Direct visualization of supercoiled DNA molecules in solution.

The shape of supercoiled DNA molecules in solution is directly visualized by cryo-electron microscopy of vitrified samples. We observe that: (i) supercoiled DNA molecules in solution adopt an interwound rather than a toroidal form, (ii) the diameter of the interwound superhelix changes from about 12 nm to 4 nm upon addition of magnesium salt to the solution and (iii) the partition of the linking deficit between twist and writhe can be quantitatively determined for individual molecules.

Can sibling species of the Drosophila willistoni subgroup be recognized through combined microscopy techniques?

ABSTRACT In several arthropod groups, male genitalia is the most important feature for species identification, especially in cryptic species. Cryptic species are very common in the Drosophila genus, and the Neotropical Drosophila willistoni species group is a good example. This group currently includes 24 species divided into three subgroups: alagitans, bocainensis and willistoni. There are six sibling species in the willistoni subgroup – D. willistoni, D. insularis, D. tropicalis, D. equinoxialis, D. pavlovskiana and D. paulistorum, which is a species complex composed of six semispecies – Amazonian, Andean-Brazilian, Centroamerican, Interior, Orinocan and Transitional. The objective of this study was to characterize male genitalia of the willistoni subgroup, including the D. paulistorum species complex, using scanning electron microscopy and light microscopy. We also tried to contribute to the identification of these cryptic species and to add some comments about evolutionary history, based on male genitalia characters. Despite being cryptic species, some differences were found among the siblings, including the Drosophila paulistorum semispecies.

The development of a stable oral solution of captopril for paediatric patients

Study objectives: Many major drugs are not available in paediatric form. The aim of this study was to develop a stable liquid solution of captopril for oral paediatric use allowing individualised dosage and easy administration to newborn and young patients. Methods: A specific HPLC-UV method was developed. In a pilot study, a number of formulations described in the literature as affording one-month stability were examined. In the proper long-term study, the formulation that gave the best results was then prepared in large batches and its stability monitored for two years at 5°C and room temperature, and for one year at 40°C. Results: Most formulations described in the literature were found wanting in our pilot study. A simple solution of the drug (1 mg/mL) in purified water (European Pharmacopeia) containing 0.1% disodium edetate (EDTA-Na) as preservative proved chemically and microbiologically stable at 5°C and room temperature for two years. Conclusion: The proposed in-house formulation fulfils stringent criteria of purity and stability and is fully acceptable for oral administration to newborn and young patients.

Generalized Multiobjective Multitree model solution using MOEA

In a previous paper a novel Generalized Multiobjective Multitree model (GMM-model) was proposed. This model considers for the first time multitree-multicast load balancing with splitting in a multiobjective context, whose mathematical solution is a whole Pareto optimal set that can include several results than it has been possible to find in the publications surveyed. To solve the GMM-model, in this paper a multi-objective evolutionary algorithm (MOEA) inspired by the Strength Pareto Evolutionary Algorithm (SPEA) is proposed. Experimental results considering up to 11 different objectives are presented for the well-known NSF network, with two simultaneous data flows

Limitations of stimulated echo acquisition mode (STEAM) techniques in cardiac applications.

Stimulated echoes are widely used for imaging functional tissue parameters such as diffusion coefficient, perfusion, and flow rates. They are potentially interesting for the assessment of various cardiac functions. However, severe limitations of the stimulated echo acquisition mode occur, which are related to the special dynamic properties of the beating heart and flowing blood. To the well-known signal decay due to longitudinal relaxation and through-plane motion between the preparation and the read-out period of the stimulated echoes, additional signal loss is often observed. As the prepared magnetization is fixed with respect to the tissue, this signal loss is caused by the tissue deformation during the cardiac cycle, which leads to a modification of the modulation frequency of the magnetization. These effects are theoretically derived and corroborated by phantom and in vivo experiments.

