Trichogramma limit pest damage to Ord River Irrigation Area (ORIA) cotton crops by killing the developing embryo of their insect host at the egg stage, effectively reducing the number of emergent pests ingesting transgenic tissue. Their impact on the potentially resistant species, Helicoverpa armigera (Hübner), is considered integral to the Insect Resistance Management (IRM) strategy for transgenic cotton production in the ORIA. This thesis examines aspects of Trichogramma ecology pertinent to this strategy. The dominant species of egg parasitoid in ORIA cotton crops is the introduced Trichogramma pretiosum Riley. Other species make up less than one percent of collected specimens. Surveys revealed T. pretiosum has been introduced or adventitiously dispersed to all developed agricultural regions of northern Australia. Several new species were discovered during surveys in more pristine habitats. Based on field collected eggs, T. pretiosum appears to prefer H. armigera over H. punctigera Wallengren as a host in ORIA cotton. Measured as percent parasitism, Trichogramma activity appears highly variable and does not necessarily coincide with periods of peak insect pest density. Host abundance alone does not define conditions suitable for Trichogramma activity. Environmental constraints on wasp survival, such as the impact of temperature, humidity and insecticide applications, limit their effectiveness in biological control. Despite consistently high rates of percentage egg parasitism (60-99%), acceptable pest control is not readily achieved in ORIA cotton without the aid of insecticides as Helicoverpa numbers exceed damage thresholds. Insecticides inhibit Trichogramma considerably, hence the conundrum regarding initiation of insecticidal control. Trichogramma activity is relatively high early season (May to July), significantly limiting the buildup of pests. Trichogramma effectively stifle Helicoverpa population increase following initial pest egg lay at least during high density years. The impact of farming practices, especially insecticide applications, should be avoided early season to ensure pest mortality attributed to Trichogramma egg parasitisation is maximised. Pre-season habitat manipulation to establish large populations of Trichogramma in alternative hosts is advised. Despite being rare in surrounding habitats and suffering near 50% immature mortality in the field, Trichogramma effectively disperse into young crops attractive to ovipositing hosts and display a high intrinsic rate of increase. Spatial patterns of parasitism tend toward heterogeneity and do not necessarily coincide with host spatio-temporal dynamics. Both host abundance patterns and mean rates of parasitism are not good indicators of parasitoid patchiness. Parasitism rates are highest within the middle strata of the plant canopy prior to complete canopy closure despite a similar number of host eggs being available elsewhere in the plant. Pest density declines as the season progresses. However, insecticide applications become necessary if Bt expression in cotton plants wanes and larval damage increases. Measuring parasitism during periods of declining and low host density is prone to inaccuracy due to small sample size, but can be overcome with the use of egg cards. A better indication of parasitoid activity is achieved using egg cards during periods when insecticide applications are possibly required. As Trichogramma are most active in ORIA cotton from morning to early afternoon, insecticide applications if needed should occur outside of these periods. Trichogramma survival is constrained by environmental influences. Adult female T. pretiosum were exposed to ambient conditions in dialysis tubing sleeve cages to test survival and fecundity in cotton fields. Peak survival and fecundity occurs mid season with both life history variants displaying an inverse relationship to temperature. Adult female T. pretiosum survive longest in the field when provided with sustenance however mortality attributed to handling was considerable. Sleeve cages are not effective for survival measurement of small parasitoids if the cages are frequently moved. Trichogramma effectively reduce pest abundance but are clearly hindered by insecticides and hot dry conditions in ORIA cotton crops. The decision to initiate insecticide applications is best delayed unless absolutely necessary to avoid disruption of Trichogramma impact on pests. Parasitoid activity must be carefully monitored if chemical control becomes imminent. The impact of Trichogramma on pest species can then be optimally exploited.

