Elucidation of a mechanism of cell lysis by chorhexidine : a biophysical approach

Chlorhexidine is an effective antiseptic used widely in disinfecting products (hand soap), oral products (mouthwash), and is known to have potential applications in the textile industry. Chlorhexidine has been studied extensively through a biological and biochemical lens, showing evidence that it attacks the semipermeable membrane in bacterial cells. Although extremely lethal to bacterial cells, the present understanding of the exact mode of action of chlorhexidine is incomplete. A biophysical approach has been taken to investigate the potential location of chlorhexidine in the lipid bilayer. Deuterium nuclear magnetic resonance was used to characterize the molecular arrangement of mixed phospholipid/drug formulations. Powder spectra were analyzed using the de-Pake-ing technique, a method capable of extracting both the orientation distribution and the anisotropy distribution functions simultaneously. The results from samples of protonated phospholipids mixed with deuterium-labelled chlorhexidine are compared to those from samples of deuterated phospholipids and protonated chlorhexidine to determine its location in the lipid bilayer. A series of neutron scattering experiments were also conducted to study the biophysical interaction of chlorhexidine with a model phospholipid membrane of DMPC, a common saturated lipid found in bacterial cell membranes. The results found the hexamethylene linker to be located at the depth of the glycerol/phosphate region of the lipid bilayer. As drug concentration was increased in samples, a dramatic decrease in bilayer thickness was observed. Differential scanning calorimetry experiments have revealed a depression of the DMPC bilayer gel-to-lamellar phase transition temperature with an increasing drug concentration. The enthalpy of the transition remained the same for all drug concentrations, indicating a strictly drug/headgroup interaction, thus supporting the proposed location of chlorhexidine. In combination, these results lead to the hypothesis that the drug is folded approximately in half on its hexamethylene linker, with the hydrophobic linker at the depth of the glycerol/phosphate region of the lipid bilayer and the hydrophilic chlorophenyl groups located at the lipid headgroup. This arrangement seems to suggest that the drug molecule acts as a wedge to disrupt the bilayer. In vivo, this should make the cell membrane leaky, which is in agreement with a wide range of bacteriological observations.

Sous un même toit? La formation et la transformation des maisonnées dans le Sud du Maroc : le cas des Ammeln (Tafraout, Anti-Atlas)

Thèse réalisée en cotutelle avec l'École des Hautes Études en Sciences Sociales (EHESS, Paris).

Effets des recuits ultra-rapides (10^5 K/s) sur la formation des siliciures métalliques en phase solide

La synthèse de siliciures métalliques sous la forme de films ultra-minces demeure un enjeu majeur en technologie CMOS. Le contrôle du budget thermique, afin de limiter la diffusion des dopants, est essentiel. Des techniques de recuit ultra-rapide sont alors couramment utilisées. Dans ce contexte, la technique de nanocalorimétrie est employée afin d'étudier, in situ, la formation en phase solide des siliciures de Ni à des taux de chauffage aussi élevés que 10^5 K/s. Des films de Ni, compris entre 9.3 et 0.3 nm sont déposés sur des calorimètres avec un substrat de a-Si ou de Si(100). Des mesures de diffraction de rayons X, balayées en température à 3 K/s, permettent de comparer les séquences de phase obtenues à bas taux de chauffage sur des échantillons de contrôle et à ultra-haut taux de chauffage sur les calorimètres. En premier lieu, il est apparu que l'emploi de calorimètres de type c-NC, munis d'une couche de 340 nm de Si(100), présente un défi majeur : un signal endothermique anormal vient fausser la mesure à haute température. Des micro-défauts au sein de la membrane de SiNx créent des courts-circuits entre la bande chauffante de Pt du calorimètre et l'échantillon métallique. Ce phénomène diminue avec l'épaisseur de l'échantillon et n'a pas d'effet en dessous de 400 °C tant que les porteurs de charge intrinsèques au Si ne sont pas activés. Il est possible de corriger la mesure de taux de chaleur en fonction de la température avec une incertitude de 12 °C. En ce qui a trait à la formation des siliciures de Ni à ultra-haut taux de chauffage, l'étude montre que la séquence de phase est modifiée. Les phases riches en m étal, Ni2Si et théta, ne sont pas détectées sur Si(100) et la cinétique de formation favorise une amorphisation en phase solide en début de réaction. Les enthalpies de formation pour les couches de Ni inférieures à 10 nm sont globalement plus élevées que dans le cas volumique, jusqu' à 66 %. De plus, les mesures calorimétriques montrent clairement un signal endothermique à haute température, témoignant de la compétition que se livrent la réaction de phase et l'agglomération de la couche. Pour les échantillons recuits a 3 K/s sur Si(100), une épaisseur critique telle que décrite par Zhang et Luo, et proche de 4 nm de Ni, est supposée. Un modèle est proposé, basé sur la difficulté de diffusion des composants entre des grains de plus en plus petits, afin d'expliquer la stabilité accrue des couches de plus en plus fines. Cette stabilité est également observée par nanocalorimétrie à travers le signal endothermique. Ce dernier se décale vers les hautes températures quand l'épaisseur du film diminue. En outre, une 2e épaisseur critique, d'environ 1 nm de Ni, est remarquée. En dessous, une seule phase semble se former au-dessus de 400 °C, supposément du NiSi2.

