NcorpiO\mathcal{O}N : A O(N)\mathcal{O}(N) software for N-body integration in collisional and fragmenting systems

Ncorpi$\mathcal{O}$N is a $N$-body software developed for the time-efficient integration of collisional and fragmenting systems of planetesimals or moonlets orbiting a central mass. It features a fragmentation model, based on crater scaling and ejecta models, able to realistically simulate a violent impact. The user of Ncorpi$\mathcal{O}$N can choose between four different built-in modules to compute self-gravity and detect collisions. One of these makes use of a mesh-based algorithm to treat mutual interactions in $\mathcal{O}(N)$ time. Another module, much more efficient than the standard Barnes-Hut tree code, is a $\mathcal{O}(N)$ tree-based algorithm called FalcON. It relies on fast multipole expansion for gravity computation and we adapted it to collision detection as well. Computation time is reduced by building the tree structure using a three-dimensional Hilbert curve. For the same precision in mutual gravity computation, Ncorpi$\mathcal{O}$N is found to be up to 25 times faster than the famous software REBOUND. Ncorpi$\mathcal{O}$N is written entirely in the C language and only needs a C compiler to run. A python add-on, that requires only basic python libraries, produces animations of the simulations from the output files. The name Ncorpi$\mathcal{O}$N, reminding of a scorpion, comes from the French $N$-corps, meaning $N$-body, and from the mathematical notation $\mathcal{O}(N)$, due to the running time of the software being almost linear in the total number $N$ of moonlets. Ncorpi$\mathcal{O}$N is designed for the study of accreting or fragmenting disks of planetesimal or moonlets. It detects collisions and computes mutual gravity faster than REBOUND, and unlike other $N$-body integrators, it can resolve a collision by fragmentation. The fast multipole expansions are implemented up to order six to allow for a high precision in mutual gravity computation.Comment: 29 pages, 6 figure

Dynamics of co-orbital exoplanets in a first order resonance chain with tidal dissipation

Co-orbital planets (in a $1:1$ mean motion resonance) can be formed within a Laplace resonance chain. Here, we develop a secular model to study the dynamics of the resonance chain $p:p:p+1$, where the co-orbital pair is in a first-order mean motion resonance with the outermost third planet. Our model takes into account tidal dissipation through the use of a Hamiltonian version of the constant time-lag model, which extends the Hamiltonian formalism of the point-mass case. We show the existence of several families of equilibria, and how these equilibria extend to the complete system. In one family, which we call the main branch, a secular resonance between the libration frequency of the co-orbitals and the precession frequency of the pericentres has unexpected dynamical consequences when tidal dissipation is added. We report the existence of two distinct mechanisms that make co-orbital planets much more stable within the $p:p:p+1$ resonance chain rather than outside it. The first one is due to negative real parts of the eigenvalues of the linearised system with tides, in the region of the secular resonance mentioned above. The second one comes from non-linear contributions of the vector field and it is due to eccentricity damping. These two stabilising mechanisms increase the chances of a still-to-come detection of exoplanets in the co-orbital configuration

Cysteine–based redox regulation and signaling in plants

Living organisms are subjected to oxidative stress conditions which are characterized by the production of reactive oxygen, nitrogen, and sulfur species. In plants as in other organisms, many of these compounds have a dual function as they damage different types of macromolecules but they also likely fulfil an important role as secondary messengers. Owing to the reactivity of their thiol groups, some protein cysteine residues are particularly prone to oxidation by these molecules. In the past years, besides their recognized catalytic and regulatory functions, the modification of cysteine thiol group was increasingly viewed as either protective or redox signaling mechanisms. The most physiologically relevant reversible redox post-translational modifications (PTMs) are disulfide bonds, sulfenic acids, S-glutathione adducts, S-nitrosothiols and to a lesser extent S-sulfenyl-amides, thiosulfinates and S-persulfides. These redox PTMs are mostly controlled by two oxidoreductase families, thioredoxins and glutaredoxins. This review focuses on recent advances highlighting the variety and physiological roles of these PTMs and the proteomic strategies used for their detection

Occurrence, Evolution and Specificities of Iron-Sulfur Proteins and Maturation Factors in Chloroplasts from Algae

peer reviewe

Novel insights into persulfide-containing proteins and sulfur trafficking in plants

