Adaptive density deconvolution with dependent inputs

In the convolution model $Z\_i=X\_i+ \epsilon\_i$, we give a model selection procedure to estimate the density of the unobserved variables $(X\_i)\_{1 \leq i \leq n}$, when the sequence $(X\_i)\_{i \geq 1}$ is strictly stationary but not necessarily independent. This procedure depends on wether the density of $\epsilon\_i$ is super smooth or ordinary smooth. The rates of convergence of the penalized contrast estimators are the same as in the independent framework, and are minimax over most classes of regularity on ${\mathbb R}$. Our results apply to mixing sequences, but also to many other dependent sequences. When the errors are super smooth, the condition on the dependence coefficients is the minimal condition of that type ensuring that the sequence $(X\_i)\_{i \geq 1}$ is not a long-memory process

Adaptive density estimation for general ARCH models

We consider a model $Y\_t=\sigma\_t\eta\_t$ in which $(\sigma\_t)$ is not independent of the noise process $(\eta\_t)$, but $\sigma\_t$ is independent of $\eta\_t$ for each $t$. We assume that $(\sigma\_t)$ is stationary and we propose an adaptive estimator of the density of $\ln(\sigma^2\_t)$ based on the observations $Y\_t$. Under various dependence structures, the rates of this nonparametric estimator coincide with the minimax rates obtained in the i.i.d. case when $(\sigma\_t)$ and $(\eta\_t)$ are independent, in all cases where these minimax rates are known. The results apply to various linear and non linear ARCH processes

Effet à long terme de l'utilisation des pesticides aux Antilles françaises : rétro-observation de pollution et d'érosion

Les cours d'eau, les sols et les sédiments aux Antilles françaises montrent des concentrations élevées en chlordécone, insecticide interdit depuis 25 ans (Lesueur Jannoyer et al., 2016). Sa présence en grande quantité dans d'autres compartiments que les sols pourrait être liée à des processus de remobilisation tels que l'érosion des sols en domaine agricole, comme observé en domaine viticole pour le DDT (Sabatier et al., 2014). C'est cette hypothèse que nous testons avec une approche novatrice consistant à combiner pour la première fois i) une reconstitution à haute résolution de l'utilisation passée des pesticides et l'estimation des flux d'érosion cumulés à partir de méthodes de rétro-observation basées sur l'analyse de carottes sédimentaires (Sabatier et al., 2014) ; ii) la quantification des contributions de différentes sources d'érosion des sols (surfaces cultivées ou ravines et berges) à l'aide de mesures de 137Cs (Foucher et al., 2015). Les résultats permettront l'amélioration des modèles de transferts de pesticides à l'échelle du bassin versant par la prise par compte des flux érosifs (Mottes et al., 2015). Le bassin versant expérimental est celui de la rivière Galion en Martinique, il présente une intéressante diversité agropédoclimatique caractéristique des bassins Antillais ainsi qu'une baie d'accumulation des sédiments à son embouchure. L'ambition finale du projet est d'identifier, les contributions et les mécanismes de remobilisation des pesticides par le transport solide à l'échelle du bassin versant, notamment pour la chlordécone. Ces connaissances permettront de cibler les leviers d'actions dans les bassins versants pour limiter les transferts depuis les principaux compartiments contributeurs. Dans un deuxième temps, à travers l'analyse de l'ADN ancien piégé dans les sédiments (metabarcoding), nous étudierons les effets des pesticides, au cours des dernières décennies, sur la biodiversité des communautés d'eucaryotes et de cyanobactéries (Taberlet et al., 2012)

Liens entre la structure et la performance métabolique des communautés bactériennes aquatiques en réponse aux gradients de l'environnement

