La morphologie et les propriétés de sorption d’eau et d’éthanol de films extrudés minces de polyamide 6 ont été étudiées pour différentes conditions de mise en oeuvre (température de chill roll (TCR) de 50 et 125°C et taux d’étirage compris entre x et y). L’influence de l’ajout de faibles taux de nanocharges lamellaires (montmorillonite (MMT) ou phosphate de Zirconium (ZrP)) a également été évaluée. L’étirage n’a, dans la gamme étudiée, aucun effet sur la morphologie et les propriétés de sorption des films. Les films de PA6 préparés à une température de chill roll de 50°C présentent en revanche une proportion de phase cristalline g plus faible que les films préparés à une TCR de 125°C. L’épaisseur des lamelles cristallines y est plus fine et la mobilité des chaînes de la phase amorphe y est réduite. L’ajout de faibles taux de montmorillonite à une TCR de 50°C modifie significativement la mobilité des chaînes de la phase amorphe, les proportions des phases cristallines a et g et l’orientation des lamelles cristallines, contrairement à une TCR de 125°C où l’impact de la MMT n’a été observé qu’au niveau de l’orientation de la phase cristalline g. Les mécanismes de sorption de vapeur d’eau et d’éthanol ont été étudiés pour l’ensemble des films. Les isothermes de sorption ont été modélisées afin d’étudier plus particulièrement les phénomènes d’agrégation observés à haute activité. Une modélisation des courbes cinétiques a également été proposée sur la base de l’approche de Berens et Hopfenberg. La confrontation des données thermodynamiques et cinétiques de sorption et des paramètres morphologiques caractéristiques des matériaux a permis de conclure à un rôle prépondérant des interfaces entre zone amorphe et zone cristalline sur le transport / The morphology and water and ethanol sorption properties of thin films made of polyamide 6 were studied in relation to different transformation conditions, namely chill roll temperature (TCR) (50 and 125°C) and stretching ratio (between 6 and 10.8). The influence of nanofillers (montmorillonite (MMT) and zirconium phosphate (ZrP)) was also investigated. It was observed that stretching has no influence on neither the morphology nor the sorption properties in the studied range. In contrast unfilled films prepared at a chill roll temperature of 50°C have a lower amount of g crystalline phase, thinner cristalline lamellae and reduced amorphous phase mobility than films prepared at a chill roll temperature of 125°C. Adding low amounts of MMT at a TCR of 50°C has a remarkable impact on chain mobility, a and g crystalline phase fractions and lamellar orientation whereas the nanoparticules added at a TCR of 125°C only affect the crystalline orientation. Vapor sorption mechanisms were studied for both filled and unfilled films. The sorption isotherm curves were modelled to obtain a deeply understanding of the aggregation phenomena observed at high activity. Modelling of the kinetics was proposed according to Berens and Hopfenberg approach. Coupling the thermodynamics and kinetics of sorption with the morphological data leads to the conclusion that the interfaces between the amorphous and crystalline domains play a critical role on transport properties

No description available.

The vertebrate tail is unique for each species and fulfils a broad spectrum of functions. In the axolotl (Ambystoma mexicanum), a tailed amphibian, the tail constitutes one-third of the full body length and is necessary for swimming. Despite its size, most of the tail's tissues are derived from the posterior neural plate of the neurula. Although giving rise to neuronal structures of the central nervous system along most of its length, the most posterior part of the neural plate develops preponderantly into presomitic mesoderm (PSM) which forms muscle, bone and cartilage of the tail and posterior trunk. During development, the posterior neural plate reverses its orientation during an anterior turn movement (Taniguchi et al., 2017). Cells of the most posterior plate region become now localised in an anterior position while previously more anterior neural plate cells land at a more posterior site. Simultaneously, the axial neural tube and notochord extend themselves posteriorly. The PSM, developing bilaterally to the central axis, is integrated into posterior tail expansion while forming new somites at its anterior end. It is still elusive which morphological changes the PSM undergoes to facilitate tail formation and posterior elongation of the embryo. Furthermore, it remains enigmatic in what way PSM cells change their shape, orientation, migration behaviour and distribution to meet the requirements needed for adjusting PSM and somite morphology. With homotopic tissue transplantations of posterior neural plate cells from a gfp-expressing donor to a white (d/d) recipient, enabled specific labelling of all mesodermal cells of the tail. Otherwise, mesodermal cells of the trunk and tail can not be distinguished, neither genetically nor morphologically. With this cell labelling approach, the entire tail mesoderm could be imaged in toto. Thus, measurements of the morphological changes of the PSM and cell tracking in 3D was possible during development. With this technique, posterior neural plate cells could be shown to form parts of the posterior neural tube, the entire