Finishing the euchromatic sequence of the human genome

The sequence of the human genome encodes the genetic instructions for human physiology, as well as rich information about human evolution. In 2001, the International Human Genome Sequencing Consortium reported a draft sequence of the euchromatic portion of the human genome. Since then, the international collaboration has worked to convert this draft into a genome sequence with high accuracy and nearly complete coverage. Here, we report the result of this finishing process. The current genome sequence (Build 35) contains 2.85 billion nucleotides interrupted by only 341 gaps. It covers ∼99% of the euchromatic genome and is accurate to an error rate of ∼1 event per 100,000 bases. Many of the remaining euchromatic gaps are associated with segmental duplications and will require focused work with new methods. The near-complete sequence, the first for a vertebrate, greatly improves the precision of biological analyses of the human genome including studies of gene number, birth and death. Notably, the human enome seems to encode only 20,000-25,000 protein-coding genes. The genome sequence reported here should serve as a firm foundation for biomedical research in the decades ahead

Modèles collisionnels-radiatifs et macroscopiques pour la relaxation thermochimique d'écoulements hypersoniques hors équilibre

La relaxation thermo-chimique d écoulements hypersoniques d azote derrière des chocs forts et pour des détentes en tuyères est étudiée en effectuant des simulations d écoulements 1D basées sur une cinétique vibrationnelle détaillée. Ces modèles vibrationnels détaillés sont utilisés pour développer des modèles macroscopiques précis et peu coûteux en temps de calcul pour les codes multidimensionels d écoulements de rentrée. On considère d abord les couplages hors équilibre entre l excitation vibrationnelle et les réactions de dissociation / recombinaison. La cinétique vibrationnelle est décrite en utilisant des bases de constantes de réaction vibrationnelles précises de la littérature, complétées par le modèle de l oscillateur harmoniques forcé. Le rôle prépondérant des processus vibration-translation multiquanta sur la relaxation de la distribution vibrationnelle et les processus de dissociation / recombinaison est mis en évidence derrière les chocs et dans les tuyères. Les distributions vibrationnelles, qui dévient fortement de l équilibre dans les détentes en tuyères, résultent des processus vibration-translation et de dissociation / recombinaison. Un modèle macroscopique utilisant des groupes de niveaux vibrationnels est développé pour calculer de manière consistante les termes sources de chimie et d énergie vibrationnelle à partir de la base de constantes de réaction vibrationnelles. Ce modèle reproduit précisément les dynamiques des températures, de la chimie et des distributions vibrationnelles avec un groupe de niveaux derrière un choc et trois groupes de niveaux pour les détentes. Dans un second temps, le modèle détaillé est généralisé aux écoulements d azote ionisé en adoptant en particulier un modèle détaillé des processus résonants électron-vibration. Derrière les chocs, ces processus contrôlent la dynamique d ionisation en alimentant les électrons en énergie, jusqu à ce que les échanges élastiques électron-ion prennent le relais. Il est montré que l hypothèse couramment utilisée d équilibre entre les températures des électrons et de vibration conduit à une relaxation trop rapide derrière les chocs. Dans les détentes en tuyère pour lesquelles la concentration en électrons est faible, la température des