Superheavy nuclei in relativistic effective Lagrangian model

Isotopic and isotonic chains of superheavy nuclei are analyzed to search for spherical double shell closures beyond Z=82 and N=126 within the new effective field theory model of Furnstahl, Serot, and Tang for the relativistic nuclear many-body problem. We take into account several indicators to identify the occurrence of possible shell closures, such as two-nucleon separation energies, two-nucleon shell gaps, average pairing gaps, and the shell correction energy. The effective Lagrangian model predicts N=172 and Z=120 and N=258 and Z=120 as spherical doubly magic superheavy nuclei, whereas N=184 and Z=114 show some magic character depending on the parameter set. The magicity of a particular neutron (proton) number in the analyzed mass region is found to depend on the number of protons (neutrons) present in the nucleus.

Kinematically complete analysis of the CLAS data on the proton structure Function F2 in a Regge-Dual model

The recently measured inclusive electron-proton cross section in the nucleon resonance region, performed with the CLAS detector at the Thomas Jefferson Laboratory, has provided new data for the nucleon structure function F2 with previously unavailable precision. In this paper we propose a description of these experimental data based on a Regge-dual model for F2. The basic inputs in the model are nonlinear complex Regge trajectories producing both isobar resonances and a smooth background. The model is tested against the experimental data, and the Q2 dependence of the moments is calculated. The fitted model for the structure function (inclusive cross section) is a limiting case of the more general scattering amplitude equally applicable to deeply virtual Compton scattering. The connection between the two is discussed.

Proton emission off nuclei induced by kaons in flight

We study the (K-, p) reaction on nuclei with a 1 GeV/c momentum kaon beam, paying special attention to the region of emitted protons having kinetic energy above 600 MeV, which was used to claim a deeply attractive kaon nucleus optical potential. Our model describes the nuclear reaction in the framework of a local density approach and the calculations are performed following two different procedures: one is based on a many-body method using the Lindhard function and the other is based on a Monte Carlo simulation. The simulation method offers flexibility to account for processes other than kaon quasielastic scattering, such as K- absorption by one and two nucleons, producing hyperons, and allows consideration of final-state interactions of the K-, the p, and all other primary and secondary particles on their way out of the nucleus, as well as the weak decay of the produced hyperons into pi N. We find a limited sensitivity of the cross section to the strength of the kaon optical potential. We also show a serious drawback in the experimental setup-the requirement for having, together with the energetic proton, at least one charged particle detected in the decay counter surrounding the target-as we find that the shape of the original cross section is appreciably distorted, to the point of invalidating the claims made in the experimental paper on the strength of the kaon nucleus optical.

Quantification of permanent and variable charges in reference soils of the State of Pernambuco, Brazil

The electrical charges in soil particles are divided into structural or permanent charges and variable charges. Permanent charges develop on the soil particle surface by isomorphic substitution. Variable charges arise from dissociation and association of protons (H+), protonation or deprotonation, and specific adsorption of cations and anions. The aim of this study was to quantify the permanent charges and variable charges of Reference Soils of the State of Pernambuco, Brazil. To do so, 24 subsurface profiles from different regions (nine in the Zona da Mata, eight in the Agreste, and seven in the Sertão) were sampled, representing approximately 80 % of the total area of the state. Measurements were performed using cesium chloride solution. Determination was made of the permanent charges and the charges in regard to the hydroxyl functional groups through selective ion exchange of Cs+ by Li+ and Cs+ by NH4+, respectively. All the soils analyzed exhibited variable cation exchange capacity, with proportions from 0.16 to 0.60 and an average of 0.40 when related to total cation exchange capacity.

Evaluation des pratiques d'irrigation, de fertilisation et d'application de pesticides dans l'agriculture périurbaine de Dakar, Sénégal

