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New organic compound based on ionic liquids for nuclear detection and radiation discrimination
No full textCe travail porte sur l’étude de nouvelles molécules fluorescentes à base de liquides ioniques, conçues pour la détection et la discrimination neutron gamma. Ces molécules ont été excitées par divers rayonnements, de manière à mesurer la fluorescence émise à l’échelle de la nanoseconde.
D’un point de vue fondamental, nous avons décrit les différents processus conduisant à l’émission de lumière par un milieu lorsque celui-ci est traversé par un rayonnement. Pour cela, nous avons décomposé les causes de l’émission de lumière en deux familles distinctes impliquant d’une part, les phénomènes d’excitation moléculaire rapides, observables au travers de la composante rapide de la fluorescence et, d’autre part, les phénomènes résultant de l’ionisation, directe ou indirecte, produisant des paires de charges dont la recombinaison peut être suivie en temps au travers de la composante différée. Nous avons ensuite montré, grâce à un modèle adapté à la phase dense, que la recombinaison des paires pouvait suivre plusieurs lois en puissances inverses du temps, caractéristiques des processus gouvernant leur disparition.
D’un point de vue expérimental, une étude systématique des liquides ioniques scintillants, sur l’influence du cation, de l’anion et de la longueur de la chaîne alkyle, a été réalisée afin de déterminer le meilleur discriminateur. Nos résultats nous ont permis de présenter un modèle simple de recombinaison des charges et impliquent que les recombinaisons observées sont, dans ces matériaux, des phénomènes intramoléculaires ou très localisés. D’autre part, l’influence du cation est prédominante et la meilleure discrimination est observée pour le cation imidazolium.The purpose of this study was to analyze new scintillating ionic liquids to be used in detection and neutron gamma discrimination. These molecules were exposed to different kinds of radiation to measure the emitted fluorescence with nanosecond scale.
From a fundamental point of view, we studied the interaction between our molecules and nuclear radiation that finally led to the emission of light. Phenomena that cause light emission were divided in two groups. First, fast events, corresponding to molecular excitation phenomena, are visible through the prompt fluorescence. The second group is the one formed by direct or indirect ionizations responsible of charge pairs creation and giving rise to delayed fluorescence. Comparing these two fluorescence components, we could determine the yield among the various processes taking place in the matter and hence, we were able to characterize the medium’s response to excitation. Then, using a model that describes dense matter, we found that pair recombination obeys to an inverse time power law, which corresponds to the transport processes leading to charge pair extinction.
From an experimental point of view, a systematic study was performed on how the cation, anion and alkyl chain length influenced the discrimination capabilities of scintillating ionic liquids. We were able to create a simple model on charge recombination in these media. We concluded that recombination is localized or due to intermolecular phenomena among anion, cation and the oxazole group. A direct relation was found between discrimination and the chosen cation. Observations led us to deduce that the best cation for discrimination was the imidazolium
New approach of ionizing radiation dosimetry using the time correlated single photon counting fluorescence measurement method at a nanosecond timescale
No full textCe travail porte sur une nouvelle approche de la dosimétrie des rayonnements ionisants par mesure de fluorescence résolue en temps. Nous avons montré qu’il était possible de corréler la dose reçue par un scintillateur à la quantité de lumière émise par celui-ci, lorsque celle-ci est mesurée selon la technique de comptage de photon unique.
D’un point de vue fondamental, nous avons décrit les différents processus conduisant à l’émission de lumière par un milieu lorsque celui-ci est traversé par un rayonnement ionisant. Nous nous sommes servis, entre autres, du modèle de Voltz qui décrit le comportement temporel de l’émission de fluorescence, notamment en explicitant celle-ci comme l’addition d’un processus rapide et d’un processus différé. Le développement d’une plateforme d’expérience multimodale nous a permis de mesurer, de manière innovante, la quantité de lumière émise sous différents transferts linéique d’énergie. Cette plateforme permet notamment l’étude cinétique, à l’échelle nanoseconde sous irradiation continue et à différentes températures, des phénomènes qui sont à l’origine de la fluorescence différée.
