Velocity profiles in a real vegetated channel

Most of the studies regarding vegetation effects on velocity profiles are based on laboratory experiments. The main focus of this paper is to show how the laboratory knowledge established for submerged vegetation applies to real-scale systems affected by vegetation growth (mainly Ranunculus fluitans). To do so, experiments are conducted at two gage stations of an operational irrigation system. The analysis of first- and second-order fluctuations of velocities is based on field measurements performed by micro-acoustic doppler velocimeter during 8 months, completed with flow measurement campaigns in different seasons. The Reynolds stresses are used to determine shear velocities and deflected plant heights. Then, the modified log–wake law (MLWL), initially derived from laboratory flume experiments, is applied with a unique parametrisation for the whole set of velocity profiles. The MLWL, along with a lateral distribution function, is used to calculate the discharge and to show the influence of vegetation height on the stage–discharge relationships

Integrating biogeochemistry and ecology into ocean data assimilation systems

Monitoring and predicting the biogeochemical state of the ocean and marine ecosystems is an important application of operational oceanography that needs to be expanded. The accurate depiction of the ocean's physical environment enabled by Global Ocean Data Assimilation Experiment (GODAE) systems, in both real-time and reanalysis modes, is already valuable for various for various applications, such as the fishing industry and fisheries management. However, most of these applications require accurate estimates of both physical and biogeochemical ocean conditions over a wide range of spatial and temporal scales. In this paper, we discuss recent developments that enable coupling new biogeochemical models and assimilation components with the existing GODAE systems, and we examine the potential of such systems in several areas of interest: phytoplankton biomass monitoring in the open ocean, ocean carbon cycle monitoring and assessment, marine ecosystem management at seasonal and longer time scales, and downscaling in coastal areas. A number of key requirements and research priorities are then identified for the future, GODAE systems will need to improve their representation of physical variables that are not yet considered essential, such as upper-ocean vertical fluxes that are critically important to biological activity. Further, the observing systems will need to be expanded in terms of in situ platforms (with intensified deployments of sensors for O-2 and chlorophyll, and inclusion of new sensors for nutrients, zooplankton, micronekton biomass, and others), satellite missions (e.g., hyperspectral instruments for ocean color, lidar systems for mixed-layer depths, and wide-swath altimeters for coastal sea level), and improved methods to assimilate these new measurements

SPHERE extreme AO system On-sky operation, final performance and future improvements

The SPHERE (Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet Research) instrument aims at detecting extremely faint1sources (giant extrasolar planets) in the vicinity of bright stars . Such a challenging goal requires the use of a very-high-order performance Adaptive Optics [AO] system feeding the scientific instruments with a quasi-perfect flat wave front corrected from all the atmospheric turbulence and internal defects. This AO system, called SAXO (Sphere Ao for eXoplanet Observation) is the heart of the instrument, a heart beating 1200 time per second and providing unprecedented image quality for a large ground based telescope at optical/near infrared wavelength. We will present the latest results obtained on-sky, demonstrating its exceptional performance (in terms of correction quality, stability and robustness) and tremendous potentiality for exoplanet discovery

The role of atmospheric deposition in the biogeochemistry of the Mediterranean Sea

Estimates of atmospheric inputs to the Mediterranean (MED) and some coastal areas are reviewed, and uncertainities in these estimates considered. Both the magnitude and the mineralogical composition of atmospheric dust inputs indicate that eolian deposition is an important (50%) or prevailing (>80%) contribution to sediments in the offshore waters of the entire Mediterranean (MED) basin. Model data for trace metals and nutrients indicate that the atmosphere delivers more than half the lead and nitrogen, one-third of total phosphorus, and 10% of the zinc entering the entire basin. Measured data in sub-basins, such as the north-western MED and northern Adriatic indicate an even greater proportion of atmospheric versus riverine inputs. When dissolved fluxes are compared (the form most likely to impinge on surface water biogeochemical cycles), the atmosphere is found to be 5 to 50 times more important than rivers for dissolved Zn and 15 to 30 times more important for Pb fluxes. Neglecting co-limitation by other nutrients, new production supported by atmospheric nitrogen deposition ranges from 2-4 g C m-2 yr-1, whereas atmospheric phosphorus deposition appears to support less than 1 g C m-2 yr-1. In spite of the apparently small contribution of atmospheric deposition to overall production in the basin it has been suggested that certain episodes of phytoplankton blooms are triggered by atmospheric deposition of N, P or Fe. Future studies are needed to clarify the extent and causal links between these episodic blooms and atmospheric/oceanographic forcing functions. A scientific program aimed at elucidating the possible biogeochemical effects of Saharan outbreaks in the MED through direct sampling of the ocean and atmosphere before and after such events is therefore highly recommended