posterior PSM and the somites of the tail. During this course of development, the PSM becomes longer but does not increase its volume. Only when forming the somites, an increase in volume could be measured in the mesoderm. Single-cell labelling showed an anterior shift of cell movement led by medial PSM cells and followed by more laterally located cells. The anterior displacement happens simultaneously to the posterior elongation of the embryo. A hypothetical push by newly generated cells at the tail tip could be ruled out. Mitotic cells were evenly distributed in all tissues of the tail with a low proliferation rate. The morphological changes and anterior relocations of the tail mesoderm could, therefore, mainly be explained by cell migration. Therefore, further analyses focussed on cell migration, particularly on cellular characteristics displayed during migration such as shape, orientation, volume, distribution and filopodia organisation to obtain more profound information about how PSM cells migrate and contribute to somite formation. The net movement of tail elongation is directed posteriorly regardless of anteriorly relocating PSM cells. That is only feasible if a lateral expansion of the PSM by laterally migrating PSM cells is counteracted. There have been no studies on the lateral boundary so far. In the axolotl, the PSM is covered laterally by a two-layered epidermis and a fibronectin-rich extracellular matrix. After removing the tail epidermis, operated embryos showed missing or malformed tails, especially with lateral and dorsal curvatures and shortenings. Tail mesoderm examined in these cases showed an increased PSM volume and a lateral expansion of the tissue. A nearly normal tail developed when, after removing the epidermis, the embryos developed in 1% agarose supplemented with fibronectin. In contrast, a simple covering of the PSM with a nitrocellulose membrane, incubation in the softer methylcellulose or in agarose without fibronectin did not rescue tail formation. The lateral pressure on the PSM and a fibronectin-rich extracellular matrix seem necessary to preserve the tissue architecture of the PSM during tail formation. This study unravels the behaviour of individual PSM cells during their morphogenesis from single cells in the posterior plate of the neurula until somite formation in the tail bud. Overall, with specific labelling of tail mesodermal cells, their contribution to PSM morphology could be elucidated, and a more detailed model of tail elongation could be proposed: The posterior expansion of the neural tube and notochord pushes the posterior neural plate tissue posteriorly and squeezes the cells into an elongated mediolaterally oriented form. Labelling experiments of small individual cell groups showed that the ventral posteriormost cells are the first to escape this pressure by relocating anteriorly. Then, more anteriorly located cells follow, as well as dorsally located cells. These movements explain the anterior turn. Thereby, mesodermal cells start to migrate randomly, become elongated and change their orientation from mediolateral to anterior-posterior. Random cell migration leads to homogeneous cell mixing, which results in an aligned uniform tissue of trunk and tail PSM. The lateral constriction by the epidermis channels the undirected migration movements in an anterior direction. In this way, cells are directed towards the site of somite formation, the PSM narrows, and the embryo elongates posteriorly. This extension model includes the individual cell behaviour, which on the whole shapes PSM morphology. The analysed dynamic morphological changes of the PSM can be linked to the developmental processes of the tail and the posterior elongation of the axis.:1 Introduction 1.1 Embryonic tail formation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.1.1 Mechanism of tail formation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.1.2 Molecular determination of cell populations in the tail bud . . . . . 5 1.2 Axial elongation of the vertebrate body plan . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 1.2.1 Anterior body elongation (elongation of the trunk) . . . . . . . . . 8 1.2.2 Posterior body elongation (tail elongation) . . . . . . . . . . . . . . 9 1.3 Studying tissue morphology during development . . . . . . . . . . . . 11 1.4 Aim of the project . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . 12 2 Materials 2.1 Chemicals and solutions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 2.2 Antibodies and dyes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 2.3 Techniqual equipment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 2.4 Software . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 3 Methods 3.1 Animals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 3.1.1 Breeding of axolotls and embryo collection . . . . . . . . . . . . 19 3.1.2 Injections with the vital dye DiI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 3.1.3 Tissue transplantation techniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 3.2 Immunohistochemical staining . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 3.2.1 Vibratome sections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 3.2.2 Whole-mount staining . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 3.3 Optical tissue clearing protocols . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 3.3.1 Ethyl cinnamate based optical tissue clearing protocol . . . . . . . 21 3.3.2 SeeDB optical clearing protocol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 3.4 Image analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 3.4.1 3D image generation and processing . . . . . . . . . . .. . . . . . 22 3.4.2 Length measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 3.4.3 Manual segmentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 3.4.4 Automatic segmentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 3.5 Determination of cellular parameters . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . 25 3.5.1 Cell shape . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 3.5.2 Cell and tissue volume . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 3.5.3 Cellular distribution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 3.5.4 Closest neighbour analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 3.5.5 Cell orientation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 3.5.6 Length and orientation of filopodia . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 3.5.7 Distance of cells to a plane . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 3.5.8 Mitotic rate and spindle orientation . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 4 Results 4.1 The presomitic mesoderm is associated with axial elongation. . . . . . 33 4.1.1 Elongation of the body axis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 4.1.2 Contribution of different tissues . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 4.1.3 Differential contribution of mesoderm and epidermis . . . . . . . . . 40 4.1.4 Dual potential of mesodermal progenitors . . . . . . . . . . . . . . . 42 4.1.5 Mesodermal tissue expansion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 4.2 Cellular behaviour influences mesodermal morphology . . . . . . . . . 50 4.2.1 Cell division . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 4.2.2 Positional changes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 4.2.3 Cellular characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 Cell shape changes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 Change of cell orientation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 Orientation of filopodia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 Cell distribution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 4.3 The epidermis fascilitates mesodermal tissue integrity . . . . . . .. . . . 67 4.3.1 Mesodermal tissue integrity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 4.3.2 Malformed tails after epidermis removal . . . . . . . . . . . . . . . 70 4.3.3 Alteration in mesodermal tissue dimensions . . . . . . . . . . . . . 73 4.3.4 Alteration of cell density after epidermis removal . . . . . . . . . . 77 4.3.5 Rescue of tail formation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 5 Discussion 5.1 Cell migration of the presomitic mesodermal cells . . . . . . . . .. . . . 85 5.1.1 Continuity of gastrulation movements . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 5.1.2 Directed migration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 5.1.3 Random cell migration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 5.1.4 Lateral mechanical constriction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 5.2 Non-volumetric growth of the presomitic mesoderm . . . . . . . . . . . . . 91 5.3 Models of tail presomitic mesoderm formation . . . . . . . . . . . . . . . . 93 / Der Schwanz der Wirbeltiere ist bei jeder Art einzigartig und erfüllt ein breites Spektrum an Funktionen. Beim Salamander Axolotl (Ambystoma mexicanum), macht der Schwanz ein Drittel der gesamten Körperlänge aus und ist zum Schwimmen notwendig. Trotz seiner Größe stammen die meisten Gewebe des Schwanzes von der posterioren Neuralplatte der Neurula ab. Obwohl der größte Teil der Neuralplatte neuronale Strukturen des Zentralnervensystems hervorbringt, entwickelt sich der posteriore Teil der Neuralplatte überwiegend zu präsomitischem Mesoderm (PSM), das Muskeln, Knochen und Knorpel des Schwanzes und des hinteren Rumpfes bildet. Während der Entwicklung kehrt die posteriore Neuralplatte ihre Orientierung in einer anterioren Drehbewegung um (Taniguchi et al., 2017). Zellen der hintersten Plattenregion werden in eine anteriore Position verschoben, während zuvor anteriorere Neuralplattenzellen an einer posterioren Stelle landen. Gleichzeitig verlängert sich das axiale Neuralrohr und das Notochord nach posterior. Das PSM, das sich bilateral zur Zentralachse entwickelt, ist im Prozess der Schwanzverlängerung involviert, während es gleichzeitig an seinem vorderen Ende neue Somiten bildet. Es ist immer noch unklar, welche morphologischen Veränderungen das PSM durchläuft, um die Schwanzbildung und die posteriore Ausdehnung des Embryos zu ermöglichen. Darüber hinaus ist unbekannt, auf welche Weise PSM-Zellen ihre Form, Orientierung, ihr Migrationsverhalten und ihre Verteilung ändern, die für eine Veränderung der PSM- und Somitenmorphologie erforderlich sind. Mit homotopen Gewebetransplantationen von posterioren Neuralplattenzellen von einem gfp-exprimierenden Spender auf einen weißen (d/d) Empfänger, konnte eine spezifische Markierung