Extreme sensitivity of the northeastern Gulf of Lion (western Mediterranean) to subsurface heatwaves: physical processes and insights into effects on gorgonian populations in the summer of 2022

International audienceIn the summer of 2022, atmospheric conditions characterized by persistent anticyclonic anomalies caused an extreme marine heatwave in the western Mediterranean Sea. Time series of temperature profiles at various points along the northeastern coast of the Gulf of Lion (NW Mediterranean Sea) showed exceptional temperatures down to depths of 30 m, which led to massive mortality of benthic species. A hydrodynamic numerical simulation was used to analyze the physical processes responsible for this subsurface heatwave in a region where the climatology in summer is characterized by northerly winds inducing upwelling alternating with low winds. Firstly, the recurrence of heatwaves limited to the surface was demonstrated, triggered when upwelling stopped and warm water from the Northern Current intruded onto the shelf. More importantly, in August and early September 2022, two episodes of southerly and easterly winds of 8 to 10 m s−1 occurred. The oceanic response to these winds was an alongshore cyclonic current advecting warm water onto the shelf and a downwelling of this warm water to depths of the order of 30 to 40 m. A large part of the Gulf of Lion coast was warmed by these events. However, the northeastern part of the shelf, on either side of the city of Marseille, was by far the area most affected at depth due to the combination of the proximity of the warm surface waters of the Ligurian coast advected by wind-induced currents and the local acceleration of the wind by the continental topography, which intensifies the downwelling of these surface waters. These events are rare in summer, but their impact on the rich benthic ecosystems that characterize the region is dramatic and will only increase with the warming trend in surface waters, which is already close to 1 °C, as seen over the last decade

Etude expérimentale des propriétés structurales et diélectriques de couches minces nanostructurées à base de nanoparticules d'argent élaborées par voie plasma