Biogenesis of the C. elegans germline syncytium: from nucleation to maturation

La vie commence par la fusion des gamètes pour générer un zygote, dans lequel les constituants à la fois de l'ovocyte et des spermatozoïdes sont partagés au sein d'un syncytium. Le syncytium consiste en des cellules ou tissus dans lesquels des cellules nucléées individuelles distinctes partagent un cytoplasme commun. Alors que l’avantage du syncytium durant la fécondation est tout à fait évident, les syncytia se produisent également dans de nombreux contextes de développement différents dans les plantes, les champignons et dans le règne animal, des insectes aux humains, pour des raisons qui ne sont pas immédiatement évidentes. Par exemple, la lignée germinale de nombreuses espèces de vertébrés et d'invertébrés, des insectes aux humains, présente une structure syncytiale, suggérant que les syncytia constituent des phases conservées de développement de la lignée germinale. Malgré la prévalence commune des syncytia, ces derniers ont cependant confondu les scientifiques depuis des décennies avec des questions telles que la façon dont ils sont formés et maintenus en concurrence avec leurs homologues diploïdes, et quels sont les avantages et les inconvénients qu'ils apportent. Cette thèse va décrire l'utilisation de la lignée germinale syncytiale de C. elegans afin d'approfondir notre compréhension de l'architecture, la fonction et le mode de formation des tissus syncytiaux. Les cellules germinales (CGs) dans la lignée germinale de C. elegans sont interconnectées les unes aux autres par l'intermédiaire de structures appelées des anneaux de CG. En utilisant l'imagerie des cellules vivantes, nous avons d'abord analysé l'architecture syncytiale de la lignée germinale au long du développement et démontré que la maturation de l'anneau de CG se produit progressivement au cours de la croissance des larves et que les anneaux de CG sont composés de myosine II, de l'anilline canonique ANI-1, et de la courte isoforme d’anilline ANI-2, qui n'a pas les domaines de liaison à l’actine et à la myosine, depuis le premier stade larvaire, L1. Parmi les composants de l'anneau de CG, ANI-2 est exprimé au cours du développement et exclusivement enrichi entre les deux CGs primordiales (CGPs) au cours de l'embryogenèse de C. elegans, indiquant qu’ANI-2 est un composant bona fide des anneaux de CG. Nous avons en outre montré que les anneaux de CG sont largement absents dans les animaux mutants pour ani-2, montrant que leur maintien repose sur l'activité d'ANI-2. Contrairement à cela, nous avons trouvé que la déplétion d’ANI-1 a augmenté à la fois le diamètre des anneaux de CG et la largeur du rachis. Fait intéressant, la déplétion d’ANI-1 dans les mutants d’ani-2 a sauvé les défauts d'anneaux de CG des gonades déficientes en ani-2, ce qui suggère que l'architecture syncytiale de la lignée germinale de C. elegans repose sur un équilibre de l'activité de ces deux protéines Anilline. En outre, nous avons montré que lors de leur entrée à l'âge adulte, les mutants ani-2 présentent de sévères défauts de multinucléation des CGs qui découlent de l'effondrement des membranes de séparation des CGs individuelles. Cette multinucléation a coïncidé avec le début de la diffusion cytoplasmique, dont le blocage réduit la multinucléation des gonades mutantes pour ani-2, suggérant que les anneaux de CG résistent au stress mécanique associé au processus de diffusion cytoplasmique. En accord avec cela, nous avons trouvé aussi que la gonade peut soutenir la déformation élastique en réponse au stress mécanique et que cette propriété repose sur la malléabilité des anneaux de CGs. Dans une étude séparée afin de comprendre le mécanisme de formation du syncytium, nous avons suivi la dynamique de division de la cellule précurseur de la lignée germinale, P4 en deux CGP dans l’embryon de C. elegans. Nous avons démontré que les CGPs commencent la cytocinèse de manière similaire aux cellules somatiques, en formant un sillon de clivage, qui migre correctement et transforme ainsi l'anneau contractile en anneau de « midbody ring » (MBR), une structure qui relie de manière transitoire les cellules en division. Malgré cela, les CGPs, contrairement à leurs homologues somatiques, ne parviennent pas à accomplir la dernière étape de la cytocinèse, qui est la libération abscission-dépendante du MBR. Au lieu de cela, le MBR persiste à la frontière entre les CGPs en division et subit une réorganisation et une maturation pour se transformer finalement en structures en forme d'anneau qui relient les cellules en division. Nous montrons en outre que les composants du MB/MBR; UNC-59Septin, CYK-7, ZEN-4Mklp1, RHO-1RhoA sont localisés à des anneaux de CG au long du développement de la lignée germinale du stade L1 à l'âge adulte, ce qui suggère que les anneaux de CG sont dérivés des MBR. Bien qu'il reste encore beaucoup à faire pour comprendre pleinement le mécanisme précis de la formation du syncytium, le maintien, ainsi que la fonction du syncytium, nos résultats appuient un modèle dans lequel la stabilisation du MBR et la cytocinèse incomplète pourraient être une option conservée dans l’évolution pour la formation du syncytium. En outre, notre travail démontre que les régulateurs de la contractilité peuvent jouer un rôle dans la maturation et l’élasticité de l'anneau de CG au cours du développement de la lignée germinale, fournissant un ajout précieux pour une plus ample compréhension de la syncytiogenèse et de sa fonction.