Identification and quantification techniques in mass spectrometry-based proteomics

Résumé La protéomique basée sur la spectrométrie de masse est l'étude du proteome l'ensemble des protéines exprimées au sein d'une cellule, d'un tissu ou d'un organisme - par cette technique. Les protéines sont coupées à l'aide d'enzymes en plus petits morceaux -les peptides -, et, séparées par différentes techniques. Les différentes fractions contenant quelques centaines de peptides sont ensuite analysées dans un spectromètre de masse. La masse des peptides est enregistrée et chaque peptide est séquentiellement fragmenté pour en obtenir sa séquence. L'information de masse et séquence est ensuite comparée à une base de données de protéines afin d'identifier la protéine d'origine. Dans une première partie, la thèse décrit le développement de méthodes d'identification. Elle montre l'importance de l'enrichissement de protéines comme moyen d'accès à des protéines de moyenne à faible abondance dans le lait humain. Elle utilise des injections répétées pour augmenter la couverture en protéines et la confiance dans l'identification. L'impacte de nouvelle version de base de données sur la liste des protéines identifiées est aussi démontré. De plus, elle utilise avec succès la spectrométrie de masse comme alternative aux anticorps, pour valider la présence de 34 constructions de protéines pathogéniques du staphylocoque doré exprimées dans une souche de lactocoque. Dans une deuxième partie, la thèse décrit le développement de méthodes de quantification. Elle expose de nouvelles approches de marquage des terminus des protéines aux isotopes stables et décrit la première méthode de marquage des groupements carboxyliques au niveau protéine à l'aide de réactifs composé de carbone 13. De plus, une nouvelle méthode, appelée ANIBAL, marquant tous les groupements amines et carboxyliques au niveau de la protéine, est exposée. Summary Mass spectrometry-based proteomics is the study of the proteome -the set of all expressed proteins in a cell, tissue or organism -using mass spectrometry. Proteins are cut into smaller pieces - peptides - using proteolytic enzymes and separated using different separation techniques. The different fractions containing several hundreds of peptides are than analyzed by mass spectrometry. The mass of the peptides entering the instrument are recorded and each peptide is sequentially fragmented to obtain its amino acid sequence. Each peptide sequence with its corresponding mass is then searched against a protein database to identify the protein to which it belongs. This thesis presents new method developments in this field. In a first part, the thesis describes development of identification methods. It shows the importance of protein enrichment methods to gain access to medium-to-low abundant proteins in a human milk sample. It uses repeated injection to increase protein coverage and confidence in identification and demonstrates the impact of new database releases on protein identification lists. In addition, it successfully uses mass spectrometry as an alternative to antibody-based assays to validate the presence of 34 different recombinant constructs of Staphylococcus aureus pathogenic proteins expressed in a Lactococcus lactis strain. In a second part, development of quantification methods is described. It shows new stable isotope labeling approaches based on N- and C-terminus labeling of proteins and describes the first method of labeling of carboxylic groups at the protein level using 13C stable isotopes. In addition, a new quantitative approach called ANIBAL is explained that labels all amino and carboxylic groups at the protein level.

Hand-in-hand advances in biomedical engineering and sensorimotor restoration.

BACKGROUND: Living in a multisensory world entails the continuous sensory processing of environmental information in order to enact appropriate motor routines. The interaction between our body and our brain is the crucial factor for achieving such sensorimotor integration ability. Several clinical conditions dramatically affect the constant body-brain exchange, but the latest developments in biomedical engineering provide promising solutions for overcoming this communication breakdown. NEW METHOD: The ultimate technological developments succeeded in transforming neuronal electrical activity into computational input for robotic devices, giving birth to the era of the so-called brain-machine interfaces. Combining rehabilitation robotics and experimental neuroscience the rise of brain-machine interfaces into clinical protocols provided the technological solution for bypassing the neural disconnection and restore sensorimotor function. RESULTS: Based on these advances, the recovery of sensorimotor functionality is progressively becoming a concrete reality. However, despite the success of several recent techniques, some open issues still need to be addressed. COMPARISON WITH EXISTING METHOD(S): Typical interventions for sensorimotor deficits include pharmaceutical treatments and manual/robotic assistance in passive movements. These procedures achieve symptoms relief but their applicability to more severe disconnection pathologies is limited (e.g. spinal cord injury or amputation). CONCLUSIONS: Here we review how state-of-the-art solutions in biomedical engineering are continuously increasing expectances in sensorimotor rehabilitation, as well as the current challenges especially with regards to the translation of the signals from brain-machine interfaces into sensory feedback and the incorporation of brain-machine interfaces into daily activities.

