre la voie se signalisation. Ces biopuces ont ainsi servi dterminer la variation au niveau transcriptionnelle des gnes impliqus lors de diffrents stades de la reproduction sexue chez les plantes et nous a permis de mieux comprendre ces tapes.
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Le but de cette tude est de mieux comprendre leffet dune fertilisation en lisier de porc sur la productivit dune plantation de saule tout en valuant les risques dimpact ngatif sur lenvironnement. Nous avons valu la rponse des plants des quantits croissantes de lisiers en plus de la comparer celle dune fertilisation minrale. Nous avons aussi vrifi limpact du lisier sur les teneurs nutritionnelles du sol ainsi que sur les concentrations en nitrates et phosphore de la solution du sol. Bien que lazote du lisier soit moins efficace que celui des engrais minraux, les rsultats de notre tude montrent que le lisier est un bon engrais pour les plantations de saules. En effet, les rendements sur deux ans des parcelles ayant reu les quantits croissantes de lisier taient de lordre de 30,3 32,9 t/ha. Nous avons observ laugmentation des teneurs en nitrate, cuivre et zinc dans le sol en fonction des apports croissants de lisier. Ces teneurs ont dailleurs diminu lors de la deuxime saison de croissance, ce qui pourrait tre d au prlvement par les saules. Les concentrations printanires des eaux de lysimtres indiquent que la quantit maximale de lisier telle que teste lors de nos essais comporte un certain facteur de risque de lessivage des nitrates. Nous navons pas analys la solution du sol des parcelles fertilises avec des quantits plus faibles de lisier, mais nous pouvons croire quelles auraient induit des concentrations en nitrate comportant moins de risque de lessivage tout en assurant une productivit considrable.
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Les circuits neuronaux peuvent gnrer une panoplie de rythmes. Nous pouvons sparer les mcanismes de cration de ces rythmes en deux grands types. Le premier consiste de circuits contrls par des cellules pacemakers , ayant une activit rythmique intrinsque, comme dans le ganglion stomatogastique des crustacs. Le deuxime consiste de circuits multi-neuronaux connects par un rseau synaptique qui permet une activit rythmique sans la prsence de neurones pacemakers, tel que dmontr pour les circuits de la nage chez plusieurs vertbrs. Malgr nos connaissances des mcanismes de rhythmognse chez les vertbrs adultes, les mcanismes de la cration et la maturation de ces circuits locomoteurs chez les embryons restent encore inconnus. Nous avons tudi cette question laide du poisson-zbr o les embryons dbutent leur activit motrice par des contractions spontanes alternantes 17 heures post-fertilisation (hpf). Des tudes ont dmontr que cette activit spontane nest pas sensible aux antagonistes de la transmission synaptique chimique et ne requiert pas le rhombencphale. Aprs 28 hpf, les embryons commencent nager et se propulser en rponse au toucher. Des tudes antrieures on dmontr que lapparition de la nage ncessite le rhombencphale et la transmission synaptique chimique. Cette thse explore la possibilit que ces changements comportementaux reprsentent la progression dun circuit contrle par un pacemaker un circuit ou le rythme provient dun circuit distribu. En mesurant le groupement des contractions de lactivit spontane, plutt que la frquence moyenne, nous avons dcouvert une nouvelle forme dactivit spontane qui dbute 22 hpf. Cette activit consiste de deux contractions alternantes succession trs rapide. Contrairement lactivit spontane prsente ds 17 hpf cette nouvelle forme dactivit requiert le rhombencphale et la transmission synaptique chimique, comme dmontr pour la nage qui apparait 28 hpf. Cette forme de comportement intermdiaire reprsente potentiellement une tape transitoire lors de la maturation des circuits moteurs.
