Études Monte Carlo des mesures d'étalonnage aux neutrons et aux particules alpha du détecteur PICASSO

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Discrimination d'événements par analyse des signaux enregistrés par le projet PICASSO

La matière sombre est un mystère dans le domaine de l’astrophysique depuis déjà plusieurs années. De nombreuses observations montrent que jusqu’à 85 % de la masse gravitationnelle totale de l’univers serait composée de cette matière de nature inconnue. Une théorie expliquant cette masse manquante considérerait les WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles), particules stables, non chargées, prédites par des extensions du modèle standard, comme candidats. Le projet PICASSO (Projet d’Identification des CAndidats Supersymétriques à la matière Sombre) est une expérience qui tente de détecter directement le WIMP. Le projet utilise des détecteurs à gouttelettes de fréon (C4F10) surchauffées. La collision entre un WIMP et le noyau de fluor crée un recul nucléaire qui cause à son tour une transition de phase de la gouttelette liquide à une bulle gazeuse. Le bruit de ce phénomène est alors capté par des senseurs piézoélectriques montés sur les parois des détecteurs. Le WIMP n’est cependant pas la seule particule pouvant causer une telle transition de phase. D’autres particules environnantes peuvent former des bulles, telles les particules alpha où même des rayons gamma . Le système d’acquisition de données (DAQ) est aussi en proie à du bruit électronique qui peut être enregistré, ainsi que sensible à du bruit acoustique extérieur au détecteur. Finalement, des fractures dans le polymère qui tient les gouttelettes en place peut également causer des transitions de phase spontanées. Il faut donc minimiser l’impact de tous ces différents bruit de fond. La pureté du matériel utilisé dans la fabrication des détecteurs devient alors très importante. On fait aussi appel à des méthodes qui impliquent l’utilisation de variables de discrimination développées dans le but d’améliorer les limites d’exclusion de détection du WIMP.

Implémentation de la répartition de charge et du mode TOT pour la simulation d’un détecteur Timepix à pixels

Les détecteurs à pixels Medipix ont été développés par la collaboration Medipix et permettent de faire de l'imagerie en temps réel. Leur surface active de près de $2\cm^2$ est divisée en 65536~pixels de $55\times 55\um^2$ chacun. Seize de ces détecteurs, les Medipix2, sont installés dans l'expérience ATLAS au CERN afin de mesurer en temps réel les champs de radiation produits par les collisions de hadrons au LHC. Ils seront prochainement remplacés par des Timepix, la plus récente version de ces détecteurs, qui permettent de mesurer directement l'énergie déposée dans chaque pixel en mode \textit{time-over-threshold} (TOT) lors du passage d'une particule dans le semi-conducteur. En vue d'améliorer l'analyse des données recueillies avec ces détecteurs Timepix dans ATLAS, un projet de simulation Geant4 a été amorcé par John Id\'{a}rraga à l'Université de Montréal. Dans le cadre de l'expérience ATLAS, cette simulation pourra être utilisée conjointement avec Athena, le programme d'analyse d'ATLAS, et la simulation complète du détecteur ATLAS. Sous l'effet de leur propre répulsion, les porteurs de charge créés dans le semi-conducteur sont diffusés vers les pixels adjacents causant un dépôt d'énergie dans plusieurs pixels sous l'effet du partage de charges. Un modèle effectif de cette diffusion latérale a été développé pour reproduire ce phénomène sans résoudre d'équation différentielle de transport de charge. Ce modèle, ainsi que le mode TOT du Timepix, qui permet de mesurer l'énergie déposée dans le détecteur, ont été inclus dans la simulation afin de reproduire adéquatement les traces laissées par les particules dans le semi-conducteur. On a d'abord étalonné le détecteur pixel par pixel à l'aide d'une source de $\Am$ et de $\Ba$. Ensuite, on a validé la simulation à l'aide de mesures d'interactions de protons et de particules $\alpha$ produits au générateur Tandem van de Graaff du Laboratoire René-J.-A.-Lévesque de l'Université de Montréal.