aller mesodermalen Zellen des Schwanzes erreicht werden. Andernfalls können mesodermale Zellen des Rumpfes und des Schwanzes weder genetisch noch morphologisch unterschieden werden. Mit diesem Zellmarkierungsansatz konnte das gesamte Schwanzmesoderm in toto abgebildet werden. So waren Messungen der morphologischen Veränderungen des PSM und Zellverfolgung in 3D während der Entwicklung möglich. Mit dieser Technik konnte gezeigt werden, dass die Zellen der posterioren Neuralplatte Teile des posterioren Neuralrohrs, das gesamte posteriore PSM und die Somiten des Schwanzes bilden. Dabei wird das PSM länger, ohne sein Volumen zu vergrößern. Erst während der Bildung von Somiten wurde eine Volumenzunahme gemessen Einzelzellmarkierungen zeigten eine anteriore Verschiebung der Zellen, angeführt von medialen PSM-Zellen und gefolgt von lateral gelegenen Zellen. Diese anteriore Verschiebung geschieht gleichzeitig mit der posterioren Streckung des Embryos. Ein hypothetischer Schub durch neugebildete Zellen an der Schwanzspitze konnte ausgeschlossen werden. Mitotischen Zellen waren gleichmäßig in allen Geweben des Schwanzes verteilt und wiesen eine geringe Proliferationsrate auf. Die morphologischen Veränderungen und anterioren Verlagerungen des Schwanzmesoderms können daher hauptsächlich durch Zellmigration erklärt werden. Die Analysen konzentrierten sich daher auf die Zellmigration, insbesondere auf die zellulären Charakteristika, die sich während der Migration zeigen, wie z.B. Form, Orientierung, Volumen, Verteilung und Filopodienorganisation. So konnten neue Informationen darüber gewonnen werden, wie PSM-Zellen wandern und zur Somitenbildung beitragen. Die Nettobewegung der Schwanzverlängerung ist, unabhängig von nach anterior wandernden PSM-Zellen, nach posterior gerichtet. Das ist nur möglich, wenn einer lateralen Ausdehnung des PSM durch ungerichtet migrierenden Zellen entgegengewirkt wird. Über die Rolle einer laterale Begrenzung bei diesem Prozess gibt es bisher keine Untersuchungen. Beim Axolotl ist das PSM seitlich von einer zweischichtigen Epidermis und einer Fibronektin-reichen extrazellulären Matrix bedeckt. Nach Entfernung der Schwanzepidermis zeigten operierte Embryonen fehlende oder missgebildete Schwänze, insbesondere mit einer lateralen und dorsalen Krümmung und einer Verkürzung. Untersuchungen des Schwanzmesoderms zeigten ein erhöhtes PSM-Volumen und eine laterale Ausdehnung des Gewebes. Ein nahezu normaler Schwanz entwickelte sich, wenn die Embryonen nach Entfernung der Epidermis mit 1% Agarose, ergänzt mit Fibronektin, bedeckt wurden. Im Gegensatz dazu konnte eine einfache Abdeckung des PSM mit einer Nitrozellulosemembran, die Inkubation in der weicheren Methylzellulose oder in Agarose ohne Fibronektin die Schwanzbildung nicht normalisieren. Der seitliche Druck auf das PSM und eine Fibronektin-reiche extrazelluläre Matrix scheinen notwendig zu sein, um die Gewebearchitektur des PSM während der Schwanzbildung zu erhalten. Diese Studie zeigt das Verhalten einzelner PSM-Zellen während der Morphogenese der hinteren Neuralplatte bis zur Somitenbildung. Insgesamt konnte durch die spezifische Markierung von mesodermalen Zellen des Schwanzes deren Beitrag zur PSM-Morphologie aufgeklärt und ein detaillierteres Modell der Schwanzverlängerung vorgeschlagen werden: Die posteriore Ausdehnung des Neuralrohrs und des Notochords schiebt das posteriore Neuralplattengewebe nach hinten und quetscht die Zellen in eine verlängerte, mediolateral orientierte Form. Markierungsexperimente einzelner Zellgruppen zeigten, dass die ventralen, posterior gelegenen Zellen diesem Druck als erste entkommen, indem sie sich nach anterior verschieben. Ihnen folgen weiter anterior gelegene Zellen sowie dorsal gelegene Zellen. Diese Bewegungen erklären die anteriore Drehung. Dabei beginnen mesodermale Zellen ungerichtet zu wandern, verlängern sich und ändern ihre Orientierung von mediolateral nach anterior-posterior. Die ungerichtete Zellwanderung führt zu einer homogenen Zelldurchmischung, so dass zusammen mit dem PSM des Rumpfes ein einheitliches Gewebe gebildet wird. Die laterale Begrenzung durch die Epidermis kanalisiert die ungerichteten Migrationsbewegungen in anteriore Richtung. Auf diese Weise werden die Zellen in Richtung der Somitenbildungsstelle gelenkt, das PSM verengt sich, und der Embryo streckt sich nach hinten. Dieses Ausdehnungsmodell beinhaltet das individuelle Zellverhalten, das insgesamt die Morphologie des PSM prägt. Die analysierten dynamischen morphologischen Veränderungen des PSM können mit Schwanzentwicklungsprozessen und der posterioren Elongation der Achse in Verbindung gebracht werden.:1 Introduction 1.1 Embryonic tail formation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.1.1 Mechanism of tail formation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.1.2 Molecular determination of cell populations in the tail bud . . . . . 5 1.2 Axial elongation of the vertebrate body plan . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 1.2.1 Anterior body elongation (elongation of the trunk) . . . . . . . . . 8 1.2.2 Posterior body elongation (tail elongation) . . . . . . . . . . . . . . 9 1.3 Studying tissue morphology during development . . . . . . . . . . . . 11 1.4 Aim of the project . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . 12 2 Materials 2.1 Chemicals and solutions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 2.2 Antibodies and dyes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 2.3 Techniqual equipment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 2.4 Software . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 3 Methods 3.1 Animals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 3.1.1 Breeding of axolotls and embryo collection . . . . . . . . . . . . 19 3.1.2 Injections with the vital dye DiI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 3.1.3 Tissue transplantation techniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 3.2 Immunohistochemical staining . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 3.2.1 Vibratome sections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 3.2.2 Whole-mount staining . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 3.3 Optical tissue clearing protocols . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 3.3.1 Ethyl cinnamate based optical tissue clearing protocol . . . . . . . 21 3.3.2 SeeDB optical clearing protocol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 3.4 Image analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 3.4.1 3D image generation and processing . . . . . . . . . . .. . . . . . 22 3.4.2 Length measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 3.4.3 Manual segmentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 3.4.4 Automatic segmentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 3.5 Determination of cellular parameters . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . 25 3.5.1 Cell shape . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 3.5.2 Cell and tissue volume . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 3.5.3 Cellular distribution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 3.5.4 Closest neighbour analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 3.5.5 Cell orientation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 3.5.6 Length and orientation of filopodia . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 3.5.7 Distance of cells to a plane . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 3.5.8 Mitotic rate and spindle orientation . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 4 Results 4.1 The presomitic mesoderm is associated with axial elongation. . . . . . 33 4.1.1 Elongation of the body axis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 4.1.2 Contribution of different tissues . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 4.1.3 Differential contribution of mesoderm and epidermis . . . . . . . . . 40 4.1.4 Dual potential of mesodermal progenitors . . . . . . . . . . . . . . . 42 4.1.5 Mesodermal tissue expansion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 4.2 Cellular behaviour influences mesodermal morphology . . . . . . . . . 50 4.2.1 Cell division . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 4.2.2 Positional changes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 4.2.3 Cellular characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 Cell shape changes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 Change of cell orientation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 Orientation of filopodia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 Cell distribution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 4.3 The epidermis fascilitates mesodermal tissue integrity . . . . . . .. . . . 67 4.3.1 Mesodermal tissue integrity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 4.3.2 Malformed tails after epidermis removal . . . . . . . . . . . . . . . 70 4.3.3 Alteration in mesodermal tissue dimensions . . . . . . . . . . . . . 73 4.3.4 Alteration of cell density after epidermis removal . . . . . . . . . . 77 4.3.5 Rescue of tail formation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 5 Discussion 5.1 Cell migration of the presomitic mesodermal cells . . . . . . . . .. . . . 85 5.1.1 Continuity of gastrulation movements . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 5.1.2 Directed migration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 5.1.3 Random cell migration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 5.1.4 Lateral mechanical constriction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 5.2 Non-volumetric growth of the presomitic mesoderm . . . . . . . . . . . . . 91 5.3 Models of tail presomitic mesoderm formation . . . . . . . . . . . . . . . . 93

Le maïs-grain (Zea mays L.) est la principale culture céréalière au Québec. Son rendement est très influencé par la compétition des mauvaises herbes. Le premier objectif de cette étude est d'évaluer la période critique de désherbage dés mauvaises herbes dans le maïs à deux stations situées dans les régions de Montréal et M Québec durant les années 2004 et 2005. Les traitements appliqués pour déterminer la période critique de compétition sont basés sur le stade foliaire du maïs. Le deuxième objectif est de savoir si dans les conditions de champ, les premiers signes de variations du ratio rouge sur rouge lointain coïncident avec le développement d'une réponse morphologique d'évitement de l'ombre par le maïs (élongation des entre-noeuds, augmentation de la surface foliaire, augmentation du ratio de la biomasse sèche des parties aériennes