D’un point de vue dosimétrie, nos résultats montrent, d’une part, que cette méthodologie permet d’obtenir, en hadronthérapie, des profils de doses mieux définis que les méthodes de mesures traditionnellement utilisées. D’autre part, un prototype de dosimètre, également développé durant ce travail, basé sur l’utilisation de fibres optiques scintillantes, a montré des résultats prometteurs quant à la possibilité d’utiliser cette technique de mesure dans la dosimétrie X et gamma en milieu médical.The purpose of this study relies on a new approach of the ionizing radiation dosimetry through fluorescence measurement. We showed the existence of a correlation between the dose received by a scintillator and the quantity of light emitted using the time correlated single photon counting (TCSPC) method.
From a fundamental point of view, we described the different processes taking place when a medium is irradiated, leading to fluorescence emission. We used Voltz’s theory, which explains the temporal evolution of this emission. This theory describes the light emission as an addition of two processes, a fast and a delayed component. During this study an experimental multimodal platform was developed allowing us to acquire innovative data about fluorescence emission intensity under different linear energy transfer. This platform allows us to study the delayed fluorescence mechanisms, at a nanosecond timescale and at different temperatures, under continuous irradiation.
From a dosimetric point of view, we demonstrated that the TCSPC method provide a better spatial resolution in the dose measurement, within the hadrontherapy frame, than that of the conventional method. . A dosimeter prototype was also developed during this study based on scintillating optic fibers. Satisfactory results were obtained motivating us to use the prototype for medical X and gamma radiation dosimetry
Fluorescent silica nanoparticles for multidimensional barcoding in droplets : towards high-throughput screening in two-phase microfluidics
No full textLe criblage à haut débit a connu des avancées significatives en 20 ans. Néanmoins, les technologies microplaque ou microarray ne sont pas toujours optimales. C’est pourquoi de nouvelles plates-formes, basées sur la microfluidique en gouttes, pourraient significativement augmenter le débit et réduire les coûts. Cependant, une fois en dehors de la puce, les gouttes perdent leur information spatiale : il est donc nécessaire de marquer les molécules encapsulées pour les identifier. Nous avons choisi un marquage fluorescent, car cette technique est très utilisée en biologie. Le but de ce travail était de fabriquer un matériau fluorescent compatible avec la microfluidique en gouttes, puis de produire plusieurs banques de gouttes encodées avec ce matériau. Nous avons opté pour des nanoparticules de silice comprenant un fluorophore organique attaché de manière covalente. Notre nouvelle synthèse a produit des particules de 2,5 nm, les plus petites jamais synthétisées. Elles sont plus brillantes que les fluorophores organiques, résistent mieux au photoblanchiment et ont une polarisation modulable. Nous avons ensuite étudié les propriétés de surface des particules, en particulier leur interaction avec le tensioactif. A temps longs, une compétition se produit. De plus, des effets osmotiques ont été mis en évidence, si la concentration en particules varie entre d’une goutte à l’autre. Enfin, nous avons examiné les paramètres majeurs dans l’élaboration du code, les optimisations possibles et des stratégies pour réduire le recouvrement spectral. Nous avons produit des banques de gouttes encodées avec deux et trois couleurs, qui peuvent être utilisées dans de nombreuses applications.High-throughput screening has seen significant advances in the last 20 years. However, microtiter plate or microarray technologies are not optimal for all types of assays. Hence, implementation of droplet-based microfluidic platforms could bring a breakthrough in terms of throughput and reduction of costs. However, once out of the chip, droplets lose positional information to identify drop contents. It is thus necessary to label the encapsulated compounds. Since fluorescence is a common assay readout method, we opted for this strategy. The goal of this PhD was to produce a fluorescent material compatible with the specificities of droplet microfluidics, then to generate several optically encoded droplet libraries with it.