Dans une 1ère partie, nous présentons l’évolution des méthodes utilisées pour décrire l’anatomie corticale, et lui appliquer des systèmes de coordonnées. Dans une 2ème partie, nous commentons la méthode de parcellisation automatique du cortex cérébral humain que nous avons publiée, en la replaçant au sein d’autres techniques disponibles. Elle utilise une approche bayesienne pour produire une parcellisation prenant en compte une base de donnée constituée de 12 cerveaux, mais aussi les caractéristiques de la surface corticale et la localisation des classes anatomiques voisines. Enfin, dans une 3ème partie, nous commentons les règles qui ont prévalu à l’établissement d’une parcellisation surfacique sulco-gyrale originale. Cette parcellisation en 74 classes anatomiques par hémisphère est utilisable par la méthode de parcellisation automatique tout en restant proche des conventions usuelles de la communauté de neuroimagerie. Elle nous permet de proposer un certain nombre d’améliorations de la Terminologia Anatomica. Le logiciel et la base de données sont disponibles avec le paquet FreeSurfer sur http : //surfer.nmr.mgh.harvard.edu/ / We first present different methods used to describe the anatomy of the human cerebral cortex, and various coordinates systems. Then we comment the method we published for a fully automated parcellation of the cortical surface. It is described among various other techniques developed for the same purpose. Our method uses a bayesian approach to include several pieces of information in the labeling process : manual parcellation of 12 cortical surfaces, but also shape of the surface and anatomical classes of neighboring vertices. Finally, we comment the anatomical rules we proposed to parcellate the cortical surface in 74 anatomical classes per hemisphere. This parcellation can be used by the automated method we published, but also remains close enough to the anatomical conventions used in the neuroimaging field. We propose several improvements of the Terminologia Anatomica The software and the database are available and included in the FreeSurfer package (http : //surfer.nmr.mgh.harvard.edu/).

Cette présente thèse a permis d'acquérir un corpus de données importantes qui valident un nouveau modèle animal d'étude du déclin cognitif lié à l'âge, le marmouset commun (Callithrix jacchus). Un ensemble de tâches comportementales ont été effectuées par nos animaux sur écran tactile dans un contexte semi-naturel. Les résultats permettent de comprendre et caractériser les divers déficits présents chez les sujets âgés et de découvrir, via une méthode d'analyse algorithmique, les périodes d'âge clés où ceux-ci apparaissent. La présence de déficits précoces souligne l'intérêt du modèle dans l'optique des pathologies dégénératives du cerveau. De plus, les analyses des données morphométriques obtenues par IRM structurale ont révélé certaines anomalies anatomiques pouvant apparaitre chez les individus âgés. Également, l'analyse des enregistrements audio que nous avons obtenus pendant les sessions comportementales a montré l'existence d'une influence de l'environnement sonore et particulièrement de certaines vocalisations sur les performances cognitives. Ce résultat souligne l'importance de mener les expérimentations dans un contexte semi-naturel tel que le nôtre. Il met également l'accent sur l'importance de mener ce genre d'approche et de l'adapter pour une meilleure compréhension du rôle du vieillissement dans la cognition sociale. L'ensemble de notre travail permet ainsi paver le chemin à de nouvelles voies de recherche fondamentale et clinique intéressantes et prometteuses. / This thesis allowed the acquisition of a corpus of important data validating a new animal model for the study of cognitive decline related to age, the common marmoset (Callithrix jacchus). A set of behavioral tasks were performed by our animals on touchscreen in a semi-natural context. The results enabled us to understand and characterize the various deficits present in elderly subjects and to discover, through an algorithmic analysis method, the key periods in which they appear. The presence of early deficits underlines the interest of the model considering degenerative brain pathologies. In addition, the analysis of the morphometric data obtained by structural MRI revealed some anatomical abnormalities that may appear in the elderly. Likewise, the analysis of the audio recordings that we obtained during the behavioral sessions showed an influence of the sound environment and particularly of some vocalizations on cognitive performances. This result highlights the importance of conducting experiments in a semi-natural context as ours. It also emphasizes the importance of conducting this kind of approach and adapting it for a better understanding of the role of aging in social cognition. Thus, all of our work paves the way for a new interesting and promising issues for fundamental and clinical research.

