Ce manuscrit de thèse présente les résultats de travaux concernant les effets des transitoires thermiques sur la précipitation des phases intermétalliques dans le superalliage base nickel Inconel 718® et les conséquences de cette précipitation sur les propriétés mécaniques de cet alliage. Ces travaux se concentrent sur une approche couplée capable de décrire l’évolution de la précipitation de la phase γ'' et ses conséquences sur la limite d’élasticité de l’Inconel 718®. L’état de précipitation est modélisé grâce à l’implémentation des équations de la théorie classique de germination et de croissance, modifiées afin de prendre en compte la géométrie en plaquette des précipités γ''. Ce modèle de précipitation est ensuite validé par des données expérimentales issues de la littérature mais également d’observations au microscope électronique en transmission et d’essais de diffusion de neutrons aux petits angles. La distribution de taille de la phase γ'' ainsi simulée est utilisée comme donnée d’entrée d’un modèle de prédiction de la limite d’élasticité précipitation-dépendant. Ces limites d’élasticité simulées sont enfin comparées à des résultats expérimentaux issus d’essais de traction. Une maquette de soudage a ensuite été réalisée afin de tester le modèle de prévision de limite d’élasticité pour des transitoires thermiques, dans un cas industriel. / This thesis manuscript presents the results of work concerning the effects of thermal transients on the precipitation of intermetallic phases in the nickel-based superalloy Inconel 718® and the consequences of this precipitation on the mechanical properties of this alloy. This work focuses on a coupled approach capable of describing the evolution of the precipitation of the γ'' phase and its consequences on the yield strength of the Inconel 718®. The precipitation state is modeled thanks to the implementation of the equations of the classical germination and growth theory, modified to take into account the platelet geometry of the γ'' precipitates. This precipitation model is then validated by experimental data from the literature but also from transmission electron microscope observations and small angle neutron scattering tests. The size distribution of the γ'' phase thus simulated is used as the input data of a model for predicting the precipitation-dependent elasticity limit. These simulated elasticity limits are finally compared with experimental results from tensile tests. A welding model was then made to test the elastic yield prediction model for thermal transients in an industrial case.

Orientador: José de Anchieta de Castro e Horta Júnior / Resumo: A associação do baixo peso ao nascer com alto risco de doenças como obesidade, diabete tipo 2 e doenças cardiovasculares na vida adulta levaram à hipótese da “Origem Desenvolvimentista da Saúde e Doença” (DOHaD). Nessa hipótese, Programação se refere às adaptações executadas pelo organismo frente a insultos ocorridos durante seu desenvolvimento, gerando efeitos permanentes ou não na estrutura e função de órgãos. A nutrição materna durante o desenvolvimento do indivíduo é considerada um importante indutor de Programação, visto que a deficiência de nutrientes, durante a prenhez e a lactação, provoca alterações significativas no peso corpóreo, no balanço energético, na ingestão alimentar e na expressão de neuropeptídeos. O hormônio concentrador de melanina (MCH) e o transcrito regulado pela cocaína e anfetamina (CART) são neuropeptídeos expressos na área hipotalâmica lateral (LHA), que participam da regulação do balanço energético e do comportamento alimentar, nos quais o MCH desempenha papel orexígeno e o CART, anorexígeno. Nosso objetivo foi analisar o número e a distribuição de neurônios MCH e CART e sua ultraestrutura na LHA de ratos cujas mães foram submetidas à restrição alimentar durante a prenhez e lactação. Fêmeas prenhes Wistar foram separadas em dois grupos experimentais: grupo controle (GC), dieta padrão ad libitum, e grupo restrição calórica (GR), dieta de 50% de restrição em relação ao grupo controle durante os períodos de prenhez e lactação. Foram avaliados o núme... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The association between lower birth weight and an increased risk of obesity, diabetes type 2 and cardiovascular diseases in adult life led to Developmantal Origins of Health and Disease (DOHaD) hypothesis. In this hypothesis, programming is related to the adjustments performed by the organism to insults occurring at key stages of their development, which may lead to long-lasting effects in the organs structure and function. Maternal nutrition during critical periods of individual development is considered an important Programming inductor, since the nutrient deficiency during pregnancy and lactation causes significant changes in body weight, energy balance, food intake and neuropeptides expression. The melanin-concentrating hormone (MCH) and the cocaine- and amphetamine-regulated transcript (CART) are neuropeptides expressed in the lateral hypothalamic area (LHA) that are involved in the regulation of energy balance and feeding behavior in which MCH plays an orexigenic role and CART an anorexigenic one. Thus, our aim was to analyze the number and the distribution of MCH and CART and the ultrastructure of these neurons in the LHA of rats whose mothers were subjected to food restriction during pregnancy and lactation. After pregnancy confirmation, female Wistar rats were divided in two groups: control group (CG), ad libitum standard diet, and caloric restriction group (RG), 50% diet restriction compared to the control group during pregnancy and lactation. After birth, the numbe... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

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As lesões tendíneas são uma das mais comuns que ocorrem nos esportes, sua freqüência é de 10 a 55% de todas as lesões ocorridas. A cabeça medial do músculo gastrocnêmio (GCm) é constituído por duas regiões bem distintas: uma região profunda \"vermelha\" e uma região superficial \"branca\". Dada essa característica de distribuição dos tipos de fibras, torna-se possível determinar se, no mesmo músculo, a tenotomia afeta as fibras de maneira diferente, dependendo do tipo de fibra predominante em cada região. O objetivo deste estudo foi avaliar o efeito da tenotomia e tenorrafia experimental na GCm. Foram usados 38 ratos Wistar machos pesando aproximadamente 300 g divididos em três grupos: Controle (C), Tenotomizado (T) e Tenorrafiado (R), avaliados aos 14 e 21 dias pós-cirurgia. Os animais foram mantidos sob as mesmas condições de alojamento, alimentação, temperatura umidade e luz. No grupo T, o tendão calcâneo do membro pélvico esquerdo foi dissecado e seccionado transversalmente no terço médio. No grupo R, este mesmo tendão foi imediatamente submetido à sutura de Kessler modificada após a tenotomia. Foram realizadas seções de 10 µm de espessura em criostato e, em seguida, estas secções foram submetidas às técnicas da hematoxilina e eosina, picro-sirius, NADH-tr e para análise em microscopia eletrônica de transmissão A significância estatística das diferenças inter-grupos foi determinada pela análise de variância, (ANOVA) e foi aceito p <0,05. Foram encontradas diferenças significativas entre os grupos C, T e R. Observou-se uma grande variação no tamanho e formato das fibras musculares e, ainda, uma desorientação e degeneração das miofibrilas e desorganização dos sarcômeros nos animais do grupo T. Ambos os grupos, T e R, apresentaram diminuição da área de secção transversa e comprimento da GCm. / Tendon injuries are one of the most commonly occurring in sports, its frequency is 10 to 55% of all injuries. The medial head of gastrocnemius muscle (GCm) consists of two clearly distinct regions: a deep region \"red\" and, a superficial region \"white\". Because of that characteristic distribution of fiber types, it becomes possible to determine if the same muscle tenotomy affects differently, depending on the predominant fiber type in each region. The aim of this study was to evaluate the effect of experimental tenotomy and tenorrhaphy on GCm. We used 38 male Wistar rats weighing approximately 300 g divided into three groups: control (C), tenotomized (T) and Tenorraphized (R). They were evaluated at 14 and 21 days after the surgery. Animals were kept under the same conditions of accommodation, feeding, temperature, humidity and light. In T group, calcaneal tendon of the left pelvic limb was dissected and sectioned in the middle third. In R group, the same tendon was immediately submmitted to the modified Kessler suture after tenotomy. Sections were performed in 10 µm thick in a cryostat and they were then stained according to hematoxylin and eosin, Picrosirius, NADH-tr methods and they were analyzed by transmission electron microscopy. The statistical significance of inter-group differences was determined by analysis of variance (ANOVA) and was accepted p<0.05. Significant differences were found between C, T and R groups. There was a wide variation in size and shape of muscle fibers and also a disorientation and degeneration of myofibrils and disorganization of sarcomeres in T group. Both T and R groups showed a decrease in cross-sectional area and length of the GCm.