Nouvelles limites sur la détection directe de la matière sombre avec l’expérience PICASSO

Les observations astronomiques et cosmologiques suggèrent fortement la présence d’une matière exotique, non-relativiste et non-baryonique qui représenterait 26% du contenu de masse-énergie de l’Univers actuel. Cette matière dite sombre et froide serait compo- sée de particules neutres, massives et interagissant faiblement avec la matière ordinaire (WIMP : Weakly Interactive Massive Particles). Le projet PICASSO (Projet d’Identification des CAndidats Supersymétriques de la matière SOmbre) est une des expériences installées dans le site souterrain de SNOLAB à Sudbury en Ontario, qui tente de détecter directement un des candidats de la matière sombre, proposé dans le cadre des extensions supersymétriques du modèle standard : le neutralino. Pour cela, PICASSO utilise des détecteurs à gouttelettes surchauffées de C4F10, basés sur le principe de la chambre à bulles. Les transitions de phase dans les liquides surchauffés peuvent être déclenchées par le recul du 19 F, causé par une collision élastique avec les neutralinos. La nucléation de la gouttelette génère une onde sonore enregistrée par des senseurs piézo-électriques. Cette thèse présentera les récents progrès de l’expérience PICASSO qui ont conduit à une augmentation substantielle de sa sensibilité dans la recherche du neutralino. En effet, de nouvelles procédures de fabrication et de purification ont permis de réduire à un facteur de 10, la contamination majeure des détecteurs, causée par les émetteurs alpha. L’étude de cette contamination dans les détecteurs a permis de localiser la source de ces émetteurs. Les efforts effectués dans le cadre de l’analyse des données, ont permis d’améliorer l’effet de discrimination entre des évènements engendrés par les particules alpha et par les reculs nucléaires. De nouveaux outils d’analyse ont également été implémentés dans le but de discriminer les évènements générés par des particules de ceux générés par des bruits de fond électroniques ou acoustiques. De plus, un mécanisme important de suppression de bruit de fond indésirable à haute température, a permis à l’expérience PICASSO d’être maintenant sensible aux WIMPs de faibles masses.

Étude et caractérisation de détecteurs à liquide en surchauffe

Les preuves astronomiques stipulent qu'environ 4\% de la densité de masse-énergie de l'univers serait composé d'atomes. Le reste est séparé entre la matière sombre, qui représente 24\% de la densité de masse-énergie, et l'énergie sombre, qui s'accapare les 71\% restant. Le neutralino est une particule prédite par la théorie de la supersymétrie et est un candidat à la composition de la matière sombre. Le Projet d'Identification des Candidats Supersymétriques Sombres (PICASSO) vise à détecter le neutralino en utilisant des détecteurs à gouttelettes de C$_4$F$_{10}$ en surchauffe. Lors du passage d'une particule dans les gouttelettes de C$_4$F$_{10}$, une transition de phase aura lieu si l'énergie déposée est au-delà du seuil prédit par le critère de nucléation d'une transition de phase (théorie de Seitz). L'onde acoustique émise durant la transition de phase est ensuite transformée en impulsion électrique par des capteurs piézoélectriques placés sur le pourtour du détecteur. Le signal est amplifié, numérisé puis enregistré afin de pouvoir être analysé par des outils numériques. L'ouvrage qui suit présente les travaux effectués sur la compréhension des signaux des détecteurs à gouttelettes en surchauffe dans le but d'améliorer la discrimination du bruit de fond. Un détecteur à petites gouttelettes, r $\approx 15\mu m$ a été étudié et comparé à une simulation Monte Carlo. Il s'est avéré que les possibilités de discrimination du bruit de fond provenant des particules alpha étaient réduites pour un détecteur à petites gouttelettes, et ce en accord avec le modèle théorique. Différentes composantes du système d'acquisition ont été testées dont le couplage entre le capteur piézoélectrique et la paroi en acrylique, l'efficacité des capteurs piézoélectriques à gain intégré et les conséquences de la force du gain sur la qualité du signal. Une comparaison avec des résultats de l'expérience SIMPLE (Superheated Instrument for Massive ParticLe Experiments) a été effectuée en mesurant des signaux de détecteurs PICASSO à l'aide d'un microphone électrostatique à électret. Il a été conclu que les détecteurs PICASSO ne parviennent pas à reproduire la discrimination quasi parfaite présentée par SIMPLE.