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La fertilisation chez les plantes dpend de la livraison des cellules spermatiques contenues dans le pollen lovule. Au contact du stigmate, le grain de pollen shydrate et forme une protubrance, le tube pollinique, charg de livrer les noyaux spermatiques lovule. Le tube pollinique est une cellule croissance rapide, anisotrope et non autotrophe; ainsi tout au long de sa croissance travers lapoplaste du tissu pistillaire, le tube pollinique puise ses sources de carbohydrates et de minraux du pistil. Ces lments servent la synthse des constituants de la paroi qui seront achemins par des vsicules de scrtion jusqu lapex du tube. Ce dernier doit aussi rsister des pressions mcaniques pour maintenir sa forme cylindrique et doit rpondre diffrents signaux directionnels pour pouvoir atteindre lovule. Mon projet de doctorat tait de comprendre le rle du cytosquelette dans la croissance anisotrope du tube pollinique et didentifier les lments responsables de sa croissance et de son guidage. Le cytosquelette du tube pollinique est compos des microfilaments dactine et des microtubules. Pour assurer une bonne croissance des tubes polliniques in vitro, les carbohydrates et les lments de croissance doivent tre ajouts au milieu des concentrations bien spcifiques. Jai donc optimis les conditions de croissance du pollen dArabidopsis thaliana et de Camellia japonica qui ont t utiliss avec le pollen de Lilium longiflorum comme modles pour mes expriences. Jai dvelopp une mthode rapide et efficace de fixation et de marquage du tube pollinique base sur la technologie des microondes. Jai aussi utilis des outils pharmacologiques, mcaniques et molculaires coupls diffrentes techniques de microscopie pour comprendre le rle du cytosquelette dactine lors de la croissance et le tropisme du tube pollinique. Jai trouv que le cytosquelette dactine et plus prcisment lanneau dactine localis dans la partie sub-apicale du tube est fortement impliqu dans la croissance et le maintien de larchitecture du tube travers le contrle de la livraison des vsicules de scrtion. Jai construit une chambre galvanotropique qui peut tre monte sur un microscope invers et qui sert envoyer des signaux tropistiques bien prcis des tubes polliniques en croissance. Jai trouv que les filaments dactine sont impliqus dans la capacit du tube pollinique changer de direction. Ce comportement tropistique dpend de la concentration du calcium dans le milieu de croissance et du flux de calcium travers des canaux calciques. Le gradient de calcium tabli dans le tube pollinique affecte lactivit de certaines protines qui se lient lactine et dont le rle est la rorganisation des filaments dactine. Parmi ces protines, il y a celles de dpolymrisation de lactine (ADF) dont deux spcifiquement exprimes dans le gamtophyte mle dArabidopsis (ADF7 et ADF10). Par marquage avec des proteins fluorescents, jai trouv que lADF7 et lADF10 ont des expressions diffrentielles pendant la microsporogense et la germination et croissance du tube pollinique et quelles partagent entre elles des rles importants durant ces diffrents stades.
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Les mtaux lourds (ML) saccumulent de plus en plus dans les sols lchelle mondiale, dune part cause des engrais minraux et divers produits chimiques utiliss en agriculture intensive, et dautre part cause des activits industrielles. Toutes ces activits gnrent des dchets toxiques qui saccumulent dans lenvironnement. Les ML ne sont pas biodgradables et leur accumulation cause donc des problmes de toxicit des sols et affecte la biodiversit des microorganismes qui y vivent. La fertilisation en azote (N) est une pratique courante en agriculture grande chelle qui permet daugmenter la fertilit des sols et la productivit des cultures. Cependant, son utilisation long terme cause plusieurs effets nfastes pour l'environnement. Par exemple, elle augmente la quantit des ML dans les sols, les nappes phratiques et les plantes. En outre, ces effets nfastes rduisent et changent considrablement la biodiversit des cosystmes terrestres. La structure des communauts des champignons mycorhiziens arbuscules (CMA) a t tudie dans des sols contamins par des ML issus de la fertilisation long terme en N. Le rle des diffrentes espces de CMA dans l'absorption et la squestration des ML a t aussi investigu. Dans une premire exprience, la structure des communauts de CMA a t analyse partir dchantillons de sols de sites contamins par des ML et de sites tmoins non-contamins. Nous avons constat que la diversit des CMA indignes a t plus faible dans les sols et les racines des plantes rcoltes partir de sites contamins par rapport aux sites noncontamins. Nous avons