50140 research outputs found
Sort by
Refinement of CRISPR/Cas9 gene editing efficiency and its application to the study of porcine early embryo development
No full textIn addition to their importance as source of proteins for human nutrition, pigs have also been increasingly used as animal models in research due to their similarities with human physiology. However, to serve their role in the study of pathophysiology processes, the pig genome needs to be modified using genetic engineer technologies to create the desired models since it may not exist naturally. The CRISPR/Cas9 technology is revolutionizing the way genomic manipulation is performed since it allows creating animal models in one generation by direct zygote microinjections. In the first manuscript of this thesis, an optimization of the CRISPR/Cas9 technology for editing the genome of porcine embryos is described. Studies in this manuscript revealed that the stage of the cell cycle at the timing of CRISPR/Cas9 microinjection affects embryo viability, developmental competence and genomic editing rates. The inhibition of the homologous recombination pathway of DNA repair during embryo culture increases genome-editing rates in embryos microinjected before or at the beginning of the S-phase. In order to study important metabolic functions during early embryo development, regulators of lipid metabolism and endoplasmic reticulum (ER) stress response were targeted in porcine embryos using the CRISPR/Cas9 technology implemented in the first manuscript. Studies described in the second manuscript revealed that the fatty acid binding protein 3 (FABP3) is important for early development of porcine embryos, since its mRNA attenuation lead to marked reduction in blastocyst formation and embryo quality. Surprisingly, mutation of the embryonic genome sequences encoding FABP3 did not preclude embryo development to the blastocyst stage. This suggests that FABP3 maternal transcripts stored in the matured oocyte are more important than new transcripts produced in the developing embryo. In the third manuscript, it was observed that mRNA levels of XBP1, one of the key genes involved in ER stress response, increased exponentially during porcine embryo development from 2-cell stage to the blastocyst stage. Attenuation of XBP1 mRNA or mutation of XBP1 genome sequences did not prevent embryo development to the blastocyst stage. This suggests that XBP1 function may not be needed in porcine embryos before blastocyst stage. The findings from this thesis have implications for facilitating and increasing efficiency in creating gene-edited pigs for both research and agricultural applications, and provide novel information on the function of selected genes involved in lipid metabolism and regulation of ER stress response during early embryo development.En plus de son importance en tant que source de protéine pour la nutrition humaine, le porc est également de plus en plus utilisé comme modèles animaaux en recherche en raison de similitude avec la physiologie humaine. Toutefois, pour jouer un rôle dans l'étude de certains processus physiopathologiques, le génome du porc doit être modifié à l'aide de technologies d'ingénierie génétique afin de créer les modèles souhaités. La technologie CRISPR / Cas9 révolutionne la manière dont la manipulation génomique est effectuée puisqu'elle permet de créer des modèles animaux en une génération par microinjections directes de zygotes. Dans le premier manuscrit de cette thèse, une optimisation de la technologie CRISPR / Cas9 pour l'édition du génome d'embryons de porc est décrite. Les études de ce manuscrit ont révélé que le stade du cycle cellulaire au moment de la microinjection CRISPR / Cas9 affecte la viabilité de l'embryon, la compétence développementale et les taux de manipulation génomique. L'inhibition de la voie de recombinaison homologue de la réparation de l'ADN pendant la culture d'embryons augmente les taux d'édition du génome d'embryons micro-injectés avant ou au début de la phase S. Afin d'étudier les fonctions métaboliques importantes au début du développement embryonnaire, les régulateurs du métabolisme lipidique et de la réponse au stress du réticulum endoplasmique (RE) ont été ciblés dans des embryons de porc en utilisant la technologie CRISPR / Cas9 mise en œuvre dans le premier manuscrit. Les études décrites dans le deuxième manuscrit ont révélé que la protéine de liaison aux acides gras 3 (FABP3) était importante pour le développement précoce des embryons de porc, car l'atténuation de l'ARNm entraînait une réduction marquée de la formation de blastocystes et de la qualité de l'embryon. De manière surprenante, la mutation de séquences génomiques codant pour FABP3 n'empêchait pas le développement de l'embryon jusqu'au stade de blastocyste. Ceci suggère que les transcripts maternels d'FABP3 stockés dans l'ovocyte mature sont plus importants que les nouveaux transcripts produits dans l'embryon pendant le développement. Dans le troisième manuscrit, il a été observé que les niveaux d'ARNm de XBP1, un régulateur principal de la réponse RE, augmentaient de façon exponentielle au cours du développement de l'embryon de porc, du stade 2 cellules au stade blastocyste. L'atténuation de l'ARNm de XBP1 ou la mutation des séquences du génome de XBP1 n'ont pas empêché le développement de l'embryon jusqu'au stade de blastocyste. Ceci suggère que la fonction XBP1 n'est probablement pas nécessaire pour réguler la réponse au stress du RE chez les embryons de porc avant le stade de blastocyste. Les conclusions de cette thèse ont des implications pour faciliter et augmenter l'efficacité de la création de porcs ayant modification dans le genome pour la recherche et les applications agricoles, et ont fourni de nouvelles informations sur le métabolisme des lipides et la régulation de la réponse au stress chez des embryons en développement précoce
Homicide and Islamic criminal law in 19th century Muslim jurisdictions
