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Simplifying biology. Process-based models for toxicant effects and how nto apply them.
Living organisms are complex systems, and stressing them with toxicants only increases the complexity. In ecotoxicology, the common strategy for addressing toxic effects is to accept this complexity and provide descriptions of parts of the response of the system. Such descriptions will not advance our understanding and cannot address the problems of environmental risk assessment. Complexity is of course not unique for ecotoxicology. In related disciplines such as environmental chemistry, the common approach is to simplify the system to its bare essence and study the behaviour of the simplification. Something similar does exist for toxic effects, which can be placed under the designation "toxicokinetic-toxicodynamic" (TKTD) modelling. Toxicokinetics deals with the uptake of chemicals into the organism, whereas toxicodynamics addresses the relationship between internal concentrations and effects over time. In this presentation, I will focus on toxicodynamic models, and discuss how biology can be radically simplified to suit our purpose. Furthermore, I demonstrate how experimental data can be analysed, and discuss the statistical problems associated with fitting the models to data.
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Targeted RAD sequencing across the genomes of insect populations and broods
The reduction of DNA sequencing costs over recent years has enabled whole genome sequencing to become relatively affordable for most organisms. However, sequencing many individuals, from multiple populations can still be financially limiting and require extensive computational power. Since its development in 2008, restriction-site associated DNA (RAD) sequencing has offered an effective method for sampling non-random, interspersed sequences across a genome. In brief, the approach involves digesting genomic DNA with a restriction enzyme, ligating adapters to these sites and sequencing the fragments with illumina technology. Publications based on the RAD method have addressed many biological questions ranging from population genetics to linkage mapping and phylogeography, using 10's or 100's of individuals from broods or wild collections. Here I will provide an overview of the RAD method, and highlight various approaches to analyze RAD datasets. Data generated by myself and colleagues, from tropical butterflies, pest moths and polymorphic ladybirds, will be presented to demonstrate our approach for assembling genetic linkage maps (with and without a reference genome), bulked segregant analysis, genome wide phylogenies and comparative genomics. Although there are both benefits and drawbacks to RAD sequencing, it is a universal genetic approach that could be considered for many organisms.
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Galaxy: a comprehensive approach for supporting accessible, reproducible, and transparent computational research in the life sciences
Increased reliance on computational approaches in the life sciences has revealed grave concerns about how accessible and reproducible computation-reliant results truly are. Galaxy http://galaxyproject.org web site, an open web-based platform for genomic research, addresses these problems. Galaxy automatically tracks and manages data provenance and provides support for capturing the context and intent of computational methods. Galaxy Pages are interactive, web-based documents that provide users with a medium to communicate a complete computational analysis.
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"Comment exploiter une communauté marine? Un changement de regard sur la sélectivité de la pêche, dans une perspective écosystémique".
Résumé: On s'accorde généralement à dire qu'il faut améliorer la sélectivité des engins de pêche, et réduire le gaspillage dû au rejet des captures non désirées prises dans les engins non sélectifs comme les chaluts. C'est même un sujet brûlant de la réforme en cours de la Politique Commune des Pêches de l'Union Européenne. D'un autre côté, l'approche écosystémique des pêches requiert que l'on préserve la structure et la fonction des écosystèmes exploités. Cela est-il compatible avec le prélèvement par la pêche de catégories restreintes d'animaux, par exemple les plus grands, ou quelques espèces d'intérêt commercial dans une communauté qui en compte plusieurs dizaines ? Je présenterai des résultats de modèles qui confirment cette intuition, et les premières tentatives d'analyses empiriques de cette question.