We opted for silica nanoparticles (SNPs) covalently encapsulating organic fluorophores. We developed a novel synthesis route that enabled us to reach sizes down to 2.5 nm, the smallest ever synthesized. The SNPs are brighter than starting fluorophores, better resist photobleaching and have tunable fluorescence polarization. Then, we studied the surface properties of these particles, especially their interaction with the surfactant. At long time scales, competition between particles and surfactant was shown. In addition, dramatic osmotic effects were highlighted in case of unequal particle concentration across droplets. Last, we investigated crucial parameters in fluorescent code design, then generated two-and three-color encoded droplet libraries. We also discussed optimizations and on-the-fly identification. We finally identify many applications would benefit from this encoding system
Tissue-specific pathologies induced by two RNA viruses in drosophila melanogaster
No full textLes insectes sont exposés dans leur environement à de nombreux virus, et ces infections peuvent avoir un impact économique ou médical. Peu de choses sont connues sur les mécanismes physiopathologiques impliqués dans la susceptibilité aux infections virales. Nous avons utilisé l'organisme modèle drosophile pour étudier la pathologie induite par deux virus à ARN: le virus C de la drosophile (DCV) et le Flock House virus (FHV).
La comparaison du transcriptome de mouches infectées par ces deux virus montre que l’infection par le DCV conduit à la forte répression de plusieurs centaines de gènes, principalement exprimés dans l’intestin moyen des mouches. Parmi eux, plusieurs sont également réprimés dans des conditions jeûne, ce qui suggère que les mouches infectées cessent de se nourrir. Cependant, les mouches infectées par les DCV continuent à se nourrir et leur poids augmente. Cela est dû à une excrétion diminuée, associée à une obstruction dans l'intestin moyen de la mouche. La pathologie induite par le DCV est due à la présence du virus dans un tissu particulier, plutôt que de l'effet néfaste de la réponse immunitaire de l'hôte.
Nous avons identifié le gène dSUR, codant la sous-unité d'un canal potassium ATP dépendant (KATP). dSUR est exprimé dans le cœur des mouches, et les mutants pour ce gène sont plus sensibles à l’infection par le FHV et contiennent des charges virales plus élevées que les témoins. Nous avons montré que FHV est cardiotropique et que l'activité des KATP cardiaques est liée au mécanisme antiviral de l'interférence ARN.
Nous montrons que DCV et FHV, qui semblent très similaires à première vue, induisent des pathologies très différentes chez la drosophile.Insects are exposed in their environement to many viruses, and these infections can have a significant economic or medical impact. At present, little is known about the pathophysiological mechanisms involved in susceptibility to viral infections. We used the model organism Drosophila melanogaster to study the pathology induced by two RNA viruses: the Drosophila C virus (DCV) and the Flock House Virus (FHV).
We compared the transcriptome of DCV and FHV-infected flies by using genome-wide microarrays. DCV infection leads to the strong repression of several hundred of genes, mainly expressed in the midgut of the fly. Many genes repressed by the DCV are also repressed under conditions of starvation, suggesting that infected flies stop feeding. However, DCV-infected flies continue to feed and gain weight until their death. This is due to decreased excretion, associated with an intestinal obstruction in the anterior midgut of the fly that probably occurs at the level of the cardia. The pathology induced by DCV results from the presence of the virus in a particular tissue, rather than from the adverse effect of the host’s immune response.
On the other hand, we identified the gene dSUR, which encode the subunit of an ATP-dependent potassium channel (KATP). dSUR is expressed in the Drosophila heart and mutants for this gene are more sensitive to FHV and contain higher viral loads than controls. We showed that FHV is cardiotropic virus and that the cardiac KATP activity is related to the major antiviral mechanism RNA interference.
Our work shows that DCV and FHV, which appear very similar at first sight, induce very different, organ-specific pathologies in Drosophila
Planning and automation of stereovision-based 3D reconstruction tasks : uncertainty analysis and illumination optimization
No full textL'automatisation de la numérisation est une étape indispensable au développement de la mesure tridimensionnelle dans différents domaines d'applications, comme par exemple l'évaluation d'objets manufacturés. Le but de ce travail de thèse est d'évaluer la conformité d'objets 3D manufacturés en tenant compte des tolérances géométriques et des incertitudes liées à différentes sources d'erreur.
La reconstruction 3D est réalisée à partir d'un capteur stéréoscopique. La qualité de la reconstruction 3D peut être affectée de manière significative par les propriétés d'illumination. Par conséquent, la détermination de paramètres favorables d'illumination est un problème crucial que nous tentons de résoudre en optimisant le placement des sources d'illumination. La quantification des erreurs 3D de mesure fait aussi l'objet de cette thèse.
