Qualitative and Semiquantitative Assessment of Exposure to Engineered Nanomaterials within the French EpiNano Program: Inter- and Intramethod Reliability Study

The relatively recent development of industries working with nanomaterials has created challenges for exposure assessment. In this article, we propose a relatively simple approach to assessing nanomaterial exposures for the purposes of epidemiological studies of workers in these industries. This method consists of an onsite industrial hygiene visit of facilities carried out individually and a description of workstations where nano-objects and their agglomerates and aggregates (NOAA) are present using a standardized tool, the Onsite technical logbook. To assess its reliability, we implemented this approach for assessing exposure to NOAA in workplaces at seven workstations which synthesize and functionalize carbon nanotubes. The prediction of exposure to NOAA using this method exhibited substantial agreement with that of the reference method, the latter being based on an onsite group visit, an expert’s report and exposure measurements (Cohen kappa = 0.70, sensitivity = 0.88, specificity = 0.92). Intramethod comparison of results for exposure prediction showed moderate agreement between the three evaluators (two program team evaluators and one external evaluator) (weighted Fleiss kappa = 0.60, P = 0.003). Interevaluator reliability of the semiquantitative exposure characterization results was excellent between the two evaluators from the program team (Spearman rho = 0.93, P = 0.03) and fair when these two evaluators’ results were compared with the external evaluator’s results. The project was undertaken within the framework of the French epidemiological surveillance program EpiNano. This study allowed a first reliability assessment of the EpiNano method. However, to further validate this method a comparison with robust quantitative exposure measurement data is necessary

Unravelling migration connectivity reveals unsustainable hunting of the declining ortolan bunting

In France, illegal hunting of the endangered ortolan bunting Emberiza hortulana has been defended for the sake of tradition and gastronomy. Hunters argued that ortolan buntings trapped in southwest France originate from large and stable populations across the whole of Europe. Yet, the European Commission referred France to the Court of Justice of the European Union (EU) in December 2016 for infringements to legislation (IP/16/4213). To better assess the impact of hunting in France, we combined Pan-European data from archival light loggers, stable isotopes, and genetics to determine the migration strategy of the species across continents. Ortolan buntings migrating through France come from northern and western populations, which are small, fragmented and declining. Population viability modeling further revealed that harvesting in southwest France is far from sustainable and increases extinction risk. These results provide the sufficient scientific evidence for justifying the ban on ortolan harvesting in France.Peer reviewe

La dispersion dans un monde changeant : variations des coûts de la dispersion chez le chevreuil, et leurs effets sur l'évolution de la dispersion