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"Quand la demographie part a la rencontre de la biologie evolutive"
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Fallait-il interdire la conduite automobile sous l'emprise du cannabis ?nou de l'intérêt de l'approche épidémiologique dans l'aide à la décision publique
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Phenotypic plasticity: a resilient mechanism to overcome ongoing climate change
Recent global changes in climate impose new energetical constraints. As evidence for widespread biological impacts of recent climate change accumulates, there is an increasing interest in understanding how organisms adapt to changing environments. Direct abiotic and indirect biotic factors are impacting on individuals' energy balance. Long-lived vertebrates seem to largely compensate these energetic bottlenecks by phenotypic plasticity. We present a summary of current works on the flexible control of energy expenditure conferred by phenological shifts and heterothermy that provide the ability to respond to environmental variations. Although some species may adapt to climate change through phenotypic plasticity, there are significant limits and costs to this strategy. A detailed understanding of physiological and behavioural mechanisms involved would provide a powerful tool for predicting future ecological patterns and managing their consequences.
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Essais cliniques adaptatifs ; Utilisation d'un critère précoce intermédiaire
Les schémas adaptatifs pour les essais cliniques permettent d'utiliser les données accumulées dans l'essai pour éventuellement modifier certains aspects du plan d'expérience, sans compromettre la validité et l'intégrité de l'essai. Parmi les différents schémas adaptatifs, des essais de phases II/III combinées permettent de réaliser un essai de phase II et un essai de phase III dans une même étude, l'inférence finale portant sur tous les patients inclus. Dans certains cas, les critères de jugements des deux phases de l'essai sont différents, un critère intermédiaire étant utilisé pour la partie phase II. Dans ce travail, nous utilisons ce type de méthodes dans un essai de phase III de traitement de l'hépatite chronique Cde génotype 4comparant deux bras expérimentaux à un bras contrôle. Un critère intermédiaire est alors utilisé pour une analyse de futilité lors d'une analyse intermédiaire.
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Étude comparative chez l'enfant des troubles attentionnels primaires dans la neurofibromatose de type 1. Étude randomisée du méthyl-phénidate en double aveugle versus placebo chez les enfants atteints de neurofibromatose de type1.
Les enfants atteints de neurofibromatose de type 1 (NF1) ont un déficit intellectuel dans 8 % des cas, et des difficultés scolaires dans 30 à 50% % des cas en l'absence de retard mental. La fréquence du déficit attentionnel, souvent cité dans la littérature, mais peu étudié sur le plan neuropsychologique, pourrait être à l'origine des difficultés scolaires de ces enfants en l'absence de facteur intellectuel limitant. Au cours d'une étude préliminaire, des auteurs ont démontré l'existence d'un trouble attentionnel chez onze enfants NF1 sur vingt-deux, normo-intellectuels, dont le profil neuropsychologique s'est avéré similaire à celui des enfants atteints de troubles hyperkinétiques avec déficit attentionnel primaire (sous-type attentionnel des troubles spécifiques des apprentissages). Or le méthylphénidate, médicament psychostimulant, est un traitement particulièrement efficace chez ces enfants, normalisant leurs capacités attentionnelles, et réduisant significativement leurs symptômes corollaires associés, hyperactivité et impulsivité. La similitude du profil neuropsychologique de ces deux populations incite à utiliser le méthylphénidate chez les enfants NF1 avec déficit attentionnel, pour améliorer leurs performances scolaires. Nous présentons les résultats d'un essai clinique randomisé en plan croisé en double insu, méthylphénidate versus placebo chez 39 enfants atteints de neurofibromatose de type 1.