galement constat que la structure de la communaut d'AMF a t modifie par la prsence des ML dans les sols. Certains ribotypes des CMA ont t plus souvent associs aux sites contamins, alors que dautres ribotypes ont t associs aux sites non-contamins. Cependant, certains ribotypes ont t observs aussi bien dans les sols pollus que non-pollus. Dans une deuxime exprience, les effets de la fertilisation organique et minrale (N) sur les diffrentes structures des communauts des CMA ont t tudis. La variation de la structure de la communaut de CMA colonisant les racines a t analyse en fonction du type de fertilisation. Certains ribotypes de CMA taient associs la fertilisation organique et d'autres la fertilisation minrale. En revanche, la fertilisation minrale a rduit le nombre de ribotypes de CMA alors que la fertilisation organique la augment. Dans cette exprience, jai dmontr que le changement de structure des communauts de CMA colonisant des racines a eu un effet significatif sur la productivit des plantes. Dans une troisime exprience, le rle de deux espces de CMA (Glomus irregulare et G. mosseae) dans l'absorption du cadmium (Cd) par des plants de tournesol cultivs dans des sols amends avec trois niveaux diffrents de Cd a t valu. Jai dmontr que les deux espces de CMA affectent diffremment labsorption ou la squestration de ce ML par les plants de tournesol. Cette exprience a permis de mieux comprendre le rle potentiel des CMA dans l'absorption des ML selon la concentration de cadmium dans le sol et les espces de CMA. Mes recherches de doctorat dmontrent donc que la fertilisation en N affecte la structure des communauts des CMA dans les racines et le sol. Le changement de structure de la communaut de CMA colonisant les racines affecte de manire significative la productivit des plantes. Jai aussi dmontr que, sous nos conditions expriemntales, lespce de CMA G. irregulare a t observe dans tous les sites (pollus et non-pollus), tandis que le G. mosseae na t observ en abondance que dans les sites contamins. Par consquent, jai tudi le rle de ces deux espces (G. irregulare et G. mosseae) dans l'absorption du Cd par le tournesol cultiv dans des sols amends avec trois diffrents niveaux de Cd en serre. Les rsultats indiquent que les espces de CMA ont un potentiel diffrent pour attnuer la toxicit des ML dans les plantes htes, selon le niveau de concentration en Cd. En conclusion, mes travaux suggrent que le G. irregulare est une espce potentiellement importante pour la phytoextration du Cd, alors que le G. mosseae pourrait tre une espce approprie pour phytostabilisation du Cd et du Zn.
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Des facteurs masculins sont identifis dans prs de la moiti des cas dinfertilit. ce jour, les tests valuant la fertilit masculine demeurent peu prdictifs de la survenue dune grossesse. Dans le but de pallier cette lacune, nous avons mis au point deux nouveaux tests mesurant lintgrit de lADN et le temps de survie des spermatozodes. Nous avons effectu une tude prospective portant sur 42 couples infertiles suivis en fcondation in vitro (FIV). Le spermogramme a t effectu selon les critres de lOrganisation Mondiale de la Sant (OMS) et le temps de survie des spermatozodes exposs un dtergent cationique a t mesur en observant la mobilit sous microscope. Lintgrit de lADN des spermatozodes a t vrifie par la nouvelle mthode de marquage radioenzymatique et par analyse de la structure de la chromatine (SCSA). Tous les tests ont t raliss sur la partie des chantillons de sperme non utilise par la clinique de fertilit. Le projet a t approuv par le comit dthique du Centre Hospitalier Universitaire de Montral (CHUM) et les patients ont pralablement sign un formulaire de consentement clair. Lanalyse des paramtres du spermogramme et de lintgrit de lADN na montr aucune diffrence statistiquement significative entre les donnes chez les couples avec ou sans grossesse. Cependant, le taux de grossesse biochimique tait statistiquement plus lev chez les couples dont le temps de survie des spermatozodes tait long (>250 s) comparativement ceux dont ce temps tait court (250 s): 66% vs 27% respectivement (p<0,05). Les taux de grossesse clinique et dimplantation taient aussi plus levs, mais les diffrences natteignaient pas le seuil de signification statistique. Nos rsultats confirment que le spermogramme et la mesure de la fragmentation de lADN des spermatozodes ne sont pas de bons facteurs prdictifs des rsultats de la FIV. Par contre, le test de survie des spermatozodes serait un meilleur indicateur de la possibilit dune grossesse en FIV. Lamlioration de sa spcificit et un plus grand nombre de sujets sont ncessaires avant de proposer son application en clinique de fertilit.