Silver nanoparticles (AgNPs), due to their metallic nature and their high surface to volume ratio, exhibit several functionalities and can be used in different application fields, such as optics, micro-/nano-electronics, sensors, or in the biomedical domain for their antimicrobial effect, often attributed to the amount of released silver ions (Ag+). Incorporation of the AgNPs in a dielectric matrix allows to protect them from aggregation and fast oxidation, thereby ensuring their functionalities over a long period. This work presents the plasma elaboration of nanocomposite dielectric materials (thin silica layers containing a plane of AgNPs buried near the surface at a controlled distance) and the study of their structural and electrical properties, as well as the development of a new method for characterization of the release of silver ions (Ag+) from AgNPs, based on the conductivity of a liquid and adapted to very small volumes (a few ml) and very low concentrations of Ag+ (a few µM).AgNPs-containing nanocomposite thin layers were developed by a plasma process successfully combining in the same reactor the sputtering of a metallic target and plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD). The structural properties of the nanocomposites containing different sizes of AgNPs were examined by atomic force microscopy (AFM) and transmission electron microscopy (TEM). TEM analyses emphasized that the AgNPs are organized in a plane that is perfectly integrated into the silica matrix, inducing a surface undulation whose amplitude depends on the size of the AgNPs for a fixed depth of insertion. The surface topography study confirmed that the observed undulation is due to the presence of AgNPs and becomes more pronounced by increasing the size of the AgNPs, which can influence the other properties (electrical, optical, etc.) of these nanocomposite layers.The dielectric properties of the nanocomposite layers were studied at both the nanometric and macroscopic scales. Electrical measurements performed by AFM in KPFM mode highlighted that the integration of AgNPs into the silica matrix leads to an increase in the surface potential upon injection of electric charges. The surface potential increases with the size of the AgNPs, suggesting that an appropriate choice of their size allows controlling the mechanism of injection and retention of charges in the nanocomposite. At the macroscopic scale, current measurements revealed that the surface undulation induced by the AgNPs could influence the observed current density. The addition of AgNPs slightly increases the relative permittivity of the nanocomposite layer compared to that of bare silica and this increase is more pronounced for larger AgNPs. The size of the AgNPs leads to a larger amount of silver in the nanocomposite which leads to the increase of the dielectric permittivity. These results therefore highlight the influence of the size of AgNPs on the electrical behavior of the nanocomposites, parameters likely to affect the release of Ag+.To overcome the limitations of standard methods for measuring very low concentrations of Ag+, an innovative experimental method based on the conductivity obtained from current measurements in liquids (insulating or partially conductive) was developed. Concentrations of Ag+ of a few µM were achieved. Furthermore, this method offers the possibility of performing dynamic measurements.All these developments are essential for establishing links between the structural and electrical properties of nanocomposite thin layers containing a plane of AgNPs with the antimicrobial properties of AgNPs, in view of developing new antimicrobial coatings of medical devices with adjustable levels of released Ag+Les nanoparticules d'argent (AgNPs), de par leur nature métallique et leur grand rapport surface sur volume, présentent plusieurs fonctionnalités et peuvent être utilisées dans des domaines applicatifs très variés, tels que l'optique, la micro-/nano-électronique, les capteurs, ou encore le biomédical pour leur effet antimicrobien, souvent attribué aux ions d'argent (Ag+) relargués. L'incorporation des AgNPs dans une matrice diélectrique permet d'éviter leur d'agrégation et de les protéger d'une oxydation rapide, garantissant ainsi leurs fonctionnalités sur une longue durée. Ce travail présente l'élaboration par voie plasma de matériaux diélectriques nanocomposites (couches fines de silice contenant un plan d'AgNPs enterré proche de la surface à une distance contrôlée), l'étude de leurs propriétés structurales et électriques, ainsi que le développement d'une nouvelle méthode de mesure de la quantité des Ag+ relargués par les AgNPs, basée sur la conductivité d'un liquide et adaptée aux très petits volumes (quelques ml) et à des très faibles concentrations d'Ag+ (quelques µM).Les couches minces nanocomposites contenant des AgNPs ont été élaborées par procédé plasma combinant dans un même réacteur la pulvérisation d'une cible métallique et le dépôt chimique en phase vapeur activé par plasma (PECVD). Les propriétés structurales des couches contenant différentes tailles de AgNPs ont été examinés par microscopie en champs proche (AFM) et par microscopie électronique en transmission (TEM). Les analyses TEM ont mis en évidence que les AgNPs sont organisées dans un plan qui est parfaitement intégré dans la matrice de silice, induisant une ondulation de surface dont l'amplitude dépend de la taille des AgNPs pour une profondeur d'insertion fixée. L'étude de topographie de la surface a confirmé que l'ondulation observée est due à la présence des AgNPs et devient plus prononcée en augmentant leur taille, ce qui peut influencer les autres propriétés (électriques, optiques...) de ces nanocomposites.Les propriétés diélectriques des couches nanocomposites ont été étudiées à la fois à l'échelle nanométrique et macroscopique. Les mesures électriques effectuées par AFM en mode KPFM ont mis en évidence que l'intégration des AgNPs dans la matrice de silice entraine une augmentation du potentiel de surface lors de l'injection de charges électriques. Ce potentiel croit avec la taille des AgNPs, suggérant qu'un choix approprié de leur taille permet de contrôler le mécanisme d'injection et de rétention de charges dans la couche. A l'échelle macroscopique, les mesures de courant ont révélé que l'ondulation de la surface induite par les AgNPs pourrait influencer la densité de courant observée. L'ajout d'AgNPs augmente légèrement la permittivité relative de la couche nanocomposite comparée à celle de la silice seule et cette augmentation est plus prononcée pour les AgNPs de plus grande taille. La taille des AgNPs entraine une quantité d'argent plus importante dans la couche ce qui conduit à l'augmentation de la permittivité diélectrique des couches. Ces résultats mettent donc en évidence l'influence de la taille des AgNPs sur le comportement électrique des couches, paramètres susceptibles d'affecter le relargage des Ag+.Pour surmonter les limitations des méthodes standards de mesure de très faibles concentrations d'Ag+ une méthode expérimentale novatrice, reposant sur la conductivité obtenue à partir des mesures de courant dans des liquides (isolants ou partiellement conducteurs) a été développée. Des concentrations d'Ag+ de quelques µM ont été atteintes. De plus, cette méthode offre la possibilité de réaliser des mesures en dynamique.Tous ces développements s'avèrent indispensables pour pouvoir lier les propriétés structurales et électriques des couches nanocomposites contenant un plan d'AgNPs avec les propriétés antimicrobiennes des AgNPs dans la perspective de développer des revêtements de dispositifs médicaux antimicrobiens à taux ajustable d'Ag+