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Apport de l'accompagnement par des infirmiers dans l'amélioration du contrôle du diabète de type 1 chez les adolescents, un essai clinique pilote randomisé
L'adolescence est caractérisée par un développement physique souvent associé à des difficultés psychologiques. La fluctuation de la glycémie en fonction des changements hormonaux, des périodes de croissance, de l'activité physique, et des émotions rend la prise en charge du diabète difficile. Par ailleurs, l'activation du système hypothalamo-hypophysaire et l'augmentation de la production d'hormone de croissance et des hormones sexuelles semblent être à l'origine d'une résistance à l'insuline à cet âge. L'insulinothérapie habituelle n'est donc pas suffisante pour contrôler la glycémie. A son tour l'hyperglycémie chronique augmente la résistance à l'insuline. L'HbA1c, dont le taux normal est < 6 %, est le reflet de l'équilibre glycémique des trois derniers mois. Les résultats d'une grande étude transversale sur les diabétiques en France (DISCO) suggèrent que seulement 15.1% des enfants ont une HbA1c < 7%. Or, l'augmentation de 1% de HbA1c augmente de 25% le risque des complications à l'âge d'adulte et les patients avec un suivi clinique irrégulier après le diagnostic font plus fréquemment des épisodes d'acidocétoses et développent une rétinopathie. Par contre, le maintien de l'HbA1c < 7% avec une prise en charge adaptée diminue l'incidence de ces complications. L'ensemble des données de la littérature suggère un meilleur contrôle des facteurs de risque chez l'enfant et l'adulte atteints de maladies chroniques par la prise en charge régulière par une infirmière par rapport à une prise en charge médicale conventionnelle qui repose essentiellement sur des consultations périodiques mais moins fréquentes du spécialiste. De plus, l'augmentation de l'incidence de diabète et la nette diminution de la démographie médicale font que les praticiens n'arrivent plus à répondre aux demandes de consultation et de suivi. Nous présentons les résultats d'un essai clinique randomisé, contrôlé, en groupes parallèles comparant deux stratégies de suivi de jeunes adolescents diabétiques de type 1 afin de montrer l'intérêt d'un accompagnement infirmier pour contrôler de façon régulière et durable le diabète des adolescents et améliorer l'acceptation du diabète et l'équilibre glycémique versus la prise en charge habituelle.
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Étude pharmacocinétique de l'équivalence de la biodisponibilité entre Nebcinal®150mg/3ml administré par Aeroneb® Idehaler® et Tobi® 300mg/5ml administré par Pari LC Plus®/Pulmoaid®chez des patients atteints de mucoviscidose
La mucoviscidose est une maladie orpheline, incurable, avec actuellement une survie médiane de 39 ans. Le pronostic vital reste, cependant, lié à l'atteinte broncho- pulmonaire. L'observatoire national de la mucoviscidose rapporte que 39% des patients de moins de 18 ans et 70% des adultes sont colonisés de façon chronique par Pseudomonas aeruginosa. Cette colonisation chronique est corrélée à la gravité de la maladie respiratoire. Un des antibiotiques couramment utilisés est la tobramycine commercialisé sous le nom de Tobi®. Cet antibiotique est administré en inhalation à la dose de 300mg/5ml deux fois par jour pendant 28 jours. La durée de chaque inhalation est de 15 minutes environ, à l'aide d'un nébuliseur à main réutilisable Pari LC Plus. Une nouvelle formulation de la tobramycine inhalée est développée par le laboratoire Erempharma® sous le nom de Nebcinal®. Ce médicament est administré à la dose de 150mg/3ml deux fois par jour à l'aide d'un nouveau nébuliseur Aeroneb® Idehaler® Pocket. Ce nébuliseur est développé pour répondre à la problématique de l'aérosolthérapie en mucoviscidose. Son haut rendement en terme de délivrance d'aérosol permet de réduire de moitié la durée de nébulisation par rapport aux nébuliseurs pneumatiques, chaque inhalation durant seulement 7 à 8 minutes. L'ensemble est de petite taille, silencieux et peut fonctionner sur batteries. Nous avons évalué chez des patients atteints de mucoviscidose la concentration plasmatique après nébulisation de Nebcinal® 150mg/3ml administré par le système Aeroneb® Idehaler pocket® en comparaison de Tobi® 300mg/5ml administré par le système Pari LC Plus®.