électrons est contrôlée par les processus électron-vibration. On observe que les électrons sont fortement couplés aux bas niveaux vibrationnels, et que le nombre de niveaux couplés augmente avec la température des électrons. Le couplage de l écoulement avec le rayonnement, modélisé dans l approximation des plans tangents, impacte fortement la population du second métastable et de deux états électroniques plus élevés de N. Finalement, le modèle macroscopique est généralisé à l azote ionisé. Un bon accord avec le modèle détaillé est obtenu avec un groupe de niveaux derrière un choc et trois groupes de niveaux pour les détentes en tuyère. En particulier, le modèle macroscopique proposé décrit plus précisément les échanges électron-vibration que le modèle de Landau-Teller couramment utilisé.The thermo-chemical relaxation of nitrogen hypersonic flows behind strong shocks and in nozzle expansions is investigated with 1D flow simulations and detailed vibrational kinetics. This work aims at deriving from detailed vibrational models accurate reduced models easy to implement in multidimensional reentry flow codes. First, nonequilibrium couplings between vibrational excitation, dissociation and recombination reactions are considered. Vibrational kinetics is described using accurate vibrational state-to-state rate constant databases of the literature completed with the forced harmonic oscillator model. The key role of multiquanta vibration-translation processes on the relaxation of the vibrational distribution function and the dissociation/recombination processes is put forward behind shocks and in nozzles. The vibrational distributions, which deviate strongly from equilibrium for nozzle expansions, are driven by vibration-translation processes and dissociation/recombination processes. A macroscopic model using groups of vibrational levels is developed to derive consistently the chemical and vibrational energy source terms from the vibrational state-to-state database.This model successfully reproduces the thermal, chemical and vibrational distribution function dynamics predicted by the state-to-state model with one group of levels behind a shock wave, and with three groups of levels in nozzle expansions. In a second step, the detailed vibrational model is extended to ionized nitrogen flows, including in particular a detailed modeling of the resonant electronvibration processes. Behind shocks, these processes control the rate of ionization by feeding energy to the electrons, up until the time when the elastic electron-ion exchanges takes over. It is shown that the widely used assumption of equilibrium between the electron and vibration temperatures predicts a too fast relaxation behind shock waves. In nozzle expansions, it is shown that for low electron concentration, the electron temperature is driven by electronvibration processes. Moreover, it is found that electrons are strongly coupled to low vibrational levels, and that more levels are coupled when the electron temperature increases. Coupling of the flow field with radiation is performed using the tangent slab approximation, and it is shown that the population of a metastable and two higher electronic levels are strongly impacted. Finally, the macroscopic model is extended to ionized nitrogen flows and is successfully applied on shock waves with one group of levels and with three groups of levels in nozzle expansions. In particular, the proposed macroscopic model represents more accurately the electron-vibration coupling than the widely used Landau-Teller model.CHATENAY MALABRY-Ecole centrale (920192301) / SudocSudocFranceF