International audienc

Etude de quelques mécanismes de transport impliqués dans l'absorption et la remobilisation de l'azote chez le peuplier

This work concerns the identification of molecular mechanisms involved in the absorption and transport of different nitrogen sources, ammonium and amino acids, in poplar. The first part of the work was based on bioinformatic analyses to identify gene modeles coding for nitrogen compound transporters. The second part of my work dealt with the characterization of poplar AMT family which comprised 14 members, some of which presented specific expression pattern, such as AMT1;2 in roots and AMT3;1 in senescing leaves. The third and fourth parts of my work focused on transport mechanisms involved in nitrogen remobilization during autumn and spring. We studied more particularly two families of amino acid transporters, the AAP family and the CAT family. A strong accumulation of arginine was observed in stem during senescence. Glutamine could be preferentially used as a transport component from senescing to perennial tissues and could be preferentially used as nitrogen source for arginine synthesis in stem. Furthermore, CAT11 expression was subjected to high variations in stem, which could be related to total amino acid content and arginine particularly. Moreover, we showed that the specific expression of a putative amino acid transporter AAP11 in bud before bud-burst is linked to the formation of protoxylem cells in vegetative buds.Les différentes études entreprises ont porté sur l'identification des mécanismes moléculaires impliqués dans l'absorption et le transport de certaines sources d'azote, l'ammonium et les acides aminés, chez le peuplier. La première partie du travail, basée sur des analyses bioinformatiques du génome du peuplier a permis d'identifier les gènes modèles codant pour les transporteurs de différents composés azotés. Deuxièmement, des études in situ de la famille de transporteurs AMT chez le peuplier ont permis de montrer que celle-ci comporte 14 membres dont certains présentent une expression tissulaire très spécifique, comme AMT1;2 dans les racines et AMT3;1 dans les feuilles sénescentes. Les troisième et quatrième parties de ce travail se sont focalisées sur l'étude des mécanismes de transport impliqués dans la remobilisation automnale et printanière de l'azote. Ces études se sont notamment attachées à étudier le rôle des membres de deux familles de transporteurs d'acides aminés, la famille AAP et la famille CAT. Au cours de l'automne et au début de l'hiver, on observe une forte accumulation d'arginine au niveau des tiges. L'arginine serait préférentiellement synthétisée à partir de la glutamine issue de la remobilisation de l'azote foliaire. De plus, au niveau des tiges, l'expression de CAT11 est sujette à de fortes variations qui pourraient être reliées aux teneurs en acides aminés notamment l'arginine. D'autre part, avons montré que l'expression spécifique du transporteur putatif d'acides aminés AAP11 dans les bourgeons avant débourrement est liée à la mise en place des vaisseaux du protoxylème au niveau des ébauches foliaires contenues dans les bourgeons