RESUMEL'agriculture urbaine et périurbalne - nommée ci-après AU - est un thème fort de recherche transversale, au vu des nombreux enjeux économiques, sociaux et environnementaux. L'objectif de cette recherche était de contribuer à une meilleure connaissance des processus de transfert de polluants et du cycle des nutriments à l'échelle locale, afin de déterminer sous quelles conditions l'AU de Dakar peut être pratiquée sans porter atteinte à la santé et à l'environnement.Une approche basée sur l'étude des processus géochimiques dans ie sol jusqu'à la nappe a été choisie, à l'échelle de la parcelle cultivée et à une échelle un peu plus large de la zone périurbaine de Dakar pour déterminer les influences du type d'occupation du sol.L'évaluation des impacts de l'irrigation avec des eaux usées brutes et des eaux de nappe saumâtres sur la qualité des sols (chapitre 2) a montré que l'alcalinité et les teneurs en calcium élevées des eaux saumâtres induisent la précipitation de CaC03 dans l'horizon superficiel du sol. Na remplace consécutivement Ca sur le complexe argilo-humique du sol et les bicarbonates diminuent dans la solution du sol. Le carbone organique dissout (COD) augmente significativement dans la solution du sol et dans la nappe sous-jacente. Malgré l'alcalinité et les teneurs très élevées en calcium des eaux usées, il y a peu de précipitation de CaC03 dans l'horizon superficiel du sol et une faible augmentation du sodium échangeable ESP. La nitrification de l'ammonium des eaux usées (moy 190mg/L à Pikine) produit des protons, qui ne sont plus tamponnés par les bicarbonates exportés hors du profil. Il y a alors une nette baisse de pH des sols irrigués par des eaux usées non traitées. Les sols irrigués par des eaux usées et saumâtres stockent moins de C et Ν que les sols de référence.L'évaluation de l'influence de l'occupation des sols en zone périurbaine sur à la nappe phréatique peu profonde (chapitre 3) a permis de déterminer les traceurs représentatifs de l'occupation du sol, à savoir Br/CI, NO3/CI et δ180-Ν03 pour l'irrigation par des eaux usées, pH et δ15Ν-Ν03 pour l'irrigation par des eaux de nappe, et Rb+Cr et Κ pour les lixiviats de fosses septiques. Ce chapitre a mis en évidence des points importants de la dynamique de l'azote en zone périurbaine sous deux occupations du sol : (1) la dénitrification est un processus important dans l'agrosystème périurbain de Dakar en bas de dune, dans les gleysols où l'on trouve des conditions temporairement réduites et un substrat organique favorables aux microorganismes de la dénitrification. Les teneurs en nitrates sont presque nulles avec irrigation d'eau de nappe. (2) en bas de pente, mais avec irrigation quotidienne par les eaux usées, l'apport continu d'ammonium inhibe probablement la dénitrification, mais favorise la volatilisation. (3) la nitrification de l'ammonium dans la nappe lors de la lixiviation des fosses septiques se distingue de la nitrification de l'ammonium dans la zone non saturée dans la zone d'agriculture périurbaine par la composition isotopique de l'oxygène de l'eau. Une comparaison des flux d'azote entre l'agrosystème et les quartiers périurbains de Dakar (chapitre 4) ont révélé que ces derniers étaient du même ordre de grandeur par unité de surface, à savoir 2-4 tonnes Ν /ha/an.L'évaluation des flux de pesticides dans l'agrosystème et des risques induits pour les eaux souterraines (chapitre 5) a révélé un fiux total de pesticides de 60kg/ha/an, totalisant 15 matières actives. Seules deux de ces matières actives sont autorisées par le comité des pesticides sahélien. Les pesticides les plus utilisés par les producteurs sont l'organochloré dicofol, les organophosphorés methamidophos, dimethoate et fenithrotion ainsi que le cabamate methomyl. Les flux les plus importants sont de 9 à 7 kg/ha/an (methomyl, methamidophos, ethoprophos et dicofol). Les pesticides qui présentent un risque élevé de contamination des eaux souterraines et qui devraient être prioritaires pour un suivi analytique sont : le carbofuran, le dimethoate, l'ethoprophos et le methomyl.En conclusion, une meilleure gestion de la fertilisation est nécessaire dans la zone d'AU de Dakar, afin de (1) réduire les pertes gazeuses qui contribuent à l'effet de serre, (2) de ralentir la minéralisation du carbone et de l'azote organiques pour créer un stock de C et Ν dans ces sols, (3) de limiter le lessivage dans la nappe et enfin, 4) d'augmenter l'efficacité d'utilisation de Ν par les plantes. Une optimisation de l'irrigation devrait limiter l'alcalinisation secondaire. Enfin, la mise en place d'une lutte intégrée