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Ce travail de thèse, principalement méthodologique, s'est intéressé aux techniques d'imagerie par résonance magnétique (IRM) permettant de mesurer le flux sanguin cérébral (CBF) et plus particulièrement aux techniques de marquage de spins artériels (ASL), qui utilisent les protons de l'eau du sang comme marqueur. Nous avons mis en place la séquence ASL de marquage pseudo-continu (pCASL) et évalué sa réponse à un stimulus hypercapnique. Nous avons évalué différentes stratégies pour optimiser l'efficacité d'inversion. Pour cela, nous avons également mis en place des outils de simulations numériques des approches ASL. Nos résultats démontrent que l'efficacité d'inversion est influencée par l'homogénéité du champ magnétique dans la région de marquage, ce qui pose un problème à haut champ magnétique. Le protocole pCASL optimisé a ensuite été évalué chez le rat à trois champ magnétiques (4.7, 7, et 11.7T) et comparé avec une approche en ASL continu classique (CASL). Cette comparaison a montré une excellente reproductibilité inter-animal et inter-champ de la méthode développée. Dans une seconde partie, nous nous sommes également intéressés à l'influence du temps de relaxation longitudinal (T1) du tissu cérébral sur les valeurs du CBF calculées. Pour cela, nous avons modifié le T1 du tissu par une injection intra-cérébrale de manganèse. Cette étude a montré la difficulté de prendre en compte le changement de T1 du tissu. Dans une troisième partie, nous avons évalué l'apport d'une antenne de marquage spécifique pour l'approche CASL en comparant les mesures de CBF obtenues avec celles de la pCASL. Nous avons observé une bonne concordance entre ces deux méthodes à travers les coupes. Nos résultats illustrent également l'importante contribution du transfert d'aimantation dans les séquences de CASL. Les outils développés au cours de cette thèse sont en cours d'application dans des protocoles d'étude de modèles de tumeurs cérébrales, d'accident vasculaire cérébral et de traumatisme crânien. / This PhD work, mainly methodological, focused on the techniques of magnetic resonance imaging (MRI) to measure cerebral blood flow (CBF) and more particularly on arterial spin labeling (ASL), which uses water protons from the blood as markers. We implemented the pseudo-continuous ASL labeling sequence (pCASL) and evaluated its response to a hypercapnic stimulus. We evaluated different strategies to maximize the labeling inversion effeciency. For this, we implemented numerical simulation tools of ASL approaches. Our results demonstrated that the inversion efficiency is influenced by the homogeneity of the magnetic field in the labeling region, which becomes a problem at high magnetic field. The optimized pCASL protocol was then evaluated in rats at three magnetic fields (4.7, 7, and 11.7T) and compared with a conventional continuous ASL approach (CASL). This comparison showed excellent inter-animal and inter-field reproducibility of the developed method. In a second part, we evaluated the influence of the longitudinal relaxation time (T1) of brain tissue on the final CBF values. For this, we modified the tissue T1 by an intracerebral injection of manganese. This study demonstrated the difficulty of taking into account the change in T1 of the tissue. In a third part, we evaluated the contribution of a specific labeling coil for the CASL approach by comparing measurements of CBF obtained with that of pCASL. We found a good agreement between these two methods for all slices. Our results also illustrate the significant contribution of magnetization transfer effects in CASL sequence. The tools developed during this thesis were also used in several preclinical studies including brain tumors, stroke and head trauma models.