Recentemente, os lasers de pulsos ultracurtos têm sido avaliados para o preparo dos tecidos duros dentais devido à sua habilidade de reduzir os efeitos térmicos resultantes da irradiação. O objetivo deste estudo foi avaliar a efetividade de união de 3 sistemas adesivos à dentina preparada com o laser de femtossegundos (10-15 s). Para isso, 60 terceiros molares foram preparados com o laser de femtossegundos (1.450 nm; 0,3W; 100.000Hz) ou ponta diamantada, divididos em 3 subgrupos (n=10) restaurados utilizando o adesivo condicione e lave de 3 passos Optibond FL (OFL; Kerr), o autocondicionante de 2 passos Clearfil SE (CSE; Kuraray) ou o autocondicionante de 1 passo G-aenial Bond (GAB; GC). Após 1 semana de armazenamento em água, os dentes foram seccionados (1,0x1,0 mm) e testados imediatamente e após 6 meses de armazenamento. Vinte e quatro amostras adicionais foram preparadas com o laser ou ponta diamantanda conforme descrito acima. Seis amostras foram seccionadas em espécimes menores e aleatoriamente preparados para observação das características morfológicas da superfície (n=3) e subsuperfície (n=3) em Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV) (n=3) e Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET) (n=3). As outras 18 amostras foram restauradas com os sistemas adesivos supramencionados, seccionados em espécimes menores e distribuídos para avaliação da interface adesiva em MEV (n=3) e padrão de nanoinfiltração após 1 semana (n=2) e 6 meses (n=2) em MET. O modelo linear de efeitos mistos (=0,05) revelou um efeito significante dos fatores adesivo, armazenagem e a interação preparo x armazenagem na resistência de união. Todos os adesivos apresentaram uma redução significante da resistência de união após 6 meses de armazenamento (p<0,0001) para ambos os tipos de preparo. Com relação ao sistema adesivo, a única diferença verificada foi o maior valor de resistência de união do GAB quando aplicado sobre as superfícies irradiadas (56,71±10,72 MPa) quando comparadas com as preparadas com ponta diamantada (43,14±14,93 MPa) após 1 semana de armazenamento. A análise de fratura revelou fraturas mistas, adesivas e coesivas em dentina para ambos os métodos de preparo com um discreto aumento do número de fraturas mistas após 6 meses de armazenamento exceto para o GAB, que apresentou principalmente fraturas adesivas e mistas. A análise em MEV revelou uma fina camada de debris sobre a superfície da dentina irradiada e a hibridização com todos os sistemas adesivos resultou num íntimo contado da interface adesiva com o substrato. A análise em MET da subsuperfície irradiada revelou fibrilas colágenas preservadas. A análise da interface adesiva revelou um aumento dos depósitos de prata na camada híbrida para todos os adesivos, após 6 meses de armazenamento, independentemente do tipo de preparo. Apenas o GAB apresentou maiores depósitos de prata após 1 semana de armazenamento para as superfícies preparadas com ponta diamantada. A irradiação com o laser de femtossegundos não reduziu a receptividade da dentina aos sistemas adesivos, resultando em valores de resistência de união similares aos obtidos com a ponta diamantada; além de uma ótima interação do substrato com os sistemas adesivos e deposições de prata similares àquelas obtidas com a ponta diamantada. / Recently, the applicability of ultrashort pulsed lasers has been studied for dental hard-tissue irradiation because of its reduced residual thermal damage. The aim of this study was to determine the bonding effectiveness of 3 contemporary adhesive systems to dentin prepared by femtosecond (10-15 sec) laser-irradiation. For this, 60 third molars were prepared either by the femtosecond laser (1450 nm; 0.3W; 100,000Hz) or by bur, randomly divided into 3 subgroups (n=10) and restored with a composite using either the 3-step etch-and-rinse adhesive Optibond FL (OFL; Kerr), the 2-step self-etch adhesive Clearfil SE (CSE; Kuraray) or the 1-step self-etch adhesive G-aenial Bond (GAB; GC). After 1-week water storage, the teeth were sectioned (1.0x1.0 mm) and half of the specimens were tested until failure using a micro-tensile bond-strength (TBS) approach. The other half was stored in water and tested after 6 months. Twenty-four additional dentin samples were exposed to the diamond bur and the laser, following the same abovementioned parameters. Three samples of each treatment were sectioned in smaller specimens in order to be characterized for surface (n=3) and cross-sectional morphological analysis using Scanning Electron Microscopy (SEM) (n=3) and Transmission Electron Microscopy (TEM) (n=3). The