Modeling morphogen gradient formation from arbitrary realistically shaped sources.

Much of the analytical modeling of morphogen profiles is based on simplistic scenarios, where the source is abstracted to be point-like and fixed in time, and where only the steady state solution of the morphogen gradient in one dimension is considered. Here we develop a general formalism allowing to model diffusive gradient formation from an arbitrary source. This mathematical framework, based on the Green's function method, applies to various diffusion problems. In this paper, we illustrate our theory with the explicit example of the Bicoid gradient establishment in Drosophila embryos. The gradient formation arises by protein translation from a mRNA distribution followed by morphogen diffusion with linear degradation. We investigate quantitatively the influence of spatial extension and time evolution of the source on the morphogen profile. For different biologically meaningful cases, we obtain explicit analytical expressions for both the steady state and time-dependent 1D problems. We show that extended sources, whether of finite size or normally distributed, give rise to more realistic gradients compared to a single point-source at the origin. Furthermore, the steady state solutions are fully compatible with a decreasing exponential behavior of the profile. We also consider the case of a dynamic source (e.g. bicoid mRNA diffusion) for which a protein profile similar to the ones obtained from static sources can be achieved.

Superior diagnostic performance of perfusion-cardiovascular magnetic resonance versus SPECT to detect coronary artery disease: The secondary endpoints of the multicenter multivendor MR-IMPACT II (Magnetic Resonance Imaging for Myocardial Perfusion Assessment in Coronary Artery Disease Trial).

ABSTRACT: BACKGROUND: Perfusion-cardiovascular magnetic resonance (CMR) is generally accepted as an alternative to SPECT to assess myocardial ischemia non-invasively. However its performance vs gated-SPECT and in sub-populations is not fully established. The goal was to compare in a multicenter setting the diagnostic performance of perfusion-CMR and gated-SPECT for the detection of CAD in various populations using conventional x-ray coronary angiography (CXA) as the standard of reference. METHODS: In 33 centers (in US and Europe) 533 patients, eligible for CXA or SPECT, were enrolled in this multivendor trial. SPECT and CXA were performed within 4 weeks before or after CMR in all patients. Prevalence of CAD in the sample was 49% and 515 patients received MR contrast medium. Drop-out rates for CMR and SPECT were 5.6% and 3.7%, respectively (ns). The study was powered for the primary endpoint of non-inferiority of CMR vs SPECT for both, sensitivity and specificity for the detection of CAD (using a single-threshold reading), the results for the primary endpoint were reported elsewhere. In this article secondary endpoints are presented, i.e. the diagnostic performance of CMR versus SPECT in subpopulations such as multi-vessel disease (MVD), in men, in women, and in patients without prior myocardial infarction (MI). For diagnostic performance assessment the area under the receiver-operator-characteristics-curve (AUC) was calculated. Readers were blinded versus clinical data, CXA, and imaging results. RESULTS: The diagnostic performance (= area under ROC = AUC) of CMR was superior to SPECT (p = 0.0004, n = 425) and to gated-SPECT (p = 0.018, n = 253). CMR performed better than SPECT in MVD (p = 0.003 vs all SPECT, p = 0.04 vs gated-SPECT), in men (p = 0.004, n = 313) and in women (p = 0.03, n = 112) as well as in the non-infarct patients (p = 0.005, n = 186 in 1-3 vessel disease and p = 0.015, n = 140 in MVD). CONCLUSION: In this large multicenter, multivendor study the diagnostic performance of perfusion-CMR to detect CAD was superior to perfusion SPECT in the entire population and in sub-groups. Perfusion-CMR can be recommended as an alternative for SPECT imaging. TRIAL REGISTRATION: ClinicalTrials.gov, Identifier: NCT00977093.

Montrer les minarets pour imposer une Suisse «chrétienne» : les sources évangéliques d'une initiative populaire

Cette contribution revient sur l'initiative anti-minarets acceptée par le peuple suisse en 2009, retraçant la confection de certains de ses arguments dès le début des années 2000, par l'Union démocratique fédérale, un petit parti d'inspiration évangélique. L'analyse ressaisit la façon dont la médiatisation la monstration des musulmans a joué en défaveur de leur reconnaissance publique. L'élucidation du concept de visibilité se veut attentive à certaines formes d'instrumentalisation de la publicité par des acteurs (des politiciens de la droite religieuse) qui en forcent d'autres (les musulmans de Suisse) à apparaître dans l'espace public, afin de susciter une controverse et promouvoir leur programme identitaire, qui vise à inscrire le christianisme dans les institutions nationales, de façon à inverser le processus de sécularisation.