A Roadmap for Using the UN Decade of Ocean Science for Sustainable Development in Support of Science, Policy, and Action

The health of the ocean, central to human well-being, has now reached a critical point. Most fish stocks are overexploited, climate change and increased dissolved carbon dioxide are changing ocean chemistry and disrupting species throughout food webs, and the fundamental capacity of the ocean to regulate the climate has been altered. However, key technical, organizational, and conceptual scientific barriers have prevented the identification of policy levers for sustainability and transformative action. Here, we recommend key strategies to address these challenges, including (1) stronger integration of sciences and (2) ocean-observing systems, (3) improved science-policy interfaces, (4) new partnerships supported by (5) a new ocean-climate finance system, and (6) improved ocean literacy and education to modify social norms and behaviors. Adopting these strategies could help establish ocean science as a key foundation of broader sustainability transformations

Calibration of the Meteosat-5 sensor visible channel

International audienc

Mécanismes de biogénèse des proteines de la matrice et de la membrane interne des mitochondries

Les mitochondries jouent un rôle primordial dans les cellules eucaryotes, et des dysfonctionnements mitochondriaux sont associés à de nombreuses pathologies, dont le cancer. Le protéome mitochondrial est majoritairement codé par le génome nucléaire. Après synthèse dans le cytosol, les précurseurs des protéines mitochondriales sont importés dans l'organelle par le biais de signaux d'adressage. Une grande proportion de ces précurseurs (préprotéines) possède des signaux de ciblage amino (N)-terminal appelés "préséquences". Après translocation au travers de la membrane externe, les présequences sont reconnues par la translocase de la membrane interne (TIM23). Des signaux internes des préprotéines déterminent alors leur destination finale. Les préprotéines majoritairement hydrophiles sont transportées dans la matrice par TIM23 avec l'aide du moteur moléculaire PAM situé dans la matrice. Certaines préprotéines possèdent des signaux hydrophobes qui arrêtent la translocation vers la matrice en provoquant la dissociation du moteur PAM : ces préprotéines sont insérées latéralement dans la membrane interne majoritairement avec une topologie N_in-C_out. TIM23 est composé de trois sous-unités essentielles. Tim23 forme le canal de transport des protéines dans la membrane interne, en association avec Tim17. Le domaine intermembranaire (IMS) de la protéine Tim50 permet l'ouverture du canal de transport de TIM23 après la reconnaissance des préséquences. Les préséquences ne contiennent pas d'informations pour le ciblage des parties plus C-terminales des préprotéines. Le mécanisme de reconnaissance des signaux de ciblage internes par TIM23 et comment cette information est convertie en deux mécanismes d'import distincts sont mal connus. L'objectif de ces travaux de thèse a été d'étudier le rôle des sous-unités principales et régulatrice de TIM23 dans la coordination de la reconnaissance des signaux des préprotéines aux mécanismes spécifiques de transport des protéines par le complexe TIM23. La présente étude caractérise le rôle de Tim50 dans le transport de segments dans la matrice en aval des signaux de préséquence. Les différents domaines de Tim50 agissent de façon séquentielle dans ce processus. Premièrement, le domaine matriciel de Tim50 recrute le facteur de régulation Pam17, favorisant une étape de la réaction d'import qui précède l'assemblage de la machinerie PAM. Deuxièmement, le domaine IMS de Tim50 favorise l'assemblage du moteur à la translocase. Troisièmement, le domaine transmembranaire de Tim50 stimule l'activité du moteur, assurant un transport efficace des segments polypeptidiques dans la matrice. L'ensemble de ces résultats suggèrent que l'information du signal préprotéique reconnue par Tim50 est transférée à travers la membrane interne dans un processus à plusieurs étapes médiées par les trois domaines de Tim50. Cette étude a également porté sur le rôle de Pam17 une sous-unité régulatrice de TIM23. Après son recrutement à la translocase, Pam17 interagit avec les sous-unités formant le canal de transport, Tim23 et Tim17, et avec le moteur PAM.[...]Mitochondria are essential and central organelles in eukaryotic cells, and their dysfunction can lead to severe diseases, including cancer. For its vast majority, the mitochondrial proteome is encoded by nuclear genes. After synthesis in the cytosol, mitochondrial precursor proteins are imported into the different mitochondrial subcompartements by means of targeting signals in their primary structures. A large subgroup of mitochondrial precursor proteins (preproteins) possesses amino (N)-terminal targeting signals called "presequences". After entry into the organelle, the presequence signals are recognized by the presequence translocase of the inner mitochondrial membrane (TIM23 complex). Depending on more carboxy (C)-terminal signals and via distinct mechanisms, preproteins are ultimately transported either into the matrix with the help of the import motor (PAM machinery) localized in the matrix, or sorted into the inner membrane, typically with a N_in-C_out topology. TIM23 consists of three essential core subunits. The eponymous subunit Tim23 forms the polypeptide transport channel in the inner membrane together with Tim17. In addition, the IMS domain of the single-span membrane protein Tim50 functions as a preprotein receptor, promoting channel gating in a presequence dependent manner. Presequence signals do not contain information for the targeting of more C-terminal portions of the preproteins. It has been unclear how internal preprotein signals are recognized by TIM23 and how this information is converted into distinct protein translocation mechanisms. The aim of this PhD project has been to investigate the role of the TIM23 core and regulatory subunits in coordinating the recognition of preproteins to specific mechanisms of protein transport by the TIM23 complex. The present study characterizes a poorly understood role of Tim50 in promoting transport into the matrix of preprotein segments that are downstream of the presequence signals. Distinct domains of Tim50 were found to coordinate this process. First the matrix domain of Tim50 recruits the regulatory factor Pam17, which promotes a step of the import reaction that precedes the assembly of the PAM machinery. Second, the presequence binding IMS domain of Tim50 promotes the assembly of the PAM machinery at the translocase. Third, the transmembrane domain of Tim50 stimulates the activity of the import motor, ensuring efficient transport of polypeptide segments into the matrix. Taken together, these results suggest that preprotein signal information recognized by Tim50 in the IMS is transferred across the inner membrane in a multi-step process mediated by all three topological domains of Tim50. This study also focused on the role of the TIM23 regulatory subunit Pam17. Recruitment of Pam17 depends on the matrix domain of Tim50. Once at the translocase, Pam17 interacts with the translocase core components Tim23 and Tim17 and with the PAM machinery. Previous studies have shown that Pam17 contributes to efficient lateral sorting of preproteins. [...