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La sclrose latrale amyotrophique (SLA) est une maladie neurodgnrative due une dgnrescence des motoneurones. Plus de 40 mutations du gne TARDBP ont t identifies chez des patients SLA. Les dfauts biochimiques de ces mutations tant encore inconnus, les modles animaux sont prsentement la seule mesure possible dun phnotype. Pour tudier les consquences physiopathologiques dune de ces mutations, nous avons dvelopp deux lignes transgniques de poisson zbr, exprimant le gne humain TARDBP soit de type sauvage, soit avec la mutation G348C lie la SLA, sous le contrle dun promoteur de choc thermique. Ces lignes ont t tudies sur trois gnrations, aprs avoir tabli un protocole de choc thermique induisant une expression ubiquitaire du transgne. Les embryons transgniques de la gnration F2 de la ligne exprimant la mutation dveloppent un phnotype moteur suite un choc thermique de 38.5C pendant 30 minutes lorsque les embryons sont 18 heures post-fertilisation. 60% des embryons ont une rponse anormale au toucher. De plus, une rduction de 28% de la longueur de pr-branchement des axones des motoneurones est observe. Ces rsultats indiquent que notre ligne exprimant la protine mutante TDP-43 est un modle gntique de la SLA prometteur, qui ouvre des perspectives pour la comprhension de la physiopathologie de la maladie et la dcouverte de molcules thrapeutiques.
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Lune des particularits fondamentales caractrisant les cellules vgtales des cellules animales est la prsence de la paroi cellulaire entourant le protoplaste. La paroi cellulaire joue un rle primordial dans (1) la protection du protoplaste, (2) est implique dans les mcanismes de filtration et (3) est le lieu de maintes ractions biochimiques ncessaires la rgulation du mtabolisme et des proprits mcaniques de la cellule. Les proprits locales dlasticit, dextensibilit, de plasticit et de duret des composants paritaux dterminent la gomtrie et la forme des cellules lors des processus de diffrentiation et de morphogense. Le but de ma thse est de comprendre les rles que jouent les diffrents composants paritaux dans le modelage de la gomtrie et le contrle de la croissance des cellules vgtales. Pour atteindre cet objectif, le modle cellulaire sur lequel je me suis bas est le tube pollinique ou gamtophyte mle. Le tube pollinique est une protubrance cellulaire qui se forme partir du grain de pollen la suite de son contact avec le stigmate. Sa fonction est la livraison des cellules spermatiques lovaire pour effectuer la double fcondation. Le tube pollinique est une cellule croissance apicale, caractrise par la simple composition de sa paroi et par sa vitesse de croissance qui est la plus rapide du rgne vgtal. Ces proprits uniques font du tube pollinique le modle idal pour ltude des effets courts termes du stress sur la croissance et le mtabolisme cellulaire ainsi que sur les proprits mcaniques de la paroi. La paroi du tube pollinique est compose de trois composantes polysaccharidiques : pectines, cellulose et callose et dune multitude de protines. Pour comprendre les effets que jouent ces diffrents composants dans la rgulation de la croissance du tube pollinique, jai tudi les effets de mutations, de traitements enzymatiques, de lhyper-gravit et de la gravit omni-directionnelle sur la paroi du tube pollinique. En utilisant des mthodes de modlisation mathmatiques combines de la biologie molculaire et de la microscopie fluorescence et lectronique haute rsolution, jai montr que (1) la rgulation de la chimie des pectines est primordiale pour le contrle du taux de croissance et de la forme du tube et que (2) la cellulose dtermine le diamtre du tube pollinique en partie sub-apicale. De plus, jai examin le rle dun groupe denzymes digestives de pectines exprimes durant le dveloppement du tube pollinique : les pectate lyases. Jai montr que ces enzymes sont requises lors de linitiation de la germination du pollen. Jai notamment directement prouv que les pectate lyases sont scrtes par le tube pollinique dans le but de faciliter sa pntration au travers du style.
