A biomechanical model of the face including muscles for the prediction of deformations during speech production

A 3D biomechanical finite element model of the face is presented. Muscles are represented by piece-wise uniaxial tension cable elements linking the insertion points. Such insertion points are specific entities differing from nodes of the finite element mesh, which makes possible to change either the mesh or the muscle implementation totally independently of each other. Lip/teeth and upper lip/lower lip contacts are also modeled. Simulations of smiling and of an Orbicularis Oris activation are presented and interpreted. The importance of a proper account of contacts and of an accurate anatomical description is show

The glutamate receptor GluK2 contributes to the regulation of glucose homeostasis and its deterioration during aging

OBJECTIVE: Islets secrete neurotransmitters including glutamate which participate in fine regulation of islet function. The excitatory ionotropic glutamate receptor GluK2 of the kainate receptor family is widely expressed in brain and also found in islets, mainly in alpha and gamma cells. alpha cells co-release glucagon and glutamate and the latter increases glucagon release via ionotropic glutamate receptors. However, neither the precise nature of the ionotropic glutamate receptor involved nor its role in glucose homeostasis is known. As isoform specific pharmacology is not available, we investigated this question in constitutive GluK2 knock-out mice (GluK2-/-) using adult and middle-aged animals to also gain insight in a potential role during aging. METHODS: We compared wild-type GluK2+/+ and knock-out GluK2-/- mice using adult (14-20 weeks) and middle-aged animals (40-52 weeks). Glucose (oral OGTT and intraperitoneal IPGTT) and insulin tolerance as well as pyruvate challenge tests were performed according to standard procedures. Parasympathetic activity, which stimulates hormones secretion, was measured by electrophysiology invivo. Isolated islets were used invitro to determine islet beta-cell electrical activity on multi-electrode arrays and dynamic secretion of insulin as well as glucagon was determined by ELISA. RESULTS: Adult GluK2-/- mice exhibit an improved glucose tolerance (OGTT and IPGTT), and this was also apparent in middle-aged mice, whereas the outcome of pyruvate challenge was slightly improved only in middle-aged GluK2-/- mice. Similarly, insulin sensitivity was markedly enhanced in middle-aged GluK2-/- animals. Basal and glucose-induced insulin secretion invivo was slightly lower in GluK2-/- mice, whereas fasting glucagonemia was strongly reduced. Invivo recordings of parasympathetic activity showed an increase in basal activity in GluK2-/- mice which represents most likely an adaptive mechanism to counteract hypoglucagonemia rather than altered neuronal mechanism. Invitro recording demonstrated an improvement of glucose-induced electrical activity of beta-cells in islets obtained from GluK2-/- mice at both ages. Finally, glucose-induced insulin secretion invitro was increased in GluK2-/- islets, whereas glucagon secretion at 2mmol/l of glucose was considerably reduced. CONCLUSIONS: These observations indicate a general role for kainate receptors in glucose homeostasis and specifically suggest a negative effect of GluK2 on glucose homeostasis and preservation of islet function during aging. Our observations raise the possibility that blockade of GluK2 may provide benefits in glucose homeostasis especially during aging.Transistors multimodaux sensibles aux ions à polymères ambivalents pour biocapteurs hybridesIdentification de biomarqueurs du stress et de l'inflammation des cellules B pancréatiques en explorant les communications inter-organes dans des modèles précliniques d'obésité et de diabète de type

Structures and reactivity of peroxy radicals and dimeric products revealed by online tandem mass spectrometry

Organic peroxy radicals (RO2) play a pivotal role in the degradation of hydrocarbons. The autoxidation of atmospheric RO2 radicals produces highly oxygenated organic molecules (HOMs), including low-volatility ROOR dimers formed by bimolecular RO2 + RO2 reactions. HOMs can initiate and greatly contribute to the formation and growth of atmospheric particles. As a result, HOMs have far-reaching health and climate implications. Nevertheless, the structures and formation mechanism of RO2 radicals and HOMs remain elusive. Here, we present the in-situ characterization of RO2 and dimer structure in the gas-phase, using online tandem mass spectrometry analyses. In this study, we constrain the structures and formation pathway of several HOM-RO2 radicals and dimers produced from monoterpene ozonolysis, a prominent atmospheric oxidation process. In addition to providing insights into atmospheric HOM chemistry, this study debuts online tandem MS analyses as a unique approach for the chemical characterization of reactive compounds, e.g., organic radicals.Peer reviewe

Modélisation de l'hydrologie continentale et influences de l'irrigation sur le cycle de l'eau