Dynamique des planètes co-orbitales.Marées et chaînes de résonance

Planetary systems can adopt remarkable configurations. One of them, said co-orbital, occurs when two planetsshare the same orbital period around their star, that is, when they are in a 1 : 1 mean motion resonance. Evenwithin the co-orbital motion, many trajectories are possible. The simplest ones are known since the 18th century,like two co-orbital bodies on planar and circular orbits forming with the star a rotating equilateral triangle.However, some more subtle configurations were not discovered until recently. In the case of point mass bodieswith small eccentricities and inclinations, the analytical features of the dynamics are well understood. However,large eccentricities and inclinations are responsible for topological changes in the phase space, while extendedbodies can lead to dissipation of the orbital energy, and the dynamics in these cases still has grey areas.None of the eight planets of the Solar system are in co-orbital motion together, although co-orbital bodiesexist in the Solar system, either between two minor objects (orbiting a planet) or between a planet and aminor object (orbiting the Sun). This absence of planet−planet co-orbital motion should not be the normin exoplanetary systems, as the formation models predict their existence. Nevertheless, despite thousandsof exoplanets detection, no pair of co-orbital planets has been detected so far. While this may be in partexplained by detection bias, we show in this manuscript that tidal effects are responsible for the disruption ofco-orbital pairs of planets. We build an analytical tidal model of the planar system star-planet-planet, based onan extension of the point-mass Hamiltonian formalism with tidal dissipation. The model provides an accurateanalytical expression for the lifetime of the pair depending on the parameters, allowing to predict which alreadydiscovered exoplanets might have an undetected co-orbital companion.Formation models also predict that a significant number of co-orbital planets are formed within a resonancechain. Therefore, we extend the previous study to the case where the pair is within a resonance chain. Moreprecisely, we build a Hamiltonian model of the resonance chain p : p : p + 1 where the co-orbital pair is in afirst-order mean motion resonance p : p + 1 with an outermost third planet, p being a small integer. Aftercomparing the families of equilibria of the model with the associated families of periodic orbits of the completesystem, we add tidal dissipation to the model using a pseudo-Hamiltonian formalism. We show that thisresonance chain features a 1 : 1 secular resonance between the libration of the co-orbital angle and the precessionof the pericentres, and by analizing the eigenvalues of the linearized system in the vicinity of the families ofequilibria, we show how tides stabilize the system around this secular resonance, making co-orbital pairs ofexoplanets much more stable while inside the p : p : p + 1 resonance chain.Les systèmes planétaires peuvent adopter des configurations remarquables. L’une d’elles, dite co-orbitale, seproduit lorsque deux planètes ont la même période orbitale autour de leur étoile, c’est à dire, quand elles sonten résonance de moyen mouvement 1 : 1. Même au sein de la résonance co-orbitale, de nombreuses trajectoiressont possibles. Les plus simples sont connues depuis le 18ème siècle, comme deux corps co-orbitaux sur desorbites planes et circulaires formant avec leur étoile un triangle équilatéral tournant. Cependant, certainesconfigurations plus subtiles n’ont été découvertes que récemment. Dans le cas de deux points matériels à faiblesexcentricités et inclinaisons, les aspects analytiques de la dynamique sont bien compris. Cependant, de grandesexcentricités ou inclinaisons sont responsables de changements topologiques dans l’espace des phases, tandisque des corps étendus peuvent engendrer la dissipation de l’énergie mécanique, et la dynamique dans ces cas aencore des zones d’ombre.Aucune des huit planètes du système Solaire ne co-orbitent ensemble le Soleil, bien que des corps co-orbitauxexistent dans le système Solaire, soit entre deux objets mineurs (orbitant une planète), soit entre une planète etun objet mineur (orbitant le Soleil). Cette absence de planètes co-orbitales n’est a priori pas la norme dansles systèmes exoplanétaires, puisque les modèles de formation prédisent leur existence. Pourtant, en dépit demilliers de détections d’exoplanètes, aucune paire de planètes co-orbitales n’a été détectée à ce jour. Bien quecela puisse s’expliquer par des biais observationnels, nous montrons dans ce manuscrit que les forces de maréessont responsables de la destruction des paires de planètes co-orbitales. Nous construisons un modèle analytiquede marées du système plan étoile−planète−planète, basé sur une extension, avec dissipation de marées, duformalisme Hamiltonien. Le modèle fournit une expression analytique précise de la durée de vie de la paire,dépendant des paramètres, et qui permet de prédire quelles exoplanètes déjà découvertes pourraient avoir uncompagnon co-orbital non détecté.Les modèles de formation prédisent aussi qu’un nombre important de planètes co-orbitales sont formées au seind’une chaîne de résonance. Ainsi, nous étendons l’étude précédente au cas où la paire est au sein d’une chaînede résonance. Plus précisement, nous construisons un modèle Hamiltonien de la chaîne de résonance p : p : p + 1où la paire de co-orbitaux est en résonance de moyen mouvement du premier ordre p : p + 1 avec une troisièmeplanète externe, p étant un petit entier. Après comparaison des familles d’équilibres du modèle avec les famillesd’orbites quasipériodiques correspondantes dans le système complet, nous ajoutons la dissipation de marées aumodèle à l’aide d’un formalisme pseudo-Hamiltonien. Nous montrons que cette chaîne de résonance met enscène une résonance séculaire 1 : 1 entre la libration de l’angle co-orbital et la précession des péricentres, eten analysant les valeurs propres du système différentiel linéarisé au voisinage des familles d’équilibres, nousmontrons comment les marées stabilisent le système aux alentours de cette résonance séculaire, rendant la pairede planètes co-orbitales bien plus stable quand elle est dans la chaîne de résonance p : p : p + 1