Natal dispersal is a process by which individuals move from their natal to reproductive ranges which is fundamental for population dynamics and persistence. Through for example the limitation of inbreeding or the capacity it provides to reach and colonize new habitats containing resources or mates, it can be highly beneficial to dispersing individuals. However, dispersal can also be costly for the individuals, through increased mortality or attrition, energy expenditure, or lost habitat opportunities and time. Its expression at the population level thus depends on the balance between costs and benefits, and theory states that dispersal may become counter-selected if costs outweigh benefits. In the current context of global change, we may expect (1) dispersal costs to increase with the degradation of environments and (2) increased dispersal costs to decrease dispersal success and geographical reach through evolutionary mechanisms. Moreover, because dispersal costs may vary with actual dispersal movement, we may wonder what are the discrete alternative tactics roe deer may use in contrasting environments (3). In this PhD, I aimed to address these three perspectives using two roe deer datasets from two geographically distinct populations (GPS data in Haute-Garonne and Capture-Mark-Recapture data in Deux-Sèvres, France), as well as a modelling approach. First, I show that, despite having a good body condition, dispersers incur costs in terms of mortality, reproduction and growth, and that climate change may increase mortality costs. Concomitant to these variations in costs, I also found that realised dispersal has diminished over the past 30 years by more than 30% in both sexes. Second, I identified at least six alternative dispersal tactics in roe deer, characterised by different movement timing, amplitude and duration, which may imply different outcomes in terms of costs and population dynamics. Lastly, my analyses suggest that dispersal might evolve towards tortuous and short distance movements when mortality costs increase, limiting the geographical reach of dispersal. Overall, these results highlight the concerning effects global changes may have on dispersal costs and dispersal evolution. Because dispersal is a species and context dependent process, more studies addressing the impacts of global changes on dispersal costs, ideally incorporating alternative dispersal tactics, will provide valuable information to better predict how species may cope with environmental changes.La dispersion natale est un processus durant lequel les individus se déplacent de leur domaine natal vers leur domaine de reproduction. Ce processus fondamental pour la dynamique et la persistance des populations passe par l'évitement de la consanguinité ou la capacité des individus à atteindre et coloniser de nouveaux habitats contenant des ressources ou des partenaires sexuels. La dispersion peut donc comporter de nombreux bénéfices pour les individus disperseurs. Cependant, elle peut également être coûteuse pour les individus, en raison d'une augmentation de la mortalité ou des blessures, une dépense énergétique élevée, ou enfin la perte d'un habitat natal favorable ou de temps à allouer à une autre activité. L'expression du phénotype de dispersion au niveau populationnel dépend donc de la balance entre coûts et bénéfices, et la théorie prévoit que les disperseurs devraient être contre-sélectionnés si les coûts deviennent supérieurs aux bénéfices engendrés par la dispersion. Dans le contexte actuel de changements globaux, on peut s'attendre à ce que (1) les coûts de la dispersion augmentent avec la dégradation de l'environnement et (2) à ce que cette augmentation des coûts de la dispersion diminue le succès et la portée géographique de ce processus, au travers de mécanismes évolutifs. De plus, les coûts de la dispersion devraient varier avec le type de déplacement effectué par l'individu disperseur, et par conséquent, on peut se demander (3) quelles tactiques alternatives de dispersion un individu pourrait adopter dans un environnement contrasté. Au cours de ce doctorat, mon objectif était de travailler sur ces trois hypothèses en utilisant deux jeux de données portant sur deux populations de chevreuils distinctes (données GPS en Haute-Garonne et données de Capture-Marquage-Recapture dans les Deux-Sèvres, France), ainsi qu'une approche par modélisation. Tout d'abord, j'ai montré que, malgré leur bonne condition physique, les disperseurs subissent des coûts de mortalité, reproduction et croissance. J'ai également montré que le changement climatique pourrait augmenter les coûts de mortalité chez ces individus. Parallèlement à ces variations de coûts, j'ai aussi mis en évidence que la dispersion avait diminué au cours des 30 dernières années de plus de 30% chez les deux sexes. Ensuite, j'ai identifié l'existence d'au moins six tactiques alternatives de dispersion chez le chevreuil, caractérisées par des phénologies, durées et amplitudes différentes, ce qui pourrait induire différentes répercussions en termes de coûts et de dynamique de population. Enfin, mes analyses de modélisation suggèrent que la dispersion pourrait évoluer de sorte à observer davantage de mouvements tortueux ou de courte distance quand les coûts de mortalité augmentent, ce qui limiterait la portée géographique de la dispersion. De façon générale, ces résultats soulignent les effets préoccupants que les changements globaux pourraient avoir sur les coûts et sur l'évolution de la dispersion. Ce processus étant à la fois espèce et condition dépendant, davantage d'études portant sur les impacts des changements globaux sur les coûts de la dispersion, idéalement prenant en considération les tactiques alternatives de dispersion, nous permettront de mieux prédire comment les espèces pourraient faire face aux changements globaux

Dispersal in a changing world : variations of dispersal costs in roe deer, and their effects on the evolution of dispersal