L'estimation des erreurs 3D nous permet d'évaluer la qualité de reconstruction 3D et par conséquent d'augmenter les performances de notre système de mesure 3D.
Un système d'évaluation dimensionnelle a été développé dans notre laboratoire. Ce système est composé de deux modules : le premier utilise les graphes de situations qui permettent l'automatisation et la gestion des différentes procédures de la reconstruction 3D. Le deuxième module, appelé HTP (Hierarchical Task Plan) se charge du contrôle de la séquence d'acquisitions ainsi que de la reconstruction 3D complète de l'objet et de son évaluation dimensionnelle. Tous les algorithmes développés ont été validés et intégrés dans ce système entièrement opérationnel, y compris un
mécanisme de replanification dynamique permettant de s'adapter automatiquement aux conditions réelles d'acquisition.Automation of the digitization process is an essential step for the development of three-dimensional measurement in different application areas, such as the evaluation of manufactured objects. The aim of this thesis is to assess the conformity of 3D manufactured objects taking into account the geometric tolerances and uncertainties related to various sources of error.
3D reconstruction is performed using a stereoscopic sensor. The quality of the 3D reconstruction can be significantly affected by the illumination properties. Therefore, the determination of favorable illumination parameters is a crucial problem that we have tried to solve by optimizing the placement of illumination sources. The quantification of the 3D error measurements is also the purpose of this thesis. The estimation of 3D errors allows us to assess the 3D reconstruction quality and thus to increase the performance of the 3D errors.
A dimensional evaluation system based on computer vision has been developed in our laboratory. This system consists of two modules: the first one uses Situation Graph Trees that enable automation and management of the different procedures leading to the 3D reconstruction. The second module, called HTP (Hierarchical Task Plan) is in charge of the control of monitoring the acquisition sequence and of the full 3D reconstruction of the object and its dimensional evaluation. All algorithms developed within the framework of this dissertation have been validated and integrated into this fully operational system, including a mechanism for dynamic replanning enabling to adapt automatically the system to the actual acquisition conditions
Synthesis of nitrogen-doped carbon nanotubes: catalytic applications
No full textDepuis la découverte des nanotubes de carbone (CNT) en 1991, beaucoup d'efforts ont été faits afin de connaître leurs propriétés intrinsèques et les applications possibles. Une des méthodes les plus efficaces, utilisée pour modifier ses propriétés physiques et chimiques, est le dopage de CNT à l'azote ou le bore. L’objectif de ce travail est de réaliser la synthèse de nanotubes de carbone dopés à l’azote (N-CNT) et d'étudier les performances catalytiques de ce matériau soit en tant que support de catalyseur soit directement comme catalyseur. L'influence des différents paramètres de synthèse sur les propriétés des N-CNT a été étudiée. Par la suite, les N-CNT ont été utilisés comme support de catalyseur pour l'hydrogénation du cinnamaldéhyde et leurs performances catalytiques ont été comparées à celles des CNT non-dopés. Il a été montré que les N-CNT synthétisés dans des conditions différentes présentent différentes performances catalytiques. Les N-CNT ont également été utilisés en tant que catalyseur pour l'oxydation sélective de l'H2S en soufre élémentaire et les résultats sont discutés dans cette thèse.
Enfin, les études réalisées avec les nanotubes de carbone ont été transposées sur un matériau nouveau et prometteur qu’est le graphène et/ou graphène multi-couche. Nous avons dans un premier temps synthétisé ce matériau à partir de graphite expansé en utilisant les irradiations micro-ondes, puis une étude préliminaire a également été faite sur le dopage à l’azote de ce matériau par un traitement aux micro-ondes du graphite expansé dispersé dans de l'hydroxyde d'ammonium. Le FLG est utilisé dans ce travail comme support de catalyseur pour la réaction d'hydrogénation du cinnamaldéhyde et ses performances catalytiques sont comparées à d'autres catalyseurs supportés sur des supports tels que le graphite naturel, le graphite expansé et les nanotubes de carbone.Since the discovery of carbon nanotubes (CNT) in 1991, a lot of efforts have been done in order to find out their intrinsic properties and their possible applications. One of the most efficient methods used for tuning its physical and chemical properties is doping CNTs by nitrogen or boron. The aim of this work deals with the synthesis of nitrogen-doped carbon nanotubes (N-CNTs) and with the study of the catalytic performance of this material either as catalyst support or as a metal-free catalyst. The influence of the different synthesis parameters on the physical and chemical properties of the N-CNTs was investigated. Afterwards, the N-CNTs were used as catalyst support for the hydrogenation of cinnamaldehyde and its catalytic performance was compared to that obtained on the undoped CNTs. It was shown that N-CNTs synthesized in different conditions lead to different catalytic performances which was mainly linked with the nature of the incorporated nitrogen species. The N-CNTs were also employed as a metal-free catalyst for the selective oxidation of H2S into elemental sulfur and the results are discussed within this thesis.