La ressource en eau et son exploitation furent à la base du fondement des grandes civilisations humaines et restent vitales dans le fonctionnement de nos sociétés actuelles. L'évolution conséquente de la croissance démographique sur Terre et la concentration géographique de la demande en nourriture par les populations posent de nombreuses questions quant à la pérennité de l'eau douce prélevée pour l'agriculture. En effet, celle-ci est en moyenne globale la première consommatrice en eau devant les prélèvements industriels et municipaux. De plus, dans un contexte de changement climatique, les interrogations sont nombreuses face aux devenirs des précipitations continentales qui sont cruciales pour l'agriculture, d'autant plus dans certaines régions déjà très exposées à la sécheresse. Aussi l'irrigation tente-t-elle justement de pallier le déficit hydrique des cultures en période sèche mais implique en contre-partie des prélèvements en eau non négligeables dans les fleuves ou les nappes. Il est donc légitime de se poser la question: en quoi l'irrigation peut-elle avoir un impact sur les bilans d'eau continentaux? L'irrigation représente-elle un élément perturbateur, inhibiteur ou favorisant dans le cycle de l'eau? Quels peuvent être les effets de cette action anthropique sur le climat notamment au niveau des grands pôles d'irrigation que sont le bassin du Mississippi, l'Inde ou encore la Chine? La modélisation climatique nous a permis d'apporter quelques éléments de réponse quant à l'effet de l'irrigation sur les bilans d'eau. Tout d'abord nous avons testé la capacité du modèle de surface SECHIBA à simuler les deux composantes majeurs du cycle de l'eau susceptibles d'être impactées par l'irrigation: l'humidité des sols et le débit des rivières. Pour cela, nous avons utilisé un jeu de données atmosphériques à haute résolution sur les États-Unis pour forcer notre modèle. Une étude de sensibilité des paramètres de végétation du modèle sur l'humidité des sols a notamment permis de montrer l'effet majeur de l'extraction de l'eau par les racines simulée par SECHIBA. De plus, la comparaison avec des observations de terrain en Illinois a montré la bonne représentation des variations saisonnières de l'humidité des sols sur trois ans. La seconde étude a porté en détail sur le fonctionnement du module de routage de l'eau via les fleuves vers l'océan dans le modèle SECHIBA. Nous avons montré la nécessité du changement du pas de temps de routage lorsque l'on force le modèle à haute résolution sur le bassin du Mississippi et sur ses sous-bassins. Enfin, un calcul réaliste de la demande en irrigation simulée par SECHIBA a été mis en œuvre et testé. Le couplage du modèle de surface avec le GCM LMDZ a permis la prise en compte des rétroactions s'effectuant entre la surface continentale et l'atmosphère. Les différences des résultats obtenus entre une simulation prenant en compte l'irrigation et une simulation sans ce prélèvement ont révélé un effet de l'irrigation principalement sur l'évaporation et les pluies en Inde et sur le bassin du Mississippi. L'impact de l'irrigation sur le bilan d'eau peut être différent selon les régions du globe. L'irrigation contribue significativement à l'augmentation des précipitations sur la région sèche de ce bassin alors que la région humide ne présente pas de variations dans le bilan d'eau. En revanche, les résultats sur l'Inde indiquent que l'irrigation affaiblit significativement le déclenchement de la mousson via la réduction du gradient thermique terre-mer conduisant à moins de pluies en été.PARIS-BIUSJ-Sci.Terre recherche (751052114) / SudocSudocFranceF

Global effect of irrigation and its impact on the onset of the Indian summer monsoon

International audienceIn a context of increased demand for food and of climate change, the water consumptions associated with the agricultural practice of irrigation focuses attention. In order to analyze the global influence of irrigation on the water cycle, the land surface model ORCHIDEE is coupled to the GCM LMDZ to simulate the impact of irrigation on climate. A 30-year simulation which takes into account irrigation is compared with a simulation which does not. Differences are usually not significant on average over all land surfaces but hydrological variables are significantly affected by irrigation over some of the main irrigated river basins. Significant impacts over the Mississippi river basin are shown to be contrasted between eastern and western regions. An increase in summer precipitation is simulated over the arid western region in association with enhanced evapotranspiration whereas a decrease in precipitation occurs over the wet eastern part of the basin. Over the Indian peninsula where irrigation is high during winter and spring, a delay of 6 days is found for the mean monsoon onset date when irrigation is activated, leading to a significant decrease in precipitation during May to July. Moreover, the higher decrease occurs in June when the water requirements by crops are maximum, exacerbating water scarcity in this region. A significant cooling of the land surfaces occurs during the period of high irrigation leading to a decrease of the land-sea heat contrast in June, which delays the monsoon onset. © 2011 Springer-Verlag

A task-based parallelization of a finite volume code for hyperbolic conservation law

International audienc