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Adaptive Transposable Element insertions in Drosophila: piRNAs, miRNAs and NATs
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Non coding DNA is under purifying selection in Brassicaceae
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Morphological systematics in the post-genomic era
Systematics is the study of characters distribution and evolution among species. Recent advances in molecular biology and genomics provide systematists with a tremendous amount of characters never previously attained by morphology alone. Despite its limitations, I argue here that morphology would continue to be fundamental to the systematic practice and that the genomic revolution would result in a renaissance in the conceptualization and homologization of morphological data. I will mainly focus on two taxonomic programs, namely DNA barcoding and phylogeny inference, and try to place morphological systematics within the broader frame of the Extended Evolutionary Synthesis.
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Spontaneous Mutation, Horizontal Transfer, and Sex: Understanding thenEvolution of the Mobilome
Transposable elements (TEs) are now known to occupy a huge proportion of most multicellular eukaryotic genomes, yet the factors influencing their proliferation are only beginning to be investigated. In addition to giving a brief overview of their role in genome evolution, I will discuss recent work on a few important factors (sex, horizontal transfer, and transposition rates) that influence the coevolutionary dynamics between TEs and the host genomes they inhabit.
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Extracting polymorphism from RNA-seq data without a reference genome: nmodels, algorithms and applications
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Extracting polymorphism from RNA-seq data without a reference genome: nmodels, algorithms and applications
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Analyse de sensibilité globale et son application à des modèlesnd'épidémiologie végétale.
L'exploration numérique de modèles, basée sur la simulation, s'est beaucoup développée depuis une quinzaine d'années. L'analyse de sensibilité globale, en particulier, permet d'étudier et comparer l'influence de paramètres ou variables d'entrée incertains sur les sorties d'un modèle, en considérant des plages de variation de ces facteurs plutôt que des dérivées autour de valeurs ponctuelles. Les principes de l'analyse de sensibilité globale seront présentés, ainsi que quelques méthodes telles que Sobol' et FAST. L'approche sera illustrée sur un modèle théorique développé pour étudier la propagation d'un champignon sur un paysage agricole.
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Dynamics and adaptive benefits of emergence and modular rearrangements of protein domains
Modularity is a characteristic of molecular evolution as it helps reuse autonomous module in different context and thus expedite evolutionary innovation. Protein domains are the evolutionary units of proteins and their rearrangements generate a rich molecular variety on which selection can act. These rearrangement processes can be well studied using HMM-based methods -- which are readily implemented in many custom databases such as PFAM or SUPERFAMILY -- because HMMs have a high accuracy and domain rearrangements occur relatively rarely compared to site based mutations. Accordingly, rearrangement events become amenable to study using the ever growing wealth of available genomes. So far, we used insect and plant genomes for comparative studies as they are well resolved and diverse taxonomic groups. We find high diversity in domain arrangements in even very closely related organisms and provide -- to the best of our knowledge for the first time -- branch specific rates for domain gain and loss and fusion and fission. We find a dramatic loss of domains along every lineage which is offset by a large number of fusion, fission and rearrangements. The majority of all new domain arrangements can be explained by just one step of modular rearrangement events but frequency of fission and terminal deletions increase over time. We find a particularly high rate of rearrangements in signaling molecules. Furthermore, newly emerging domains are predominantly single domain and have a high degree of disorder probability. They thus most likely result from neighbouring genomic regions. Most strikingly, and remniscent of the tenet that paralogs evolve fastest shortly ofter creation, we also find that novel domains establish higher copy numbers within their genomes than older domains did and are predominantly associated with environmental adaptation such as biotic defence, abiotic stress response, reproduction and development. These results also demonstrate how easily domain based analyses can analyse adaptive changes and complement other, more established methods such as site based methods or gene family growth. Current research compares signals of domain rearrangements across clades and explores methods to resolve phylogenies using domain based events instead of site based analyses.
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Exploration de la réponse aux stress d'Arabidopsis thaliana par des approches statistiques et bioinformatiques
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