The role of protein convertases in bigdynorphin and dynorphin A metabolic pathway

Les dynorphines sont des neuropeptides importants avec un rôle central dans la nociception et l’atténuation de la douleur. De nombreux mécanismes régulent les concentrations de dynorphine endogènes, y compris la protéolyse. Les Proprotéines convertases (PC) sont largement exprimées dans le système nerveux central et clivent spécifiquement le C-terminale de couple acides aminés basiques, ou un résidu basique unique. Le contrôle protéolytique des concentrations endogènes de Big Dynorphine (BDyn) et dynorphine A (Dyn A) a un effet important sur la perception de la douleur et le rôle de PC reste à être déterminée. L'objectif de cette étude était de décrypter le rôle de PC1 et PC2 dans le contrôle protéolytique de BDyn et Dyn A avec l'aide de fractions cellulaires de la moelle épinière de type sauvage (WT), PC1 -/+ et PC2 -/+ de souris et par la spectrométrie de masse. Nos résultats démontrent clairement que PC1 et PC2 sont impliquées dans la protéolyse de BDyn et Dyn A avec un rôle plus significatif pour PC1. Le traitement en C-terminal de BDyn génère des fragments peptidiques spécifiques incluant dynorphine 1-19, dynorphine 1-13, dynorphine 1-11 et dynorphine 1-7 et Dyn A génère les fragments dynorphine 1-13, dynorphine 1-11 et dynorphine 1-7. Ils sont tous des fragments de peptides associés à PC1 ou PC2. En plus, la protéolyse de BDyn conduit à la formation de Dyn A et Leu-Enk, deux peptides opioïdes importants. La vitesse de formation des deux est réduite de manière significative dans les fractions cellulaires de la moelle épinière de souris mutantes. En conséquence, l'inhibition même partielle de PC1 ou PC2 peut altérer le système opioïde endogène.