Pipkiiα Is Widely Expressed In Hematopoietic-derived Cells And May Play A Role In The Expression Of Alpha- And Gamma-globins In K562 Cells.

Characterized for the first time in erythrocytes, phosphatidylinositol phosphate kinases (PIP kinases) belong to a family of enzymes that generate various lipid messengers and participate in several cellular processes, including gene expression regulation. Recently, the PIPKIIα gene was found to be differentially expressed in reticulocytes from two siblings with hemoglobin H disease, suggesting a possible relationship between PIPKIIα and the production of globins. Here, we investigated PIPKIIα gene and protein expression and protein localization in hematopoietic-derived cells during their differentiation, and the effects of PIPKIIα silencing on K562 cells. PIPKIIα silencing resulted in an increase in α and γ globins and a decrease in the proliferation of K562 cells without affecting cell cycle progression and apoptosis. In conclusion, using a cell line model, we showed that PIPKIIα is widely expressed in hematopoietic-derived cells, is localized in their cytoplasm and nucleus, and is upregulated during erythroid differentiation. We also showed that PIPKIIα silencing can induce α and γ globin expression and decrease cell proliferation in K562 cells.

Macrophage Cell Activation With Acute Apical Abscess Contents Determined By Interleukin-1 Beta And Tumor Necrosis Factor Alpha Production.

This clinical study has investigated the antigenic activity of bacterial contents from exudates of acute apical abscesses (AAAs) and their paired root canal contents regarding the stimulation capacity by levels of interleukin (IL)-1 beta and tumor necrosis factor alpha (TNF-α) throughout the root canal treatment against macrophage cells. Paired samples of infected root canals and exudates of AAAs were collected from 10 subjects. Endodontic contents were sampled before (root canal sample [RCS] 1) and after chemomechanical preparation (RCS2) and after 30 days of intracanal medication with calcium hydroxide + chlorhexidine gel (Ca[OH]2 + CHX gel) (RCS3). Polymerase chain reaction (16S rDNA) was used for detection of the target bacteria, whereas limulus amebocyte lysate was used to measure endotoxin levels. Raw 264.7 macrophages were stimulated with AAA exudates from endodontic contents sampled in different moments of root canal treatment. Enzyme-linked immunosorbent assays were used to measure the levels of TNF-α and IL-1 beta. Parvimonas micra, Porphyromonas endodontalis, Dialister pneumosintes, and Prevotella nigrescens were the most frequently detected species. Higher levels of endotoxins were found in samples from periapical exudates at RCS1 (P < .005). In fact, samples collected from periapical exudates showed a higher stimulation capacity at RCS1 (P < .05). A positive correlation was found between endotoxins from exudates with IL-1 beta (r = 0.97) and TNF-α (r = 0.88) production (P < .01). The significant reduction of endotoxins and bacterial species achieved by chemomechanical procedures (RCS2) resulted in a lower capacity of root canal contents to stimulate the cells compared with that at RCS1 (P < .05). The use of Ca(OH)2 + CHX gel as an intracanal medication (RCS3) improved the removal of endotoxins and bacteria from infected root canals (P < .05) whose contents induced a lower stimulation capacity against macrophages cells at RCS1, RCS2, and RCS3 (P < .05). AAA exudates showed higher levels of endotoxins and showed a greater capacity of macrophage stimulation than the paired root canal samples. Moreover, the use of intracanal medication improved the removal of bacteria and endotoxins from infected root canals, which may have resulted in the reduction of the inflammatory potential of the root canal content.

Inhibition Of Tumor Necrosis Factor-alpha And Cyclooxigenase-2 By Isatin: A Molecular Mechanism Of Protection Against Tnbs-induced Colitis In Rats.