Dynamique des planètes co-orbitales : marées et chaînes de résonance

Planetary systems can adopt remarkable configurations. One of them, said co-orbital, occurs when two planets share the same orbital period around their star, that is, when they are in a 1:1 mean motion resonance. Even within the co-orbital motion, many trajectories are possible. The simplest ones are known since the 18th century, like two co-orbital bodies on planar and circular orbits forming with the star a rotating equilateral triangle. However, some more subtle configurations were not discovered until recently. In the case of point mass bodies with small eccentricities and inclinations, the analytical features of the dynamics are well understood. However, large eccentricities and inclinations are responsible for topological changes in the phase space, while extended bodies can lead to dissipation of the orbital energy, and the dynamics in these cases still has grey areas.None of the eight planets of the Solar system are in co-orbital motion together, although co-orbital bodies exist in the Solar system, either between two minor objects (orbiting a planet) or between a planet and a minor object (orbiting the Sun). This absence of planet-planet co-orbital motion should not be the norm in exoplanetary systems, as the formation models predict their existence. Nevertheless, despite thousands of exoplanets detection, no pair of co-orbital planets has been detected so far. While this may be in part explained by detection bias, we show in this manuscript that tidal effects are responsible for the disruption of co-orbital pairs of planets. We build an analytical tidal model of the planar system star-planet-planet, based on an extension of the point-mass Hamiltonian formalism with tidal dissipation. The model provides an accurate analytical expression for the lifetime of the pair depending on the parameters, allowing to predict which already discovered exoplanets might have an undetected co-orbital companion.Formation models also predict that a significant number of co-orbital planets are formed within a resonance chain. Therefore, we extend the previous study to the case where the pair is within a resonance chain. More precisely, we build a Hamiltonian model of the resonance chain p:p:p+1 where the co-orbital pair is in a first-order mean motion resonance p:p+1 with an outermost third planet, p being a small integer. After comparing the families of equilibria of the model with the associated families of periodic orbits of the complete system, we add tidal dissipation to the model using a pseudo-Hamiltonian formalism. We show that this resonance chain features a 1:1 secular resonance between the libration of the co-orbital angle and the precession of the pericentres, and by analizing the eigenvalues of the linearized system in the vicinity of the families of equilibria, we show how tides stabilize the system around this secular resonance, making co-orbital pairs of exoplanets much more stable while inside the p:p:p+1 resonance chain.Les systèmes planétaires peuvent adopter des configurations remarquables. L'une d'elles, dite co-orbitale, se produit lorsque deux planètes ont la même période orbitale autour de leur étoile, c'est à dire, quand elles sont en résonance de moyen mouvement 1:1. Même au sein de la résonance co-orbitale, de nombreuses trajectoires sont possibles. Les plus simples sont connues depuis le 18ème siècle, comme deux corps co-orbitaux sur des orbites planes et circulaires formant avec leur étoile un triangle équilatéral tournant. Cependant, certaines configurations plus subtiles n'ont été découvertes que récemment. Dans le cas de deux points matériels à faibles excentricités et inclinaisons, les aspects analytiques de la dynamique sont bien compris. Cependant, de grandes excentricités ou inclinaisons sont responsables de changements topologiques dans l'espace des phases, tandis que des corps étendus peuvent engendrer la dissipation de l'énergie mécanique, et la dynamique dans ces cas a encore des zones d'ombre.Aucune des huit planètes du système Solaire ne co-orbitent ensemble le Soleil, bien que des corps co-orbitaux existent dans le système Solaire, soit entre deux objets mineurs (orbitant une planète), soit entre une planète et un objet mineur (orbitant le Soleil). Cette absence de planètes co-orbitales n'est a priori pas la norme dans les systèmes exoplanétaires, puisque les modèles de formation prédisent leur existence. Pourtant, en dépit de milliers de détections d'exoplanètes, aucune paire de planètes co-orbitales n'a été détectée à ce jour. Bien que cela puisse s'expliquer par des biais observationnels, nous montrons dans ce manuscript que les forces de marées sont responsables de la destruction des paires de planètes co-orbitales. Nous construisons un modèle analytique de marées du système plan étoile-planète-planète, basé sur une extension, avec dissipation de marées, du formalisme Hamiltonien. Le modèle fournit une expression analytique précise de la durée de vie de la paire, dépendant des paramètres, et qui permet de prédire quelles exoplanètes déjà découvertes pourraient avoir un compagnon co-orbital non détecté.Les modèles de formation prédisent aussi qu'un nombre important de planètes co-orbitales sont formées au sein d'une chaîne de résonance. Ainsi, nous étendons l'étude précédente au cas où la paire est au sein d'une chaîne de résonance. Plus précisément, nous construisons un modèle Hamiltonien de la chaîne de résonance p:p:p+1 où la paire de co-orbitaux est en résonance de moyen mouvement du premier ordre p:p+1 avec une troisième planète externe, p étant un petit entier. Après comparaison des familles d'équilibres du modèle avec les familles d'orbites quasipériodiques correspondantes dans le système complet, nous ajoutons la dissipation de marées au modèle à l'aide d'un formalisme pseudo-Hamiltonien. Nous montrons que cette chaîne de résonance met en scène une résonance séculaire 1:1 entre la libration de l'angle co-orbital et la précession des péricentres, et en analysant les valeurs propres du système différentiel linéarisé au voisinage des familles d'équilibres, nous montrons comment les marées stabilisent le système aux alentours de cette résonance séculaire, rendant la paire de planètes co-orbitales bien plus stable quand elle est dans la chaîne de résonance p:p:p+1