other eighteen samples were hybridized with the abovementioned adhesive systems, sectioned in smaller samples and distributed for evaluation of the interface under SEM (n=3) and nanoleakage distribution for 1 week (n=2) and 6 months (n=2) under TEM. Linear mixed effect model (=0.05) revealed a significant effect of the factors adhesive, storage and the interaction of preparation x storage on the TBS. All adhesives presented a significant reduction of the bond strength after 6-month storage (p<0.0001) for both preparation methods. Regarding the adhesive system, the only difference found was a significantly higher TBS of GAB to laser-irradiated (56.71±10.72 MPa) than to bur-cut dentin (43.14±14.93 MPa) after 1-week water storage. Fracture analysis showed mixed, adhesive and cohesive failures in dentin similarly for both preparation methods with a slightly increase of the mixed failures after 6-months water storage for OFL and CSE, but not for GAB that presented mainly adhesive and mixed failures. SEM disclosed a thin layer of debris on the laser-irradiated dentin surface and the hybridization with all adhesive systems resulted in a very tight interface. TEM analysis of the irradiated subsurface revealed collagen fibrils preserved and for the nanoleakage evaluation an increase of silver deposits at hybrid layer for all adhesives testes after 6-months water storage, irrespective of the preparation methods. Only the GAB presented great silver deposits even after 1-week water storage for the bur-cut preparation method. Femtosecond laser irradiation did not reduce the bonding receptiveness of dentin resulting in similar values obtained with the preparation by bur. Additionally it led to a great interaction with different adhesive systems and silver deposits comparable to those obtained with the bur-cut preparation method.

O presente trabalho analisou as condições de texturização de amostras de Ag/Bi2212 (Bi2Sr2CaCu2O8+&#948;) na forma de pastilhas e de fitas, verificando-se a influência do tratamento térmico, atmosfera, adição de prata e adição de zircônia ou zirconato de cálcio. As adições de zircônia ou de zirconato de cálcio, com partículas de dimensões submicrométricas ou nanométricas (abaixo de 200nm), foram analisadas como possíveis geradores de centros de aprisionamento de fluxo magnético, assim como foi feita a análise de seus comportamentos nas propriedades intrínsecas da matriz supercondutora. A influência da atmosfera de tratamento térmico foi analisada de modo a alterar a concentração de oxigênio na fase supercondutora visando melhores resultados de temperatura crítica, sem depreciação das densidades de corrente crítica e dos campos de irreversibilidade, Birr. Foram analisadas as influências dos parâmetros de tratamento térmico, tais como temperatura máxima de reação, tempo nesta temperatura máxima, taxa de resfriamento do estado líquido ao estado sólido, e temperatura e tempo de recozimento após solidificação. Verificou-se a influência do resfriamento do forno sobre a texturização e a temperatura crítica. Quanto à dopagem com prata, foi verificada sua influência na texturização e interação com a zircônia. Foram realizadas caracterizações supercondutoras e microestruturais das amostras. / The present work analyzed the texturing conditions of Ag/Bi2212 samples (Bi2Sr2CaCu2O8+&#948;) in the form of bulks and of tapes, verifying the influence of heat treatment, atmosphere, silver addition and addition of zirconia or calcium zirconate. The additions of zirconia or calcium zirconate, with particles of submicron or nanometric (below 200nm) dimensions, were analyzed as possible generators of magnetic flux pinning centers, as well as it was analyzed their behaviors on the intrinsic properties of the superconducting matrix. The influence of the heat treatment atmosphere was analyzed in order to change the oxygen concentration in the superconducting phase aiming better results of critical temperature, without depreciation of the critical current densities and of the irreversibility fields, Birr. The influences of the heat treatment parameters were analyzed, such as the reaction maximum temperature, soaking time at this maximum temperature, cooling rate from the liquid to the solid states, and annealing temperature and time after solidification. It was verified the influence of the furnace cooling rate on the texturing and critical temperatures. Concerning to the silver addition, it was verified its influence on the texturing and its interaction with the zirconia. Superconducting and microstructural characterizations of the samples were performed.