Recently 2D carbon material, namely graphene, has received a great interest due to its special physical properties. The previous investigations on the other graphitic material such as carbon nanotubes facilitate the understanding of the properties and behavior of this material. In this thesis we also worked on the synthesis of the few-layer graphene (FLG), using microwave irradiations. A preliminary study has also done on the nitrogen-doping of this material by microwave treatment on the expanded graphite dispersed in ammonium hydroxide. The FLGs were used as a catalyst support for the hydrogenation of cinnamaldehyde and its catalytic performance is compared to other graphitic materials such as natural graphite, expanded graphite and carbon nanotubes
Time events coding : about schizophrenic patients’disorders
No full textCertains psychiatres décrivent une fragmentation de la perception du temps chez les patients schizophrènes. Nous avons voulu objectiver dans notre travail leurs troubles de la perception du temps. Nous avons d’abord mesuré la fenêtre temporelle chez 18 patients et 18 contrôles. La fenêtre temporelle est définie comme l’intervalle de temps nécessaire pour percevoir que 2 stimuli sont séparés dans le temps. Nous avons montré que les patients ont une fenêtre temporelle élargie. Les patients présentent donc des altérations du jugement temporel explicite. Ces résultats sont indépendants d’un biais de décision et de la présentation des cibles dans deux hémichamps différents. Nous nous sommes intéressés par ailleurs aux réponses des sujets pour des asynchronies très faibles. A ces délais, les sujets ne peuvent pas rendre compte des asynchronies, mais nos résultats suggèrent qu’il existe néanmoins un traitement du signal par les voies visuelles à un niveau implicite. Les deux stimuli seraient traités dans une succession temporelle par les volontaires sains alors que les patients traiteraient isolément le premier stimulus sans tenir compte de la présentation du second. Ce résultat semble être l’indice d’une fragmentation, et persiste en l’absence de fragmentation spatiale. Ces résultats suggèrent une fragmentation temporelle chez les patients qui pourrait être en lien avec des difficultés à anticiper les évènements dans le temps. En conclusion, nous avons montré une dissociation des troubles implicites et explicites du codage des évènements dans le temps, qui pourraient impliquer des troubles élémentaires de l’anticipation.Psychiatrists described a temporal fragmentation at a clinical level in patients with schizophrenia. In our work, we wanted to objectify such an alteration. We measured the temporal window in 18 patients versus 18 controls. The temporal window is defined as the interval needed to discriminate the onsets of two asynchronous stimuli. We found that patients with schizophrenia have an enlarged time window. Patients thus show temporal explicit judgments impairments. These results are independent of a decision bias and are similar when targets are located across hemifields or within the same hemifield. Furthermore, we focused on patients and healthy volunteers’ responses at very short asynchronies. At short asynchronies, subjects are not able to report the asynchrony between stimuli and give the same rate of simultaneous responses as for perfect synchrony. Despite this, our results suggest an implicit processing of the asynchrony. It is as if the two stimuli are processed relative to one another in healthy volunteers, whereas patients would process each stimulus in turn: patients would process the first stimulus as isolated without taking into account the second one. We proposed that this result indicates a fragmentation in time in patients with schizophrenia. We showed that this fragmentation persists in the absence of spatial fragmentation. This fragmentation in patients might be related to a difficulty in anticipating events in time.