No full textThis dissertation analyzes the rules of homicide in Islamic jurisprudence (fiqh) and the penal codes of 19th century Muslim jurisdictions, namely the Ottoman Penal Code of 1858, the Indian Penal Code of 1860, and the Egyptian Penal Code of 1883. Challenging arguments that the Sharīʿa came to an end and was replaced with codes influenced by colonial powers, the dissertation argues that the new penal codes do not represent a divergence with Islamic law but a convergence of Islamic law, colonial influence, and the changing role of the state. Islamic legal norms continued to play an important role in the development of criminal law, from the environment in which the laws were applied to the actors who developed and justified the laws and, ultimately, to the content of the laws themselves.Cette thèse analyse les règles régissant l'homicide dans le cadre de la jurisprudence islamique (fiqh) ainsi que les codes pénaux issus par des juridictions musulmanes au courant du XIXe siècle, c'est-à-dire le Code pénal ottoman de 1858, le Code pénal indien de 1860 et le Code pénal égyptien de 1883. Contestant l'argumentaire que la Sharīʿa eût touché à sa fin et fût remplacée par des codes influencés par les puissances coloniales, cette thèse soutient que les nouveaux codes pénaux n'incarnent non pas une divergence vis-à-vis de la loi islamique, mais bien plutôt une convergence entre loi islamique, influence coloniale et un rôle de l'État en mutation. Les normes juridiques islamiques continuèrent de jouer un rôle important dans le développement du droit criminel, que ce soit au niveau de l'environnement au sein duquel les lois furent appliquées ou des acteurs qui développèrent et justifièrent ces lois, ou encore, ultimement, au niveau du contenu des lois elles-mêmes
Examination of structural brain changes and cognitive function in HIV using advanced MRI processing techniques
No full textThe introduction of combination anti-retroviral therapy (cART) has dramatically improved the outlook for people living with HIV . Despite this, the rates of HIV-associated neurocognitive disorders (HAND) remain frequent. The reasons for the persistence of HAND, despite cART, remains elusive. The aim of this dissertation was to take advantage of advanced magnetic resonance imaging (MRI) processing tools and neuropsychological assessment to provide a clearer understanding into the neuropathogenesis of HIV and elucidate the causes of HAND in the cART era. This is a manuscript-based dissertation composed of four separate papers. The first paper describes a cross-sectional study that reported brain volume reductions and poorer cognitive function in a group of HIV+ participants compared to demographically similar controls. We concluded that despite the majority of HIV+ participants being on cART with good viral control, regionally specific brain volume reductions and cognitive difficulties remained prevalent. However, given the cross-sectional nature of the study, we could not elucidate the extent to which these observations reflect changes before cART or ongoing brain injury, despite cART. This led to the second paper, where we sought to determine whether treated HIV+ individuals with undetectable viral loads experienced progressive brain atrophy and cognitive decline over a two-year period compared to demographically similar controls. Similar to the first study, we observed that the HIV+ group had smaller brain volumes and poorer cognitive function compared to the controls at all visits. However, the changes in brain volumes and cognitive function over time were similar between the groups. These results argue against an active, destructive process as the cause of the brain injury and, instead, supports the hypothesis that brain and cognitive changes occurring prior to cART initiation may be responsible for the cognitive impairment commonly found in people living with HIV. However, this hypothesis could not be verified as all the HIV+ participants included in the first two studies had chronic HIV infection (>1 year after exposure). This led to the third study, which was a longitudinal study that aimed to map the natural course of structural brain changes occurring in early infection, prior to cART initiation, and the impact cART has on these changes. We observed that longer duration of untreated infection was correlated with greater brain atrophy and cortical thinning, while initiating treatment halted these changes. These findings verified the hypothesis that brain changes occur early in HIV infection before cART initiation and worsen with the absence of treatment. The final study investigated the synergistic effects between cerebral small vessel disease and HIV on the brain and cognition in people living with HIV. We observed that HIV+ participants did not have more severe cerebral small vessel disease compared to controls. However, worse cerebral small vessel disease was associated with reduced brain volumes and poorer cognitive function in all participants, regardless of HIV serostatus. These results suggested that HAND in the cART era may be a mix of injury caused by the virus before treatment initiation and subsequent cerebral small vessel disease. Taken together, the results presented in this dissertation provide a unique narrative regarding the development of HAND in the cART era. The findings argue that the development of early neurobiological changes result in downstream cognitive deficits while subsequent cerebral small vessel disease may independently contribute to brain changes leading to additional cognitive problems. These results emphasize the importance of starting cART early, adhering to cART, maintaining good viral control and optimizing vascular health to improve brain health and protect against decline.L'introduction de la trithérapie antirétrovirale pour le VIH a amélioré les perspectives des patients infectés par ce virus. Malgré cela, la prévalence des troubles neurocognitifs liés au VIH reste élevée. Le but de cette thèse était, à l'aide de techniques de traitement d'images novatrices appliquées à l'imagerie par résonnance magnétique (IRM) et d'évaluations neuropsychologiques exhaustives, d'apporter un éclairage nouveau sur la neuropathogénie du VIH et de comprendre la cause des troubles cognitifs liés à l'infection par ce virus.La première étude s'agissait d'une étude transversale ayant mis en évidence des réductions du volume cérébral en comparaison avec un groupe contrôle. Nous en avions conclu que, malgré traitement efficace et bon contrôle virologique chez la majorité des patients VIH+, des réductions régionales spécifiques du volume cérébral étaient tout de même constatés. Dans la deuxième étude, nous avions pour objectif de comprendre si les patients VIH+ traités, avec charge virale indétectable, subissaient