The transcription initiation is the first step in gene expression and an important regulation step in all living organisms. In bacteria, it has been proposed that DNA bending and its wrapping on the surface of E. coli RNAP might facilitate the opening of the transcription bubble, which is necessary for the initiation of gene transcription. In this work, it is shown the first structural study to evaluate a DNA wrapping model, including its length and the relative position in the bacterial transcription initiation complex (RP complex), assembled between RNA polymerase-&sigma;70 holoenzyme (RNAP) and a &lambda;PR promoter (-100 to +30 wild type). RP complex was prepared and negatively stained with 2% uranyl acetate on a thin-carbon coated grid and the data acquisition of 500 images was performed in a JEM-2100 (JEOL, Japan) microscope equipped with an F-416 CMOS camera (TVIPS, Germany). Single particle analysis of 16,015 particles, grouped in 666 class-averages, was conducted using IMAGIC 4D software (Image Science, Germany) to obtain a three-dimensional model of the RP complex at 20&Aring; resolution. After the rigid-body fitting of the RNAP crystallographic structure (PDB 4YG2) and the modeled DNA promoter, it was observed that the regions 1.2 and 4.2 of the &sigma;70 subunit interacts with the consensus zones, -10 and -35 hexamers of the promoter. Furthermore, it was possible to observe that &alpha;CTDs (C-terminal domain) in both alpha subunits would be oriented to facilitate the interaction with the first and second UP-elements regions, respectively (centered around &ndash;50 and -75 positions in the promoter). These was enabled by the presence of the characteristics motifs helix-hairpin-helix in these domains. In addition, the downstream DNA, from the transcription bubble, appears to be inside the protein main channel, oriented in a way to enable interactions with the RNAP clamp and jaws. Finally, it was observed that the DNA wrapping has ~32 nm of total length and involves a promoter bent of ~255&deg; around the RNAP surface. The 3D-model obtained in this study is the very first direct structural confirmation of the DNA promoter wrapping in a bacterial transcription initiation complex. / A iniciação da transcrição é o primeiro passo na expressão gênica e importante ponto de regulação em todos os organismos vivos. Em bactérias, foi proposto que o enovelamento do DNA na superfície da RNAP de E. coli pode facilitar a abertura da bolha de transcrição, necessária para o início da transcrição gênica. Neste trabalho, é apresentado o primeiro estudo estrutural direto para avaliar o comprimento do enovelamento do DNA e sua posição no complexo de iniciação da transcrição bacteriana (complexo RP), montado entre a holoenzima RNA polimerase-&sigma;70 (RNAP) e um promotor &lambda;PR (-100 para +30, tipo selvagem). Amostras do complexo RP foram preparadas e contrastadas negativamente com 2% de acetato de uranila em uma grade com filme fino de carbono e a aquisição de 500 imagens foi realizada em um microscópio JEM-2100 (Jeol, Japão) equipado com uma câmera CMOS F-416 (TVIPS, Alemanha). A análise de partículas isoladas de 16.015 partículas, agrupadas em 666 médias de classe, foi conduzida usando o software IMAGIC 4D (Image Science, Alemanha) para obter um modelo tridimensional do complexo RP, a 20&Aring; de resolução, estimado pelo critério de &frac12; bit. Após o ajuste de corpo rígido da estrutura cristalográfica da RNAP (PDB 4YG2) e do promotor de DNA modelado, observou-se que as regiões 1.2 e 4.2 da subunidade &sigma;70 interagem com as zonas de consenso, hexâmeros -10 e -35, do promotor. Além disso, foi possível observar que os &alpha;CTDs (domínio C-terminal) em ambas as subunidades alfa estariam orientados para facilitar uma possível interação com a primeira e segundas regiões dos elementos UP, respectivamente (centradas em torno das posições &ndash;50 e -75 do promotor). Estas seriam possíveis devido à presença de alguns motivos de características hélice-grampo-hélice nesses domínios. Além disso, a região do promotor, downstream da bolha de transcrição, parece estar dentro do canal principal da proteína, orientado de forma a possibilitar interações com o clamp e jaw da RNAP. Finalmente, foi observado que o comprimento total do enovelamento de DNA envolve cerca de 32 nm e 255&deg; de rotação do DNA ao redor da superfície da RNAP. Portanto, este modelo 3D é a primeira confirmação estrutural direta do enovelamento de DNA em um complexo bacteriano de iniciação da transcrição.