sur celle des racines). Cette réponse peut être un important facteur pour expliquer la compétition hâtive des adventices avec le maïs. La biomasse sèche des parties aériennes et des racines, la surface foliaire, la hauteur du maïs ainsi que le ratio rouge sur rouge lointain de la lumière environnante ont été mesurés à chaque stade foliaire du maïs pour deux traitements : enherbé et désherbé durant toute la saison de croissance. En utilisant une perte de rendement acceptable de 5%, la période critique de désherbage s'est située entre les stades 4 et 10 feuilles dans la région de Québec. La période critique dans la région de Montréal n'a pu être déterminée à cause de la superposition des deux courbes de période critique. Ceci indique qu'un seul désherbage était suffisant au stade 8 feuilles pour prévenir les pertes de rendement. Concernant l'étude sur la morphologie, la seule caractéristique d'évitement de l'ombre présente en début de saison est l'élongation des entre-noeuds qui apparaît au stade 4 feuilles. / Field corn (Zea mays L.) is the main grain crop in Québec. Corn yields are markedly influenced by weed competition. During 2004 and 2005, the critical period of weed control in field corn was evaluated at two locations (Montréal and Québec city area). The treatments applied to determine the critical period of competition were based on corn leaf stages. In addition, corn shoot and root dry weights, leaf area, height and the red/ far-red ratio of the light environment, were measured at each of these corn leaf stages for two treatments: season long weedy plots and weed-free control plots. The main objective of this study is to determine if under field conditions, the red: far-red ratio has an influence on corn morphology through the development of shade avoidance response (elongated internodes, greater leaf area, low root to shoot dry weight ratio). This response may be an important factor for explaining the early-season weed competition in corn. Using an acceptable 5% yield loss, the critical period is between 4- and 10- leaf stage at the Québec location. The critical period in the Montréal location could not be determined since the curves to establish the critical period overlap. This indicates that a single weed control at the 8- leaf stage was sufficient to prevent yield loss in corn. The study of corn morphology study indicates that the internodes elongation is the only shade avoidance characteristic present on corn seedlings early in the season at the 4- leaf stage.

In Griechisch werden Transitivitätsänderungen durch non-aktives Genus Verbi (Voice) ausgedrückt, was zu einer morphologischen Unterspezifikation führt. Grundsätzlich können passive und reflexive Verben im Griechischen (neben anderen Strukturen) mit derselben Form ausgedrückt werden. Oft ist der Kontext das einzige Mittel zur Disambiguierung. Diese Studie untersucht den Erwerb von Transitivitätsalternationen (transitivity alternations) bei griechischen monolingualen Kindern im Vergleich zu zwei zweisprachigen Populationen, nämlich griechisch-deutschen und griechisch-englischen Kindern im Alter zwischen 4 und 8 Jahren. Es wird untersucht, ob beim Erwerb der jeweiligen morphologischen Systeme die dominante Sprache, in diesem Fall Deutsch bzw. Englisch, mit der Erbsprache (Heritage- sprache) Griechisch interagiert. Englisch und Deutsch unterscheiden sich vom Griechischen, indem sie Reflexivität und Passivierung anders ausdrücken, und stellen deswegen ein in- teressantes Forschungsgebiet dar. In der Studie wurden 80 zweisprachige Kinder sowie 40 einsprachige Kinder untersucht. Sie sollten die folgenden “Spiele” absolvieren: Ren- frews (1998) expressive Vokabelaufgabe, angepasst an das Griechische von Vogindroukas (2009), sowie zwei experimentelle Aufgaben: eine Wahrheitsbewertungsaufgabe (truth-value judgement task) und eine Handlungsaufgabe (act-out task). Die Ergebnisse zeigen, dass Passive Verben sind hingegen am schwierigsten zu verstehen und zu produzieren, sowohl für zweisprachige als auch für monolinguale griechische Kinder. / In Greek, transitivity alternations are expressed using the non-active voice resulting in a morphological underspecification. Essentially, passives and reflexives in Greek, among other structures, can be expressed using the same form; context is often the only means of disambiguation. This study investigates the acquisition of transitivity alternations in Greek comparing two bilingual populations namely, Greek-German and Greek-English bilinguals between the ages of 4 and 8. This study was motivated by the lack of research on the acquisition of transitivity alternations in bilingual populations. It examines whether the dominant language, in this case German and English respectively, interacts with the heritage language, Greek, as they both evolve morphologically. English and German differ from Greek in the way they express reflexivity and passivisation and posed an interesting area of research. 80 bilingual children as well as 40 monolingual children a baseline task: Renfrew’s (1998) Expressive Vocabulary Task adapted for Greek by Vogindroukas (2009) and two experimental tasks: a truth-value judgement task (TVJT) and an act-out task (AOT). The findings show that children across populations scored worst in passives thus replicating the results in previous literature.

