MAPPING THE DISTRIBUTION AND ABUNDANCE OF WESTERN LARCH (LARIX OCCIDENTALIS NUTT.) WITH MULTI-TEMPORAL SATELLITE IMAGERY AND GRADIENT MODELING

Western larch (Larix occidentalis Nutt.) is one of three native North American larch species, it occupies the mountainous regions of northwestern North America, and it is a deciduous conifer. Western larch is among the most ecologically and economically important conifer tree species in the northern Rockies region. This study explores the viability of mapping western larch via the analysis of multi-temporal Landsat imagery and gradient modeling. Larch presence and abundance data from 300 field plots correlated with Normalized Difference Vegetation Index seasonal change (NDVIsc) explains 46% of the variability in larch basal area. Multivariate models built with NDVIsc and additional climatic and topographic variables only slightly improved the models. These satellite imagery based models suggest that western larch tends to occur primarily on shaded, north-facing slopes within the study area. This analysis was contrasted with a gradient modeling approach using data from 4800 Forest Inventory and Analysis plots and a suite of fine scale (30-60 m) topographic and climatic data as predictors. These models correctly predicted larch presence with error rates of less than 20%. Presence or absence of western larch was found to be strongly dependent on minimum temperature and water balance variables (soil moisture deficit and actual evapotranspiration). Probability prediction rasters produced with these data also showed a noticeable northern aspect tendency. The accuracy of the remote sensing based models suggest that the method may be applied to other areas, and the output from both model types points to a strong relationship between larch presence and fine scale topographic and climatic factors, especially as they interact to affect soil moisture

Non-normal Recurrent Neural Network (nnRNN): learning long time dependencies while improving expressivity with transient dynamics

A recent strategy to circumvent the exploding and vanishing gradient problem in RNNs, and to allow the stable propagation of signals over long time scales, is to constrain recurrent connectivity matrices to be orthogonal or unitary. This ensures eigenvalues with unit norm and thus stable dynamics and training. However this comes at the cost of reduced expressivity due to the limited variety of orthogonal transformations. We propose a novel connectivity structure based on the Schur decomposition and a splitting of the Schur form into normal and non-normal parts. This allows to parametrize matrices with unit-norm eigenspectra without orthogonality constraints on eigenbases. The resulting architecture ensures access to a larger space of spectrally constrained matrices, of which orthogonal matrices are a subset. This crucial difference retains the stability advantages and training speed of orthogonal RNNs while enhancing expressivity, especially on tasks that require computations over ongoing input sequences

Intégration de données in vitro sur la biodisponibilité des contaminants associés aux poussières dans les analyses de risques pour la santé humaine dans un contexte minier