Finite Convergence of the Moment-SOS Hierarchy on the Product of Spheres

International audienceWe study the polynomial optimization problem of minimizing a multihomogeneous polynomial over the product of spheres. This polynomial optimization problem models the tensor optimization problem of finding the best rank one approximation of an arbitrary tensor. We show that the moment-SOS hierarchy has finite convergence in this case, for a generic multihomogeneous objective function. To show finite convergence of the hierarchy, we use a result of Huang et al. [SIAM J. Optim. 34(4) (2024), pp 3399-3428], which relies on local optimality conditions. To prove that the local optimality conditions hold generically, we use techniques from differential geometry and Morse theory. This work generalizes the main result of Huang [Optim. Lett. 17(5) (2023), pp 1263-1270], which shows finite convergence for the case of a homogeneous polynomial over a single sphere

Les interventions de clowns à domicile auprès de personnes âgées

International audienc

Comparaison des approches RMN 1D et 2D pour l’identification de biomarqueurs hépatiques de l’exposition à faible dose de PolyChloroBiphényles (PCBs) chez le poulet

International audienceLes polluants organiques persistants suscitent des préoccupations majeures en raison de leur toxicité, leur bioaccumulation et leur présence dans les aliments d’origine animale. Dans le cadre du projet ANR Sentinel (ANR-19-CE21-0011-02) visant à renforcer la surveillance de la sécurité alimentaire, les travaux portent sur une étude de cas dans l’objectif d’identifier des marqueurs endogènes suite à une exposition aux PCB chez le poulet par une approche non ciblée par RMN. Pour surmonter les limites de la RMN 1D, l’intérêt de la RMN 2D a été évalué à l’aide de séquences 2D rapides. Des extraits aqueux et lipidiques de foie de poulets exposés à de faibles doses de PCB (Aroclor 1260 : 4 ; 20 ; 200 µg/kg/jour) dans l’alimentation pendant 45 jours ont été analysés par RMN 1D et 2D (i.e. COSY ultrarapide, COSY rapide, TOCSY à échantillonnage non uniforme (NUS) et HSQC NUS) sur un spectromètre RMN 600 MHz. Des analyses statistiques multivariées ont été réalisées afin de différencier les animaux témoins des animaux exposés. Les premiers résultats sur les extraits lipidiques montrent que la RMN 2D HSQC NUS permet de séparer les groupes témoins et contaminés, alors qu’aucune séparation n’est observée en RMN 1D, révélant des biomarqueurs. Ces résultats mettent en avant la valeur ajoutée de la RMN 2D pour améliorer l’identification des marqueurs. Des analyses multi-tableaux intégrant toutes les séquences 2D sont en cours. Notre méthodologie innovante ouvre la voie au développement de nouvelles solutions pour un suivi efficace, applicables à d'autres études nutritionnelles

Comparative assessment of hemolymph composition and bioactivity in different bee species

International audienceHemolymph, as mediator of immune responses and nutrient circulation, can be used as physiological marker of an insect’s health, environmental quality or ecological adaptations. Recent studies reported intraspecific variation in protein contents and biological activities of the hemolymph of honey bees related to their diet. Here we measured interspecific variation in three common bee species in the Mediterranean Basin with contrasting ecologies: Apis mellifera, Megachile sicula, and Xylocopa pubescens. Despite all the bees were collected in the same area, we found important quantitative and qualitative variations of hemolymph extracts across species. Samples of A. mellifera and M. sicula had much higher protein concentration, anticancer, antimicrobial and antioxidant activities than samples of X. pubescens. This descriptive study suggests life history traits of bee species have strong influences on their hemolymph properties and call for future large scale comparative analyses across more species and geographical areas

« Animaux hyper-agressifs et adaptation comportementale : de l’individu à la molécule. »