A linhagem de ratos espontaneamente hipertensos (SHR) tem sido utilizada para como modelo animal para hipertensão humana, uma vez que estes animais desenvolvem pressóricos aumentados, hipertrofia ventricular esquerda, aumento de colágeno intersticial e disfunção diastólica. Embora o excesso de colágeno fibrilar tenha sido bem estudado neste modelo e esteja envolvido na insuficiência cardíaca observada, não há estudos quantitativos acurados (baseados na estereologia) para avaliar precisamente o volume tecidual ocupado pelo colágeno fibrilar e o remodelamento das fibrilas de colágeno segundo seu diâmetro uma vez que variações no diâmetro das fibrilas têm grande impacto funcional Mais ainda, nunca foi estudado neste modelo o remodelamento das fibras do sistema elástico (oxitalânicas, elaunínicas e elásticas propriamente ditas), que juntamente com o componente colagênico são responsáveis pelas características biomecânicas do tecido. Assim sendo, os corações de ratos Wistar (WIS), Wistar Kyoto (WKY) e SHR foram submetidos a análise hemodinâmicas e foram processados para microscopia de luz e eletrônica, segundo amostragem estereológica. Cortes corados com HE foram utilizados para avaliação do diâmetro dos cardiomiócitos e do volume absoluto do coração e do ventrículo esquerdo; cortes corados com Picrossirius-hematoxilina foram utilizados para a avaliação da fração de volume ocupada por colágeno no ventrículo esquerdo e volume absoluto de colágeno; cortes ultra-finos foram utilizados para avaliação do diâmetro das fibrilas de colágeno cortadas transversalmente e para avaliação da distribuição das fibras oxitalânicas, elaunínicas e elásticas. Os resultados mostram que a hipertrofia ventricular dos animais SHR deveu-se à hipertrofia dos cardiomiócitos associada à maior quantidade de colágeno fibrilar (3,8 x maior no SHR que no WIS). A análise ultraestrutural mostrou que as fibrilas de colágeno no endomísio variam, em nanômetros, de 31 a 53 nos animais WIS, de 36 a 67 nos WKY e de 31 a 85 nos SHR, com medianas respectivamente de 39,58, 48,38 e 54,39, sendo que do ponto de vista estatístico a distribuição dos diâmetros das fibrilas colágenas dos animais SRH é diferente das outras duas linhagens.A análise uttra-estrutural das fibras do sistema elástico mostrou que as fibras oxitalânicas, elaunínicas e elásticas apresentam uma distribuição diferencial nos diversos compartimentos da parede cardíaca dos animais, sendo que nas três linhagens há fibras elásticas propriamente ditas no endocárdio e epicárdio; no entanto, no perimísio as fibras elásticas e elaunínicas aparecem raramente nos ratos SRH e com maior freqüência nos WIS e WKY; no endomísio dos ratos SRH não foi possível observar a mesma riqueza de fibras elásticas e elaunínicas presentes nas outras linhagens, havendo assim um predomínio de fibras oxitalânicas no vi endomísio dos animais SHR. Os resultados mostram que, além das modificações quantitativas no conteúdo de colágeno no miocárdio do ventrículo esquerdo dos animais SHR, há também uma alteração qualitativa na população de fibrilas colagênicas que passa a ser constituída por fibrilas mais grossas. Mais ainda, os resultados mostram que, em relação às fibras do sistema elástico, a predominância de fibras oxitalânicas no endomísio dos animais SHR sugere que as forças de tensão maiores no coração destes animais modulem não somente o sistema colagênico mas também o sistema elástico no sentido de acumular fibras que suportam melhor as cargas, contribuindo para a perda da complacência da parede ventricular / The strain of spontaneously hypertensive rats (SHR) has been used as an animal model for human hypertension, since these