ou biologique contre les ravageurs est indispensable afin de minimiser les risques pour les eaux souterraines et les mares permanentes.ABSTRACTUrban and periurban agriculture (UA) is an important issue in southern countries, because of its key role in their social and economical development and its environmental concern. The goal of this study was to contribute to a better understanding of pollutant transfer and nutrient cycling at the local scale, in order to implement the necessary improvements to guarantee the sustainability of this practice.An approach based on geochemical processes occurring in the vadose zone from the surface down to the groundwater level was chosen, at the scale of cultivated plots and at the regional scale of Dakar periurban areas, to determine the influence of land use.The assessment of irrigation with untreated domestic wastewater and brackish water on soil quality (chapter 2) showed: (1) that the high alkalinity and calcium contents of brackish water induce CaC03 precipitation in the top layer of the soil and therefore a replacement of Ca by Na on the clay- humic complexes, strongly marked during the dry season. Dissolved organic carbon (DOC) increased significantly in the soil solution and in the underlying groundwater. (2) in spite of the similarly high alkalinity and Ca contents of waste water, there is only little CaC03 precipitation and a low increase of the percentage of exchangeable sodium (ESP) in the soil top layer. The nitrification of the ammonium of wastewater (mean 190 mg/L in Pikine) produces protons, which are not any more buffered by bicarbonates exported out of the soil profile, which leads to a net decline of soil pH. Both soils irrigated with untreated wastewater and brackish water store less of C and Ν than soils irrigated with non saline groundwater.The assessment of the impact of land use on the shallow groundwater (chapter 3) allowed determining representative tracers of the land use. Low Br/CI ratio, high NO3/CI ratio and low δ1βΟ- nitrate indicated the influence of wastewater; high pH and high 515N-nitrates indicated the influence of brackish water together with high amendments of organic fertilizers; high Rb+Cr and Κ indicated the influence of poor sanitation facilities in periurban districts (septic tank leakage). This chapter also pointed out the following facts about the nitrogen dynamics : (1) denitrification is a key-process in the Dakar UA agrosystem in the gleysols irrigated with groundwater. The underlying groundwater is almost nitrate free. (2) in the Gleysols irrigated with waste water, ammonium inhibits denitrification but facilitate ammoniac volatilization. A comparison of nitrogen balance between the UA agrosystem and the periurban districts of Dakar (chapter 4) revealed similar flows per surface unit, namely 2-4 tons Ν / ha / year.The evaluation of pesticides use in the UA agrosystem and the risk assessment for the groundwater (chapter 5) revealed a total flow of pesticides of 60kg / ha / year, totalizing 15 active substances. Only two of these are authorized by the Sahelian Pesticides Committee. The most used pesticides are dicofol (organochlorinated), methamidophos, dimethoate and fenithrotion (organophosphate) as well as methomyl. (carbamate). The most important flows vary between 9 to 7 kg / ha / year. Pesticides with a high risk of groundwater contamination - according to SIRIS and EPRIP 2 indicators - are: carbofuran, dimethoate, ethoprophos and methomyl. These substances should be established as a priority for an analytical follow-up in the different environmental compartments.In conclusion, a better management of the fertilization is necessary in the Dakar UA, (1) to reduce the gaseous losses which contribute to greenhouse emissions (2) to slow down the mineralization of the organic carbon and the nitrogen, in order to enhance the C and Ν stock in these soils, (3) to limit the nitrate leaching in the groundwater and finally, 4) to increase the N-use efficiency of plants. An optimization of the irrigation scheme should limit the secondary sodisation if coupled with an increase the stable organic matter of the soil. An integrated or biologic crop pest strategy is urgently needed to minimize risks with respect to ground and surface water (ponds used for fishing).RESUME LARGE PUBLICL'agriculture mondiale connaît actuellement une crise majeure, affectée par les changements climatiques, la sécurité alimentaire et les dégradations de l'environnement. Elle n'a plus le rôle unique de produire, mais devient un élément essentiel de la protection des ressources naturelles