Metamorphism and Fluid Inclusion Studies of Charnockites and Associated Rocks from the Madurai Granulite Block , Southern India with Special Reference to Graphite Mineralization

The present research is aimed at studying the charnockites and associated rocks of the Madurai Granulite Block (MGB), especially in terms of their field settings, texture, mineralogy, and mineral chemistry analyzing their petrogenesis with the help of thermobarometrical studies and geochronological constraints. The mechanism of charnockitization by the influx of CO2 rich fluids and its relation to the graphite mineralization is actually a matter of discussion and study. The objectives of the present study are, to delineate petrological and structural relationship of charnockites and associated gneissic rocks, to study the field and petrogenetic aspects of graphite mineralization in the MGB, to establish and re-evaluate the P-T conditions of formation of the rocks with the aid of thermbarometric computations and to compare with the earlier studies, characterization of graphite with XRD, Raman spectroscopy and isotope studies together with a search in to its genesis and its relation to the high-grade metamorphism of the terrain, to evaluate the role of CO2 bearing fluids in the processes of charnockitization as well as in the genesis of graphite within the high-grade terrain and to delineate the metamorphic geochronology of selected rocks using ‘monazite dating’ technique with EPMA.

Thermochemistry of Charge-Transfer Complexes of 7,7,8,8-Tetracyanoquinodimethane with Benzene and Its Chloro Derivatives

The enthalpies of formation of charge-transfer complexes of benzene, chlorobenzene, and 1,3-dichlorobenzene as donors with 7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane as acceptor were determined. The thermochemical data show an increased stability of charge-transfer complexes of donors with permanent dipole moment. The results confirm the importance of electrostatic forces in bonding and stabilizing weak complexes. The approximate formation constants of the complexes are also reported.

Studies on the, Physical Aspects of the Mud Banks along the Kerala Coast

A detailed survey of the present knowledge on the physical aspects of the mud banks has been presented in chapter 1.The physical geographical and geological aspects of the kerala coast, the shore-line and the sea bed and the various views on the formation,movements and dissipation of the mud banks have been discussed.The scope of the present work and a description of the area of study have also been given in this chapter. The horizontal and vertical distribution and the seasonal variations of the concentration of suspended matter in the mud bank region are discussed in chapter 3.it is seen that the mud bank reses above the bottom in the form of a ridged ,irregular,solid come with a flat top. Chapter vi deals with waves and currents in the region of the mud bank. The orientation of the breakers on either side of the mud bank suggests the possibility of formation of opposing alongshore currents and convergence of energy caused by wave refraction.The distribution of currents during the formative nature and dissipating stages of the mud bank show that the converging alongshore currents give rise to offshore flows

X-ray diffraction, thermal analysis, and Raman scattering study of K2BeF4 and comparation to other member of the (beta)-K2SO4 family with ferroelectric -paraelectric transition

Thermal analysis, powder diffraction, and Raman scattering as a function of the temperature were carried out on K2BeF4. Moreover, the crystal structure was determined at 293 K from powder diffraction. The compound shows a transition from Pna21 to Pnam space group at 921 K with a transition enthalpy of 5 kJ/mol. The transition is assumed to be first order because the compound shows metastability. Structurally and spectroscopically the transition is similar to those observed in (NH4)2SO4, which suggests that the low-temperature phase is ferroelectric. In order to confirm it, the spontaneous polarization has been computed using an ionic model.