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Chez les angiospermes, la reproduction passe par la double fcondation. Le tube pollinique dlivre deux cellules spermatiques au sein du gamtophyte femelle. Une cellule fconde la cellule uf pour produire un zygote; lautre fconde la cellule centrale pour produire lendosperme. Pour assurer un succs reproductif, le dveloppement du gamtophyte femelle au sein de lovule doit tablir un patron cellulaire qui favorise les interactions avec le tube pollinique et les cellules spermatiques. Pour ce faire, un dialogue doit stablir entre les diffrentes cellules de lovule lors de son dveloppement, de mme que lors de la fcondation. Dailleurs, plusieurs types de communications intercellulaires sont supposes suite la caractrisation de plusieurs mutants dveloppementaux. De mme, ces communications semblent persister au sein du zygote et de lendosperme pour permettre la formation dun embryon viable au sein de la graine. Malgr les dveloppements rcents qui ont permis de trouver des molcules de signalisation supportant les modles dinteractions cellulaires avancs par la communaut scientifique, les voies de signalisation sont de loin trs incompltes. Dans le but de caractriser des gnes encodant des protines de signalisation potentiellement impliqus dans la reproduction chez Solanum chacoense, lanalyse dexpression des gnes de type RALF prsents dans une banque dESTs (Expressed Sequence Tags) spcifiques lovule aprs fcondation a t entreprise. RALF, Rapid Alcalinization Factor, est un peptide de 5 kDa qui fait partie de la superfamille des protines riches en cystines (CRPs), dont les rles physiologiques au sein de la plante sont multiples. Cette analyse dexpression a conduit une analyse approfondie de ScRALF3, dont lexpression au sein de la plante se limite essentiellement lovule. Lanalyse de plantes transgniques dinterfrence pour le gne ScRALF3 a rvl un rle particulier lors de la mgagamtognse. Les plantes transgniques prsentent des divisions mitotiques anormales qui empchent le dveloppement complet du sac embryonnaire. Le positionnement des noyaux, de mme que la synchronisation des divisions au sein du syncytium, semblent responsables de cette perte de progression lors de la mgagamtognse. Lisolement du promoteur de mme que lanalyse plus prcise dexpression au sein de lovule rvle une localisation sporophytique du transcrit. La voie de signalisation de lauxine rgule galement la transcription de ScRALF3. De surcrot, ScRALF3 est un peptide empruntant la voie de scrtion mdie par le rticulum endoplasmique et lappareil de Golgi. En somme, ScRALF3 est un important facteur facilitant la communication entre le sporophyte et le gamtophyte pour amener maturit le sac embryonnaire. Lidentification dun orthologue potentiel chez Arabidopsis thaliana a conduit la caractrisation de AtRALF34. Labsence de phnotype lors du dveloppement du sac embryonnaire suggre, cependant, de la redondance gntique au sein de la grande famille des gnes de type RALF. Nanmoins, les peptides RALFs apparaissent comme dimportants rgulateurs lors de la reproduction chez Solanum chacoense et Arabidopsis thaliana.
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Dans cette thse lancienne question philosophique tout vnement a-t-il une cause ? sera examine la lumire de la mcanique quantique et de la thorie des probabilits. Aussi bien en physique quen philosophie des sciences la position orthodoxe maintient que le monde physique est indterministe. Au niveau fondamental de la ralit physique au niveau quantique les vnements se passeraient sans causes, mais par chance, par hasard irrductible. Le thorme physique le plus prcis qui mne cette conclusion est le thorme de Bell. Ici les prmisses de ce thorme seront rexamines. Il sera rappel que dautres solutions au thorme que lindterminisme sont envisageables, dont certaines sont connues mais ngliges, comme le superdterminisme. Mais il sera argu que dautres solutions compatibles avec le dterminisme existent, notamment en tudiant des systmes physiques modles. Une des conclusions gnrales de cette thse est que linterprtation du thorme de Bell et de la mcanique quantique dpend crucialement des prmisses philosophiques desquelles on part. Par exemple, au sein de la vision dun Spinoza, le monde quantique peut bien tre compris comme tant dterministe. Mais il est argu quaussi un dterminisme nettement moins radical que celui de Spinoza nest pas limin par les expriences physiques. Si cela est vrai, le dbat dterminisme indterminisme nest pas dcid au laboratoire : il reste philosophique et ouvert contrairement ce que lon pense souvent. Dans la deuxime partie de cette thse un modle pour linterprtation de la probabilit sera propos. Une tude conceptuelle de la notion de probabilit indique que lhypothse du dterminisme aide mieux comprendre ce que cest quun systme probabiliste. Il semble que le dterminisme peut rpondre certaines questions pour lesquelles lindterminisme na pas de rponses. Pour cette raison nous conclurons que la conjecture de Laplace savoir que la thorie des probabilits prsuppose une ralit dterministe sous-jacente garde toute sa lgitimit. Dans cette thse aussi bien les mthodes de la philosophie que de la physique seront utilises. Il apparat que les deux domaines sont ici solidement relis, et quils offrent un vaste potentiel de fertilisation croise donc bidirectionnelle.