Maternal exposure to polychlorinated biphenyls and the secondary sex ratio: an occupational cohort study.

Background: Though commercial production of polychlorinated biphenyls was banned in the United States in 1977, exposure continues due to their environmental persistence. Several studies have examined the associationbetween environmental polychlorinated biphenyl exposure and modulations of the secondary sex ratio, with conflicting results.Objective: Our objective was to evaluate the association between maternal preconceptional occupational polychlorinated biphenyl exposure and the secondary sex ratio.Methods: We examined primipara singleton births of 2595 women, who worked in three capacitor plants at least one year during the period polychlorinated biphenyls were used. Cumulative estimated maternal occupationalpolychlorinated biphenyl exposure at the time of the infant's conception was calculated from plant-specific job exposure matrices. A logistic regression analysis was used to evaluate the association between maternalpolychlorinated biphenyl exposure and male sex at birth (yes/no).Results: Maternal body mass index at age 20, smoking status, and race did not vary between those occupationally exposed and those unexposed before the child's conception. Polychlorinated biphenyl-exposed mothers were, however, more likely to have used oral contraceptives and to have been older at the birth of their first child than non-occupationally exposed women. Among 1506 infants liveborn to polychlorinated biphenyl-exposedprimiparous women, 49.8% were male; compared to 49.9% among those not exposed (n = 1089). Multivariate analyses controlling for mother's age and year of birth found no significant association between the odds of amale birth and mother's cumulative estimated polychlorinated biphenyl exposure to time of conception.Conclusions: Based on these data, we find no evidence of altered sex ratio among children born to primiparous polychlorinated biphenyl-exposed female workers.

Multi-scale systems analysis of plant development : beyond cellular signaling and tissue morphodynamics