The effect of flow field & geometry on the dynamic contact angle

A number of recent experiments suggest that, at a given wetting speed, the dynamic contact angle formed by an advancing liquid-gas interface with a solid substrate depends on the flow field and geometry near the moving contact line. In the present work, this effect is investigated in the framework of an earlier developed theory that was based on the fact that dynamic wetting is, by its very name, a process of formation of a new liquid-solid interface (newly “wetted” solid surface) and hence should be considered not as a singular problem but as a particular case from a general class of flows with forming or/and disappearing interfaces. The results demonstrate that, in the flow configuration of curtain coating, where a liquid sheet (“curtain”) impinges onto a moving solid substrate, the actual dynamic contact angle indeed depends not only on the wetting speed and material constants of the contacting media, as in the so-called slip models, but also on the inlet velocity of the curtain, its height, and the angle between the falling curtain and the solid surface. In other words, for the same wetting speed the dynamic contact angle can be varied by manipulating the flow field and geometry near the moving contact line. The obtained results have important experimental implications: given that the dynamic contact angle is determined by the values of the surface tensions at the contact line and hence depends on the distributions of the surface parameters along the interfaces, which can be influenced by the flow field, one can use the overall flow conditions and the contact angle as a macroscopic multiparametric signal-response pair that probes the dynamics of the liquid-solid interface. This approach would allow one to investigate experimentally such properties of the interface as, for example, its equation of state and the rheological properties involved in the interface’s response to an external torque, and would help to measure its parameters, such as the coefficient of sliding friction, the surface-tension relaxation time, and so on.

Characteristics of silica-rich pedofeatures in a buried paleosol

Whitish and whitish-light brown milky-like textural pedofeatures and impregnations were found in the voids and the matrix of buried paleosols older than 2.7 million years in a site in Sardinia, Italy. The pedofeatures were described and analysed using micromorphology, X-ray diffraction and microprobe techniques, and their spatial distribution correlated with field evidence. The suite of analyses showed that the main components of the pedofeatures were more or less ordered silica phases. As well as forming a matrix cement, these pedofeatures also occurred as coatings and infillings in pores. Significant amounts of alumina and, less, Mg, Ca and Fe were also present in the pedofeatures, possibly in the form of silicate coatings and inclusions/impurities, or alumino-silicates of the adjacent soil matrix. A number of hypotheses are drawn on the possible mechanisms of formation of these silica-rich pedofeatures, including the possibility of prolonged weathering of volcanic materials and the resulting formation of colloids and more or less ordered silica phases, with successive dehydration and progressive ordering of phases during the at least 2.5 million years. (C) 2003 Elsevier B.V. All rights reserved.

Characteristics of silica-rich pedofeatures in a buried paleosol

Whitish and whitish-light brown milky-like textural pedofeatures and impregnations were found in the voids and the matrix of buried paleosols older than 2.7 million years in a site in Sardinia, Italy. The pedofeatures were described and analysed using micromorphology, X-ray diffraction and microprobe techniques, and their spatial distribution correlated with field evidence. The suite of analyses showed that the main components of the pedofeatures were more or less ordered silica phases. As well as forming a matrix cement, these pedofeatures also occurred as coatings and infillings in pores. Significant amounts of alumina and, less, Mg, Ca and Fe were also present in the pedofeatures, possibly in the form of silicate coatings and inclusions/impurities, or alumino-silicates of the adjacent soil matrix. A number of hypotheses are drawn on the possible mechanisms of formation of these silica-rich pedofeatures, including the possibility of prolonged weathering of volcanic materials and the resulting formation of colloids and more or less ordered silica phases, with successive dehydration and progressive ordering of phases during the at least 2.5 million years. (C) 2003 Elsevier B.V. All rights reserved.

Structural and equilibrium studies on mixed ligand complexes of Co(II), Ni(II), Cu(II) and Zn(II) with N-(2-benzimidazolyl)methyliminodiacetic acid and typical N,N donor ligands