On the transport mechanisms involved in poplar nitrogen acquisition and remobilization

Les différentes études entreprises ont porté sur l’identification des mécanismes moléculaires impliqués dans l’absorption et le transport de certaines sources d’azote, l’ammonium et les acides aminés, chez le peuplier. La première partie du travail, basée sur des analyses bioinformatiques du génome du peuplier a permis d’identifier les gènes modèles codant pour les transporteurs de différents composés azotés. Deuxièmement, des études in situ de la famille de transporteurs AMT chez le peuplier ont permis de montrer que celle-ci comporte 14 membres dont certains présentent une expression tissulaire très spécifique, comme AMT1;2 dans les racines et AMT3;1 dans les feuilles sénescentes. Les troisième et quatrième parties de ce travail se sont focalisées sur l’étude des mécanismes de transport impliqués dans la remobilisation automnale et printanière de l’azote. Ces études se sont notamment attachées à étudier le rôle des membres de deux familles de transporteurs d’acides aminés, la famille AAP et la famille CAT. Au cours de l’automne et au début de l’hiver, on observe une forte accumulation d’arginine au niveau des tiges. L’arginine serait préférentiellement synthétisée à partir de la glutamine issue de la remobilisation de l’azote foliaire. De plus, au niveau des tiges, l’expression de CAT11 est sujette à de fortes variations qui pourraient être reliées aux teneurs en acides aminés notamment l’arginine. D’autre part, avons montré que l’expression spécifique du transporteur putatif d’acides aminés AAP11 dans les bourgeons avant débourrement est liée à la mise en place des vaisseaux du protoxylème au niveau des ébauches foliaires contenues dans les bourgeons.This work concerns the identification of molecular mechanisms involved in the absorption and transport of different nitrogen sources, ammonium and amino acids, in poplar. The first part of the work was based on bioinformatic analyses to identify gene modeles coding for nitrogen compound transporters. The second part of my work dealt with the characterization of poplar AMT family which comprised 14 members, some of which presented specific expression pattern, such as AMT1;2 in roots and AMT3;1 in senescing leaves. The third and fourth parts of my work focused on transport mechanisms involved in nitrogen remobilization during autumn and spring. We studied more particularly two families of amino acid transporters, the AAP family and the CAT family. A strong accumulation of arginine was observed in stem during senescence. Glutamine could be preferentially used as a transport component from senescing to perennial tissues and could be preferentially used as nitrogen source for arginine synthesis in stem. Furthermore, CAT11 expression was subjected to high variations in stem, which could be related to total amino acid content and arginine particularly. Moreover, we showed that the specific expression of a putative amino acid transporter AAP11 in bud before bud-burst is linked to the formation of protoxylem cells in vegetative buds