La dispersion natale est un processus durant lequel les individus se déplacent de leur domaine natal vers leur domaine de reproduction. Ce processus fondamental pour la dynamique et la persistance des populations passe par l'évitement de la consanguinité ou la capacité des individus à atteindre et coloniser de nouveaux habitats contenant des ressources ou des partenaires sexuels. La dispersion peut donc comporter de nombreux bénéfices pour les individus disperseurs. Cependant, elle peut également être coûteuse pour les individus, en raison d'une augmentation de la mortalité ou des blessures, une dépense énergétique élevée, ou enfin la perte d'un habitat natal favorable ou de temps à allouer à une autre activité. L'expression du phénotype de dispersion au niveau populationnel dépend donc de la balance entre coûts et bénéfices, et la théorie prévoit que les disperseurs devraient être contre-sélectionnés si les coûts deviennent supérieurs aux bénéfices engendrés par la dispersion. Dans le contexte actuel de changements globaux, on peut s'attendre à ce que (1) les coûts de la dispersion augmentent avec la dégradation de l'environnement et (2) à ce que cette augmentation des coûts de la dispersion diminue le succès et la portée géographique de ce processus, au travers de mécanismes évolutifs. De plus, les coûts de la dispersion devraient varier avec le type de déplacement effectué par l'individu disperseur, et par conséquent, on peut se demander (3) quelles tactiques alternatives de dispersion un individu pourrait adopter dans un environnement contrasté. Au cours de ce doctorat, mon objectif était de travailler sur ces trois hypothèses en utilisant deux jeux de données portant sur deux populations de chevreuils distinctes (données GPS en Haute-Garonne et données de Capture-Marquage-Recapture dans les Deux-Sèvres, France), ainsi qu'une approche par modélisation. Tout d'abord, j'ai montré que, malgré leur bonne condition physique, les disperseurs subissent des coûts de mortalité, reproduction et croissance. J'ai également montré que le changement climatique pourrait augmenter les coûts de mortalité chez ces individus. Parallèlement à ces variations de coûts, j'ai aussi mis en évidence que la dispersion avait diminué au cours des 30 dernières années de plus de 30% chez les deux sexes. Ensuite, j'ai identifié l'existence d'au moins six tactiques alternatives de dispersion chez le chevreuil, caractérisées par des phénologies, durées et amplitudes différentes, ce qui pourrait induire différentes répercussions en termes de coûts et de dynamique de population. Enfin, mes analyses de modélisation suggèrent que la dispersion pourrait évoluer de sorte à observer davantage de mouvements tortueux ou de courte distance quand les coûts de mortalité augmentent, ce qui limiterait la portée géographique de la dispersion. De façon générale, ces résultats soulignent les effets préoccupants que les changements globaux pourraient avoir sur les coûts et sur l'évolution de la dispersion. Ce processus étant à la fois espèce et condition dépendant, davantage d'études portant sur les impacts des changements globaux sur les coûts de la dispersion, idéalement prenant en considération les tactiques alternatives de dispersion, nous permettront de mieux prédire comment les espèces pourraient faire face aux changements globaux.Natal dispersal is a process by which individuals move from their natal to reproductive ranges which is fundamental for population dynamics and persistence. Through for example the limitation of inbreeding or the capacity it provides to reach and colonize new habitats containing resources or mates, it can be highly beneficial to dispersing individuals. However, dispersal can also be costly for the individuals, through increased mortality or attrition, energy expenditure, or lost habitat opportunities and time. Its expression at the population level thus depends on the balance between costs and benefits, and theory states that dispersal may become counter-selected if costs outweigh benefits. In the current context of global change, we may expect (1) dispersal costs to increase with the degradation of environments and (2) increased dispersal costs to decrease dispersal success and geographical reach through evolutionary mechanisms. Moreover, because dispersal costs may vary with actual dispersal movement, we may wonder what are the discrete alternative tactics roe deer may use in contrasting environments (3). In this PhD, I aimed to address these three perspectives using two roe deer datasets from two geographically distinct populations (GPS data in Haute-Garonne and Capture-Mark-Recapture data in Deux-Sèvres, France), as well as a modelling approach. First, I show that, despite having a good body condition, dispersers incur costs in terms of mortality, reproduction and growth, and that climate change may increase mortality costs. Concomitant to these variations in costs, I also found that realised dispersal has diminished over the past 30 years by more than 30% in both sexes. Second, I identified at least six alternative dispersal tactics in roe deer, characterised by different movement timing, amplitude and duration, which may imply different outcomes in terms of costs and population dynamics. Lastly, my analyses suggest that dispersal might evolve towards tortuous and short distance movements when mortality costs increase, limiting the geographical reach of dispersal. Overall, these results highlight the concerning effects global changes may have on dispersal costs and dispersal evolution. Because dispersal is a species and context dependent process, more studies addressing the impacts of global changes on dispersal costs, ideally incorporating alternative dispersal tactics, will provide valuable information to better predict how species may cope with environmental changes

