Rodlike Complexes of a Polyelectrolyte (Hyaluronan) and a Protein (Lysozyme) observed by SANS

We study by Small Angle Neutron Scattering (SANS) the structure of Hyaluronan -Lysozyme complexes. Hyaluronan (HA) is a polysaccharide of 9 nm intrinsic persistence length that bears one negative charge per disaccharide monomer (Mmol = 401.3 g/mol); two molecular weights, Mw = 6000 and 500 000 Da were used. The pH was adjusted at 4.7 and 7.4 so that lysozyme has a global charge of +10 and + 8 respectively. The lysozyme concentration was varied from 3 to 40 g/L, at constant HA concentration (10 g/L). At low protein concentration, samples are monophasic and SANS experiments reveal only fluctuations of concentration although, at high protein concentration, clusters are observed by SANS in the dense phase of the diphasic samples. In between, close to the onset of the phase separation, a distinct original scattering is observed. It is characteristic of a rod-like shape, which could characterize "single" complexes involving one or a few polymer chains. For the large molecular weight (500 000) the rodlike rigid domains extend to much larger length scale than the persistence length of the HA chain alone in solution and the range of the SANS investigation. They can be described as a necklace of proteins attached along a backbone of diameter one or a few HA chains. For the short chains (Mw ~ 6000), the rod length of the complexes is close to the chain contour length (~ 15 nm)

On the connection of isolated branches of a bifurcation diagram: the truss arch system

International audienceOne of the important basic issues of bifurcation theory is the determination of the set of the fixed points of non linear evolution equations as a function of its parameters. The branching of branches of solutions rarely occurs in real applications for which imperfections tend to distort these sharp transitions. Furthermore, bifurcation theory may a priori indicate that there are disjoint branches of solutions. In the present work, the truss arch system is considered and described. The bifurcation diagram is carried out numerically. It is shown that the truss arch system is a simple example of coexistence of disjoint branches. Moreover, it is shown that the emergence of the subcritical bifurcations of the non-shallow configuration is the result of the connection of these disjoint branches. The analytic solutions are derived and the connection of the branches is studied

Continuation methods and disjoint equilibria

International audienceContinuation methods are efficient to trace branches of fixed point solutions in parameter space as long as these branches are connected. However, the computation of isolated branches of fixed points is a crucial issue and require ad-hoc techniques. We suggest a modification of the standard continuation methods to determine these isolated branches more systematically. The so-called residue continuation method is a global homotopy starting from an arbitrary disjoint initial guess. Explicit conditions ensuring the quadratic convergence of the underlying Newton-Raphson process are derived and illustrated through several examples

Estimation des propriétés de rétention en eau des sols à partir de la base de données SOLHYDRO : Une première proposition combianant le type d'horizon, sa texture et sa densité apparente.: Une première proposition combinant le type d'horizon, sa texture et sa densité apparente

Mis en ligne avec l'aimable autorisation de l'éditeurLa base de donnée SOLHYDRO regroupe un ensemble de mesures des propriétés de rétention en eau acquis en France sur des horizons de sol en fonction de leurs caractéristiques. Dans un premier temps, des valeurs de teneur en eau volumique à 7 potentiels de l'eau variant de -10 (01,0) à -1500 (O4,2) hPa sont proposées en utilisant le type d'horizon (horizons A d'une part, horizons E, B et C d'autre part) et sa texture. Dans un second temps, pour accroître la précision et réduire le biais lors de l'estimation, des valeurs de teneur en eau volumique sont proposées en utilisant cette fois le type d'horizon, sa texture et sa densité apparente. Une estimation par excès et par défaut de la réserve en eau utile est aussi proposée dans chaque cas. Ces différents jeux de valeurs constituent une première proposition qui a vocation à être précisée et élargie lorsque la base SOLHYDRO disposera d'un nombre de données supplémentaires suffisant

A modeling approach of the relationship between nitrous oxide fluxes from soils and the water-filled pore space

International audienceNitrous oxide (N2O) fluxes can increase significantly following small increases in soil water-filled pore space (WFPS). Thus, it is essential to improve our knowledge of this crucial relationship to better model N2O emissions by soils. We studied how much the addition of a gas transport and a gas–liquid equilibrium module to the model of N2O emissions NOE could improve simulation results. A sensitivity analysis of the modified model (NOEGTE: gas transport and equilibrium) was first performed, and then the model was tested with published data of a wetting–drying experiment. Simulated N2O fluxes plotted against WFPS appeared to be bell-shaped during the 7 days simulated, combining the effects of the low N2O production for WFPS 0.95. The WFPS generating the maximum simulated N2O fluxes shifted with time, from 0.76 after 12 h, to 0.79 after 168 h, because of an increase over time of the gas concentration gradient between the soil surface and the atmosphere. NOEGTE appeared able to capture the pattern of N2O emissions monitored in the experimental data. In particular, N2O peaks during drying were well reproduced in terms of timing, but their magnitudes were often overestimated. They were attributed to the increasing gas diffusivity and N2O exchanges from the liquid phase to the gaseous phase

Spatial structure and composition of polysaccharide-protein complexes from Small Angle Neutron Scattering