Les pathologies cardiovasculaires et leurs conséquences représentent actuellement un problème de santé publique majeur dont la prise en charge pourrait être considérablement améliorée par le développement de nouvelles méthodes de diagnostic non invasives. Ce projet doctoral vise à développer des microparticules polysaccharides injectables dans la circulation sanguine permettant l’imagerie moléculaire des pathologies artérielles. Grâce à un procédé d’émulsion-réticulation, nous avons synthétisé ces microparticules qui sont d’une part fonctionnalisées avec du fucoïdane afin de pouvoir cibler la P-Sélectine qui est une molécule d’adhésion exprimée au niveau de la paroi artérielle lésée, et d’autre part, conjuguées à des agents de contraste afin d’apporter un signal en imagerie. Nous avons alors développé 2 outils d’imagerie moléculaire propres à 2 modalités classiques d’imagerie médicale. Afin de suivre les microparticules en tomographie par émission monophotonique de positons (TEMP), nous les avons radiomarquées avec du technétium 99m et pour les détecter en imagerie par résonance magnétique (IRM), nous les avons chargées avec des nanoparticules d’oxyde de fer superparamagnétiques. Nous avons ensuite validé l’efficacité de ces 2 outils d’imagerie moléculaire avec des essais précliniques en imagerie in vivo chez le petit animal sur des modèles de pathologies artérielles. Les résultats obtenus sont très encourageants et ces 2 outils d’imagerie moléculaire ont un fort potentiel clinique pour le diagnostic des pathologies artérielles. Nous avons également observé que les microparticules migrent dans la paroi artérielle dégradée au niveau des pathologies étudiées. Cette propriété singulière pourrait s’avérer très intéressante pour les futurs travaux qui consisteront à utiliser ce support pour véhiculer des molécules thérapeutiques au cœur des différentes pathologies artérielles. / Cardiovascular diseases and their consequences constitute nowadays a major health issue. Their treatment could be substantially improved with the development of new non invasive diagnostic techniques. The aim of this doctoral project is to develop injectable into blood stream polysaccharide microparticles that would permit molecular imaging of arterial pathologies. From an emulsion- crosslinking process, we synthesized these microparticles which are on the one hand functionalized with fucoidan to target P-Selectin which is expressed at damaged arterial wall, and on the other hand combined with contrast agents to bring an imaging signal. We developed 2 molecular imaging tools dedicated to 2 classical medical imaging modalities. In order to track the microparticles by single photon emission computed tomography, we radiolabeled them with technetium 99m and to detect them by MRI, we loaded them with superparamagnetic nanoparticles of iron oxide. We then have validated the efficiency of these 2 molecular imaging tools with preclinical studies of in vivo small animal imaging of arterial disease models. The obtained results are very promising and these 2 molecular imaging tools have a strong clinical potential for the diagnosis of arterial pathologies. We also have observed that the microparticles tend to migrate though the damaged arterial wall. This specific property could turn out to be very interesting for future works which will consist in using this technology to convey therapeutic molecules directly into the core of the arterial pathologies.

La prise en charge thérapeutique des tumeurs rénales a considérablement évolué ces dernières années avec l’avènement de traitements mini-invasifs (comme la radiofréquence percutanée) qui optimisent l’épargne néphronique, améliore le confort du patient avec une efficacité oncologique comparable aux traitements chirurgicaux de référence. La prochaine étape serait de proposer des traitements transcutanés aussi performants avec une morbi-mortalité optimisée. L’objectif des travaux réalisés au LIIE du CERIMED (AMU) et au CRCHUM (Université de Montréal) était de développer une alternative à la radiofréquence rénale percutanée que nous utilisons en pratique clinique à Marseille depuis plus de 10 ans et qui a fait ses preuves. Cette alternative doit permettre de traiter des masses rénales avec un niveau d’efficacité et un taux de complications au minimum identique à la RFA, par application transcutanée d’agents physiques sans abord percutané (projet KiTT). Cela passe par la mise au point d’une technique de détection en temps réel de la masse rénale. Nous avons pu développer un algorithme de repérage fiable qui doit encore être optimisé (rapidité de calcul) et être validé sur un modèle qui n’est pas encore disponible. Les travaux d’optimisation et de validation des algorithmes de segmentation, de fonction de mérite de corrélation croisée associée à la fonction d’optimisation Simplex, sont en cours dans le cadre d’une collaboration internationale franco-canadienne au LIIE et au LIO. Même si nous n’avons pas encore la possibilité de proposer ce type de traitement, nos travaux permettent de s’en approcher pour pouvoir les proposer dans les prochaines années. / The therapeutic management of renal tumors has changed considerably in recent years with the advent of minimally invasive therapies (such as percutaneous radiofrequency) that maximize nephron savings, improves patient comfort with efficiency comparable to surgical oncology treatments reference. The next step would be to propose transcutaneous treatment (HIFU, stereotactic radiotherapy ...) as efficient with optimized morbidity and mortality.The objective of this work in the context of the LIIE of CERIMED (Aix-Marseille Université) and CRCHUM (Université de Montréal) was to develop an alternative to percutaneous renal radiofrequency we use in clinical practice Marseille for over 10 years and has proved its worth. This alternative must be capable of treating renal masses with a level of effectiveness and complication rates at least equal to the RFA, by applying transcutaneous physical agents without percutaneous approach (project KITT (Kidney Tracking Tumor)). This requires the design of technical point detection in real time of the renal tumor.We were able to develop a reliable identification algorithm that has yet to be optimized (speed of calculation) and be validated on a model that is not yet available. Work optimization and validation of segmentation algorithms, cross correlation merit function associated with Simplex optimization function, are underway as part of an international collaboration to French-Canadian LIIE and LIO.Even if we have not the opportunity to offer this type of treatment, our work allows to approach in order to offer them in the coming years.