Mixing Study in an Unbaffled Stirred Precipitator Using LES Modelling

This paper describes the CFD modelling of a reactor operating in the nuclear industry using LES approach. The reactor consists of an unbaffled stirred tank reactor in which plutonium precipitation reactions are carried out. The flow generated in such a precipitator is complex and there is very little information available in the literature about unbaffled reactors stirred with magnetic rod. That is why a hydrodynamic modelling has been developed using computational fluid dynamics (CFD) in order to get accurate description of mixing phenomena inside the precipitator and therefore to be able to predict the solid particle properties. Due to the strong turbulence anisotropy, the turbulence transport simulation is achieved by a large eddy simulation (LES) approach which gives unsteady solutions. The numerical simulations are performed in 3D using the Trio_U code developed at the Commissariat à l'Énergie Atomique. The predictive performances of the modelling are analysed through a mixing phenomena study. Both experimental and numerical studies are performed. This work shows how hydrodynamics inside the reactor can have a noticeable effect on the precipitate properties and how LES modelling is a very effective tool for the process control

Data for the variation of the circadian rhythm of activity during dispersal phases

The circadian rhythm of dispersal and of its energetic costs”. Columns: 1: individual identity/ 2: hourly activity values/ 3: sex of individuals (M for male and F for female)/ 4: dispersal status of individuals (D for dispersers and P for philopatric individuals)/ 5: dispersal phase (pre_disp for Pre-dispersal, disp for Transience and post_disp for Post-dispersal)/ 6: hour of the day/ 7: yea

Data for the variation of the circadian rhythm of mobility during dispersal phases

This file contains hourly mobility data, collected in the field for the fourth analysis “The circadian rhythm of dispersal and of its energetic costs”. Columns: 1: individual identity/ 2: hourly mobility values/ 3: sex of individuals (M for male and F for female)/ 4: dispersal status of individuals (D for dispersers and P for philopatric individuals)/ 5: dispersal phase (pre_disp for Pre-dispersal, disp for Transience and post_disp for Post-dispersal)/ 6: hour of the day/ 7: year

Data for the variation of daily activity during the transience according landscape fragmentation

This file contains daily VeDBA activity data of dispersers during the transience phase, collected in the field for the fifth analysis “The influence of landscape fragmentation on the energetic costs of dispersal transience”. Columns: 1: individual identity/ 2: daily VeDBA activity values during the transience/ 3: sex of individuals (M for male and F for female)/ 4: proportion of roads in the landscape/ 5: proportion of buildings in the landscape/ 6: proportion of woodland in the landscape/ 7: year

Data for the variation of daily activity during dispersal phases

This file contains daily VeDBA activity data, collected in the field for the second analysis “Daily energy expenditure of dispersing vs. philopatric individuals”. Columns: 1: individual identity/ 2: daily VeDBA activity values/ 3: sex of individuals (M for male and F for female)/ 4: dispersal status of individuals (D for dispersers and P for philopatric individuals)/ 5: dispersal phase (pre_disp for Pre-dispersal, disp for Transience and post_disp for Post-dispersal)/ 6: year