Mixed ligand complexes: [Co(L)(bipy)] (.) 3H(2)O (1), [Ni(L)(phen)] (.) H2O (2), [Cu(L)(phen)] (.) 3H(2)O (3) and [Zn(L)(bipy)] (.) 3H(2)O (4), where L2- = two -COOH deprotonated dianion of N-(2-benzimidazolyl)methyliminodiacetic acid (H(2)bzimida, hereafter, H,L), bipy = 2,2' bipyridine and phen = 1,10-phenanthroline have been isolated and characterized by elemental analysis, spectral and magnetic measurements and thermal studies. Single crystal X-ray diffraction studies show octahedral geometry for 1, 2 and 4 and square pyramidal geometry for 3. Equilibrium studies in aqueous solution (ionic strength I = 10(-1) mol dm(-3) (NaNO3), at 25 +/- 1 degrees C) using different molar proportions of M(II):H2L:B, where M = Co, Ni, Cu and Zn and B = phen, bipy and en (ethylene diamine), however, provides evidence of formation of mononuclear and binuclear binary and mixed ligand complexes: M(L), M(H-1L)(-), M(B)(2+), M(L)(B), M(H-1L)(B)(-), M-2(H-1L)(OH), (B)M(H-1L)M(B)(+), where H-1L3- represents two -COOH and the benzimidazole NI-H deprotonated quadridentate (O-, N, O-, N), or, quinquedentate (O-, N, O-, N, N-) function of the coordinated ligand H,L. Binuclear mixed ligand complex formation equilibria: M(L)(B) + M(B)(2+) = (B)M(H-1L)M(B)(+) + H+ is favoured with higher pi-acidity of the B ligands. For Co(II), Ni(II) and Cu(II), these equilibria are accompanied by blue shift of the electronic absorption maxima of M(II) ions, as a negatively charged bridging benzimidazolate moiety provides stronger ligand field than a neutral one. Solution stability of the mixed ligand complexes are in the expected order: Co(II) < Ni(II) < Cu(II) > Zn(II). The Delta logK(M) values are less negetive than their statistical values, indicating favoured formation of the mixed ligand complexes over the binary ones. (c) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.

Reactions of silylene with unreactive molecules. 2. nitrogen: gas-phase kinetic and theoretical studies

Time-resolved studies of the reaction of silylene, SiH2, with N-2 have been attempted at 296, 417, and 484 K, using laser flash photolysis to generate and monitor SiH2. No conclusive evidence for reaction could be found even with pressures of N-2 of 500 Torr. This enables us to set upper limits of ca. 3 x 10(-15) cm(3) molecule(-1) s(-1) for the second-order rate constants. A lower limit for the activation energy, E-a, of ca. 47 kJ mol(-1) is also derived. Ab initio calculations at the G3 level indicate that the only SiH2N2 species of lower energy than the separated reactants is the H2Si...N-2 donor-acceptor (ylid) species with a relative enthalpy of -26 kJ mol(-1), insufficient for observation of reaction under the experimental conditions. Ten bound species on the SiH2N2 surface were found and their energies calculated as well as those of the potential dissociation products: HSiN + NH((3)Sigma(-)) and HNSi + NH((3)Sigma(-)). Additionally two of the transition states involving cyclic-SiH2N2 (siladiazirine) were explored. It appears that siladiazirine is neither thermodynamically nor kinetically stable. The findings indicate that Si-N-d bonds (where N-d is double-bonded nitrogen) are not particularly strong. An unexpected cyclic intermediate was found in the isomerization of silaisocyanamide to silacyanamide.

Syntheses, conformations, and basicities of bicyclic triamines

The multistep syntheses of several bicyclic triamines are described, all of which have an imbedded 1,5,9-triazacyclododecane ring. In 1,5,9-triazabicyclo[7.3.3]pentadecanes 12, 13, 15, and 16, two nitrogens are bridged by three carbons. The monoprotonated forms of these triamines are highly stabilized by a hydrogen-bonded network involving the bridge and both bridgehead nitrogens, producing a difference of more than 8 pK(a) units in acidities of their monoprotonated and diprotonated forms. The one- and zero-carbon bridges in 1,5,9-triazabicyclo[9.1.1]tridecane (23) and 7-methyl-1,5,9-triazabicyclo[5.5.0]dodecane (39) do not enhance the stabilities of their monoprotonated forms. X-ray crystal structures and computational studies of 12.HI and 16.HI reveal similar, but somewhat weaker, hydrogen-bonded networks, relative to 15.HI. The activation free energies for conformational inversion of 13.HI (14.4 +/- 0.2 kcal/mol), 16.HI (15.0 +/- 0.1 kcal/mol) and 16 (8.8 +/- 0.3 kcal/mol) were measured by variable-temperature H-1 and C-13 NMR spectroscopy. These experimental barriers give an estimate of 6.2 kcal/mol for the strength of the bifurcated hydrogen bond between the bridge nitrogen and cavity proton in 16.HI. Computational studies support the hypothesis that N-inversion occurs in an open conformation, leading to an estimate of 10.32 kcal/mol for the enthalpy of the bifurcated hydrogen bond in 16.HI in the gas phase.