une atrophie cérébrale et un déclin cognitif progressifs sur une période de deux ans. Nous avons observé que les patients VIH+ avaient un plus petit volume cérébral et de moins bonnes performances cognitives que les sujets du groupe contrôle. Cependant, les modifications de volume cérébral et des performances cognitives en fonction du temps étaient similaires entre les groupes. Ces résultats sont donc en défaveur d'un processus lésionnel chronique comme cause des lésions cérébrales, et plaident au contraire pour l'hypothèse selon laquelle des modifications cérébrales et cognitives survenant avant la mise en place de la trithérapie antirétrovirale seraient responsables du handicap cognitif. Toutefois, cette hypothèse n'avait pu être vérifiée, car tous les patients VIH+ inclus dans les première deux études étaient infectés par le VIH depuis plusieurs années. Cela nous avait donc conduit à réaliser l'étude, qui était une étude longitudinale ayant pour but de suivre l'évolution des modifications cérébrales survenant au début de l'infection, avant l'initiation du traitement, et l'impact de la trithérapie antirétrovirale sur ces modifications. Nous avons pu observer qu'une plus longue période sans traitement était corrélée avec une atrophie cérébrale et corticale plus sévères, tandis que l'initiation du traitement stoppait ces changements. Ces résultats confirment l'hypothèse selon laquelle des modifications cérébrales surviennent tôt dans l'infection par le VIH, avant la mise en place du traitement. L'étude finale nous avions ici voulu étudier l'impact clinique de la maladie des petits vaisseaux cérébraux chez les personnes vivant avec le VIH. Nous avons constaté que les sujets VIH+ n'avaient pas une maladie des petits vaisseaux cérébraux plus sévère que les sujets contrôles. Toutefois, une maladie des petits vaisseaux cérébraux sévère impactait négativement le volume cérébral et les fonctions cognitives. Ces résultats suggèrent que les troubles neurocognitifs observés chez les patients infectés par le VIH pourraient en partie dépendre des effets de la maladie des petits vaisseaux cérébraux, en plus des dommages causés par le virus avant initiation du traitement.Les résultats rapportés dans cette thèse fournissent un récit unique en ce qui concerne le développement de troubles cognitifs liés au VIH à l'ère de la trithérapie antirétrovirale. Les résultats soutiennent que le développement de changements neurobiologiques précoces entraîne des déficits cognitifs en aval, alors que la maladie cérébrale des petits vaisseaux cérébraux qui en découle peut contribuer de manière indépendante à des modifications du cerveau conduisant à des problèmes cognitifs supplémentaires. Ces résultats mettent en lumière l'importance d'une bonne adhésion thérapeutique, du contrôle de la charge virale du contrôle des facteurs de risque cardiovasculaire pour prévenir l'aggravation des lésions cérébrales et le déclin cognitif
Actively heated fiber optics technique to quantify spatio-temporal dynamics of soil water from point to field scale
No full textA lack of soil water sensing techniques which measure soil water content (SWC) at high spatial and temporal resolutions has limited the ability to quantify spatiotemporal dynamics of soil water at the field scale. This research aimed to develop a sensing technique based on the actively heated fiber optics (AHFO) to measure SWC at high spatial and temporal resolutions and to quantify the soil water dynamics at point and field scales. The AHFO technique was tested in the laboratory and field. The results from the laboratory studies demonstrated the AHFO technique's ability to measure soil water accurately (root mean square error-RMSE- 2 - 4 %) irrespective of soil type and quantify the spatiotemporal dynamics at soil column scale. The third study took the results of the laboratory experiments and extended the technique to the field scale. The AHFO technique was shown to measure soil water accurately (RMSE -3 – 4 %) at high spatial (0.5 m) and temporal (6 h) resolutions throughout a cropping season. In comparison to the point-based soil water sensors, the new sensing technique was shown to provide a more accurate estimate of the averaged SWC at field scale and significantly reduce the error in water balance and estimated evapotranspiration particularly during wet periods of the season. Further, the wavelet coherency analysis examined the scale and locations dependency of the similarity of the spatial patterns of soil water storage (SWS) over time. Unlike the dry period of summer, spatial patterns of SWS were not similar across all scales and locations during the wet period of autumn and thus, it required many sampling locations to get an accurate field average of SWC. Overall, the research demonstrated the successful development of the AHFO technique through laboratory and field calibration and validation and its ability to accurately measure SWC from point and field scales at high spatial and temporal resolutions. The AHFO technique showed a great potential to bridge the measurement gap between point and large scales and it will potentially improve our understanding of spatiotemporal dynamics of soil water at the field scale.L'absence de techniques de détection de l'eau du sol permettant de mesurer la teneur en eau du sol (CES) à des résolutions spatiales et temporelles élevées a limité la capacité de quantifier la dynamique spatio-temporelle de l'eau du sol à l'échelle du champ. Cette recherche visait à développer une technique de détection basée sur la fibre optique à chauffage actif (AHFO) pour mesurer le SWC à des résolutions spatiales et temporelles élevées et pour quantifier la dynamique de l'eau du sol à des échelles de point et de champ. La technique AHFO a été testée en laboratoire et sur le terrain. Les résultats des études de laboratoire ont démontré la capacité de la nouvelle technique de détection à mesurer avec précision l'eau du sol (erreur quadratique moyenne - RMSE- 2 - 4%) indépendamment du type de sol et à quantifier la dynamique spatio-temporelle à l'échelle de la colonne de sol. La troisième étude a pris les résultats des expériences de laboratoire et a étendu la technique à l'échelle du terrain. Il a été démontré que la technique AHFO permet de mesurer avec précision l'eau du sol (RMSE -3 - 4%) à des résolutions spatiales élevées (0,5 m) et temporelles (6 h) tout au long d'une saison de culture. Comparativement aux capteurs ponctuels d'eau du sol, il a été démontré que la nouvelle technique de détection fournissait une estimation plus précise du CES moyen à l'échelle du terrain et réduisait considérablement l'erreur dans le bilan hydrique et l'évapotranspiration estimée, en particulier pendant les périodes humides de la saison. En outre, l'analyse de cohérence en ondelettes a examiné la dépendance à l'échelle et à l'emplacement de la similarité des modèles spatiaux de stockage de l'eau dans le sol (SWS) au fil du temps. Contrairement à la période sèche d'été, les modèles spatiaux de SWS n'étaient pas identiques à toutes les échelles et à tous les endroits pendant la période humide d'automne et ont donc nécessité de nombreux sites d'échantillonnage pour obtenir une moyenne de CFC sur le terrain précise. Dans l'ensemble, la recherche a démontré que la technique AHFO avait été mise au point avec succès par des étalonnages et des validations en laboratoire et sur le terrain, ainsi que par sa capacité à mesurer avec précision le SWC, du point à le champ, à des résolutions spatiales et temporelles élevées. La technique AHFO a montré un grand potentiel pour combler le fossé de mesure entre les point et les grandes échelles et améliorerait potentiellement notre compréhension de la dynamique spatiotemporelle de l'eau du sol à l'échelle du champ
Du coton dans les oreilles
No full textDu coton dans les oreilles is the first piece of a triptych for solo soprano voice and thirteen instruments. The first part of the thesis (volume one) is a global analysis of the piece and the project. The score Du coton dans les oreilles is in volume two. This composition is a musical adaptation of Guillaume Apollinaire's eponymous poem. Principles of audio morphing (progressive transformation of a sound into another, morphose sonore in French) and the concept of "model of the model" are the central research interests of the piece. Finally, this piece is a remembrance work of World War I, one hundred years after the publication of the poem in 1918.Du coton dans les oreilles est la première pièce d'un triptyque, dont les autres mouvements sont à venir, pour soprano soliste et treize instruments. La première partie de ce mémoire (volume un) propose une analyse globale de la pièce et du projet. La partition Du coton dans les oreilles est en volume deux. Cette composition est une adaptation musicale du poème éponyme de Guillaume Apollinaire. Les principes de morphose sonore (transformation progressive d'un son en un autre, audio morphing en anglais) et la notion de "modèle du modèle" sont les recherches centrales de cette pièce. Cette pièce est enfin un travail de mémoire autour de la Première Guerre mondiale, un siècle après la publication du poème en 1918
Ensemble learning for decision making in sustainable infrastructure
No full textInferences about the prospective state of natural and man-made systems play a major role in designing better infrastructure and assessing the resiliency of current ones. The rapid change of such systems' responses prompts the urgent need to re-evaluate our understanding of the evolution of such systems. New predictive analytics are, hence, important for all energy, water and earth aspects of sustainable infrastructure. Ensemble learning, a branch of artificial intelligence, ushers innovative modeling approaches which are recent advancements in machine learning. According to a predefined ensemble architecture, a number of machine learners are generated and their inferences are integrated to produce stable and improved generalization ability. In order to advance the utilization of ensemble learning in sustainable infrastructure applications, along with developing novel ensemble frameworks, an interdisciplinary research approach is essential. To this extent, this dissertation deals with the development of generalized ensemble learning frameworks, inspired from a wide range of recent engineering problems in energy, water and earth. The results from a comprehensive ensemble analysis approach for the problem of seismic-induced liquefaction prediction emphasizes on the importance of the diversity-in-learning concept, which facilitates the development of a novel ensemble framework to exploit the diversity concept and tackle the requirements of the decentralized and disaggregated energy forecasting problems. The latter is a crucial research endeavor to develop stable ensemble-based regression models for time series forecasting, in general, and helps in innovating a new class of hybrid ensemble learning frameworks which are used in the design of flood detection systems.Des défis nouveaux et de plus en plus importants en matière d'environnement, d'eau et d'énergie, sont une partie indispensable de tout plan de développement en cette ère. Comme les inférences d'un système sont issues de l'observation des interrelations entre les variables directrices, la collecte et l'analyse de données sur ce système à l'aide d'un ensemble approprié d'approches et d'hypothèses sont deux aspects clés pour percer le mystère derrière toute dynamique de ce système. L'évolution rapide des réponses et des comportements de tous les systèmes, par rapport à ce qui a été observé au cours des siècles précédents, rend invalide les méthodes de compréhension classique utiliser jusqu'à nos jours dans ces systèmes. L'analyse prédictive est donc importante pour tous les aspects de l'énergie, de l'eau et de l'environnement. Depuis récemment, les méthodes ensemblistes constituent un booster de l'apprentissage automatique appliqué et sont de plus en plus populaires en raison de leurs meilleures performances. L'apprentissage ensembliste suggère généralement le processus de génération de plusieurs modèles de prédiction combinés pour faire une prédiction, que ce soit à des fins de classification ou de régression. Les travaux de recherche sont orientés vers le développement de modèles d'ensembles généralisés, qui conviennent à un large éventail d'applications dans les domaines de l'eau, de l'énergie et de l'environnement. Différentes études seront effectuées à l'aide de ces approches, et ce, dans le cadre de l'apprentissage automatique, afin de combler l'écart en matière d'expertise interdisciplinaire dans les domaines mentionnés ci-dessus. Le caractère interdisciplinaire de ce travail se manifeste à partir de l'étude des techniques d'apprentissage automatique dans différents domaines. En d'autres termes, ce dernier est un effort de recherche crucial pour développer des modèles de régression stables basés sur des ensembles pour la prévision, en général, et permet d'innover une nouvelle classe de cadres d'apprentissage hybrides utilisés dans la conception de systèmes de détection d'inondation