Imagerie cardiaque non invasive: apport spécifique en clinique des nouvelles modalités (II). Evaluation fonctionnelle [Cardiac imaging: specific clinical role of newly developed non invasive techniques. Part II: functional evaluation].

The non-invasive evaluation of myocardial ischemia is a priority in cardiology. The preferred initial non-invasive test is exercise ECG, because of its high accessibility and its low cost. Stress radionuclide myocardial perfusion imaging or stress echocardiography are now routinely performed, and new non-invasive techniques such as perfusion-MRI, dobutamine stress-MRI or 82rubidium perfusion PET have recently gained acceptance in clinical practice. In the same time, an increasing attention has been accorded to the concept of myocardial viability in the decisional processes in case of ischemic heart failure. In this indication, MRI with late enhancement after intravenous injection of gadolinium and 18F-FDG PET showed an excellent diagnostic accuracy. This article will present these new imaging modalities and their accepted indications.

Impact d'une alcoolisation précoce sur le rat juvénile et conséquences sur la consommation d'alcool à l'âge adulte.

Contexte : l'adolescence est une période de transition au cours de laquelle l'enfant développe les capacités physiques et cognitives qui lui permettent de s'intégrer au monde adulte et qui se caractérise notamment par une prise de risque, une grande impulsivité et une constante recherche de sensations. Bien que des déterminants sociaux et familiaux entrent en jeu dans ce domaine, il y a également une composante neurobiologique importante. Les avancées techniques dans le domaine de l'imagerie ont permis de mettre en évidence plusieurs changements structurels à l'adolescence tels qu'un remodelage de la matière grise avec une perte de synapses plus ou moins importante selon la région observée et une augmentation de la myélinisation. En outre, le développement cérébral n'est pas uniforme dans le temps. En effet, la maturation du cortex préfrontal est ultérieure au développement du système limbique. Cet asynchronisme pourrait expliquer l'impulsivité des adolescents (consécutive à l'immaturité du cortex préfrontal) et leur comportement de recherche de sensation et/ou de prise de risque (consécutif au développement précoce du noyau accumbens notamment). Ces régions font également partie intégrante du système de récompense et modulent la motivation pour des récompenses naturelles et non-­‐naturelles, comme l'alcool et d'autres drogues. L'émergence d'une consommation d'alcool excessive est justement préoccupante chez les adolescents. En 2007, l'étude ESPAD (The European School Survey Project On Alcohol and Other Drugs) menée auprès de jeunes de 15 à 16 ans relève que 41% des jeunes questionnées ont régulièrement bu jusqu'à l'ivresse dans les 12 mois précédant l'entretien. Les conséquences neuropsychologiques à long terme de ce comportement de « binge-­‐drinking » commencent à alarmer le corps médical, mais l'interrogation demeure sur les risques de ce type de comportement vis-­‐à-­‐vis du développement d'un alcoolisme chronique à l'âge adulte. Objectifs du travail : en s'appuyant sur une revue de la littérature, ce travail a pour objectif d'expliquer les comportements qui émergent à l'adolescence à la lumière des modifications neurobiologiques qui s'opèrent durant cette période critique. Au niveau expérimental, nous proposons d'évaluer la propension de rats juvéniles exposés précocement à de l'alcool à développer un comportement d'abus de consommation d'alcool à l'âge adulte en comparaison avec un groupe contrôle. Dans un deuxième temps nous souhaitons déterminer la propension des rats exposés précocement à de l'alcool à montrer une préférence pour l'alcool par rapport à la saccharine, puis par rapport à de l'eau en comparaison au groupe contrôle. Méthode : nous comparons deux groupes de rongeurs adolescents (âgés de 32 jours à 67 jours). Le groupe test (groupe E, n=8), qui est exposé par un accès ad libitum à une solution d'éthanol 10 % contenant de la saccharine 0.2%, ceci afin de limiter l'aspect