Synergistic Activation of ENaC by Three Membrane-bound Channel-activating Serine Proteases (mCAP1, mCAP2, and mCAP3) and Serum- and Glucocorticoid-regulated Kinase (Sgk1) in Xenopus Oocytes

Sodium balance is maintained by the precise regulation of the activity of the epithelial sodium channel (ENaC) in the kidney. We have recently reported an extracellular activation of ENaC-mediated sodium transport (INa) by a GPI-anchored serine protease (mouse channel–activating protein, mCAP1) that was isolated from a cortical collecting duct cell line derived from mouse kidney. In the present study, we have identified two additional membrane-bound serine proteases (mCAP2 and mCAP3) that are expressed in the same cell line. We show that each of these proteases is able to increase INa 6–10-fold in the Xenopus oocyte expression system. INa and the number (N) of channels expressed at the cell surface (measured by binding of a FLAG monoclonal I125-radioiodinated antibody) were measured in the same oocyte. Using this assay, we show that mCAP1 increases INa 10-fold (P < 0.001) but N remained unchanged (P = 0.9), indicating that mCAP1 regulates ENaC activity by increasing its average open probability of the whole cell (wcPo). The serum- and glucocorticoid-regulated kinase (Sgk1) involved in the aldosterone-dependent signaling cascade enhances INa by 2.5-fold (P < 0.001) and N by 1.6-fold (P < 0.001), indicating a dual effect on N and wcPo. Compared with Sgk1 alone, coexpression of Sgk1 with mCAP1 leads to a ninefold increase in INa (P < 0.001) and 1.3-fold in N (P < 0.02). Similar results were observed for mCAP2 and mCAP3. The synergism between CAPs and Sgk1 on INa was always more than additive, indicating a true potentiation. The synergistic effect of the two activation pathways allows a large dynamic range for ENaC-mediated sodium regulation crucial for a tight control of sodium homeostasis

Lidar-radar velocimetry using a pulse-to-pulse coherent rf-modulated Q-switched laser.

International audienceAn rf-modulated pulse train from a passively Q-switched Nd:YAG laser has been generated using an extra-cavity acousto-optic modulator. The rf modulation reproduces the spectral quality of the local oscillator. It leads to a high pulse-to-pulse phase coherence, i.e., phase memory, over thousands of pulses. The potentialities of this transmitter for lidar-radar are demonstrated by performing Doppler velocimetry on indoor moving targets. The experimental results are in good agreement with a model based on elementary signal processing theory. In particular, we show experimentally and theoretically that lidar-radar is a promising technique that allows discrimination between translation and rotation movements. Being independent of the laser internal dynamics, this scheme can be applied to any Q-switched laser

Détection non destructive en cavité pour des horloges à réseau optique au strontium

The work achieved in the frame of this PhD training consisted in the implementation of a cavity enhanced non destructive detection system of atoms trapped in an optical lattice aiming at improving the stability of an optical strontium clock.The characterization of the system in its classical regime, for which a sufficiently low number of photons are scattered per atom to avoid expelling them off the trap, highlighted significant improvements in term of signal to noise ratio, with gain factor around 100 compared with the previously used fluorescence scheme. Yet, gains in terms of stability via Dick effect reduction still have to be demonstrated.Regarding the quantum regime, for which less than one photon is scattered per atom over the detection, new ideas and significant changes have been carried out on the system and a theoretical study was has been undertaken to determine the strategy for the improvement of the clock stability by quantum projection noise reduction via quantum non demolition measurement.It was as well the opportunity to study the effect of the hot collisions between the trapped strontium atoms and the residual vacuum background gas particles, allowing for the improvement of the clock uncertainty. This work reports in particular on the first measurement of strontium clock hot collisions shifts as well as its theoretical study.Les travaux réalisés dans le cadre de cette thèse ont consisté en la réalisation d'un système de détection non destructif assisté par cavité d'atomes piégés sur réseau optique pour l'amélioration de la stabilité d'une horloge optique au strontium. La caractérisation de ce système dans son fonctionnement en régime classique, dans lequel les atomes piégés diffusent suffisamment peu de photons pour ne pas être expulsés du piège durant la détection, a mis en évidence des améliorations significatives en termes de rapport signal à bruit avec un gain d'un facteur cent en comparaison avec le système précédent de détection par fluorescence. Les gains en termes de stabilité par réduction de l'effet Dick restent cependant à concrétiser.Pour la réalisation du régime quantique, dans lequel moins d'un photon est diffusé par atome durant la détection, des idées nouvelles et des changements significatifs ont du être opérés sur le système et un travail théorique conséquent a été entrepris afin de déterminer la stratégie permettant une amélioration de la stabilité par réduction du bruit de projection quantique par mesure sans démolition de la cohérence de l'état interne atomique.J'y ai également aborder l'étude des effets des collisions chaudes des atomes de strontium piégés avec les particules du fond de vide résiduel, permettant une amélioration de l'exactitude de l'horloge. Cette thèse rapporte en particulier la première mesure expérimentale du déplacement de la fréquence de transition d'horloge due à ces collisions ainsi que son étude théorique