Geochemical and textural indicators of syn-eruptive degassing during recent rhyolitic eruptions
No full textSilicic volcanoes are capable of producing dangerous explosive eruptions and the effusion of lava and domes. Observations from recent rhyolitic eruptions demonstrated how the transition between these two end-member behaviours is markedly complex. Fractures, commonly preserved as tuffisite veins, are transient permeable pathways that allow for the punctuated but efficient escape of volatiles. They are considered key enablers of degassing but their interactions with deeper, gas-rich reservoirs and influence on melt chemistry are not fully understood. Preserved 210Pb-226Ra isotope disequilibria, volatile trace element heterogeneity, and complex vein and breccia textures in volcanic bombs have been previously associated with gas fluxing within the conduit. In this thesis I utilise both textural and chemical heterogeneity preserved in samples from the first observed rhyolite eruptions, Chaitén (2008) and Cordón Caulle (2011-2012), to assess how degassing processes are preserved from the dm to nm scale. 210Pb-226Ra isotope and trace element analyses were conducted on 'mini-bulk' samples of tuffisite veins and their respective hosts to understand gas flow through fractures, from deeper reservoirs. The lack of 210Pb-226Ra disequilibria preserved in veins constrains the upper limit for the volume of magma that can be degassed by a tuffisite vein during its lifetime. Whilst trace element enrichments and depletions in veins record preferential gas fluxing (e.g. Li, Cu, Pb, Tl, Bi), results are limiting because tuffisites and breccias, which preserve the fracturing process, are comprised of clasts that have each undergone differing degrees of degassing. To further constrain gas fluxing and clasts' individual histories, electron microprobe and laser ablation ICP-MS analyses were undertaken across mm to µm-scale textures in samples from Cordón Caulle. Chemical and textural heterogeneity are strongly linked, depletions of metals (e.g. Zn, Pb, Tl) in veins highlight scavenging by the fluxing volatile phase. Trace element systematics constrain minute-hour fracture lifespans and show how these increase towards the surface and with eruption duration. Trace element analyses are analytically limited to the order of 10s of microns to yield accurate and precise results. But texturally fracturing processes can be investigated to the nm scale. The study of the interfaces between host and vein material show how veins exploit pre-existing bubble networks and can infill them with ash. Rheological weaknesses are exploited to allow cycles of fragmentation, degassing, sintering and healing of melts. Post-fracture melt compaction highlights how even small veins can degas vesicular magmas on the cm-scale.By investigating fracture processes texturally and chemically at differing analytical scales, I constrain (1) the degree to which fractures and permeable gas reservoirs interact; (2) the timescales fractures outgas for; and (3) how heterogeneity is preserved as a function of depth in the conduit and eruption duration. Fractures exploit pre-existing permeable networks at depth, extracting volatiles on a cm-scale, but not enough magma is degassed to induce 210Pb-226Ra isotope disequilibria in tuffisite veins. The channelling of volatiles from reservoirs through fractures in the conduit plug results in metal exchange with transported shards and localised volatile exchange at fracture-host interfaces (constraining fracture lifespans). Outgassing at the near-surface, later in the eruption, occurs for longer resulting in a greater degree of metal and textural heterogeneity. In conclusion, I show fractures play a fundamental spatial and temporal role in degassing of silicic magmas and can directly impact the changing explosive-effusive behaviour observed during eruptions.Les volcans siliciques sont capables de produire des éruptions explosives dangereuses, où de mener à l'épanchement de lave et la formation de dômes. Les observations d'éruptions rhyolitiques récentes ont montré à quel point la transition entre ces deux comportements extrêmes est complexe. Les fractures, généralement préservées sous forme de veines tuffisitiques, sont des voies perméables transitoires qui permettent l'échappement ponctuel mais efficace des éléments volatiles. Elles sont considérées comme des catalyseurs essentiels du dégazage, mais leurs interactions avec des réservoirs plus profonds et riches en gaz et leur influence sur la chimie des masses fondues ne sont pas entièrement comprises. L'enregistrement du déséquilibre isotopique 210Pb-226Ra, l'hétérogénéité des éléments-traces volatils et les textures complexes des veines et des brèches dans les bombes volcaniques ont déjà été associés à des flux de gaz dans le conduit. Dans cette thèse, j'utilise l'hétérogénéité texturale et chimique préservée dans des échantillons des premières éruptions observées de rhyolite, Chaitén (2008) et Cordón Caulle (2011-2012), pour évaluer la façon dont les processus de dégazage sont préservés de l'échelle décimétrique à nanométrique.Des analyses d'isotopes 210Pb-226Ra et d'éléments-traces ont été effectuées sur des échantillons représentatifs de veines tuffisitiques et de leurs encaissants respectifs afin de comprendre le flux de gaz à travers les fractures à partir de réservoirs plus profonds. L'absence de déséquilibre isotopique 210Pb-226Ra enregistré dans les veines contraint la limite supérieure du volume de magma qui peut être dégazé par une veine tuffisite pendant sa durée de vie. Bien que les enrichissements ou appauvrissements en éléments-traces dans les veines indiquent un flux gazeux préférentiel (par exemple, Li, Pb, Tl, Bi), les résultats sont mitigés, car les tuffisites et les brèches, qui préservent le processus de fracturation, sont constituées de fragments ayant subi différents degrés de dégazage. Pour contraindre davantage le flux de gaz