La prévision du transport et de la rétention des colloïdes représente un enjeu environnemental majeur car ces particules peuvent entraîner des polluants adsorbés ou bien être des polluants eux-mêmes. Les modèles utilisés actuellement pour prédire le devenir des colloïdes dans les sols sont basés sur des mécanismes déduits des courbes de percée (évolution de la concentration en fonction du volume de pore ou du temps) après injection de particules dans une colonne de milieu poreux. Le but de cette thèse est de compléter cette compréhension avec des mesures internes grâce à l’Imagerie par Résonance Magnétique (IRM).L’IRM permet de mesurer la distribution 1D et/ou 2D de particules super-paramagnétiques le long d’un échantillon pendant une expérience de transport dans un milieu poreux. Le couplage de cette technique avec l'étude des courbes de percée donne une approche globale. Nous avons effectué plusieurs expériences de transport dans des colonnes de milieux poreux de complexité de porosité croissante : billes de verre, sable, agrégats de sol, et sol non perturbé.A partir des expériences de transport dans les milieux poreux modèles saturés, nous avons montré que la dispersion est moins importante que la théorie le prévoit et qu’elle est fortement dépendante des effets d’entrée dans la colonne. Cette dépendance est aussi observée pour les mécanismes d’adsorption. Les expériences dans les agrégats de sol ont montré une forte adsorption et un relargage constant, dépendants de la vitesse d’injection. Finalement, des expériences de pluie dans des colonnes de sol non perturbé insaturé ont permis de suivre l’évolution des teneurs en eau et en particules dans le temps / The ability to predict transport and retention of colloidal particles is a major environmental concern as such particles can carry adsorbed pollutants towards the groundwater or be pollutants themselves. The models currently used to predict the fate of colloids in soils are based on mechanisms inferred from breakthrough curves (evolution of concentration as a function of pore volume or time) after injection of particles into a column of porous media. In this thesis we aim to complement this comprehension with internal measurements by Magnetic Resonance Imaging (MRI).MRI provides 1D and/or 2D distribution of contrast agent particles in time along the sample axis during transport experiment through a porous medium. This technique, together with the study of breakthrough curves gives a global approach. We performed several transport experiment in columns of porous media of increasing complexity: glass beads, sand, soil aggregates, and undisturbed soil.From transport experiments in model porous media we show that dispersion is less important than expected and strongly dependent on entrance effects in the column. This dependence is also observed for adsorption. Experiments in soil aggregates showed a strong adsorption but also a constant release, dependent on the flow rate. Finally, rain experiments in undisturbed sol columns allowed following water content and particles as a function of time

Un applicateur ultrasonore interstitiel IRM compatible a été développé pour le traitement percutané du CHC sous contrôle de l'imagerie. Deux grands axes expérimentaux ont été abordés : 1) au cours d'une première expérimentation réalisée in vivo sur le foie de porc, des macro lésions correspondant à la fusion de lésions élémentaires par rotation du transducteur sur 360° ont pu être réalisées par voie percutanée sous contrôle échographique. Les macro lésions obtenues possédaient une taille voisine de celles obtenues en pratique clinique par la RF. De plus, les lésions élémentaires se montraient relativement indifférentes à l'effet de vol de chaleur ; 2) au cours d'une seconde expérimentation réalisée in vitro puis in vivo sur le foie de porc, un contrôle actif par IRM de température a pu être obtenu pour la création de lésions ultrasonores de taille et aspect similaires quelle que soit la direction du faisceau ultrasonore. Ce contrôle de température est apparu d'autant plus important que les puissances appliquées et du temps d'application pour l'obtention de lésions de taille similaire étaient extrêmement variables selon la direction du faisceau ultrasonore. / A MR compatible interstitial US applicator was developed for percutaneous treatmentof hepatocellular carcinoma (HCC) under imaging control. This work was based on two experimentations : 1) In the first experimentation, performed in vivo on pig liver,macro-lésions corresponding to the fusion of several elementary lesions on 360° were realized percutaneously under echo-guidance. The macrolésions obtainedshowed a size similar to those obtained with RF in clinical practice. Moreover, in this study, the elementary lesions proved to be quite indifferent to the heat sink effect oflarge hepatic blood-vessels; 2) In the second experimentation, performed in vitro andin vivo on pig liver, MR temperature active control was obtained for the creation oflesions similar in size and aspect in all directions. This MR temperature active control appeared extremely interesting since the power applied and the time of application were very different according to the direction of the ultrasonic beam.