Les communautés bactériennes aquatiques sont extrêmement sensibles et réactives aux gradients environnementaux. Il a été proposé que leur réponse résultent de changements dans leur structure, tels que la composition, la fonction ct la structure physiologique. L'objectif de cette thèse est de décrire les processus qui déterminent la réponse métabolique des communautés bactériennes face à des gradients dans les principales ressources, avec un intérêt particulier pour le rôle de la composition dans cette réponse. Les chapitres de cette thèse explorent dans un contexte de métacommunauté: Dans quelle mesure les ressources déterminent le métabolisme bactérien et leur structure, comment les composantes de la structure sont liées les unes aux autres, avec les ressources et la performance de la communauté, comment la composition des communautés est liée à la fonction, comment la plasticité métabolique et la redondance fonctionnelle influencent le rôle de la composition dans la réponse de la communauté. Ces différents aspects ont été explorés in situ dans divers écotones dans un bassin versant et par des expériences de transplantations en laboratoire. Spécifiquement, les objectifs sont (1) d'examiner si les patrons en termes du métabolisme et des composantes de la structure de la communauté présentent une certaine spécificité écosystémique (2) d'étudier le lien entre la composition et la fonction des communautés, (3) de décrire la séquence des relations entre les composantes de la structure des communautés qui médient la réponse de la communauté aux changements des ressources, (4) d'évaluer l'influence de la plasticité métabolique et redondance fonctionnelle sur le métabolisme en réponse aux changements environnementaux. Les résultats indiquent que la régulation du métabolisme bactérien par les ressources est médiée par des changements dans les composantes de la structure qui peuvent être soit directionnels, spécifiques aux écosystèmes, ou aléatoire. En fait, les résultats montrent que la réponse peut être médiée d'une part, par des ajustements physiologiques des phylotypes dominants ou par le remplacement même des phylotypes dominants. Le type de réponse n'apparaît pas être déterminé par le type, ni l'intensité des gradients, mais par la plasticité métabolique de la communauté, qui à son tour semble être déterminée par des facteurs indépendants des gradients eux-mêmes. Les résultats montrent que la composition et la fonction des communautés sont liées l'une à l'autre d'une manière très dynamique, tel que leurs patrons absolus ne sont pas corrélés. La force et la forme de la relation varient en fonction du type et de l'intensité des gradients, suggérant un haut niveau de redondance fonctionnelle tant au sein de la communauté, qu'au sein de la métacommunauté, à partir de laquelle les phylotypes sont sélectionnés pour occuper les nouvelles niches créées le long des écotones. Les résultats des expériences de transplantations indiquent: L'existence d'un seuil environnemental qui détermine le niveau de redondance fonctionnelle, et une spécificité écosystémique dans la plasticité métabolique. Collectivement, les résultats de cette thèse montrent que les conditions environnementales locales ont une plus grande influence sur la structure de la communauté que la dispersion, et que la composition des communautés bactériennes joue toujours un rôle dans cette réponse en déterminant le niveau de plasticité de la communauté, mais que ce rôle n'est qu'apparent lorsque la réponse implique un remplacement des phylotypes dans les communautés qui sont intrinsèquement moins plastiques. \ud ______________________________________________________________________________ \ud MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : bactérioplancton, gradients environnementaux, métabolisme du carbone, structure des communautés, métacommunauté

Chlorovirus and myovirus diversity in permafrost thaw ponds

Permafrost thaw ponds occur in high abundance across the northern landscape of Canada and are sites of intense microbial activity, resulting in carbon dioxide and methane emissions to the atmosphere. In this study, we focused on viruses as largely unstudied agents of top-down control in these high-latitude microbial ecosystems. Specifically, we compared the diversity of myovirus, chlorovirus and host microbial communities in an organic soil palsa valley pond and a mineral soil lithalsa valley pond. These 2 subarctic permafrost landscapes are both common in northern Québec, Canada. Sequence analysis of ribosomal small subunit RNA genes showed that the community structure of bacteria and microbial eukaryotes differed significantly between the 2 ponds, which both differed from microbial communities in a rock-basin lake (whose formation was not related to permafrost thawing and which we used as a reference pond) in the same region. The viral assemblages included 439 OTUs in the uncultured Myoviridae category and 41 OTUs in the family Phycodnaviridae. Phylogenetic analysis of the latter based on an amino acid sequence alignment revealed a single large clade related to chloroviruses, consistent with the abundant presence of chlorophytes in these waters. As there was for the bacterial and eukaryotic communi-ties, there were also significant differences in the community structure of these viral groups among the 3 ponds. These results suggest that host community composition is influenced by environmental filtering, which in turn contributes to driving viral diversity across landscape types