Mechanisms of mitochondrial matrix and inner membrane protein biogenesis

Les mitochondries jouent un rôle primordial dans les cellules eucaryotes, et des dysfonctionnements mitochondriaux sont associés à de nombreuses pathologies, dont le cancer. Le protéome mitochondrial est majoritairement codé par le génome nucléaire. Après synthèse dans le cytosol, les précurseurs des protéines mitochondriales sont importés dans l'organelle par le biais de signaux d'adressage. Une grande proportion de ces précurseurs (préprotéines) possède des signaux de ciblage amino (N)-terminal appelés "préséquences". Après translocation au travers de la membrane externe, les présequences sont reconnues par la translocase de la membrane interne (TIM23). Des signaux internes des préprotéines déterminent alors leur destination finale. Les préprotéines majoritairement hydrophiles sont transportées dans la matrice par TIM23 avec l'aide du moteur moléculaire PAM situé dans la matrice. Certaines préprotéines possèdent des signaux hydrophobes qui arrêtent la translocation vers la matrice en provoquant la dissociation du moteur PAM : ces préprotéines sont insérées latéralement dans la membrane interne majoritairement avec une topologie N_in-C_out. TIM23 est composé de trois sous-unités essentielles. Tim23 forme le canal de transport des protéines dans la membrane interne, en association avec Tim17. Le domaine intermembranaire (IMS) de la protéine Tim50 permet l'ouverture du canal de transport de TIM23 après la reconnaissance des préséquences. Les préséquences ne contiennent pas d'informations pour le ciblage des parties plus C-terminales des préprotéines. Le mécanisme de reconnaissance des signaux de ciblage internes par TIM23 et comment cette information est convertie en deux mécanismes d'import distincts sont mal connus. L'objectif de ces travaux de thèse a été d'étudier le rôle des sous-unités principales et régulatrice de TIM23 dans la coordination de la reconnaissance des signaux des préprotéines aux mécanismes spécifiques de transport des protéines par le complexe TIM23. La présente étude caractérise le rôle de Tim50 dans le transport de segments dans la matrice en aval des signaux de préséquence. Les différents domaines de Tim50 agissent de façon séquentielle dans ce processus. Premièrement, le domaine matriciel de Tim50 recrute le facteur de régulation Pam17, favorisant une étape de la réaction d'import qui précède l'assemblage de la machinerie PAM. Deuxièmement, le domaine IMS de Tim50 favorise l'assemblage du moteur à la translocase. Troisièmement, le domaine transmembranaire de Tim50 stimule l'activité du moteur, assurant un transport efficace des segments polypeptidiques dans la matrice. L'ensemble de ces résultats suggèrent que l'information du signal préprotéique reconnue par Tim50 est transférée à travers la membrane interne dans un processus à plusieurs étapes médiées par les trois domaines de Tim50. Cette étude a également porté sur le rôle de Pam17 une sous-unité régulatrice de TIM23. Après son recrutement à la translocase, Pam17 interagit avec les sous-unités formant le canal de transport, Tim23 et Tim17, et avec le moteur PAM. Si des études précédentes ont montré que Pam17 contribue au transport des préprotéines dans la matrice, son rôle dans le transport des préprotéines dans la membrane interne n'a pas été mis en évidence. Ce travail de thèse identifie un nouveau rôle de Pam17 dans l'insertion de protéines dans la membrane interne. L'étude de l'import d'une protéine de ce groupe de préprotéines suggère que Pam17 favorise l'insertion du signal hydrophobe N_out-C_in dans la bicouche lipidique. Ce travail approfondit notre compréhension de cette sous-unité accessoire de la translocase et pose les bases d'une