L'obésité est associée à une augmentation de la morbidité et de la mortalité liée à de nombreuses maladies, y compris le diabète de type 2, l'hypertension et des pathologies hépatiques menant à une surcharge lipidique d’origine non alcoolique. Récemment, l’imagerie par résonance magnétique (IRM) est devenue la méthode de choix pour la quantification non invasive de la graisse. Dans cette thèse, les méthodes d'IRM ont été étudiées sur un scanner préclinique de 4.7T in vitro (fantômes MR) et in vivo (souris). Deux algorithmes de quantifications de la graisse -la méthode de Dixon et l’algorithme IDEAL- ont été considérés. Les performances de l'algorithme IDEAL ont été analysées en fonction de propriétés des tissus (T2*, fraction de graisse et modèle spectral de la graisse), de paramètres d'acquisition IRM (temps d’écho, nombre d'échos) et de paramètres expérimentaux (SNR et carte de champ). Sur les fantômes, l'approche standard single-T2* IDEAL a montré certaines limites qui pourraient être surmontées en optimisant le nombre d'échos. Une nouvelle méthode, pour déterminer les valeurs de vérité terrain pour T2* de l'eau et pour T2* de la graisse, a été proposée. Pour les mesures in vivo, différentes analyses ont été effectuées en utilisant l'algorithme IDEAL sur le foie et les muscles. L'analyse statistique sur les mesures de ROI a montré que le choix optimal du nombre d'échos est égal à trois pour la quantification de la graisse et six ou plus pour la quantification du T2*. Les valeurs de la fraction de graisse, calculées avec l'algorithme IDEAL, étaient statistiquement comparables aux valeurs obtenues avec la méthode de Dixon. Enfin, un procédé pour générer des signaux de référence mimant les systèmes eau-graisse (Fat Virtual Phantom MRI), sans l'aide d'objets physiques, a été proposé. Ces fantômes virtuels, qui présentent des caractéristiques de bruit réalistes, représentent une alternative intéressante aux fantômes physiques pour fournir un signal de référence dans les mesures IRM. / Obesity is associated with increased morbidity and mortality linked to many diseases, including type 2 diabetes, hypertension and disease nonalcoholic fatty liver. Recently, 1H magnetic resonance imaging (MRI) has emerged as the method of choice for non-invasive fat quantification. In this thesis, MRI methodologies were investigated for in vitro (MR phantoms) and in vivo (mice) measurements on a 4.7T preclinical scanner. Two algorithms of fat quantifications – the Dixon’s method and IDEAL algorithm – were considered. The performances of the IDEAL algorithm were analyzed as a function of tissue properties (T2*, fat fraction and fat spectral model), MRI acquisition parameters (echo times, number of echoes) and experimental parameters (SNR and field map). In phantoms, the standard approach of single-T2* IDEAL showed some limitations that could be overcome by optimizing the number of echoes. A novel method to determine the ground truth values of T2* of water and T2* of fat was here proposed. For in vivo measurements, different analyses were performed using the IDEAL algorithm in liver and muscle. Statistical analysis on ROI measurements showed that the optimal choice of the number of echoes was equal to three for fat quantification and six or more for T2* quantification. The fat fraction values, calculated with IDEAL algorithm, were statistically similar to the values obtained with Dixon’s method. Finally, a method for generating reference signals mimicking fat-water systems (Fat Virtual Phantom MRI), without using physical objects, was proposed. These virtual phantoms, which display realistic noise characteristics, represent an attractive alternative to physical phantoms for providing a reference signal in MRI measurements.