gustatif aversif de l'éthanol. Et le groupe témoin (groupe S, n=8), qui est exposé par un accès ad libitum à une solution de saccharine 0.2%. Ce conditionnement se fait sur 13 semaines. Une fois atteinte l'âge adulte, les animaux sont ensuite entraînés à appuyer sur un levier afin de recevoir de l'éthanol (0,1 ml d'une solution à 10%). Nous nous proposons d'évaluer la quantité d'alcool ainsi consommée, puis la motivation des animaux pour obtenir de l'éthanol et enfin leur capacité de résistance à un choc électrique non douloureux mais aversif, lorsque celui-­‐ci est associé à l'éthanol. Enfin, nous évaluerons, via un paradigme de choix à deux leviers, la propension des animaux à choisir de consommer volontairement de l'éthanol quand ils ont le choix entre de l'éthanol 10% et une solution de saccharine à différentes concentrations, puis entre de l'éthanol 10% et de l'eau. Résultats : la phase de tests de comportements à risque d'abus ne permet pas de mettre en évidence une différence significative entre les deux groupes. La phase de test de choix montre une diminution significative du pourcentage d'appuis sur le levier associé à la saccharine avec la diminution de la concentration de saccharine pour les deux groupes. Le groupe S a un pourcentage d'appuis sur le levier associé à l'éthanol significativement plus important que les rats du groupe E et a tendance à préférer l'éthanol pour une concentration de saccharine plus grande que le groupe E. Le groupe S montre également une préférence significative pour l'éthanol quand il n'a plus que le choix avec l'eau alors que le groupe E ne montre pas de préférence. Conclusions : chez des rats élevés dans les mêmes conditons, la consommation précoce d'éthanol n'est pas un facteur de risque de comportements d'abus de consommation d'alcool à l'âge adulte. Cependant un phénomène dit de « sensiblisation croisée » entre le goût sucrée et l'éthanol a été soulevé au cours de cette étude permettant de se questionner sur l'impact d'une consommation intermittente de substances au goût sucré à l'adolescence sur la consommation d'alcool à l'âge adulte.

Improving QPF by blending techniques at the Meteorological Service of Catalonia

The current operational very short-term and short-term quantitative precipitation forecast (QPF) at the Meteorological Service of Catalonia (SMC) is made by three different methodologies: Advection of the radar reflectivity field (ADV), Identification, tracking and forecasting of convective structures (CST) and numerical weather prediction (NWP) models using observational data assimilation (radar, satellite, etc.). These precipitation forecasts have different characteristics, lead time and spatial resolutions. The objective of this study is to combine these methods in order to obtain a single and optimized QPF at each lead time. This combination (blending) of the radar forecast (ADV and CST) and precipitation forecast from NWP model is carried out by means of different methodologies according to the prediction horizon. Firstly, in order to take advantage of the rainfall location and intensity from radar observations, a phase correction technique is applied to the NWP output to derive an additional corrected forecast (MCO). To select the best precipitation estimation in the first and second hour (t+1 h and t+2 h), the information from radar advection (ADV) and the corrected outputs from the model (MCO) are mixed by using different weights, which vary dynamically, according to indexes that quantify the quality of these predictions. This procedure has the ability to integrate the skill of rainfall location and patterns that are given by the advection of radar reflectivity field with the capacity of generating new precipitation areas from the NWP models. From the third hour (t+3 h), as radar-based forecasting has generally low skills, only the quantitative precipitation forecast from model is used. This blending of different sources of prediction is verified for different types of episodes (convective, moderately convective and stratiform) to obtain a robust methodology for implementing it in an operational and dynamic way.