In conclusion, we showed a dissociation between implicit and explicit disorders related to the coding of temporal events in patients with schizophrenia. These disorders might involve elementary anticipation deficits
Electron-spin motion in Fe/Ag(OOI) and MgOlFe(OOl) systems
No full textCe travail apporte une contribution à l'étude du mouvement du spin en géométrie de réflexion sur des systèmes ferromagnétiques. Une corrélation entre la relaxation et les propriétés de réflexion dépendantes en spin est montrée.
Tout d'abord, le système Fe/Ag(OOI) a été étudié. Le résultat prédominant mis en évidence est l'obtention d'un angle de précession de 180°, soit la valeur maximale qu'il est possible de détecter. Cette précession de spin géante a été attribuée à la relaxation du paramètre de maille durant la croissance. Nos calculs ab initio confirment cette hypothèse. La deuxième partie de cette thèse correspond à l'étude du système MgO/Fe(OOI). Une très forte sensibilité des angles du mouvement du spin à l'épaisseur de MgO est observée pour certaines énergies. Ainsi, à 7eV, 0,15 MC de MgO sont suffisantes pour réduire la valeur de l'angle de précession de moitié. Les expériences par effet Kerr
magneto-optique n'ont montré aucune modification significative de l'aimantation de Fe durant le dépôt
de MgO. Cependant, certaines études expérimentales montrent que le dépôt de MgO induit une relaxation hors-plan de la couche de Fe en surface. La relaxation serait de 10% pour une épaisseur de 35 MC et pourrait induire une modification importante de la structure de bandes. Les calculs ab initio
réalisés sur la base de cette hypothèse présentent un accord qualitatif avec les résultats expérimentaux et confirment l'importance de l'interface du système MgO/Fe(OOI) pour les propriétés de réflexion dépendantes en spin.In this work, we carried out spin-polarized electron reflection experiments. The infuence of the
relaxation on the spin-dependant refleetion properties is shawn. First of ail, Fe/Ag(OOI) system has been studied. A precession angle of 180° has been obtained. This corresponds to the largest value that is possible to detect. We think that this effect can be explained by
the relaxation of the lartice parameter during the growth. Ab initio calculations confirm this hypothesis. The second part of this work has been dedicated to the study of MgOlFe(OO1) system. A strong sensitivity of the spin motion angles ta the MgO thickness is shawn. According to Magneto-Optic Kerr effect experiments, this phenomenon cannot be explained by a modification of the Fe magnetization during the growth of MgO. However, other experimental studies demonstrate that MgO induces an out of-plane relaxation of the Fe surface layer. This relaxation could be of 10% for an MgO thickness of 0,35 ML and would induce strong changes of the electronic band structure. The qualitative agreement
of our ab initia calculations with the ex peri- mental data suggests strongly that this effect is responsible for the variation of the spin motion angles and confirm that the MgOlFe(OO1) interface is important regarding the spin-dependant reflection properties
Microdroplets as microreactors for biology and chemistry in microfluidic systems
No full textLa compartimentation de la soupe primitive dans des vésicules est pensée comme étant une des premières étapes
dans l’apparition de la vie. Ces compartiments primitifs permettent de lier une information génétique (génotype)
avec les produits de son expression (phénotype). C’est une des premières étapes offrant la possibilité d’évolution
et d’hérédité. En laboratoire l’évolution dirigée est basée sur les mêmes mécanismes de mutation et de sélection utilisés par l’évolution naturelle. Pour ce faire, le génotype et le phénotype sont couplés par une variété de méthodes, parmi lesquelles la Compartimentation In Vitro (CIV). Cette technique implique la création d’une émulsion dans laquelle des molécules d’ADN ou d’ARN, portant l’information génétique, sont isolées dans des gouttelettes
aqueuses dispersées dans une phase d’huile non miscible. Ce confinement des gènes dans les gouttelettes permet leur maintien avec leurs produits d’expression établissant ainsi un lien entre génotype et phénotype. La conservation d’un lien entre génotype et phénotype est un pré-requis à l’évolution dirigée de macromolécules biologiques. Ces gouttelettes d’eau dans l’huile permettent de réaliser des millions d’expériences dans des compartiments microscopiques ayant des volumes de 103 à 109 fois plus petites que le puits d’une plaque de microtitration (1-2 μL). L’utilisation de ces émulsions pour l’évolution dirigée a déjà permis la sélection d'un large éventail de protéines et d’ARN impliqués dans différentes réactions catalytiques [...]The compartmentalization of the primordial soup into vesicles is thought to be one of the first steps of the