Cavity non destructive detection on an optical lattice clock

Les travaux réalisés dans le cadre de cette thèse ont consisté en la réalisation d'un système de détection non destructif assisté par cavité d'atomes piégés sur réseau optique pour l'amélioration de la stabilité d'une horloge optique au strontium. La caractérisation de ce système dans son fonctionnement en régime classique, dans lequel les atomes piégés diffusent suffisamment peu de photons pour ne pas être expulsés du piège durant la détection, a mis en évidence des améliorations significatives en termes de rapport signal à bruit avec un gain d'un facteur cent en comparaison avec le système précédent de détection par fluorescence. Les gains en termes de stabilité par réduction de l'effet Dick restent cependant à concrétiser.Pour la réalisation du régime quantique, dans lequel moins d'un photon est diffusé par atome durant la détection, des idées nouvelles et des changements significatifs ont du être opérés sur le système et un travail théorique conséquent a été entrepris afin de déterminer la stratégie permettant une amélioration de la stabilité par réduction du bruit de projection quantique par mesure sans démolition de la cohérence de l'état interne atomique.J'y ai également aborder l'étude des effets des collisions chaudes des atomes de strontium piégés avec les particules du fond de vide résiduel, permettant une amélioration de l'exactitude de l'horloge. Cette thèse rapporte en particulier la première mesure expérimentale du déplacement de la fréquence de transition d'horloge due à ces collisions ainsi que son étude théorique.The work achieved in the frame of this PhD training consisted in the implementation of a cavity enhanced non destructive detection system of atoms trapped in an optical lattice aiming at improving the stability of an optical strontium clock.The characterization of the system in its classical regime, for which a sufficiently low number of photons are scattered per atom to avoid expelling them off the trap, highlighted significant improvements in term of signal to noise ratio, with gain factor around 100 compared with the previously used fluorescence scheme. Yet, gains in terms of stability via Dick effect reduction still have to be demonstrated.Regarding the quantum regime, for which less than one photon is scattered per atom over the detection, new ideas and significant changes have been carried out on the system and a theoretical study was has been undertaken to determine the strategy for the improvement of the clock stability by quantum projection noise reduction via quantum non demolition measurement.It was as well the opportunity to study the effect of the hot collisions between the trapped strontium atoms and the residual vacuum background gas particles, allowing for the improvement of the clock uncertainty. This work reports in particular on the first measurement of strontium clock hot collisions shifts as well as its theoretical study

Noise-immune cavity-assistednon-destructive detection for an optical lattice clock in the quantum regime

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Study of accuracy and stability of Sr lattice clocks at LNE-SYRTE

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Study of accuracy and stability of Sr lattice clocks at LNE-SYRTE

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Noise-immune cavity-assistednon-destructive detection for an optical lattice clock in the quantum regime

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Systematic effects in strontium optical lattice clocks

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