Resumo:
Le rcepteur nuclaire Nr5a2, galement connu sous le nom de liver receptor homolog-1 (Lrh-1), est exprim au niveau de lovaire chez la souris, exclusivement dans les cellules lutales et de la granulosa. La perturbation de Nr5a2, spcifique aux cellules de la granulosa chez la souris partir des follicules primaires dans la trajectoire du dveloppement folliculaire a dmontr que Nr5a2 est un rgulateur cl de lovulation et de la fertilit chez la femelle. Notre hypothse veut que Nr5a2 rgule les vnements pri- et post-ovulatoires dans une squence temporelle lors de la folliculognse. Afin d'tudier limplication de Nr5a2 lors de lovulation et de la lutinisation diffrents stades du dveloppement folliculaire, nous avons gnr deux modles de souris knockout spcifiques aux cellules de la granulosa pour Nr5a2: 1) Nr5a2Amhr2-/-, avec une rduction de Nr5a2 partir des follicules primaires et subsquents; 2) Nr5a2Cyp19-/-, avec une rduction de Nr5a2 dbutant au stade antral de dveloppement en progressant. Labsence de Nr5a2 partir des follicules antraux a rsult en une infertilit chez les femelles Nr5a2Cyp19-/-, de mme quen des structures non-fonctionnelles similaires aux structures lutales au niveau des ovaires, en une rduction des niveaux de progestrone synthtise ainsi quen un chec dans le support dune pseudo-gestation. La synthse de progestrone a t entrave suite labsence de Nr5a2 par lentremise dune rgulation la baisse des gnes relis au transport du cholestrol, Scarb1, StAR et Ldlr, dmontr par qPCR. Les complexes cumulus-oocytes des femelles Nr5a2Cyp19-/- immatures super-stimules ont subi une expansion in vivo, mais lovulation a t perturbe, possiblement par une rgulation la baisse du gne du rcepteur de la progestrone (Pgr). Un essai dexpansion du cumulus in vitro a dmontr une expansion dfectueuse du cumulus chez les Nr5a2Amhr2-/-, associe un drglement de la protine des jonctions communicantes (Gja1; Cx43). Cependant, lexpansion du cumulus chez les Nr5a2Cyp19-/- na pas t autant affecte. Des rsultats obtenus par qPCR ont dmontr une rgulation la baisse dans lexpression des gnes Areg, Ereg, Btc et Tnfaip6 chez les deux modles de cellules ovariennes knockout 2h et 4h post hCG. Nous avons observ que 85% des oocytes, chez les deux gnotypes mutants, peuvent subir une rupture de la vsicule germinative, confirmant leur capacit de maturation in vivo. La technique dinjection intra-cytoplasmique de spermatozodes a prouv que les oocytes des deux gnotypes mutants sont fertilisables et que 70% des embryons rsultants ont poursuivi leur dveloppement vers le stade de blastocyste, et ce, indpendamment du gnotype. En conclusion, Nr5a2 rgule la fertilit chez les femelles tout au long du processus du dveloppement folliculaire. Il a t dmontr que Nr5a2 est essentiel la lutinisation et que sa perturbation dans les cellules somatiques ovariennes ne compromet pas la capacit des oocytes tre fertiliss. En vue densemble, nous avons fourni une investigation indite et complte, utilisant de multiples modles et techniques afin de dterminer les mcanismes par lesquels Nr5a2 rgule les importants processus que sont lexpansion du cumulus, lovulation ainsi que la formation du corps jaune.