et les histoires individuelles des clastes, des analyses par microsonde électronique et par ICP-MS à ablation laser ont été effectuées sur des textures allant d'échelle millimétrique a micrométrique sur des échantillons du Cordón Caulle. Les hétérogénéités chimiques et texturales sont fortement liées, et des appauvrissements en métaux (par exemple, Zn, Pb, Tl) dans les veines mettent en évidence la récupération par le passage de la phase volatile. La systématique des éléments-traces contraint les durées de vie des fractures avec une précision allant de la minute à l'heure et montre comment la durée de vie augmente vers lorsque l'on se rapproche de la surface et augmente avec la durée de l'éruption. Les processus de fracturation texturale peuvent être étudiés à l'échelle nanométrique. L'étude des interfaces entre la roche encaissante et le matériau de la veine montre comment les veines exploitent les réseaux de bulles préexistants et peuvent les remplir de cendres. Les faiblesses rhéologiques sont exploitées pour permettre des cycles de fragmentation, de dégazage, de frittage et de cicatrisation des masses fondues. La compaction post-fracture du magma souligne le fait que même de petites veines peuvent dégazer des magmas vésiculaires à l'échelle centimétrique.En examinant les processus de fracture selon leur chimies et textures, à échelles analytiques différentes, je contraint (1) le degré d'interaction des fractures et des réservoirs de gaz perméables; (2) les échelles de temps selon lesquelles les fractures dégazent ; et (3) la façon dont l'hétérogénéité est préservée en fonction de la profondeur dans le conduit et de la durée de l'éruption. En conclusion, je montre que les fractures jouent un rôle spatial et temporel fondamental dans le dégazage des magmas siliciques et peuvent influencer directement le changement de comportement explosif-effusif observé lors des éruptions
Links between marine and gut bacterial communities and diet in thick-billed murres «(Uria lomvia)»
No full textThe use of diet generalizations for the study of an animal population facilitates sampling efforts and drawing conclusions from the collected data. However, using average values does not take into consideration the fact that a population is composed of individuals who may have different feeding behaviours. Individual prey specialization occurs in many animals and, particularly, in many seabirds. The study of this phenomenon is of importance for the understanding various aspects of the life history of these animals. This thesis contributes to the current knowledge of an Arctic seabird, the thick-billed murre (Uria lomvia) by investigating the interactions with bacteria that could determine the way these birds consume nutrients and accumulate mercury (Hg).Seabirds are often used to monitor contaminant levels in the ocean because they integrate exposure signals over large areas and bring that signal back to a central location, their colonies, where they can be easily sampled. Individual prey specialization should be taken into consideration when using wildlife as monitors, given that diet plays an important role on the concentrations and type of contaminants that are accumulated by wildlife. We studied Hg accumulation patterns in an Arctic food web from Coats Island (Canada) comprised of invertebrates and fish that are common prey of the thick-billed murre. We characterized this food web using stable isotope signatures as proxy measurements of trophic level (δ15N), Hg methylation (δ34S), and carbon source (δ13C). δ34S can be used as an indicator of the activity of sulfate-reducing bacteria, the main Hg methylators. δ34S better explained Hg levels than the more widely used δ15N when used individually and improved the correlation of δ15N with Hg when the two ratios were combined. As diet can affect the composition of the gut microbiome, it is expected that the bacteria inhabiting the intestines of prey specialists will vary with differential diets. Males and females also present variating feeding habits which could potentially change their gut bacterial communities. We present the first description of the gut microbiome of the thick-billed murre. Diet categories were associated with variation in the gut microbiome. The bacteria that dominate the microbial community may be aiding their host to better metabolize the nutrients of their specialized diet. Differences in bacterial diversity were also found between males and females which can be explained by the variation in feeding times by sex that occurs at the studied colony.L'utilisation des généralisations de l'alimentation pour l'étude d'une population animale facilite les efforts d'échantillonnage et tirer des conclusions des données collectés. Cependant, en utilisant des valeurs moyennes ne tient pas compte du fait qu'une population est compris des individus qui peuvent avoir des comportements alimentaires différents. La spécialisation individuelle de proie se produit chez de nombreux animaux et, particulièrement, chez de nombreux oiseaux marins. L'étude de ce phénomène est importante pour la compréhension de divers aspects de l'histoire de la vie de ces animaux. Cette thèse contribue à la connaissance actuelle d'un oiseau marin arctique, le guillemot de Brünnich (Uria lomvia) en enquêtant les interactions avec les bactéries qui pourraient déterminer la façon dont ces oiseaux consomment des nutriments et accumulent du mercure (Hg).Les oiseaux de mer sont souvent utilisés pour surveiller les niveaux des contaminants dans les océans parce qu'ils intègrent des signaux d'exposition de grandes zones et ils apportent le signal à un emplacement central, leurs colonies, où ils peuvent être échantillonnés facilement. La spécialisation individuelle de proie devrait être prise en considération en utilisant la faune comme des moniteurs, étant donné que l'alimentation joue un rôle important dans les concentrations et le type de contaminants qui sont accumulés par la faune. Nous avons étudié des modèles d'accumulation de Hg dans un réseau alimentaire arctique de l'île Coats (Canada) composé des invertébrés et du poissons qui sont des proies communes des guillemots. Nous avons caractérisé ce réseau alimentaire en utilisant des signatures à isotopes stables comme des mesures indirectes du niveau trophique (δ15N), de la méthylation de Hg (δ34S) et de la source du carbone (δ13C). δ34S