Les plantes sont essentielles pour les sociétés humaines. Notre alimentation quotidienne, les matériaux de constructions et les sources énergétiques dérivent de la biomasse végétale. En revanche, la compréhension des multiples aspects développementaux des plantes est encore peu exploitée et représente un sujet de recherche majeur pour la science. L'émergence des technologies à haut débit pour le séquençage de génome à grande échelle ou l'imagerie de haute résolution permet à présent de produire des quantités énormes d'information. L'analyse informatique est une façon d'intégrer ces données et de réduire la complexité apparente vers une échelle d'abstraction appropriée, dont la finalité est de fournir des perspectives de recherches ciblées. Ceci représente la raison première de cette thèse. En d'autres termes, nous appliquons des méthodes descriptives et prédictives combinées à des simulations numériques afin d'apporter des solutions originales à des problèmes relatifs à la morphogénèse à l'échelle de la cellule et de l'organe. Nous nous sommes fixés parmi les objectifs principaux de cette thèse d'élucider de quelle manière l'interaction croisée des phytohormones auxine et brassinosteroïdes (BRs) détermine la croissance de la cellule dans la racine du méristème apical d'Arabidopsis thaliana, l'organisme modèle de référence pour les études moléculaires en plantes. Pour reconstruire le réseau de signalement cellulaire, nous avons extrait de la littérature les informations pertinentes concernant les relations entre les protéines impliquées dans la transduction des signaux hormonaux. Le réseau a ensuite été modélisé en utilisant un formalisme logique et qualitatif pour pallier l'absence de données quantitatives. Tout d'abord, Les résultats ont permis de confirmer que l'auxine et les BRs agissent en synergie pour contrôler la croissance de la cellule, puis, d'expliquer des observations phénotypiques paradoxales et au final, de mettre à jour une interaction clef entre deux protéines dans la maintenance du méristème de la racine. Une étude ultérieure chez la plante modèle Brachypodium dystachion (Brachypo- dium) a révélé l'ajustement du réseau d'interaction croisée entre auxine et éthylène par rapport à Arabidopsis. Chez ce dernier, interférer avec la biosynthèse de l'auxine mène à la formation d'une racine courte. Néanmoins, nous avons isolé chez Brachypodium un mutant hypomorphique dans la biosynthèse de l'auxine qui affiche une racine plus longue. Nous avons alors conduit une analyse morphométrique qui a confirmé que des cellules plus anisotropique (plus fines et longues) sont à l'origine de ce phénotype racinaire. Des analyses plus approfondies ont démontré que la différence phénotypique entre Brachypodium et Arabidopsis s'explique par une inversion de la fonction régulatrice dans la relation entre le réseau de signalisation par l'éthylène et la biosynthèse de l'auxine. L'analyse morphométrique utilisée dans l'étude précédente exploite le pipeline de traitement d'image de notre méthode d'histologie quantitative. Pendant la croissance secondaire, la symétrie bilatérale de l'hypocotyle est remplacée par une symétrie radiale et une organisation concentrique des tissus constitutifs. Ces tissus sont initialement composés d'une douzaine de cellules mais peuvent aisément atteindre des dizaines de milliers dans les derniers stades du développement. Cette échelle dépasse largement le seuil d'investigation par les moyens dits 'traditionnels' comme l'imagerie directe de tissus en profondeur. L'étude de ce système pendant cette phase de développement ne peut se faire qu'en réalisant des coupes fines de l'organe, ce qui empêche une compréhension des phénomènes cellulaires dynamiques sous-jacents. Nous y avons remédié en proposant une stratégie originale nommée, histologie quantitative. De fait, nous avons extrait l'information contenue dans des images de très haute résolution de sections transverses d'hypocotyles en utilisant un pipeline d'analyse et de segmentation d'image à grande échelle. Nous l'avons ensuite combiné avec un algorithme de reconnaissance automatique des cellules. Cet outil nous a permis de réaliser une description quantitative de la progression de la croissance secondaire révélant des schémas développementales non-apparents avec une inspection visuelle classique. La formation de pôle de phloèmes en structure répétée et espacée entre eux d'une longueur constante illustre les bénéfices de notre approche. Par ailleurs, l'exploitation approfondie de ces résultats a montré un changement de croissance anisotropique des cellules du cambium et du phloème qui semble en phase avec l'expansion du xylème. Combinant des outils génétiques et de la modélisation biomécanique, nous avons démontré que seule la croissance plus rapide des tissus internes peut produire une réorientation de l'axe de croissance anisotropique des tissus périphériques. Cette prédiction a été confirmée par le calcul du ratio des taux de croissance du xylème et du phloème au cours de développement secondaire ; des ratios élevés sont effectivement observés et concomitant à l'établissement progressif et tangentiel du cambium. Ces résultats suggèrent un mécanisme d'auto-organisation établi par un gradient de division méristématique qui génèrent une distribution de contraintes mécaniques. Ceci réoriente la croissance anisotropique des tissus périphériques pour supporter la croissance secondaire. - Plants are essential for human society, because our daily food, construction materials and sustainable energy are derived from plant biomass. Yet, despite this importance, the multiple developmental aspects of plants are still poorly understood and represent a major challenge for science. With the emergence of high throughput devices for genome sequencing and high-resolution imaging, data has never been so easy to collect, generating huge amounts of information. Computational analysis is one way to integrate those data and to decrease the apparent complexity towards an appropriate scale of abstraction with the aim to eventually provide new answers and direct further research perspectives. This is the motivation behind this thesis work, i.e. the application of descriptive and predictive analytics combined with computational modeling to answer problems that revolve around morphogenesis at the subcellular and organ scale. One of the goals of this thesis is to elucidate how the auxin-brassinosteroid phytohormone interaction determines the cell growth in the root apical meristem of Arabidopsis thaliana (Arabidopsis), the plant model of reference for molecular studies. The pertinent information about signaling protein relationships was obtained through the literature to reconstruct the entire hormonal crosstalk. Due to a lack of quantitative information, we employed a qualitative modeling formalism. This work permitted to confirm the synergistic effect of the hormonal crosstalk on cell elongation, to explain some of our paradoxical mutant phenotypes and to predict a novel interaction between the BREVIS RADIX (BRX) protein and the transcription factor MONOPTEROS (MP),which turned out to be critical for the maintenance of the root meristem. On the same subcellular scale, another study in the monocot model Brachypodium dystachion (Brachypodium) revealed an alternative wiring of auxin-ethylene crosstalk as compared to Arabidopsis. In the latter, increasing interference with auxin biosynthesis results in progressively shorter roots. By contrast, a hypomorphic Brachypodium mutant isolated in this study in an enzyme of the auxin biosynthesis pathway displayed a dramatically longer seminal root. Our morphometric analysis confirmed that more anisotropic cells (thinner and longer) are principally responsible for the mutant root phenotype. Further characterization pointed towards an inverted regulatory logic in the relation between ethylene signaling and auxin biosynthesis in Brachypodium as compared to Arabidopsis, which explains the phenotypic discrepancy. Finally, the morphometric analysis of hypocotyl secondary growth that we applied in this study was performed with the image-processing pipeline of our quantitative histology method. During its secondary growth, the hypocotyl reorganizes its primary bilateral symmetry to a radial symmetry of highly specialized tissues comprising several thousand cells, starting with a few dozens. However, such a scale only permits observations in thin cross-sections, severely hampering a comprehensive analysis of the morphodynamics involved. Our quantitative histology strategy overcomes this limitation. We acquired hypocotyl cross-sections from tiled high-resolution images and extracted their information content using custom high-throughput image processing and segmentation. Coupled with an automated cell type recognition algorithm, it allows precise quantitative characterization of vascular development and reveals developmental patterns that were not evident from visual inspection, for example the steady interspace distance of the phloem poles. Further analyses indicated a change in growth anisotropy of cambial and phloem cells, which appeared in phase with the expansion of xylem. Combining genetic tools and computational modeling, we showed that the reorientation of growth anisotropy axis of peripheral tissue layers only occurs when the growth rate of central tissue is higher than the peripheral one. This was confirmed by the calculation of the ratio of the growth rate xylem to phloem throughout secondary growth. High ratios are indeed observed and concomitant with the homogenization of cambium anisotropy. These results suggest a self-organization mechanism, promoted by a gradient of division in the cambium that generates a pattern of mechanical constraints. This, in turn, reorients the growth anisotropy of peripheral tissues to sustain the secondary growth.