et du paysage. Les politiques agricoles basées sur les marchés mondiaux devront se réorienter vers une agriculture locale basée sur le développement durable.La production alimentaire située dans l'enceinte des villes, nommée agriculture urbaine ou périurbaine (AU ci-après) joue un rôle important dans le contexte actuel d'accroissement de la population et de la pauvreté urbaines. L'AU concerne en effet la majorité des mégapoies du monde, fait vivre plus de 200 millions de personnes dans les pays du Sud, fournit jusqu'à 80% de la demande urbaine en certains produits frais, fait barrière à l'extension urbaine et permet un recyclage de certains déchets urbains. L'AU a pour particularité d'être à cheval entre des politiques rurales et urbaines, d'où un délaissement ce cette activité au secteur informel. Ce qui a développé de nombreuses stratégies à risques, comme à Dakar, où les petits producteurs périurbains irriguent quotidiennement avec des eaux usées domestiques par manque d'accès à une eau de bonne qualité et pour raccourcir les cycles de production. L'extrême précarité foncière des acteurs de l'AU de Dakar les empêchent d'investir à long terme et induit des pratiques inadéquates d'irrigation, d'usage de pesticides et de fertilisation de ces sols sableux.L'objectif de cette recherche était de contribuer à une meilleure connaissance des processus de transfert de polluants et du cycle des nutriments à l'échelle des parcelles cultivées par des eaux usées et des eaux saumâtres, afin de déterminer sous quelles conditions l'AU de Dakar peut être pratiquée et surtout maintenue sans porter atteinte à la santé et à l'environnement. Pour cela, une approche basée sur l'étude des processus géochimiques dans le sol jusqu'à la nappe a été choisie, à l'échelle de la parcelle cultivée et à une échelle un peu plus large de la zone périurbaine de Dakar pour déterminer les influences du type d'occupation du sol.Les résultats principaux de cette étude ont montré que (1) il y a un processus de salinisation anthropique des sols (sodisation) lors d'irrigation avec des eaux de nappe saumâtres, un processus accentué en saison sèche et lors d'années à pluviométrie déficitaire. Bien que les eaux usées soient aussi salines que les eaux de nappe, la salinisation des sols irrigués' par des eaux usées est limitée par l'ammonium présent dans les eaux usées (moy 190mg NH4/L à Pikine) qui produit de l'acidité lors de la transformation en nitrates dans le sol (nitrification). (2) les sols irrigués par des eaux usées (EU) stockent moins de C et Ν que les sois de référence, ce qui montrent bien que l'azote des eaux usées n'est pas disponible pour les plantes, mais est lessivé dans la nappe (100 à 450 mg/L N03 sous irrigation par EU, alors que la limite de OMS est de 50mg/L). (3) l'utilisation des isotopes stables des nitrates et des éléments traces, notamment le bore et le brome, ont permis de distinguer l'influence de l'irrigation par des eaux usées, de l'irrigation par des eaux de nappe et des lixiviats de fosses septiques sur les propriétés de la nappe. (4) Le processus de la dénitrification (atténuation naturelle des concentrations en nitrates de la nappe par biotransformation en azote gazeux) est important dans les zones basses de l'agrosystème périurbain de Dakar, sous irrigation par eaux naturelles (ΝΟ3 < 50mg/L). Tandis que sous habitat sans assainissement adéquat, les nitrates atteignent 300 à 700 mg/L. (5) Le flux total de pesticides dans l'AU est énorme (60kg/ha/an) totalisant 15 pesticides, dont deux seulement sont autorisés. Les pesticides les plus utilisés sont des insecticides organophosphorés et organochlorés classés extrêmement dangereux à dangereux par l'OMS, appliqués à des doses de 2 à 9 kg/ha/an. Les pesticides qui ont montré un risque élevé de contamination des eaux souterraines avec les indicateurs SIRIS et EPRIP2 sont : le carbofuran, le dimethoate, l'ethoprophos et le methomyl.En conclusion, nous recommandons la reconstitution d'un horizon superficiel des sols riche en matière organique stable et structuré par production locale de compost. Cette mesure réduira les pertes gazeuses contribuant à l'effet de serre, augmentera le stock de Ν dans ces sols, alors utilisable par les plantes et permettra de diminuer l'irrigation car la capacité de rétention de l'eau dans le sol sera accru, ce qui limitera le lessivage des nitrates dans la nappe et l'alcalinisation secondaire. Enfin, la mise en place d'une lutte intégrée ou biologique contre les ravageurs est indispensable afin de minimiser les risques pour les eaux souterraines et lesmares permanentes.