L’objectif de cet essai est de proposer une façon d’intégrer des données in vitro sur la biodisponibilité de contaminants associés aux poussières dans les analyses de risques pour la santé humaine, et ce dans un contexte minier. L’industrie minière a parfois mauvaise presse et fait face à de nombreux défis environnementaux. Un de ces défis est l’acceptation sociale en ce qui a trait aux émissions de poussières de différents projets miniers. Dans le cadre d’évaluation des impacts, les compagnies minières doivent procéder à des analyses des risques toxicologiques afin d’estimer l’effet des poussières (qui sont ou seront émises dans le cadre de projets actuels ou futurs) sur la santé des populations qui seront exposées à celles-ci. L’industrie minière québécoise est assujettie à plusieurs lois et règlements, dont la Loi sur la Qualité de l’environnement (LQE). Dans le cas des projets assujettis, une étude d’impact environnemental doit être fournie. Il est parfois nécessaire, dans le cadre de cette étude, d’évaluer les risques encourus par la population en ce qui concerne les poussières atmosphériques. Afin de comprendre comment se comportent les poussières dans l’atmosphère et chez l’humain, il est important de bien définir les propriétés physico-chimiques de celles-ci (granulométrie, composition chimique, durée de suspension, etc.). Les différentes propriétés des matières particulaires permettront de prévoir comment celles-ci vont se comporter dans l’atmosphère et au sein du corps humain. De plus, les propriétés des particules émises dans le cadre d’un projet minier vont varier selon l’étape du cycle minier du projet. Il est donc important de comprendre comment le projet évoluera dans le temps afin d’évaluer l’impact du projet à court et long terme. Il existe trois voies d’exposition par lesquelles un contaminant peut pénétrer le corps humain : (1) par ingestion, (2) par inhalation et (3) par contact dermique. Cet essai se penche plus spécifiquement sur l’exposition aux matières particulaires par inhalation. Des protocoles de laboratoire ont été établis pour évaluer la bioaccessibilité des contaminants suite à l’ingestion de poussières, mais beaucoup d’incertitude demeure en ce qui concerne l’inhalation. La taille des particules influe directement sur l’endroit au sein du système respiratoire où celles-ci vont se déposer. Les particules de plus grande taille vont se déposer dans la partie supérieure du système respiratoire (voies aériennes supérieures) tandis que les particules de plus petite traille vont pénétrer plus profondément (voies aériennes inférieures). Les particules vont donc être exposées à des conditions différentes au sein du système respiratoire. Plusieurs approches sont actuellement utilisées en laboratoire pour estimer la dose de contaminants à laquelle la population est exposée. Ces approches permettent d’estimer quelle fraction de chaque contaminant sera transférée au sein des différents fluides et des différents organes humains, aussi appelée la fraction biodisponible. Les essais in vivo sont toutefois coûteux et demandent de grandes ressources. Une des alternatives aux tests sur les animaux sont les tests in vitro. Dans le cadre de ces tests, des conditions simulant l’environnement physico-chimique des poumons humains sont créées en laboratoire pour estimer la quantité de contaminants solubilisables dans des fluides pulmonaires et donc potentiellement absorbés par cette voie. La fraction dissoute dans ces fluides synthétiques équivaut à la fraction bioaccessible pulmonaire. Il n’y a pour l’instant pas de consensus au sein de la communauté scientifique en ce qui concerne le protocole pour établir la fraction bioaccessible des différents composés. Différents paramètres très importants tels que la méthode d’échantillonnage, la taille des particules étudiées, la composition des fluides, la durée de l’extraction, le ratio solide/liquide, la température et l’agitation entre autres varient d’une étude à l’autre. L’Institut national de santé publique du Québec (INSPQ) propose des lignes directrices en ce qui a trait aux analyses de risques toxicologiques au Québec. La procédure comprend quatre grandes étapes soit : 1. Identification du danger; 2. Caractérisation toxicologique; 3. Estimation de l’exposition; 4. Estimation du risque. Différentes équations permettent d’estimer la dose d’exposition de chaque contaminant. Dans le cadre de cet essai, une équation est présentée afin de combiner les fractions bioaccessibles pour différentes tailles de particules. Au lieu d’utiliser la concentration totale d’un contaminant dans l’atmosphère tel que recommandé afin d’utiliser une approche de type « pire scénario », il serait approprié d’estimer la bioaccessibilité de ce contaminant chez l’humain. Pour ce faire, des essais en laboratoire pourraient être effectués sur différents groupes de tailles de particules. Des fractions bioaccessibles pourraient être définies pour les différents groupes de tailles. L’équation suivante permettrait d’estimer une concentration bioaccessible totale pour un contaminant (Ci) pouvant être intégrée dans les calculs d’estimation de la dose d’exposition proposés par l’INSPQ. Ci=ΣMPMi x CPMi x BFi / MTOTAL BFi = Bioaccessibilité du contaminant évalué pour une fraction i(%) CPMi = Concentration du contaminant de la fraction granulométrique i dans l’air échantillonné (µg/m3) MPMi= Masse de la fraction i au sein de l’échantillon analysé (mg) Mtotal = Masse totale de l’échantillon analysé (mg) En intégrant les valeurs de bioaccessibilité dans le cadre d’analyse de risque toxicologique, le risque estimé sera plus près de la réalité. Le raffinement des approches en matière d’inhalation de poussières permettra aux décideurs d’avoir un instrument de mesure plus précis, leur permettant de faire des choix plus éclairés

Inferring the immune response from repertoire sequencing

High-throughput sequencing of B- and T-cell receptors makes it possible to track immune repertoires across time, in different tissues, and in acute and chronic diseases or in healthy individuals. However, quantitative comparison between repertoires is confounded by variability in the read count of each receptor clonotype due to sampling, library preparation, and expression noise. Here, we present a general Bayesian approach to disentangle repertoire variations from these stochastic effects. Using replicate experiments, we first show how to learn the natural variability of read counts by inferring the distributions of clone sizes as well as an explicit noise model relating true frequencies of clones to their read count. We then use that null model as a baseline to infer a model of clonal expansion from two repertoire time points taken before and after an immune challenge. Applying our approach to yellow fever vaccination as a model of acute infection in humans, we identify candidate clones participating in the response

Trophic relationships between Saccharomyces cerevisiae and Lactobacillus plantarum and their metabolism of glucose and citrate

Glucose and citrate are two major carbon sources in fruits or fruit juices such as orange juice. Their metabolism and the microorganisms involved in their degradation were studied by inoculating with an aliquot of fermented orange juice a synthetic model medium containing glucose and citrate. At pH 3.6, their degradation led, first, to the formation of ethanol due to the activity of yeasts fermenting glucose and, eventually, to the formation of acetate resulting from the activity of lactobacilli. The yeast population always outcompeted the lactobacilli even when the fermented orange juice used as inoculum was mixed with fermented beet leaves containing a wider variety of lactic acid bacteria. The evolution of the medium remained similar between pH 3.3 and 5.0. At pH 3.0 or below, the fermentation of citrate was totally inhibited. Saccharomyces cerevisiae and Lactobacillus plantarum were identified as the only dominant microorganisms. The evolution of the model medium with the complex microbial community was successfully reconstituted with a defined coculture of S. cerevisiae and L. plantarum. The study of the fermentation of the defined model medium with a reconstituted microbial community allows us to better understand the behavior not only of fermented orange juice but also of many other fruit fermentations utilized for the production of alcoholic beverages