Approximate radiative properties of methane at high temperature

International audienceBand model parameters for high-temperature methane have been generated up to 2000 K from an extended spectroscopic database. Part of the spectroscopic data are issued from calculations made in the framework of the effective Hamiltonian approach. These data have been completed by a statistical extrapolation. The calculations of global radiative properties such as band absorbtances and total emissivities are in good agreement with the available experimental data showing that the contribution of the hot bands is correctly taken into account. Finally, the degree of correlation between CH4, CO2 and H2O spectra in typical conditions of combustion applications is discussed. Band model parameters are available upon request

CONSTITUTION DE BASES DE DONNEES SPECTROSCOPIQUES RELATIVES A UN PLASMA D'AIR. APPLICATION AU CALCUL DE TRANSFERTS RADIATIFS

CHATENAY MALABRY-Ecole centrale (920192301) / SudocSudocFranceF

Transferts radiatifs dans les écoulements hypersoniques de rentrée atmosphérique terrestre

Le dimensionnement des protections thermiques des véhicules spatiaux nécessite la connaissance des flux de chaleur à la surface de l'engin. Pour le type de rentrée atmosphérique étudié dans ces travaux (rentrée terrestre à 10-12 km/s ou plus), le rayonnement contribue de manière significative à l'échauffement pariétal. Nous présentons dans cette étude, le développement et la mise en œuvre de modèles et d'outils numériques permettant de prédire les transferts radiatifs dans les couches de choc de rentrée terrestre hors d'équilibre en géométrie multi-dimensionnelle. Nous avons d'abord formulé dans une approche raie par raie l'expression des propriétés radiatives relatives à des plasmas de N2-O2 hors d'équilibre. Cette formulation est adaptée à une modélisation multi-température et/ou une modélisation par niveau électronique du déséquilibre thermique. Les expressions obtenues ont été mises en œuvre sur le cas d'épreuve FIRE II afin de déterminer les luminances au point d'arrêt pour quatre points de trajectoire. Les résultats montrent un bon accord global avec les données en vol dans les différents intervalles de mesure allant de l'IR à l'UV, hormis pour le point de rentrée le plus hors d'équilibre. Les calculs montrent également que la partie VUV du spectre contribue de manière très importante à la luminance à la paroi et que la prise en compte du déséquilibre chimique est primordiale. Un modèle approché de propriétés radiatives a ensuite été développé sur la base d'un modèle statistique à bandes étroites (MSBE) pour les systèmes électroniques moléculaires optiquement non minces (dans notre application), d'un modèle à coefficients d'émission et d'absorption moyennés par bande étroite pour les systèmes électroniques optiquement minces et les continua, et d'une approche raie par raie pour les transitions lié-lié atomiques. La mise en œuvre de cette modélisation hybride a nécessité une formulation adaptée de l'ETR pour tenir compte du déséquilibre et des corrélations spectrales. Des validations systématiques du MSBE, contribution par contribution, ont été réalisées. Le modèle hybride a ensuite été validé sur le cas d'épreuve FIRE II par rapport à des calculs raie par raie. Le modèle hybride a été implémenté dans le solveur radiatif ASTRE, code basé sur une approche de Monte Carlo. L'implémentation a été validée par rapport à une méthode de lancer de rayons sur une con_figuration plans tangents. Des calculs 3D de rayonnement ont ensuite été réalisés sur le cas d'épreuve FIRE II. Les résultats montrent des écarts de l'ordre de 10-15 % sur les flux au point d'arrêt par rapport aux résultats obtenus dans l'approximation des plans tangents habituellement utilisée dans la littérature. Les outils développés permettent d'obtenir des résultats relativement bien convergés (5 %) en géométrie tri-dimensionnelle (100000 cellules) en un temps CPU raisonnable permettant d'envisager des calculs couplés à terme.Thermal protection design of spacecraft requires the knowledge of heat fluxes at the vehicle surface. For the kind of atmospheric entry considered in this work (earth reentry at 10-12 km/s or more), radiation significantly contributes to the surface heating. We present in this study, the development and the use of models and numerical tools to predict radiative transfers in the shock layers encountered in earth re-entry in nonequilibrium conditions and multi-dimensionnal geometry. First of all, we have formulated, in a line by line approach, the expressions of radiative properties of N2-O2 plasmas in nonequilibrium conditions. This formulation is suitable for a multi-temperature and/or a electronic state to state description of the thermal nonequilibrium. It has been used to simulate the test case FIRE II in order to determine radiative intensity at the stagnation point for four trajectory points. Results show a good agreement with flight data for different spectral measurement ranges form IR to UV, except for the trajectory point in strong nonequilibrium conditions. Calculations show moreover that VUV spectral range contributes significantly to the intensity at the wall and that taking into account chemical nonequilibrium is crucial. An approximate model of radiative properties has been developed on the basis of a statistical narrow band (SNB) model for optically thick (in our application) electronic molecular systems, of a box model for optically thin electronic molecular systems and continua, and of a line by line approach for atomic lines. The use of the hybrid model has required a suitable RTE formulation to take into account nonequilibrium and spectral correlations. Systematic validations of the SNB model for each contribution have been carried out. The hybrid model has then been validated on the test case FIRE II against line by line calculations. The hybrid model has been implemented in the ASTRE radiative solver, which is based on a Monte Carlo approach. The implementation has been validated in comparison with a ray tracing method on a tangent slab configuration. 3D radiative calculations have been then carried out on the test case FIRE II. Results show discrepancy of 10-15 % on the fluxes at the stagnation point with results obtained in the tangent slab approximation which is usually used in the litterature. The developed tools allow to obtain relatively well converged (5 %) results in tri-dimensional geometry (100000 cells) with a reasonable CPU time enabling to consider coupled calculations in futur works.CHATENAY MALABRY-Ecole centrale (920192301) / SudocSudocFranceF

Détermination du potentiel et du moment dipolaire de CO2 à partir de données spectroscopiques IR (application au calcul des positions et intensités IR à haute température)