Insights into the molecular machinery of piecemeal microautophagy of the nucleus in "Saccharomyces cerevisiae"

Résumé : La microautophagie du noyau est un processus découvert chez la levure S. cerevisiae qui vise la dégradation de portions nucléaires dans la lumière vacuolaire. Ce processus appelé PMN (de l'anglais Piecemeal Microautophagy of the Nucleus) est induit dans des conditions de stress cellulaire comme la privation de nutriments, mais également par l'utilisation d'une drogue : la rapamycine. La PMN est due à l'interaction directe d'une protéine de la membrane externe de l'enveloppe nucléaire Nvj1p, et d'une protéine de la membrane vacuolaire Vac8p. L'interaction de ces deux protéines forme la jonction noyau-vacuole. Cette jonction guide la formation d'une invagination, qui englobe et étire vers la lumière vacuolaire une partie du noyau sous la forme d'un sac. Il s'en suit la libération d'une vésicule dégradée par les hydrolases. Les mécanismes moléculaires intervenant à différentes étapes de ce processus sont inconnus. Le but de ma thèse est de mettre en évidence de nouveaux acteurs qui interviennent dans la PMN. Dans la première partie de cette étude, nous présentons une procédure de sélection à la recherche de candidats jouant un rôle dans la PMN. Cette sélection a été effectuée dans la collection de mutants commercialisée chez Euroscarf. La procédure reposait sur l'observation que le nucléole (représenté par Nop1p) est le substrat préférentiel de la PMN dans des expériences de microscopie faites après induction de la PMN avec la rapamycine. Nous avons ainsi transformé la collection de mutants avec un plasmide portant le marqueur du nucléole Noplp. Par la suite, nous avons cherché par microscopie les mutants incapables de transférer Nop1p du noyau à la vacuole. Nous avons trouvé 318 gènes présentant un défaut de transfert de Nop1p par PMN. Ces gènes ont été classés par grandes familles fonctionnelles et aussi par leur degré de défaut de PMN. Egalement dans cette partie de l'étude, nous avons décrit des mutants impliqués dans le processus, à des étapes différentes. Dans la seconde partie de l'étude, nous avons regardé l'implication et le rôle de la V-ATPase, (une pompe à protons de la membrane vacuolaire}, sélectionnée parmi les candidats, dans le processus de PMN. Les inhibiteurs de ce complexe, comme la concanamycineA, bloquent l'activité PMN et semblent affecter le processus à deux étapes différentes. D'un autre côté, les jonctions «noyau-vacuole »forment une barrière de diffusion au niveau de la membrane vacuolaire, de laquelle Vphlp, une protéine de la V-ATPase, est exclue.