We use Small Angle Neutron Scattering (SANS), with an original analysis method, to obtain both the characteristic sizes and the inner composition of lysozyme-pectin complexes depending on the charge density. Lysozyme is a globular protein and pectin a natural anionic semiflexible polysaccharide with a degree of methylation (DM) 0, 43 and 74. For our experimental conditions (buffer ionic strength I = 2.5 10-2 mol/L and pH between 3 and 7), the electrostatic charge of lysozyme is always positive (from 8 to 17 depending on pH). The pectin charge per elementary chain segment is negative and can be varied from almost zero to one through the change of DM and pH. The weight molar ratio of lysozyme on pectin monomers is kept constant. The ratio of negative charge content per volume to positive charge content per volume, -/+, is varied between 10 and 0.007. On a local scale, for all charged pectins, a correlation peak appears at 0.2 {\AA}-1 due to proteins clustering inside the complexes. On a large scale, the complexes appear as formed of spherical globules with a well defined radius of 10 to 50 nm, containing a few thousands proteins. The volume fraction Phi of organic matter within the globules derived from SANS absolute cross-sections is around 0.1. The protein stacking, which occurs inside the globules, is enhanced when pectin is more charged, due to pH or DM. The linear charge density of the pectin determines the size of the globules for pectin chains of comparable molecular weights whether it is controlled by the pH or the DM. The radius of the globules varies between 10 nm and 50 nm. In conclusion the structure is driven by electrostatic interactions and not by hydrophobic interactions. The molecular weight also has a large influence on the structure of the complexes since long chains tend to form larger globules. This maybe one reason why DM and pH are not completely equivalent in our system since DM 0 has a short mass, but this may not be the only one. For very low pectin charge (-/+ = 0.07), globules do not appear and the scattering signals a gel-like structure. We did not observe any beads-on-a-string structure

Travail du sol, structure et fonctionnement hydrique du sol en régime d'évaporation.

16 ref.Une des fonctions assignées au travail du sol est la modification de la structure en vue de contrôler le fonctionnement hydrique du sol. L'étude que nous avons conduite avait pour but d'analyser l'effet de la structure sur le dessèchement d'un sol cultivé au printemps. Trois traitements se différenciant par leur niveau de compacité (fort/faible) et/ou par la date de travail du sol (automne/printemps) ont été créés dans un sol de craie (Rendoll Typic) et dans un sol de limon (Luvisol Orthic). Un suivi de la teneur en eau et du potentiel de l'eau a été réalisé, respectivement, à partir de prélèvements gravimétriques et de mesures par des tensiomètres. Le flux d'évaporation a été calculé par la méthode du plan de flux nul. Les propriétés hydrodynamiques ont été estimées par la méthode évaporative de Wind. Dans le sol de craie, le traitement compacté avait un flux d'évaporation supérieur à celui des traitements travaillés d'environ 1mm/jour. Les premiers centimètres du traitement compacté restaient humides tandis que ceux des traitements travaillés s'asséchaient rapidement. Au contraire, en profondeur, la teneur en eau du traitement compacté était inférieure à celle des traitements travaillés. Cet effet de la compacité du sol est à mettre en relation avec les variations de conductivité hydraulique du sol non saturé en fonction de la masse volumique du sol. La conductivité hydraulique était plus élevée dans le traitement compacté, probablement à cause d'une surface de contact entre fragments terreux plus grande, donc d'une meilleure continuité de la phase liquide du sol non saturé. L'augmentation de la conductivité hydraulique du traitement compacté a permis une meilleure ré-alimentation en eau de la surface du sol depuis les couches profondes, donc un flux d'évaporation plus élevé et un dessèchement de l'ensemble de la couche labourée. Cet effet n'a pas été observé dans le sol de limon pour lequel les variations de structure du sol n'ont pas eu de conséquences marquées sur le dessèchement du sol. La conductivité hydraulique était la même, à une teneur en eau donnée, quelle que soit la masse volumique. Ceci pourrait résulter de la formation de pores structuraux reliques par compactage. Il apparaît qu'un sol trop poreux en sortie d'hiver peut limiter le dessèchement de la couche labourée au printemps. La présence des pores reliques dans un sol pourrait permettre de caractériser les conditions de compactage qu'il a subie

Une brève introduction à la matière molle

A short introduction to soft condensed matter (polymers, colloids, surfactants) is presented, with particular emphasis to recent progres and applications of small angle scattering. The text is in French

A Priori Estimations of a Global Homotopy Residue Continuation Method

International audienceThis work is concerned with the a priori estimations of a global homotopy residue continuation method starting from a disjoint initial guess. Explicit conditions ensuring the quadratic convergence of the underlying Newton-Raphson algorithm are proved

Performance de fonctions de pédotransfert nationales et européennes pour prédire les propriétés de rétention en eau des sols.

National audienceLes modèles qui simulent les transferts couplés d'eau et de solutés dans les sols requièrent la connaissance des propriétés hydriques de leurs différents horizons. Ces propriétés ne sont généralement connues que pour un nombre restreint de sols en raison de la lourdeur des protocoles utilisés pour leur détermination. C'est pourquoi des outils de prédiction ont été développés. Ces outils, dénommés « fonctions de pédotransfert » (FPT), relient les propriétés hydriques à des propriétés du sol beaucoup plus aisément accessibles comme la teneur en argile, la teneur en carbone organique ou encore la densité apparente (Bouma, 1989 ; van Genuchten et Leij, 1992). Beaucoup de fonctions de pédotransfert ont été développées pour les propriétés de rétention en eau durant les trois dernières décennies. Les FPT ont été le plus souvent établies par régression multilinéaire et correspondent alors à autant de modèles empiriques décrivant de façon continue (FPTC) la relation pouvant exister entre les caractéristiques du sol (composition granulométrique teneur en carbone organique ou matière organique, densité apparente) et ses propriétés de rétention en eau. A côté de ces relations statistiques qui sont des fonctions de pédotransfert au sens strict, d'autres types d'outils ont aussi été développés. Il s'agit des « classes de fonctions de pédotransfert » (CFPT) qui permettent d'estimer les propriétés hydriques après avoir regroupé et classé les sols selon leur composition (Bruand et al., 2003 et 2004 ; Wösten et al., 1999)