The complete genome sequence of the gram-positive bacterium Bacillus subtilis.

Bacillus subtilis is the best-characterized member of the Gram-positive bacteria. Its genome of 4,214,810 base pairs comprises 4,100 protein-coding genes. Of these protein-coding genes, 53% are represented once, while a quarter of the genome corresponds to several gene families that have been greatly expanded by gene duplication, the largest family containing 77 putative ATP-binding transport proteins. In addition, a large proportion of the genetic capacity is devoted to the utilization of a variety of carbon sources, including many plant-derived molecules. The identification of five signal peptidase genes, as well as several genes for components of the secretion apparatus, is important given the capacity of Bacillus strains to secrete large amounts of industrially important enzymes. Many of the genes are involved in the synthesis of secondary metabolites, including antibiotics, that are more typically associated with Streptomyces species. The genome contains at least ten prophages or remnants of prophages, indicating that bacteriophage infection has played an important evolutionary role in horizontal gene transfer, in particular in the propagation of bacterial pathogenesis.

Utility of the trabecular bone score (TBS) in secondary osteoporosis.

Altered bone micro-architecture is an important factor in accounting for fragility fractures. Until recently, it has not been possible to gain information about skeletal microstructure in a way that is clinically feasible. Bone biopsy is essentially a research tool. High-resolution peripheral Quantitative Computed Tomography, while non-invasive, is available only sparsely throughout the world. The trabecular bone score (TBS) is an imaging technology adapted directly from the Dual Energy X-Ray Absorptiometry (DXA) image of the lumbar spine. Thus, it is potentially readily and widely available. In recent years, a large number of studies have demonstrated that TBS is significantly associated with direct measurements of bone micro-architecture, predicts current and future fragility fractures in primary osteoporosis, and may be a useful adjunct to BMD for fracture detection and prediction. In this review, we summarize its potential utility in secondary causes of osteoporosis. In some situations, like glucocorticoid-induced osteoporosis and in diabetes mellitus, the TBS appears to out-perform DXA. It also has apparent value in numerous other disorders associated with diminished bone health, including primary hyperparathyroidism, androgen-deficiency, hormone-receptor positive breast cancer treatment, chronic kidney disease, hemochromatosis, and autoimmune disorders like rheumatoid arthritis. Further research is both needed and warranted to more clearly establish the role of TBS in these and other disorders that adversely affect bone.

Effect of Tocopherol Extract, Staphylococcus carnosus Culture, and Celery Concentrate Addition on Quality Parameters of Organic and Conventional Dry-Cured Sausages

The effects of the addition to sausage mix of tocopherols (200 mg/kg), a conventional starter culture with or without Staphylococcus carnosus, celery concentrate (CP) (0.23% and 0.46%), and two doses of nitrate (70 and 140 mg/kg expressed as NaNO(3)) on residual nitrate and nitrite amounts, instrumental CIE Lab color, tocol content, oxidative stability, and overall acceptability were studied in fermented dry-cured sausages after ripening and after storage. Nitrate doses were provided by nitrate-rich CP or a chemical grade source. The lower dose complies with the EU requirements governing the maximum for ingoing amounts in organic meat products. Tocopherol addition protected against oxidation, whereas the nitrate dose, nitrate source, or starter culture had little influence on secondary oxidation values. The residual nitrate and nitrite amounts found in the sausages with the lower nitrate dose were within EU-permitted limits for organic meat products and residual nitrate can be further reduced by the presence of the S. carnosus culture. Color measurements were not affected by the CP dose. Product consumer acceptability was not affected negatively by any of the factors studied. As the two nitrate sources behaved similarly for the parameters studied, CP is a useful alternative to chemical ingredients for organic dry-cured sausage production.