Isatin, an indole alkaloid has been shown to have anti-microbial, anti-tumor and anti-inflammatory effects. Due to its findings, we evaluated whether this alkaloid would have any effect on TNBS-induced colitis. Animals (male Unib:WH rats, aged 8 weeks old) were induced colitis through a rectal administration of 2,4,6-trinitrobenzene sulphonic acid using a catheter inserted 8 cm into the rectum of the animals. The rats were divided into two major groups: non-colitic and colitic. The colitic group was sub-divided into 6 groups (10 animals per group): colitic non-treated, Isatin 3; 6; 12.5; 18.75 and 25 mg/kg. Our main results showed that the oral treatment with Isatin 6 and 25 mg/kg were capable of avoiding the increase in TNF-α, COX-2 and PGE₂ levels when compared to the colitic non-treated group. Interestingly, the same doses (6 and 25 mg/kg) were also capable of preventing the decrease in IL-10 levels comparing with the colitic non-treated group. The levels of MPO, (an indirect indicator of neutrophil presence), were also maintained lower than those of the colitic non-treated group. Isatin also prevented the decrease of SOD activity and increase of GSH-Px and GSH-Rd activity as well as the depletion of GSH levels. In conclusion, both pre-treatments (6 and 25 mg/kg) were capable of protecting the gut mucosa against the injury caused by TNBS, through the combination of antioxidant and anti-inflammatory properties, which, together, showed a protective activity of the indole alkaloid Isatin.

Whey And Soy Protein Supplements Changes Body Composition In Patients With Crohn's Disease Undergoing Azathioprine And Anti-tnf-alpha Therapy.

Crohn´s disease (CD) is a chronic transmural inflammation of the gastrointestinal tract of unknown cause. Malnutrition associated with active CD has been reduced although obesity has increased. Dietary strategies such as those with high-protein have been proposed to reduce body fat. This study compares the effects of two supplements on the nutritional status of CD patients. 68 CD patients were randomized in two groups: whey protein group (WP) and soy protein group (SP). Using bioimpedance analysis, anthropometry and albumin and pre-albumin dosages the nutritional status was measured before starting the intervention and after 8 and 16 weeks. The disease activity was determined by Crohn's Disease Activity Index and serum C-reactive protein dosage and dietary intake by 24h dietary recalls. Forty-one patients concluded the study and both supplements changed body composition similarly. Triceps skin fold thickness (p< 0.001) and body fat percentage (p=0.001) decreased, whereas mid-arm muscle circumference (p=0.004), corrected arm muscle area (p=0.005) and body lean percentage (p=0.001) increased. For Crohn's disease patients undergoing anti TNF-alpha and azatioprine therapies, supplementation with whey and soy proteins changes body composition through reduction of body fat and thus contributes to control inflammation.

The G209A mutation in the alpha-synuclein gene in Brazilian families with Parkinson's disease

A missense G209A mutation of the alpha-synuclein gene was recently described in a large Contursi kindred with Parkinson's disease (PD). The objective of this study is to determine if the mutation G209A of the alpha-synuclein gene was present in 10 Brazilian families with PD. PD patients were recruited from movement disorders clinics of Brazil. A family history with two or more affected in relatives was the inclusion criterion for this study. The alpha-synuclein G209A mutation assay was made using polymerase chain reaction and the restriction enzyme Tsp45I. Ten patients from 10 unrelated families were studied. The mean age of PD onset was 42.7 years old. We did not find the G209A mutation in our 10 families with PD. Our results suggest that alpha-synuclein mutation G209A is uncommon in Brazilian PD families.

Análise do perfil de humor e da enzima alfa-amilase salivar em indivíduos fisicamente ativos = : Analysis of profile of mood states and salivary alpha amylase enzyme in physically active individuals

Universidade Estadual de Campinas . Faculdade de Educação Física

Influence of alpha-tocopherol on the levels of serum anti-oxLDL antibodies

Purpose - This paper aims to evaluate the association between the a-tocopherol with the levels of serum anti-oxLDL autoantibodies and the risk markers for cardiovascular disease. Design/methodology/approach - A normolipidemic control group (n=30) and a hypercholesterolemic group (n=33) were used. Plasma lipid profile (colorimetric method), anti-oxLDL autoantibodies (ELISA) and a-tocopherol (HPLC) were analysed. Findings - The a-tocopherol (ß=-0.714; p=0.001) is negatively associated with anti-oxLDL autoantibodies in serum and with other risk markers for cardiovascular disease (BMI, WC, total cholesterol, LDL-c) and positively associated with HDL-c. Originality/value - Oxidized low density lipoprotein (oxLDL) and their autoantibodies are increased in subjects with hypercholesterolemia. The a-tocopherol can influence the levels of serum anti-oxLDL autoantibodies