Diagnose de trois lacs touchés par des fleurs d'eau dans le Parc national des Grands-Jardins, Charlevoix

La Société des établissements de plein air du Québec (SÉPAQ) gère et protège les espaces naturels au Québec. Le financement de l’organisation provient en partie des frais acquittés par les utilisateurs pour les activités de plein air offertes, dont la pêche sur lac. Trois lacs exploités pour la pêche au parc national des Grands-Jardins dans la région de Charlevoix sont confrontés depuis quelques étés à une prolifération de la biomasse phytoplanctonique d’identité et d’origine inconnues, ce qui préoccupe les gestionnaires du parc. L’apparition de ces fleurs d’eau pourrait constituer un danger pour l’habitat du poisson et la santé des utilisateurs. Les objectifs de cette étude sont d’identifier les facteurs et les microorganismes responsables des fleurs d’eau observées au lac Alex, de l’Équerre et Blanc, de déterminer si ces fleurs d’eau menacent l’habitat du poisson et les services écosystémiques rendus par les lacs, et si des actions peuvent être posées par les gestionnaires du parc pour en limiter les impacts. La campagne d’échantillonnage et les analyses en laboratoire des échantillons d’eau et de sédiment ont permis d’établir un portrait détaillé des lacs touchés par les fleurs d’eau. Trois lacs à proximité, identifiés comme lacs témoins, ont aussi été échantillonnés de manière ponctuelle comme base comparative. L’analyse comprend notamment la structure thermique, la transparence de l’eau, la concentration en oxygène, en nutriments, en chlorophylle a et en cyanotoxines, la composition taxonomique du phytoplancton, ainsi que l’établissement du stade trophique. Les résultats démontrent que les lacs touchés ont une productivité élevée et se retrouvent à un degré d’eutrophisation plus avancé que les lacs témoins, particulièrement le lac Blanc classé comme hyper-eutrophe. Les profils de saturation en oxygène montrent que l’hypolimnion des lacs est hypoxique ou anoxique sur une longue période au cours de la saison estivale, ce qui peut entraîner des répercussions négatives sur l’habitat des poissons. Nous recommandons un suivi plus régulier de la flore des lacs touchés ainsi qu’un suivi des cyanotoxines lors des fleurs d’eau. Le dosage des toxines dans la chair de poisson pourrait également être envisagé durant et après ces évènements. Les causes exactes du stade d’eutrophisation plus avancé des lacs touchés sont cependant difficiles à identifier. Cela pourrait être relié à un legs historique de nutriments et de carbone organique apporté par l’activité des castors, les coupes forestières, les épidémies d’insectes et les feux, exacerbé par les conditions générées par le réchauffement climatique récent

Editorial: Digitizing frozen earth—revealing microbial diversity and physiology in the cryobiosphere through “omics” tools, volume II

We thank Sentinel North (CFREF) and ArcticNet (NCE) for funding support for the T-MOSAiC workshop. Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada (NSERC, #RGPIN-2020-06874). DV and SC were supported by CAMUAM funds (ref.: SI3-PJI-2021-00461

Phototrophic pigment diversity and picophytoplankton in permafrost thaw lakes.