caractérisation plus détaillée de Pam17 dans l'import des protéines mitochondriales.Mitochondria are essential and central organelles in eukaryotic cells, and their dysfunction can lead to severe diseases, including cancer. For its vast majority, the mitochondrial proteome is encoded by nuclear genes. After synthesis in the cytosol, mitochondrial precursor proteins are imported into the different mitochondrial subcompartements by means of targeting signals in their primary structures. A large subgroup of mitochondrial precursor proteins (preproteins) possesses amino (N)-terminal targeting signals called "presequences". After entry into the organelle, the presequence signals are recognized by the presequence translocase of the inner mitochondrial membrane (TIM23 complex). Depending on more carboxy (C)-terminal signals and via distinct mechanisms, preproteins are ultimately transported either into the matrix with the help of the import motor (PAM machinery) localized in the matrix, or sorted into the inner membrane, typically with a N_in-C_out topology. TIM23 consists of three essential core subunits. The eponymous subunit Tim23 forms the polypeptide transport channel in the inner membrane together with Tim17. In addition, the IMS domain of the single-span membrane protein Tim50 functions as a preprotein receptor, promoting channel gating in a presequence dependent manner. Presequence signals do not contain information for the targeting of more C-terminal portions of the preproteins. It has been unclear how internal preprotein signals are recognized by TIM23 and how this information is converted into distinct protein translocation mechanisms. The aim of this PhD project has been to investigate the role of the TIM23 core and regulatory subunits in coordinating the recognition of preproteins to specific mechanisms of protein transport by the TIM23 complex. The present study characterizes a poorly understood role of Tim50 in promoting transport into the matrix of preprotein segments that are downstream of the presequence signals. Distinct domains of Tim50 were found to coordinate this process. First the matrix domain of Tim50 recruits the regulatory factor Pam17, which promotes a step of the import reaction that precedes the assembly of the PAM machinery. Second, the presequence binding IMS domain of Tim50 promotes the assembly of the PAM machinery at the translocase. Third, the transmembrane domain of Tim50 stimulates the activity of the import motor, ensuring efficient transport of polypeptide segments into the matrix. Taken together, these results suggest that preprotein signal information recognized by Tim50 in the IMS is transferred across the inner membrane in a multi-step process mediated by all three topological domains of Tim50. This study also focused on the role of the TIM23 regulatory subunit Pam17. Recruitment of Pam17 depends on the matrix domain of Tim50. Once at the translocase, Pam17 interacts with the translocase core components Tim23 and Tim17 and with the PAM machinery. Previous studies have shown that Pam17 contributes to efficient lateral sorting of preproteins. It is less clear if Pam17 may also regulate preprotein transport into the inner membrane. This PhD work identifies a novel role of Pam17 in promoting import of preproteins into the inner membrane. A preliminary dissection of the import reaction of a Pam17-dependent inner membrane preprotein suggests that Pam17 promotes efficient assembly of its N_out-C_in hydrophobic signal into the lipid bilayer. This work expands our understanding of the regulatory roles mediated by this translocase regulatory subunit and poses the bases for a more detailed characterization of the function of Pam17 in mitochondrial protein import