Les spores de Glomus intraradices nouvellement formées sont soumises à un processus de dormance intrinsèque, levé par un passage à 4°C d'un minimum de 14 jours. Des changements morphologiques apparaissent au cours de ce processus, tels que, sans les 14 jours minimaux au froid, les spores mises à germer meurent majoritairement ou forment des patrons de croissance particuliers, confinés autour de la spore, très ramifiés, et dépourvus d'hyphes principaux. En revanche, dès que les 14 jours de rigueur au froid sont respectés, le taux de mortalité des spores mises à germer diminue et des hyphes principaux s'individualisent et s'allongent sur plusieurs centimètres. L'examen des processus morphologiques dans la littérature a révélé que le principe dimorphique se rencontrait tout au long du cycle de croissance externe du champignon MA, les hyphes tantôt formant de fines ramifications, les ± FB ¿ (Fine-Branching), tantôt s'allongeant sous la forme d'hyphes principaux, les ± RH ¿ (Runner-Hyphae). En phase germinative, les FB semblent apparaître en situation de stress. En phase pré-symbiotique, les FB sont représentés essentiellement par des structures ± fan-like ¿, les RH apparaissant dans le cas des rares colonisations racinaires directes. En phase extraradicale, les RH caractérisent les gros hyphes structuraux à partir desquels se ramifient des FB. Une nouvelle approche quantitative a été développée pour évaluer la croissance des hyphes, basée sur la mesure des dimensions fractales (DF). Cette technique a été appliquée à quatre souches de champignons MA du genre Glomus cultivées in vitro, soumises à l'influence de différentes molécules stimulant ou inhibant la croissance. La technique s'avère particulièrement efficace pour mesurer les FB germinatifs et les hyphes extraradicaux. La méthode traditionnelle de Grid-Line intersect (GL) demeure utile pour mesurer la longueur des RH germinatifs.

Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2020-2021 / En biologie cellulaire, la microscopie optique est couramment utilisée pour visualiser et caractériser la présence et la morphologie des structures biologiques. Suite à l’acquisition, un expert devra effectuer l’annotation des structures pour quantification. Cette tâche est ardue, requiert de nombreuses heures de travail, parfois répétitif, qui peut résulter en erreurs d’annotations causées par la fatigue d’étiquetage. L’apprentissage machine promet l’automatisation de tâches complexes à partir d’un grand lot de données exemples annotés. Mon projet de maîtrise propose d’utiliser des techniques faiblement supervisées, où les annotations requises pour l’entraînement sont réduites et/ou moins précises, pour la segmentation de structures neuronales. J’ai d’abord testé l’utilisation de polygones délimitant la structure d’intérêt pour la tâche complexe de segmentation de la protéine neuronale F-actine dans des images de microscopie à super-résolution. La complexité de la tâche est supportée par la morphologie hétérogène des neurones, le nombre élevé d’instances à segmenter dans une image et la présence de nombreux distracteurs. Malgré ces difficultés, l’utilisation d’annotations faibles a permis de quantifier un changement novateur de la conformation de la protéine F-actine en fonction de l’activité neuronale. J’ai simplifié davantage la tâche d’annotation en requérant seulement des étiquettes binaires renseignant sur la présence des structures dans l’image réduisant d’un facteur 30 le temps d’annotation. De cette façon, l’algorithme est entraîné à prédire le contenu d’une image et extrait ensuite les caractéristiques sémantiques importantes pour la reconnaissance de la structure d’intérêt à l’aide de mécanismes d’attention. La précision de segmentation obtenue sur les images de F-actine est supérieure à celle des annotations polygonales et équivalente à celle des annotations précises d’un expert. Cette nouvelle approche devrait faciliter la quantification des changements dynamiques qui se produisent sous le microscope dans des cellules vivantes et réduire les erreurs causées par l’inattention ou le biais de sélection des régions d’intérêt dans les images de microscopie. / In cell biology, optical microscopy is commonly used to visualize and characterize the presenceand morphology of biological structures. Following the acquisition, an expert will have toannotate the structures for quantification. This is a difficult task, requiring many hours ofwork, sometimes repetitive, which can result in annotation errors caused by labelling fatigue.Machine learning promises to automate complex tasks from a large set of annotated sampledata. My master’s project consists of using weakly supervised techniques, where the anno-tations required for training are reduced and/or less precise, for the segmentation of neuralstructures.I first tested the use of polygons delimiting the structure of interest for the complex taskof segmentation of the neuronal protein F-actin in super-resolution microscopy images. Thecomplexity of the task is supported by the heterogeneous morphology of neurons, the highnumber of instances to segment in an image and the presence of many distractors. Despitethese difficulties, the use of weak annotations has made it possible to quantify an innovativechange in the conformation of the F-actin protein as a function of neuronal activity. I furthersimplified the annotation task by requiring only binary labels that indicate the presence ofstructures in the image, reducing annotation time by a factor of 30. In this way, the algorithmis trained to predict the content of an image and then extract the semantic characteristicsimportant for recognizing the structure of interest using attention mechanisms. The segmen-tation accuracy obtained on F-actin images is higher than that of polygonal annotations andequivalent to that of an expert’s precise annotations. This new approach should facilitate thequantification of dynamic changes that occur under the microscope in living cells and reduceerrors caused by inattention or bias in the selection of regions of interest in microscopy images.