Permafrost thaw lakes (thermokarst lakes) are widely distributed across the northern landscape, and are known to be biogeochemically active sites that emit large amounts of carbon to the atmosphere as CH4 and CO2. However, the abundance and composition of the photosynthetic communities that fix CO2 have been little explored in this ecosystem type. In order to identify the major groups of phototrophic organisms and their controlling variables, we sampled 12 permafrost thaw lakes along a permafrost degradation gradient in northern Québec, Canada. Additional samples were taken from five rock-basin reference lakes in the region to determine if the thaw lakes differed in limnological properties and phototrophs. Phytoplankton community structure was determined by high-performance liquid chromatography analysis of their photoprotective and photosynthetic pigments, and autotrophic picoplankton concentrations were assessed by flow cytometry. One of the black-colored lakes located in a landscape of rapidly degrading palsas (permafrost mounds) was selected for high-throughput 18S rRNA sequencing to complement conclusions based on the pigment and cytometry analyses. The results showed that the limnological properties of the thaw lakes differed significantly from the reference lakes, and were more highly stratified. However, both waterbody types contained similarly diverse phytoplankton groups, with dominance of the pigment assemblages by fucoxanthin-containing taxa, as well as chlorophytes, cryptophytes and cyanobacteria. Chlorophyll a concentrations (Chl a) were correlated with total phosphorus (TP), and both were significantly higher in the thaw lakes (overall means of 3.3 µg Chl a L−1 and 34 µg TP L−1) relative to the reference lakes (2.0 µg Chl a L−1 and 8.2 µg TP L−1). Stepwise multiple regression of Chl a against the other algal pigments showed that it was largely a function of alloxanthin, fucoxanthin and Chl b (R2 =  0.85). The bottom waters of two of the thaw lakes also contained high concentrations of bacteriochlorophyll d, showing the presence of green photosynthetic sulphur bacteria. The molecular analyses indicated a relatively minor contribution of diatoms, while chrysophytes, dinoflagellates and chlorophytes were well represented; the heterotrophic eukaryote fraction was dominated by numerous ciliate taxa, and also included Heliozoa, Rhizaria, chytrids and flagellates. Autotrophic picoplankton occurred in biovolume concentrations up to 3.1  ×  105 µm3 picocyanobacteria  mL−1 and 1.9  × 106 µm3 picoeukaryotes mL−1, with large variations among lakes. Both groups of picophytoplankton were positively correlated with total phytoplankton abundance, as measured by Chl a; picocyanobacteria were inversely correlated with dissolved organic carbon, while picoeukaryotes were inversely correlated with conductivity. Despite their net heterotrophic character, subarctic thaw lakes are rich habitats for diverse phototrophic communities

Bilateral optic neuropathy related to severe anemia in a patient with alcoholic cirrhosis: A case report and review of the literature

Anemia appears frequently in patients with alcoholic liver disease (ALD) but has never been linked to bilateral nonarteritic anterior ischemic optic neuropathy (NAION). A 65-year-old woman with a medical history of alcoholic cirrhosis was admitted for bilateral NAION. On admission, she was found to have a low arterial pressure and severe normocytic anemia (48 g/L). The anemia was related to chronic bleeding due to antral gastritis along with other factors associated with ALD. The applied treatment consisted of urgent transfusion followed by high doses of proton-pump inhibitors, iron and vitamin supplementation, and support in lifestyle measures. Her hemoglobin levels remained stable after 2 years but the patient still suffered from visual loss. This case highlights the link between anemia and bilateral NAION in ALD patients. The optic nerve head is prone to infarction in this context due to the vascularization characteristics of ALD. Hemoglobin levels should be monitored in ALD patients to avoid the severe complication of NAION

Rapid on-site detection of harmful algal blooms: real-time cyanobacteria identification using Oxford Nanopore sequencing

With the increasing occurrence and severity of cyanobacterial harmful algal blooms (cHAB) at the global scale, there is an urgent need for rapid, accurate, accessible, and cost-effective detection tools. Here, we detail the RosHAB workflow, an innovative, in-the-field applicable genomics approach for real-time, early detection of cHAB outbreaks. We present how the proposed workflow offers consistent taxonomic identification of water samples in comparison to traditional microscopic analyses in a few hours and discuss how the generated data can be used to deepen our understanding on cyanobacteria ecology and forecast HABs events. In parallel, processed water samples will be used to iteratively build the International cyanobacterial toxin database (ICYATOX; http://icyatox.ibis.ulaval.ca) containing the analysis of novel cyanobacterial genomes, including phenomics and genomics metadata. Ultimately, RosHAB will (1) improve the accuracy of on-site rapid diagnostics, (2) standardize genomic procedures in the field, (3) facilitate these genomics procedures for non-scientific personnel, and (4) identify prognostic markers for evidence-based decisions in HABs surveillance