peut être utilisé comme un indicateur de l'activité des bactéries sulfato-réductrices, les principaux méthylateurs de Hg. δ34S explique mieux les niveaux de Hg comparé à le plus utilisé δ15N quand ils sont utilisés individuellement et améliore la corrélation de δ15N avec des niveaux de Hg quand les deux ratios sont combinés. Comme le régime alimentaire peut affecter la composition du microbiome intestinal, il est prévu que les bactéries qui habitent les intestins des spécialistes de proie varient selon le régime. Les mâles et les femelles présentent aussi des habitudes alimentaires variables qui pourraient potentiellement changer leurs communautés bactériennes intestinales. Nous présentons la première description du microbiome intestinal du guillemot de Brünnich. Des catégories de régime étaient associés avec des changements dans le microbiome intestinal. Les bactéries qui dominent la communauté microbienne peuvent aider leur hôte à mieux métaboliser des nutriments dans leur régime spécialisé. Des différences dans la diversité bactérienne ont aussi été trouvées entre les mâles et les femelles et peuvent être expliquées par la variation des temps d'alimentation selon le sexe qui occurrent dans la colonie étudiée
Association between fatty acid biomarkers of dairy fat intake and insulin sensitivity
No full textRecent epidemiological studies have shown that greater dairy intake is associated with lesser risk of type 2 diabetes (T2D). This inverse association is particularly strong when dairy-specific fatty acids (FA) are used as biomarkers of dairy fat intake, including: pentadecanoic (C15:0), heptadecanoic (C17:0) and trans-palmitoleic acid (trans-C16:1n-7). One of the defining characteristics of T2D is the reduced sensitivity of tissues to the action of insulin. The objective of this study was to examine the association between biomarkers of dairy fat intake and insulin sensitivity in a cohort of individuals (n = 42) who underwent a 3-hour 40 mU/m2/min hyperinsulinemic, euglycemic, isoaminoacidemic clamp. Glucose rate of disposal (Rd), glucose rate of appearance (Ra), M/I index, and the Hepatic IR index were taken as measures of insulin sensitivity. Body composition was measured by dual-energy x-ray absorptiometry (DEXA). Total serum FA were measured by gas chromatography. In the entire cohort, fasting serum C15:0, C17:0 and trans-C16:1n-7 represented 0.21 ± 0.05%, 0.28 ± 0.06%, 0.45 ± 0.12% of total FA. Trans-C16:1n-7 showed a significant inverse association with insulin sensitivity. The cohort was split into normal weight vs overweight/obese T2D participants for analysis. Data were also analyzed by sex. There were significant differences between serum FA concentrations of trans-C16:1n-7 between sexes. Glucose Rd was 57% lower in the overweight/obese T2D group compared to normal weight (9.43 ± 2.39 vs 5.41 ± 1.47 mg/kg LBM/min; p < 0.001). Serum trans-C16:1n-7 had a significant inverse relationship with insulin sensitivity in the overweight/obese groups. Although C15:0, C17:0, and trans-C16:1n-7 are all used as biomarkers of dairy fat intake, the relationships between biomarkers and insulin sensitivity were not consistent. The associations in this cohort were also influenced by BMI and sex, indicating that metabolic status must be considered when interpreting results in large prospective cohorts. Caution is advised when interpreting the relationship between biomarkers of dairy fat intake and insulin sensitivity in heterogeneous cohorts.Les études épidémiologiques récentes ont indiqué que la consommation des produits laitiers est associée à un moindre risque du diabète type 2. Cette association inverse est particulièrement forte quand les acides gras uniques aux produits laitiers sont utilisés comme les biomarqueurs de gras laitiers, comprenant: acide pentadécylique (C15:0), acide margarique (C17:0), et acide trans-palmitique (trans-C16:1n-7). Une des caractéristiques définissant du diabète type 2 est la réduction de sensibilité des tissus à l'action d'insuline. L'objectif de cette étude était d'examiner l'association entre les biomarqueurs de gras laitiers et la sensibilité à l'insuline dans une cohorte des individus (n = 42) qui ont participé en un 40 mU/m2/min clampe hyperinsulinemique, euglycémique, isoaminoacidemique qui a duré 3 heures. Le taux d'élimination de glucose (Rd), le taux d'apparence de glucose (Ra), l'index M/I, et l'index hépatique IR sont prises comme les mesures de la sensibilité à l'insuline. La composition du corps était mesurée par l'absorptiomètrie à rayons-x en double énergie (DEXA). Les acides gras sériques totaux étaient mesurés par chromatographie en phase gazeuse. Dans la cohorte totale, les acides gras sériques C15:0, C17:0 et trans-C16:1n-7 ont représenté 0.21 ± 0.05%, 0.28 ± 0.06%, 0.45 ± 0.12% des acides gras totaux. Trans-C16:1n-7 avait une association inverse significative avec les mesures de la sensibilité d'insuline. La cohorte était divisée en un groupe d'individus de poids normaux et un groupe d'individus en surpoids/obèse avec le diabète type 2 pour l'analyse. Les données étaient aussi analysées par le sexe des participants. Il y avait des différences significatives entre les sexes de trans-C16:1n-7 sérique. Le taux d'élimination de glucose était 57% inférieur dans le groupe en surpoids/obèse T2D par rapport au groupe de poids normale (9.43 ± 2.39 vs 5.41 ± 1.47 mg/kg LBM/min; p < 0.001). Le trans-C16:1n-7 sérique avait une association inverse significative avec les mesures de la sensibilité dans le groupe surpoids/obèse. Même si C15:0, C17:0 et trans-C16:1n-7 sont tous utilisés comme des biomarqueurs des acides gras laitiers, les associations entre les biomarqueurs et la sensibilité d'insuline n'étaient pas cohérentes. Les associations dans cette cohorte étaient influencées par IMC et sexe, indiquant que le statu métabolique doit être considéré quand les résultats d'études prospectives des grandes cohortes sont interprétés. La prudence est donc conseillée dans l'interprétation des relations entre les biomarqueurs de gras laitiers et la sensibilité d'insuline des cohortes hétérogènes
PCSK9 Mutants and PACE4 as a novel PCSK9 regulator