La présente étude examine et compare le comportement de deux nanocomposites à base de particules sphériques (SiO2 et TiO2) générées in situ au sein d'une matrice PDMS par le procédé sol-gel. La synthèse des réseaux PDMS-SiO2 et PDMS-TiO2 a été effectuée en utilisant plusieurs catalyseurs pour obtenir des morphologies différentes. Pour le suivi des réactions de synthèse et la détermination des taux de silice ou d'oxyde de titane, la pesée et la spectroscopie infrarouge ont été utilisées. La morphologie, l'état de dispersion, l'interaction polymère-charge, la dégradation thermique et les propriétés mécaniques ont été caractérisés et comparés au travers de plusieurs méthodes : 1) La spectroscopie IR à transmission pour la présence d'eau dans les nanocomposites ; 2) La MET et le SANS pour la dispersion et la morphologie ; 3) La DSC, la RMN du proton, la TSDC et le gonflement pour l'interaction polymère-charge ; 4) L'ATG pour la dégradation thermique ; 5) La Traction unixiale et la mesure dynamique pour les propriétés mécaniques. Des différences et des similitudes ont été observées entre les réseaux PDMS-SiO2 et PDMS-TiO2. Les deux types de réseaux aboutissent à un bon renforcement avec une amélioration des modules élastiques et des propriétés de rupture selon le catalyseur utilisé. Des différences apparaissent sur la forme des courbes de traction (avec un comportement plastique plus marqué sur les échantillons TiO2) et on note l'absence d'effet Payne pour les réseaux PDMS-SiO2 contrairement aux réseaux PDMS-TiO2. Les systèmes PDMS-SiO2 montrent une amélioration des propriétés thermiques par rapport au réseau non-chargé. De plus cette amélioration est liée aux conditions de synthèse et notamment à la nature du catalyseur. En effet, l'amélioration des propriétés thermiques est meilleure dans les échantillons catalysés avec le DEA. Pour les échantillons PDMS-TiO2, on a plutôt une dégradation des propriétés thermiques, les échantillons chargés de TiO2 se dégradant plus vite que le réseau non chargé et à plus faible température. Toutes les différences et similitudes observées ont pu être reliées à la nature de la charge, à la différence de morphologie (taille des particules, existence d'un réseau percolant de charge etc...) et à la qualité de l'interface PDMS-SiO2 ou PDMS-TiO2.

Les oxydes à base de Cérium, ont fait l'objet de nombreuses études ces dernières décennies et se sont révélés des matériaux de choix, dans le domaine de la catalyse hétérogène. L'objectif à l'heure actuelle, est donc d'accroître la réactivité de ces oxydes, tout en élargissant leur gamme de températures optimales d'utilisation. Dans ce contexte particulier, il semble possible de moduler les propriétés des oxydes à base de cérium en contrôlant la morphologie des cristallites. Ce travail de thèse a donc été consacré à la détermination, l'élaboration et à la caractérisation de matériaux oxydes à base de cérium de morphologies contrôlées. Nous avons tout d'abord déterminé cristallographiquement et thermodynamiquement les morphologies accessibles au système étudié puis par traitement hydrothermale assistée par chauffage micro-ondes nous avons synthétisé les dites morphologies. Après caractérisation de la réactivité par ATG et thermographie Infrarouge nous avons optimisé ces matériaux par un dopage extrinsèque tout d'abord (dépôt de métaux précieux), puis par un dopage intrinsèque ensuite (Yttrium et Fer). Enfin, l'obtention de morphologies non accessibles cristallographiquement nous a amené à approfondir le(s) processus de germination croissance de ces particules et la forte réactivité des matériaux dopés fer nous a poussé à une caractérisation fine de la microstructure de ces matériaux. Au final nous avons pu corréler l'influence de la morphologie des cristallites sur la réactivité propre de l'ensemble des familles de matériaux étudiés.

Cette thése est une synthèse de la morphologie glaciare de la vallée de l'Arve entre Chamonix et Annemasse. Un schéma paléomorphologique est proposé