Développement de méthodes avancées pour l'exploitation quantitative du radiomètre visible infrarouge SEVIRI à bord de MSG (application à la caractérisation des aérosols atmosphériques et de la turbidité marine)

L'évolution temporelle et spatiale des aérosols est une des grandes inconnues dans l'étude du climat et de la santé. La télédétection est un outil indispensable pour répondre à ces questions. La thèse traite principalement de la validation d'une chaîne de traitement pour la détection des aérosols à partir des données du capteur SEVIRI à bord de MSG à 0.6 m. Une validation intensive est faite sur la zone Europe à partir d'une année de donnée en comparant avec les inversions faites depuis le réseau AERONET. On démontre la bonne corrélation avec AERONET ainsi que la bonne cohérence avec le capteur satellitaire MODIS. Afin de mieux comprendre les biais persistants, une étude de l'AOT est réalisée en fonction des différents paramètres angulaires, de la réflectance de surface et du temps qui abouti à des recommandations pour l'utilisation du produit aérosol. Ensuite, nous démontrons les capacités du capteur et de la chaîne de traitement à observer le cycle diurne des aérosols. L'avantage de la grande fréquence temporelle permet également de réaliser des niveaux 3 avec une bonne représentativité. Les données de SEVIRI ont servi à une étude exploratoire sur la détection de la turbidité marine en eaux côtières en Mer du Nord. Un effort particulier a été apporté aux corrections atmosphériques pour estimer au mieux le faible signal marin. La réflectance marine retrouvée a été comparée avec le capteur ENVISAT/MERIS et une bonne cohérence est trouvée. La conversion de ces réflectances en matière en suspension se fait par une relation semi-empirique. Une bonne corrélation entre ces restitutions et les mesures in-situ est trouvée, permettant d'observer un cycle diurne des sédiments.PARIS-BIUSJ-Sci.Terre recherche (751052114) / SudocSudocFranceF

Impact of human-induced desertification on the intensification of Sahel dust emission and export over the last decades

International audienceHuman-induced soil degradation in Sahel is a major concern for regional climate change. A significant increase in long-range atmospheric dust transport due to human activities would indeed modify the radiative budget and the water cycle over both Africa and the tropical Atlantic. Here we use two independent long-term datasets, i.e., surface concentration measurements at Barbados between 1965 and 2000 and maps of TOMS dust optical thickness between 1979 and 2000, to evidence an increase of a factor of two of background dust loads over the Atlantic since the mid 60's, independently of any climatic phenomenon. Satellite imagery suggests that this trend can be attributed to an intensification of dust emissions in a Sahel region centered on southern Mali. The desertification caused by the doubling of the population in Sahel over the last 40 years likely explains the observed intensification of the Atlantic dust export