Cette étude a été motivée par l absence de données spectroscopiques infrarouge de CO fiables à hautes résolution spectrale, pour des applications à température élevée. Les énergies des niveaux vibro-rotationnels du dioxyde de carbone sont calculées numériquement par la méthode de Lanczos, et les vecteurs propres associés à ces niveaux à l aide de la méthode de l itération inverse couplée à la méthode du gradient conjugué. Le Hamiltonien est projeté sur la base des états des oscillateurs harmoniques et de la toupie symétrique. Dans une première étape, les paramètres de la surface du potentiel et du moment dipolaire de l isotope principal de CO2 ont été déterminés par ajustement sur un ensemble de mesures de fréquences de transitions et d intensités de raies respectivement. 46 paramètres du potentiel de CO2 ont été ajustés, et 19 paramètres du moment dipolaire ont été obtenus après ajustement (7 et 12 associés à des composantes perpendiculaires et parallèles respectivement). Les accords entre les énergies calculées et mesurées d une part, et entre intensités calculées et mesurées ou issues d autres calculs d autre part, est bon. Les énergies totales des états de symétries e ont été calculés pour toutes les valeurs de J jusqu à 201 et des énergies vibrationnelles aussi élevées que 13000 cm -1. Les vecteurs propres et les moments de transitions ont été calculés pour un nombre restreint de valeurs de J. L assignation des niveaux à partir des vecteurs propres n étant pas toujours réalisable, une méthode complémentaire d assignation par continuité a été développée. Des procédures d ajustement des moments de transition en fonction de J ont été mises au point pour pouvoir obtenir par interpolation tous les moments de transitions appartenant aux bandes susceptibles de jouer un rôle jusqu à 3000 K.This study was motivated by the lack of infrared spectroscopic data of CO2 for high temperature applications. Rovibrational energies of carbon dioxide were computed using the Lanczos method. The eigenvectors were computed with the help of the inverse iteration method coupled to the conjugate gradient method. The Hamiltonian of CO2 was projected on the harmonic oscillators and the symmetric top rotor basis. In a first step, the potential energy surface and the dipole moment parameters of the main CO2 isotope were adjusted to some measured transition frequencies and line strengths respectively. This leads to the determination of 46 potential parameters and 19 dipolar moment parameters. 7 parameters of this dipole moment surface are related to its perpendicular component and 12 to its parallel component. The rovibrational energies of the e symmetry were then calculated for all J values up to 201 and for vibrational energies as high as 13000 cm-1. Eigenvectors and transition moments were computed for a limited number of j values. The energies and line strengths computed in this study are in good agreement with the available data measured or computed with other methods. To assign the rovibrational states, a continuity assignation method was developed in this work to improve the eigenvectors assignation method, which is not adapted for high J values. Finally, two procedures were proposed to compute, by interpolation of the calculated transition moments, the transition moments for all J belonging to bands likely to contribute to the infrared emission of CO2 at 3000 K.CHATENAY MALABRY-Ecole centrale (920192301) / SudocSudocFranceF

Infrared emission spectroscopy of CO2 at high temperature. Part I: Experimental setup and source characterization

International audienceAn experimental setup is developed to analyze infrared emission of CO2 plasmas at atmospheric pressure and temperatures up to 5000 K. A microwave discharge is used to produce the hot gas mixture and emission is recorded by a Fourier transform spectro- meter with a spectral resolution between 0.01 and 0.1cm-1. The plasma is confined inside quartz or sapphire tubes which perturb the measurements through refraction, reflection, absorption and emission. We present in this part the experimental setup, an analysis of tube effects, and the characterization of the plasma in terms of temperature and molar fraction distributions using CO emission in the overtone vibrational bands Dv= 2. Analysis of the measurements of CO2 emission in the 2.7 and 4.3 micrometers regions, and comparisons with calculations using different spectroscopic databases are given in the companion paper (Depraz et al., in press) [1]

Consistent multi-internal-temperature models for vibrational and electronic nonequilibrium in hypersonic nitrogen plasma flows

International audienceIn this work, a state-to-state vibrational and electronic collisional model is developed to investigate nonequilibrium phenomena behind a shock wave in an ionized nitrogen flow. In the ionization dynamics behind the shock wave, the electron energy budget is of key importance and it is found that the main depletion term corresponds to the electronic excitation of N atoms, and conversely the major creation terms are the electron-vibration term at the beginning, then replaced by the electron ions elastic exchange term. Based on these results, a macroscopic multi-internal-temperature model for the vibration of N2 and the electronic levels of N atoms is derived with several groups of vibrational levels of N2 and electronic levels of N with their own internal temperatures to model the shape of the vibrational distribution of N2 and of the electronic excitation of N, respectively. In this model, energy and chemistry source terms are calculated self-consistently from the rate coefficients of the state-to-state database. For the shock wave condition studied, a good agreement is observed on the ionization dynamics as well as on the atomic bound-bound radiation between the state-to-state model and the macroscopic multi-internal temperature model with only one group of vibrational levels of N2 and two groups of electronic levels of N