Life-history traits encompass all phenotypic characteristics directly linked to fitness, that is, the number of viable and fertile offspring produced by an individual. A change in one of these traits generally leads to an opposite change in another trait, reflecting the evolutionary trade-offs organisms must face. Two major trade-offs are particularly well documented: the balance between pre- and post-copulatory investment, and the trade-off between survival and reproduction.Although aggressiveness is not, strictly speaking, a life-history trait, it plays a crucial role in gaining and defending access to key resources, such as food, territory, or sexual partners, thereby indirectly influencing fitness. Numerous studies have shown that more aggressive individuals tend to secure better access to these resources, resulting in an increase in their reproductive success.In this thesis, we investigated the impact of excessive aggressiveness on life-history traits, and consequently on the evolutionary trade-offs that regulate them. We also explored the genetic and neurobiological mechanisms underlying some reproductive behaviors involved in these trade-offs. To do so, we used a Drosophila melanogaster line selected for male aggressive behavior: the Bully line. Compared to the reference Canton-S (Cs) line, the Bully line exhibits significantly increased and exaggerated levels of aggressiveness, referred to as hyper-aggressiveness.Our results revealed that Bully males show a reduction in several reproductive traits: a 25% decrease in copulation duration, reduced reproductive success, and lower efficiency in mate guarding. In contrast, these males display increased longevity compared to Cs males. These results suggest that, in males, selection for aggressiveness in the Bully line has come at the expense of reproductive success, but has favored increased longevity, thus impacting the trade-off between investment in survival versus reproduction.Although selection was applied only to males, significant changes were also observed in Bully females. These females exhibit reduced aggressiveness, lower fertility, and decreased survival under extreme conditions. These changes highlight a fundamental concept in evolutionary biology: sexual conflict. According to this theory, natural selection favors male strategies that maximize the number of sexual partners and the number of offspring produced, while in females it favors greater investment needed in reproduction, in a limited number of matings. This divergence in reproductive investment leads to an evolutionary arms race between the sexes, both behaviorally and physiologically. This dynamic is clearly reflected by the changes in fertility and longevity observed in the Bully line.We also made use of existing genetic data on the Bully line, which identified nine genes differentially expressed compared to the Cs line, in order to better understand how mating duration and reproductive success are regulated, two traits impacted in Bully males. Using mutant and RNA interference approaches, we identified two candidate genes involved in the regulation of these behaviors. Targeted repression of their expression in sexually dimorphic neuronal populations, reported to play roles in reproductive behaviors, demonstrated that these genes are necessary to maintain a mating duration comparable to that of the Cs line.Les traits d’histoire de vie désignent l’ensemble des traits phénotypiques directement liés à la valeur sélective (ou fitness en anglais), c’est-à-dire au nombre de descendants viables et fertiles qu’un animal produit. Une variation dans l’un de ces traits entraîne généralement une variation inverse dans un autre, illustrant les compromis évolutifs auxquels les organismes sont confrontés. Deux compromis majeurs sont particulièrement bien documentés : celui entre l’investissement pré- et post-copulatoire, et celui entre la survie et la reproduction.L’agressivité, bien qu’elle ne soit pas un trait d’histoire de vie à proprement parler, joue un rôle déterminant dans l’accès et la défense des ressources, telles que la nourriture, le territoire ou les partenaires sexuels, influençant ainsi indirectement la valeur sélective. De nombreuses études ont montré que les individus les plus agressifs bénéficient d’un meilleur accès à ces ressources, pouvant se traduire par une augmentation de leur fitness.Dans cette thèse, nous avons donc questionné l’impact d’une agressivité excessive sur les traits d’histoire de vie, et par extension, sur les compromis évolutifs qui les régulent. Nous avons également exploré les mécanismes génétiques et neurobiologiques impliqués dans certains comportements reproducteurs liés à ces compromis. Pour ce faire, nous avons utilisé une lignée de Drosophila melanogaster sélectionnée sur les comportements agressifs des mâles : la lignée Bully. Comparée à la lignée de référence Canton-S (Cs), la lignée Bully présente une agressivité nettement plus marquée et exacerbée, qualifiée d’hyper-agressivité.Des tests comportementaux ont révélé que les mâles Bully présentent une diminution de certains traits reproducteurs : une réduction de 25 % de la durée d’accouplement, une baisse du succès reproducteur et une efficacité moindre dans la garde du partenaire. En revanche, ces mâles montrent une longévité accrue par rapport aux mâles Cs. Ces résultats suggèrent que, chez les mâles Bully, la sélection en faveur de l’agressivité s’est faite au détriment du succès reproducteur, mais au bénéfice de la longévité, modifiant ainsi l’équilibre entre les investissements dans la survie et la reproduction.Bien que la sélection ait été appliquée uniquement sur les mâles, des modifications notables ont également été observées chez les femelles Bully. Celles-ci présentent une agressivité réduite, une fertilité plus faible, ainsi qu’une capacité de survie amoindrie en conditions extrêmes. Ces altérations mettent en lumière un principe fondamental de l’évolution : le conflit sexuel. Selon ce concept, la sélection naturelle favorise chez les mâles les stratégies visant à maximiser le nombre de partenaires sexuels et donc le nombre de descendants, tandis qu’elle favorise chez les femelles un investissement important dans les ressources allouées à la reproduction, avec un nombre plus limité d’accouplements. Cette divergence d’investissement dans la reproduction engendre une véritable course aux armements entre les sexes, tant sur le plan comportemental que physiologique. Cette dynamique se manifeste notamment à travers la modification de la fertilité et de la longévité dans la lignée Bully.Nous avons également tiré parti des données génétiques existantes sur la lignée Bully, qui révèlent neuf gènes exprimés différemment par rapport à la lignée Cs, afin de mieux comprendre comment s’effectue la régulation de la durée d’accouplement et du succès reproducteur, deux traits altérés chez les mâles Bully. En combinant des approches de mutations et/ou d’ARN interférent, nous avons identifié deux gènes candidats impliqués dans la régulation de ces comportements. L’inhibition ciblée de leur expression dans des populations neuronales sexuellement dimorphiques, connues pour leur rôle dans les comportements reproducteurs, a permis de démontrer que ces gènes sont nécessaires au maintien d’une durée d’accouplement conforme à celle de la lignée Cs