The role of the vacuolar H+ - ATPase in membrane fusion

RésuméLa H+-ATPase vacuolaire (V-ATPase) est un complexe enzymatique composé de deux secteurs multimériques (VQ et Vi) dont l'association dans la cellule est réversible. Le secteur intramembranaire de la V-ATPase (V0) interagit physiquement avec des protéines SNARE et stimule la fusion homotypique des vacuoles de la levure (lysosomes), la sécrétion de neurotransmetteurs et d'insuline, la fusion entre phagosome et lysosome ainsi que la sécrétion des corps multivésiculaires par un mécanisme inconnu. Dans cette étude j'ai identifié des résidues d'acides amines situés dans des sous-unités de V0 impliqués dans le mécanisme de fusion des vacuoles mais non essentiels pour l'acidification vacuolaire par la V-ATPase. j'ai utilisé un protocole de mutagenèse aléatoire pour produire des libraries de mutants des sous unités de V0. Ces libraries ont été analysées in vivo afin d'identifier des alleles qui permettent la translocation des protons mais produisent une vacuole fragmentée, phénotype indiquant un défaut dans la fusion membranaire. Les vacuoles des mutants ont été isolées et caractéisées en utilisant une grande variété d'outils biochimiques pour déterminer précisément l'impact des différentes mutations sur l'accomplissement d'événements clés du processus de fusion.J'ai identifié des mutations associées à des défauts spécifiques de la fusion dans plusieurs sous-unités de V0. Dans les protéolipides c, c' et c" ces mutations se concentrent dans la partie cytosolique des domaines transmembranaires. Elles renforcent les associations entre les secteurs de la V-ATPase et entre V0 et les SNAREs. Dans la fusion vacuolaire ces mutations permettent la formation de complexes SNAREs en trans mais inhibent l'induction de la fusion. Par contre, la deletion de la sous- unité d influence les étapes de la fusion qui précèdent la formation des complexes trans-SNAREs. Mes résultats démontrent que V0 joue des rôles différents dans plusieurs étapes de la fusion et que ces fonctions sont liées au système des SNAREs. Ils différencient génétiquement les activités de V0 dans la translocation des protons et dans la fusion et identifient de nombreux résidus importants pour la fusion vacuolaire. De plus, compte tenu de la grande conservation de sequence des protéolipides chez les eukaryotes les mutations identifiées dans cette l'étude apportent de nouvelles informations pour analyser la fonction de V0 dans des organismes multicellulaires pour lesquels la function catalytique de la V-ATPase est essentielle à la survie.Résumé pour le large publicLe transport de protéines et de membranes est important pour maintenir la fonction des organelles dans la cellule. Il s'excerce au niveau des vesicules. La fusion membranaire est un processus élémentaire de ce transport. Pour fusionner deux membranes, il faut la coordination de deux activités: le rapprochement et la déstabiiization des deux membranes. La collaboration d'un ensemble de proteins conservés chez les eukaryotes, est nécessaire pour catalyser ces activités. Les proteins SNAREs sont les protagonistes principaux dans la fusion membranaire. Néanmoins, d'autres protéines, comme des Rab-GTPases et des chaperonnes, sont nécessaires pour permettre ce phénomène de fusion. Toutes ces protéines sont temporairement associées avec les SNAREs et leur fonction dans la fusion membranaire est souvent directement liée à leur activité dans cette association. Le secteur transmembranaire V0 de la V-ATPase rnteragit avec des SNAREs et est essentiel pour la fusion dans une variété de systèmes modèles comme la mouche, la souris et la levure. Le secteur V0 est composé de six protéines différentes. Avec te secteur Va, qui réside dans le cytosol, il forme la V-ATPase dont la fonction principale est l'acidification des organelles par translocation des protons à travers la membrane par un mécanisme ressemblant à celui d'une pompe. V0joue un role dans la fusion membranaire, indépendamment de son activité catalytique liée au pompage des protons, et ce rôle est encore largement méconnu à ce jour. Le but de ma thèse était de mieux comprendre l'implication de V0 dans ce contexte.Pour étudier des activités liées à la V-ATPase, la levure est un excellent modèle d'étude car elle survie à une inactivation de l'enzyme alors que le meme traitement serait léthal pour des organismes multicellulaires. Dans ma thèse j'ai utilisé la fusion homotypique de la vacuole de levure comme système modèle pour étudier le rôle de V0 dans la fusion. J'ai muté des gènes qui encodent des sous- unités de V0 et les ai introduit dans des souches privées des gènes respectifs. Dans les librairies de souches portant différentes versions de ces gènes j'ai cherché des clones exprimant une V-ATPase intacte et fonctionnelle mais qui possèdent une vacuole fragmentée. Le plus souvent, une vacuole fragmentée indique un défaut dans la fusion vacuolaire. Dans les trois types de protéolipides qui composent un cylindre dans le secteur V0, j'ai trouvé des clones avec une vacuole fragmentée. Après avoir isolé les mutations responsable de ce type de morphologie vacuolaire, j'ai isolé les vacuoles de ces clones pour étudier leur activités dans différentes étapes de la fusion vacuolaire. Les résultats de ces analyses mettent en évidence une implication de V0 dans plusieurs étapes de la fusion vacuolaire. Certaines mutations sélectionnées dans mon étude inhibent une étape précoce de la fusion qui inclue la dissociation des complexes SNARE, tandis que d'autres mutations inhibent une étape tardive du processus de fusion qui inclue la transmission d'une force disruptive dans la membrane.AbstractThe membrane-integral V0 sector of the vacuolar H+-ATPase (V-ATPase) interacts with SNARE proteins. V0 stimulates fusion between yeast vacuoles (lysosomes) (Peters et al., 2001b), secretion of neurotransmitters and insulin (Hiesinger et al., 2005a, Sun-Wada et al., 2006a), phagosome-lysosome fusion (Peri and Nusslein-Volhard, 2008) and secretion of multivesicular bodies (Liegeois et al., 2006b) by a yet unknown mechanism. In my thesis, I identified sites in V0 subunits that are involved in yeast vacuole fusion but dispensable for the proton pumping by the V-ATPase. I randomly mutagenized V0 subunits and screened in vivo for mutant alleles that support proton pumping but cause fragmented vacuoles, a phenotype indicative of a fusion defect. Mutant vacuoles were isolated and analyzed in a cell-free system, allowing assay of key events in fusion, such as trans-SNARE pairing, lipid transition and fusion pore opening (Reese et al., 2005b).Mutants with selective fusion defects were found in several V0 subunits. In the proteolipids c, c' and c", critical mutations are concentated in the cytosolic half of the transmembrane domains. These mutations rendered the V-ATPase holoenzyme more stable and modulated V0-SNARE associations. In vacuole fusion critical proteolipid mutations permitted trans-SNARE pairing but impeded the induction of lipid flow between the membranes. Deletion of subunit d, by contrast, influenced early stages of fusion that precede trans-SNARE pairing. My results show that V0 acts in several steps of the fusion process and that its function is intimately connected to the SNARE system. They genetically separate the proton pump and fusion activities of V0 and identify numerous critical residues. Given the high sequence conservation of proteolipids in eukaryotic life, the identified mutations may be helpful in analyzing the fusion function of V0 also in mammalian cells, where V- ATPase pump function is essential for survival.