No full textProprotein Convertase Subtilisin Kexin 9 (PCSK9) is a major regulator of Low-Density Lipoprotein-cholesterol (LDLc) via its ability to enhance the degradation of the LDL-receptor (LDLR). This can occur by two pathways: i) an extracellular one (dominant) implicating the formation of a PCSK9-LDLR complex at the cell surface followed by targeting of this complex to endosomes/lysosomes for degradation; and ii) an intracellular pathway, where the PCSK9-LDLR complex traffics to lysosomes directly from the trans Golgi network (TGN). Natural missense mutations in PCSK9 often result either in a gain-of-function (GOF) or loss-of-function (LOF) by modulating its activity on the LDLR. Apart from natural mutations in PCSK9 that can alter its function, transcriptional and post-transcriptional factors can also regulate the function of PCSK9 as well as its protein and/or mRNA levels in cells. Hence, studies on the physiological functions of PCSK9 and its regulators has enabled researchers to begin probing the formation and trafficking mechanism of the PCSK9-LDLR complex. However, the details of its sorting mechanism(s) to endosomes/lysosomes are not yet described. 1) We thus analyzed the activity of PCSK9 and that of natural mutations (R96L, R105W) reported in Chinese Familial Hypercholesterolemia (FH) patients and P174S in Tunisian families and assessed the consequences of an archaic Denisovan mutation (H449L). a) The extracellular pathway was analyzed following incubation of human hepatic HuH7 and IHH cells with media obtained from HEK293 cells overexpressing Wild Type (WT) or mutant PCSK9. b) The intracellular pathway was assessed by co-transfections of hepatic cells with cDNAs coding for PCSK9 or its mutants with LDLR. The functional assays included: Elisa, Western blot, Di-LDL internalization, immunofluorescent, and binding assays.Our data show a LOF activity towards LDLR degradation for R96L and P174S mutations and a partial LOF activity for the R105W mutation in both pathways. Regarding the archaic H449L mutation it also resulted in LOF likely due to a ~2-fold lower binding affinity of PCSK9-H449L to the LDLR as compared to WT. 2) In a parallel project, we investigated the possible regulatory effects of a proteomics-based newly identified PCSK9 binding protein, namely the proprotein convertase PACE4, which is highly expressed in liver. Our cell-based assay showed that the extracellular function of PCSK9 on the LDLR (less degradation of LDLR) is inhibited by the catalytic domain of PACE4, since a PACE4 construct lacking its C-terminal Cys-rich domain (CRD) was a better inhibitor than the full-length protein. Moreover, based on our preliminary in vivo study, PACE4 KO mice exhibited a trend toward higher levels of PCSK9 in plasma and lower levels of total LDLR in liver, supporting the hypothesis that PACE4 may limit the function of PCSK9 on the LDLR. Conclusions: i)All natural and archaic mutations analyzed result in LOF; ii)PACE4 is a potential inhibitor of PCSK9 function in both the intracellular and extracellular pathways.La Proprotein Convertase Subtilisin Kexine 9 (PCSK9) est une protéine régulatrice majeure des lipoprotéines de basse densité de cholestérol (LDLc) par son aptitude à augmenter la dégradation du récepteur des LDL (LDLR). Cela peut se produire de deux manières: i) par voie extracellulaire (dominante) impliquant la formation d'un complexe PCSK9-LDLR à la surface de la cellule, suivie de son internalisation vers les endosomes / lysosomes pour la dégradation; et ii) par voie intracellulaire, où le complexe PCSK9-LDLR s'achemine directement vers les lysosomes à partir du réseau trans-Golgien (TGN).Les mutations nonsense naturelles de PCSK9 entraînent souvent soit un gain-de-fonction (GDF), soit une perte de fonction (PDF) en modulant son activité sur le LDLR. Outre les mutations naturelles de la PCSK9 pouvant modifier la fonction des protéines, de plus en plus de facteurs ont été identifiés pouvant contrôler la fonction de la PCSK9 ainsi que son niveau protéique et / ou son ARNm dans les cellules, tels que les facteurs transcriptionnels et post-transcriptionnels. Ainsi, des études sur les fonctions physiologiques de PCSK9 et de ses modulateurs ont permis aux chercheurs de commencer à sonder le mécanisme de formation et de trafic du complexe PCSK9-LDLR. Cependant, les détails des mécanismes menant aux endosomes / lysosomes ne sont pas encore bien définis.1)Nous avons ainsi analysé l'activité de PCSK9 et celle des mutations naturelles R96L, R105W rapportées chez des patient's chinois souffrant d'hypercholestérolémie familiale (FH), et P174S dans des familles tunisiennes. De plus, nous avons évalué les conséquences d'une mutation Denisovan archaïque (H449L).a) La voie extracellulaire a été analysée après incubation de cellules hépatiques humaines HuH7 et IHH avec un milieu obtenu à partir de cellules HEK293 surexprimant PCSK9 du type sauvage (WT) ou mutant. b) La voie intracellulaire a été explorée par co-transfection dans des cellules hépatiques d'ADN complémentaire (ADNc) codant pour la PCSK9 ou ses mutants avec le LDLR.Les essais fonctionnels comprenaient : Tests d'Elisa, de Western blot, d'internalisation Di-LDL, d'immunofluorescence et de liaison au peptide EGF-A du LDLR.Nos données ont montré une activité PDF pour les mutations R96L et P174S et une activité partielle PDF pour la mutation R105W pour les deux voies. En ce qui concerne la mutation archaïque H449L, il en résulte une PDF probablement due à une affinité de liaison environ 2 fois inférieure de PCSK9-H449L au LDLR par rapport au WT.2)Dans un projet parallèle, nous avons étudié les effets régulateurs possibles d'une protéine de liaison PCSK9 nouvellement identifiée, à savoir la proprotéine convertase PACE4, hautement exprimée dans le foie. , Notre test cellulaire a montré que la fonction extracellulaire de PCSK9 sur le LDLR est inhibée par le domaine catalytique de PACE4, puisqu'une construction de PACE4 dépourvue de son domaine riche en Cys en C-terminal (CRD) est un meilleur inhibiteur que la protéine de longueur complète. De plus, sur la base de notre étude préliminaire in vivo, les souris PACE4 KO ont montré une tendance à la hausse des taux plasmatiques de PCSK9 et des taux plus faibles de LDLR total dans le foie, corroborant l'hypothèse selon laquelle PACE4 pourrait limiter la fonction de PCSK9 sur le LDLR.En conclusion: i)De toutes les mutations naturelles et archaïques analysées découle une perte de fonction (PDF); ii)PACE4 est un inhibiteur potentiel de la fonction PCSK9 dans les voies intracellulaire et extracellulaire