emergence of organized cells. These water-in-oil-in-water droplets provide a linkage between genotype and phenotype. Moreover, through division they provide the possibility for heredity and evolution. By using manmade compartments, in form of bulk water-in-oil emulsions, it is possible to perform directed evolution experiments within the laboratory. These experiments use Darwinian principles comprising iterative cycles of mutation and selection. The bulk emulsions are composed of millions of individual droplets containing one single gene with all the
ingredients necessary for the in vitro expression of those genes. The specific phenotype can then be selected under strictly controlled conditions. However, the emulsions created in bulk are highly polydisperse and have specific limitations when used for directed evolution experiments. Due to differences in droplet volumes it is difficult to perform quantitative experiments. Droplet-based microfluidics and in vitro compartmentalization (IVC) can be combined to perform directed evolution experiments. Droplet-based microfluidics produces highly monodisperse emulsions that can be manipulated in a highly controlled manner. By using a set of specific microfluidic devices it is possible to amplify single genes in droplets, to measure their in vitro expression and, in combination with a
sorting device isolate the most active variants form a genetic library. [...
Foraging strategies of king penguins : feeding behaviour and optimization of diving
No full textLes comportements de recherche alimentaire permettent aux individus d’extraire l’énergie de leur environnement et de l’allouer à leur survie et leur reproduction. L’évolution favorise les stratégies d’approvisionnement « optimales » qui maximisent la quantité d’énergie extraite par rapport à l’énergie investie par unité de temps. Chez les prédateurs marins à respiration aérienne, l’optimisation consiste à ajuster le temps passé en surface et en transit vers les profondeurs d’alimentation, afin de maximiser la proportion du temps passée à se nourrir en apnée. Pour étudier l’optimalité en milieu naturel, il est donc nécessaire d’enregistrer simultanément comportement de plongée et prise alimentaire. Chez le manchot royal, nous avons cherché à quantifier la prise alimentaire en utilisant conjointement plusieurs méthodes, dont la mesure de l’ouverture du bec et un indice locomoteur : l’accélération dynamique. La mesure de l’ouverture du bec nous a fourni des informations détaillées sur le comportement de prise alimentaire, et deux types d’ouvertures attribuées aux tentatives et aux captures ont été mis en évidence. L’accélération dynamique s’est révélée être un indice plus facile à obtenir, mais ne permettant pas de réaliser un dénombrement des ingestions. L’étude du comportement de plongée selon le taux de rencontre avec des proies montre que, conformément aux prédictions, les manchots royaux réduisent le temps passé en surface et le temps perdu en transit lorsque la ressource est plus abondante, afin d’augmenter la proportion du temps passé à chasser. Cependant, un véritable bilan ne pourra être établi qu’en mesurant également le coût énergétique de ces ajustements.Foraging behaviours allow individuals to extract energy from their environment and allocate it to their survival and reproduction. Evolution should favour “optimal” foraging strategies that maximize net energy intake per unit time. Moreover, air-breathing marine predators have to adjust the time spent commuting to/from and at the surface, in order to maximize the time spent at foraging depths. To study whether these animals behave optimally at sea, it is essential to simultaneously record diving behaviour and prey captures. King penguins were equipped with recorders in order to quantify food intake using different methods, including beak-opening sensors and dynamic acceleration (an index of locomotion). Beak-opening sensors provided detailed information on penguins’ feeding behaviour : two types of openings were identified and attributed to attempts and prey captures. Dynamic acceleration proved to be an index easier to obtain, but do not allow a precise quantification of ingestions. The study of diving behavior in relation with prey encounter rate showed that penguins behave in accordance with our predictions. When prey density was high, penguins reduce the time spent commuting to/from and at the surface, in order to increase the proportion of time spent at foraging depths. However, measuring the cost of these adjustments is necessary to establish a true energetic balance of foraging at depth