Utility of a biopsy in suspicious pigmented iris tumors.

BACKGROUND: In the presence of pigmented iris lesions evocative of malignant melanoma and implying oncological treatment, a foregoing biopsy to exclude a benign lesion may seem a reasonable approach. After examining patient files, the utility of such a diagnostic approach was explored. MATERIAL AND METHODS: Retrospective, consecutive histopathologic case series of 10 pigmented iris tumor specimens excised since 1993. Histopathologic diagnosis was compared with final diagnosis and outcome in the patient's medical chart. RESULTS: Five biopsies had only nevus cells, whereas ulterior clinical data or histopathologic examinations were compatible with the diagnosis of malignant melanoma. One biopsy contained insufficient sample tissue. Four biopsies confirmed clinical suspicion of iris melanoma. CONCLUSION: In the current case series, 6 out of 10 biopsies provided a falsely reassuring negative or an inconclusive result. Modern management techniques such as ultrasound biomicroscopy and proton therapy of the whole anterior segment have equally diminished indications for a biopsy. In cases clinically evocative of iris melanoma, a biopsy has only a relative value.

In vivo measurement of glycine with short echo-time 1H MRS in human brain at 7 T.

OBJECT: To determine whether glycine can be measured at 7 T in human brain with (1)H magnetic resonance spectroscopy (MRS). MATERIALS AND METHODS: The glycine singlet is overlapped by the larger signal of myo-inositol. Density matrix simulations were performed to determine the TE at which the myo-inositol signal was reduced the most, following a single spin-echo excitation. (1)H MRS was performed on an actively shielded 7 T scanner, in five healthy volunteers. RESULTS: At the TE of 30 ms, the myo-inositol signal intensity was substantially reduced. Quantification using LCModel yielded a glycine-to-creatine ratio of 0.14 +/- 0.01, with a Cramer-Rao lower bound (CRLB) of 7 +/- 1%. Furthermore, quantification of metabolites other than glycine was possible as well, with a CRLB mostly below 10%. CONCLUSION: It is possible to detect glycine at 7 T in human brain, at the short TE of 30 ms with a single spin-echo excitation scheme.

Role of the V-ATPase in regulation of the vacuolar fission-fusion equilibrium.

Like numerous other eukaryotic organelles, the vacuole of the yeast Saccharomyces cerevisiae undergoes coordinated cycles of membrane fission and fusion in the course of the cell cycle and in adaptation to environmental conditions. Organelle fission and fusion processes must be balanced to ensure organelle integrity. Coordination of vacuole fission and fusion depends on the interactions of vacuolar SNARE proteins and the dynamin-like GTPase Vps1p. Here, we identify a novel factor that impinges on the fusion-fission equilibrium: the vacuolar H(+)-ATPase (V-ATPase) performs two distinct roles in vacuole fission and fusion. Fusion requires the physical presence of the membrane sector of the vacuolar H(+)-ATPase sector, but not its pump activity. Vacuole fission, in contrast, depends on proton translocation by the V-ATPase. Eliminating proton pumping by the V-ATPase either pharmacologically or by conditional or constitutive V-ATPase mutations blocked salt-induced vacuole fragmentation in vivo. In living cells, fission defects are epistatic to fusion defects. Therefore, mutants lacking the V-ATPase display large single vacuoles instead of multiple smaller vacuoles, the phenotype that is generally seen in mutants having defects only in vacuolar fusion. Its dual involvement in vacuole fission and fusion suggests the V-ATPase as a potential regulator of vacuolar morphology and membrane dynamics.

Scleritis after proton therapy in uveal melanoma [Skleritis nach Protonentherapie bei Aderhautmelanom]

BACKGROUND: Sclera is a very radioresistant tissue and scleritis after proton therapy has not been described so far. HISTORY AND SIGNS: Four female patients, aged between 31 and 74 years, were treated with proton therapy for uveal melanoma (height range: 2.2 - 3.5 mm), located in the macula, the superior equator and 2 in the ciliary body. All patients had a history of a previous or active inflammatory disease and developed scleritis after radiotherapy. THERAPY AND OUTCOME: Two patients had infectious scleritis and were treated with adequate antibiotic therapy. After systemic corticotherapy, 3 patients recovered completely; the remaining patient was managed with additional immunosuppressive treatment as well as a conjunctival and scleral graft, but has not become pain free yet. CONCLUSION: Scleritis is a possible complication after proton therapy, probably on an ischemic basis, where there is a predisposing factor such as inflammatory systemic disease.

Acid inhibition on the first day of dosing : comparison of four proton pump inhibitors