On y voit rien. Le recours aux sources de presse pour l'analyse des mobilisations protestataires

Aujourd'hui la PEA est devenue la méthode la plus employée dans le champ des études de mobilisation. Toutefois, il est frappant que les limites, nombreuses, de cette méthode, demeurent peu explorées, malgré une abondante littérature critique. C'est à ces questions des biais propres aux sources de presse dans le cadre de la PEA et aux moyens de les explorer que ce working paper se consacre. Nous commencerons par montrer, en deux temps, comment la question de la systématicité gagne à être explorée à partir d'enquêtes qualitatives, en nous appuyant sur un travail inédit mené naguère auprès du journal Le Monde, dans le cadre d'une recherche collective sur les transformations de l'activisme environnemental en Europe, dont les données seront comparées avec des sources de police, le dépouillement des dépêches de l'Agence France-Presse sur six mois, et surtout une série d'interviews avec des journalistes spécialisés dans l'environnement. L'on revient dans un second temps à la question de la sélectivité des sources en tentant de montrer comment dans toute une série de circonstances et pour toute une série de groupes, les luttes ne sauraient se réduire ni aux événements protestataires ni à un appel à l'Etat ou à l'opinion. L'on espère ainsi proposer des moyens de se garder d'un défaut commun à tout conventionnalisme méthodologique qui, ici comme ailleurs, frappe la recherche, soit la réitération de mesures conventionnelles ayant pour effet de les institutionnaliser en dehors de toute réflexion sur leur pertinence. Protest Events Analysis (PEA) has by no doubts become one the most used method in the field of social movement research. Yet, the numerous biases of that method have not been explored completely, despite a rich litterature. Our paper first proposes a discussion of the systematicity of biases, based on an empirical research on environmental journalists in various French newspapers and Agence France press. Secondly, we deal with the question of selectivity of biases. Finally, we propose some methodological recommendations in order to improve our understanding of social movements and to avoid methodological conventionalism.

Kasvihuonekaasujen päästökaupan ohjausvaikutus sellutehtaan prosessien ja laitteiden kehityksessä

EU:n päästökaupan ensimmäinen jakso alkoi 1.1.2005. Päästökauppa on aiheuttanut sen piiriin kuuluvalle teollisuudelle monia haasteita ja riskejä kasvavien kustannusten muodossa. Massa- ja paperiteollisuus on päästökaupanpiiriin kuuluva teollisuudenala, johon päästökaupan kustannukset vaikuttavat haitallisesti globaalin hinnoittelun vuoksi. Massa- ja paperiteollisuudelle päästökaupasta voi koitua kustannuksia päästöoikeuksien ostamisesta, sähkön, polttoaineiden ja kemikaalien hinnan noususta sekä raaka-ainehuollon vaikeutumisesta. Toisaalta tehtaat voivat hyötyä päästökaupasta alittaessaan päästöoikeutensa tai myydessään sähköä ulkopuoliseen verkkoon. Massa- ja paperiteollisuudessa sähköä kuluu enimmäkseen pumppauksiin eli massan siirtoon ja mekaanisen massan valmistukseen. Suurimpia sähköenergian kuluttajia sellun valmistuksessa ovat soodakattila, puunkäsittely, valkaisu ja lajittelu. Lämpöä tarvitaan haihdutus-, kuivaus- ja keittoprosesseissa. Kemikaaleista klooridioksidin valmistuksessa käytettävä natriumkloraatti on kustannusten kannalta merkittävin kemikaali. Tässä työssä tutkittiin päästökaupan aiheuttamien kustannusten vähentämismahdollisuuksia kohdetehtaalla. Suurin potentiaali liittyy meesauunissa poltettavan maakaasun korvaamiseen mäntyöljyllä tai biomassan kaasutuskaasulla. Kemikaalikulutuksen osalta happidelignifiointi on merkittävin mahdollisuuskustannusten alentamiseksi. Lisäksi päästökaupan kustannuksia voidaan alentaa muun muassa oikealla mitoituksella ja sekundäärilämpöjen optimaalisella käytöllä.