Changes in Glucose and Glutamine Lymphocyte Metabolisms Induced by Type I Interferon alpha

In lymphocytes (LY), the well-documented antiproliferative effects of IFN-alpha are associated with inhibition of protein synthesis, decreased amino acid incorporation, and cell cycle arrest. However, the effects of this cytokine on the metabolism of glucose and glutamine in these cells have not been well investigated. Thus, mesenteric and spleen LY of male Wistar rats were cultured in the presence or absence of IFN-alpha, and the changes on glucose and glutamine metabolisms were investigated. The reduced proliferation of mesenteric LY was accompanied by a reduction in glucose total consumption (35%), aerobic glucose metabolism (55%), maximal activity of glucose-6-phosphate dehydrogenase (49%), citrate synthase activity (34%), total glutamine consumption (30%), aerobic glutamine consumption (20.3%) and glutaminase activity (56%). In LY isolated from spleen, IFN alpha also reduced the proliferation and impaired metabolism. These data demonstrate that in LY, the antiproliferative effects of IFN alpha are associated with a reduction in glucose and glutamine metabolisms.

INFLUENCE OF ALTITUDE, AGE AND DIAMETER ON YIELD AND ALPHA-BISABOLOL CONTENT OF CANDEIA TREES (Eremanthus erythropappus)

The heartwood of candeia tree is a source of essential oil rich in alpha-bisabolol, a substance widely used in the cosmetic and pharmaceutical industry. Bearing in mind the economic importance of alpha-bisabolol, this work aimed to evaluate the influence of tree age on the yield and content of alpha-bisabolol present in essential oil from candeia, considering two distinct reliefs and three diameter classes, in Aiuruoca region, south Minas Gerais state. The two distinct reliefs correspond respectively to one section of the stand growing at 1,000m of altitude (Area 1) and another section growing at 1,100m of altitude (Area 2). In each section, 15 trees were felled from among 3 different diameter classes. Discs were removed from the base of each tree to estimate their age by doing growth ring count. Soil samples were taken and Subjected to physical and chemical analysis. The logs were reduced into chips and random samples were taken for distillation to extract essential oil. The method used was steam distillation at a pressure of 2 kgf/cm(2)/2.5 h. The chemical analysis was performed in a gas chromatograph (GC) based on the alpha-bisabolol standard reference. The yield of essential oil from trees in Area I was higher than that from trees in Area 2, with the same pattern of influence for older trees. In Area 2, the alpha-bisabolol content was higher in younger trees. No differences were found between the relevant parameters in relation to diameter classes.

Heat and chemical stress modulate the expression of the alpha-RYR gene in broiler chickens

The biological cause of Pork Stress syndrome, which leads to PSE (pale, soft, exudative) meat, is excessive release of Ca(2+) ions, which is promoted by a genetic mutation in the ryanodine receptors (RyR) located in the sarcoplasmic reticulum of the skeletal muscle cells. We examined the relationship between the formation of PSE meat under halothane treatment and heat stress exposure in chicken alpha RYR hot spot fragments. Four test groups were compared: 1) birds slaughtered without any treatment, i.e., the control group (C); 2) birds slaughtered immediately after halothane treatment (H); 3) birds slaughtered immediately after heat stress treatment (HS), and 4) birds exposed to halothane and to heat stress (H+HS), before slaughtering. Breast muscle mRNA was extracted, amplified by RT-PCR, and sequenced. PSE meat was evaluated using color determination (L*value). The most common alteration was deletion of a single nucleotide, which generated a premature stop codon, resulting in the production of truncated proteins. The highest incidence of nonsense transcripts came with exposure to halothane; 80% of these abnormal transcripts were detected in H and H+HS groups. As a consequence, the incidence of abnormal meat was highest in the H+HS group (66%). In HS, H, and C groups, PSE meat developed in 60, 50, and 33% of the samples, respectively. Thus, halothane apparently modulates alpha RYR gene expression in this region, and synergically with exposure to heat stress, causes Avian Stress syndrome, resulting in PSE meat in broiler chickens.