RESUME Introduction: Les inhibiteurs de la pompe à protons sont actuellement considérés comme les médicaments de choix pour le traitement des affections peptiques comme l'ulcère gastroduodénal et l'oesophagite de reflux. La rapidité, ainsi que le degré d'inhibition de la sécrétion gastrique acide sont importants pour le contrôle optimal des symptômes ainsi que pour le traitement de ces affections. But : Le but principal de cette étude a été de comparer, chez les sujets asymptomatiques non infectés par H. pylori, par pH-métrie intragastrique de 24 heures, la rapidité et la durée de l'action antisécrétoire de doses uniques de rabéprazole 20 mg, d'oméprazole capsule 20 mg, d'oméprazole en comprimé MUPS (« Multiple Unit Pellet System ») 20 mg, de pantoprazole 40 mg et de lansoprazole 30 mg, respectivement. Matériel et méthodes : Cette étude, effectuée en double aveugle et randomisée, a été conduite de manière croisée chez 18 sujets H. pylori-négatifs. Une pH-métrie de 24 heures a été effectuée le jour de l'administration du médicament (dose unique de rabéprazole 20 mg, de lansoprazole 30mg, de pantoprazole 40 mg, d'oméprazole capsule 20 mg, d'oméprazole MUPS comprimé 20mg, ou de placebo). Résultats : Le pH intragastrique médian (3.4 vs. 2.9, 2.2, 1.9 et 1.8, respectivement; p≤ 0.03) et le temps avec un pH supérieur à 4 pendant les 24 heures suivant la prise du médicament (8.0 heures vs. 7.4, 4.9, 2.9, et 3.0, respectivement; p≤ 0.003) ont été statistiquement plus élevés avec le rabéprazole qu'avec le lansoprazole, le pantoprazole, l'oméprazole capsule, l'oméprazole comprimé MUPS, ou le placebo. Les valeurs du pH pendant les périodes diurnes et nocturnes étaient plus hautes avec le rabeprazole et le lansoprazole qu'avec le pantoprazole, l'oméprazole capsule, et l'oméprazole comprimé MUPS (p≤0.04). Conclusion : Le rabéprazole s'est montré le plus efficace de tous les inhibiteurs de pompe à protons étudiés durant le premier jour de l'administration du médicament. SUMMARY Background: Rapid and consistent acid suppression on the first day of dosing may be important in treating acid-related disorders. Aim: To compare the antisecretory activity and onset of action of single doses of rabeprazole, lansoprazole, pantoprazole, omeprazole capsule, omeprazole multiple unit pellet system (MUPS) tablet and placebo in healthy Helicobacter pylori-negative subjects. Methods: This cross-over, double-blind, randomized study was performed in 18 H. pylori-negative subjects. Twenty-four-hour intragastric pH monitoring was performed on the day of treatment (once-daily dose of rabeprazole 20 mg, lansoprazole 30 mg, pantoprazole 40 mg, omeprazole capsule 20 mg, omeprazole MUPS tablet 20 mg or placebo). Results: The intragastric pH (3.4) and time at pH > 4 during the 24 h post-dose (8.0 h) were significantly greater with rabeprazole than with lansoprazole, pantoprazole, omeprazole capsule, omeprazole MUPS tablet or placebo (P ≤ 0.04 for rabeprazole vs. the others). Daytime and night-time pH values were higher with rabeprazole and lansoprazole than with pantoprazole, omeprazole capsule and omeprazole MUPS tablet (P ≤ 0.04). Conclusion: Rabeprazole was the most potent acid inhibitor of all the proton pump inhibitors tested during the first day of dosing.

Long-lived States in an intrinsically disordered protein domain

Long-lived states (LLS) are relaxation-favoured eigenstates of J-coupled magnetic nuclei. LLS were measured, along with classical 1H and 15 N relaxation rate constants, in aminoacids of the N-terminal Unique domain of the c-Src kinase (USrc), which is disordered in vitro under physiological conditions. The relaxation rates of LLS are a probe for motions and interactions in biomolecules. LLS of the aliphatic protons of glycines, with lifetimes ca. four times longer than their spin-lattice relaxation times, are reported for the first time in an intrinsically disordered protein domain (IDP). LLS relaxation experiments were integrated with 2D spectroscopy methods, further adapting them for studies on proteins.

Proton NMR of (15)N-choline metabolites enhanced by dynamic nuclear polarization.

Chemical shifts of protons can report on metabolic transformations such as the conversion of choline to phosphocholine. To follow such processes in vivo, magnetization can be enhanced by dynamic nuclear polarization (DNP). We have hyperpolarized in this manner nitrogen-15 spins in (15)N-labeled choline up to 3.3% by irradiating the 94 GHz electron spin resonance of admixed TEMPO nitroxide radicals in a magnetic field of 3.35 T during ca. 3 h at 1.2 K. The sample was subsequently transferred to a high-resolution magnet, and the enhanced polarization was converted from (15)N to methyl- and methylene protons, using the small (2,3)J((1)H,(15)N) couplings in choline. The room-temperature lifetime of nitrogen polarization in choline, T(1)((15)N) approximately 200 s, could be considerably increased by partial deuteration of the molecule. This procedure enables studies of choline metabolites in vitro and in vivo using DNP-enhanced proton NMR.

A combined computational and functional approach identifies new residues involved in pH-dependent gating of ASIC1a.

Acid-sensing ion channels (ASICs) are key receptors for extracellular protons. These neuronal nonvoltage-gated Na(+) channels are involved in learning, the expression of fear, neurodegeneration after ischemia, and pain sensation. We have applied a systematic approach to identify potential pH sensors in ASIC1a and to elucidate the mechanisms by which pH variations govern ASIC gating. We first calculated the pK(a) value of all extracellular His, Glu, and Asp residues using a Poisson-Boltzmann continuum approach, based on the ASIC three-dimensional structure, to identify candidate pH-sensing residues. The role of these residues was then assessed by site-directed mutagenesis and chemical modification, combined with functional analysis. The localization of putative pH-sensing residues suggests that pH changes control ASIC gating by protonation/deprotonation of many residues per subunit in different channel domains. Analysis of the function of residues in the palm domain close to the central vertical axis of the channel allowed for prediction of conformational changes of this region during gating. Our study provides a basis for the intrinsic ASIC pH dependence and describes an approach that can also be applied to the investigation of the mechanisms of the pH dependence of other proteins.