Set-Valued Koopman Theory for Control Systems

International audienceIn this paper, we introduce a new notion of Koopman operator which faithfully encodes the dynamics of controlled systems by leveraging the grammar of set-valued analysis. In this context, we propose meaningful generalisations of the Liouville and Perron-Frobenius operators, and show that they respectively coincide with proper set-valued analogues of the infinitesimal generator and dual operator of the Koopman semigroup. We also give meaning to the spectra of these set-valued maps and prove an adapted version of the classical spectral mapping theorem relating the eigenvalues of a semigroup and those of its generator. In essence, these results provide theoretical justifications for existing approaches in the Koopman communities which consist in studying control systems by bundling together the Liouville operators associated with different input parameters

The evolution of spatial patterns of brain activity during development and their role in the functional specialization of brain networks

International audienceThe development of functionally specialized brain networks allows the emergence and improvement of cognitive abilities. This specialization emerges in part from the interactions between brain regions through changes in the temporal organization of their brain activity. In addition, it is now well assumed that the functioning of mature brain networks also depends on the spatial organization of their brain activity. However, how this spatial organization is formed during development remains unknown, nor do we know whether it contributes to the functional specialization of brain networks. This study attempts to answer these questions by examining the developmental changes in the spatial patterns of brain activity of the functional brain network involved in the theory of mind (capacity to understand others' mental states). Using fMRI dataset from the cross-sectional study of Richardson et al. (2018), our findings show for the first time that the brain regions of this network show increasingly similar spatial patterns of activity. Furthermore, this increasing spatial similarity is associated with improved children's performance in a theory-of-mind task. We propose that the increasing similarity between spatial brain activity patterns during development has important implications for understanding the functional specialization of brain networks

Geometrical optics methods for moving anisotropic media: a tool for magnetized plasmas

International audienceThe propagation of a wave in a medium is generally affected when the medium is moving with respect to the observer. Because plasma equilibria often involve plasma flows, for instance in astrophysics or in magnetic confinement nuclear fusion devices, understanding the effect of motion on plasma waves is important. Meanwhile, the presence of a background magnetic field in a plasma makes it anisotropic. To address this problem, we derive here ray tracing equations for the trajectory of rays propagating in a moving anisotropic medium. The proposed approach is to use an effective dispersion relation for the moving medium as seen from the laboratory, obtained by performing a Lorentz transformation of the dispersion relation known for the medium at rest. This formalism is illustrated by considering the low frequency Alfvén waves and the standard ordinary and extraordinary modes in a magnetized plasma at rest