animals develop increased blood pressure, left ventricular hypertrophy, increased interstitial collagen and diastolic dysfunction. Although excess fibrillar collagen has been well studied in this model and is involved in observed heart failure, there are no accurate quantitative studies (i.e., based on stereology) to precisely assess the volume of tissue occupied by fibrillar collagen neither the remodeling of collagen fibrils with respect to their diameters, and such studies are very important because variations in the diameter of the fibrils have a major functional impact. Moreover, the remodeling of elastic system fibers (oxytalan, elauninic and elastic proper), which together with the collagenous component are responsible for biomechanical features of the tissue, has never been studied in this model. Thus, the hearts of Wistar (WIS), Wistar Kyoto (WKY) and SHR rats went through hemodynamic analysis and were processed for light and electron microscopy, according to stereological sampling criteria. HE-stained sections were used to evaluate the diameter of the cardiomyocytes and the absolute volume of the heart while left ventricular sections stained by Picrosirius-hematoxylin were used to evaluate the volume fraction occupied by collagen in the left ventricle as well as its absolute volume of collagen; ultra-thin sections were used for evaluation of the diameter of transversally sectioned collagen fibrils and for evaluation of the distribution of oxytalan, elauninic and elastic proper fibers. The results show that the ventricular hypertrophy of SHR rats was due to cardiomyocyte hypertrophy associated with a higher amount of fibrillar collagen (3.8 times as high as in the WIS rats). The ultrastructural analysis showed that the collagen fibrils in the endomysium range in nanometers, from 31 to 53 in WIS animals, 36 to 67 in the WKY and 31 to 85 in SHR, with medians 39.58, 48.38 and 54.39, respectively. The distribution of diameters of collagen fibrils is statistically different in SRH animals when compared to the other two strains. The ultrastructural analysis of the fibers of the elastic system showed that oxytalan, elauninic and elastic fibers present a differential distribution across the various compartments of the heart wall of the animals. In the three strains there are elastic fibers proper in the endocardium and epicardium, while in the perimysium, the elastic fibers proper and the elauninic fibers rarely appear in SRH rats, being more frequent in WIS and WKY rats; the endomysium of SRH rats did not exhibit the same richness of elastic fibers proper and elauninic fibers present in other strains, occurring thus a predominance of oxytalan fibers in the endomysium of SHR rats. viii The results also show that, in addition to the quantitative changes in collagen content of left ventricular myocardium of SHR rats, there is a qualitative alteration in the population of collagen fibrils that is richer in thicker fibrils. Moreover, the results show that, with respect to the fibers of the elastic system, the predominance of the oxytalan fibers in the endomysium of SHR rats suggests that the higher tensile forces in the hearts of these animals modulate not only the collagenous system but also the elastic system, entailing accumulation of fibers suited to better support the loads, contributing to the loss of ventricular wall compliance

Les techniques d'analyse des images présentées dans cette thèse sont élaborées dans le cadre du Projet Européen dédié au développement d'une plateforme automatique pour l'évaluation de la cristallisation des protéines membranaires. Un grand nombre d'échantillons est simultanément produit et évalué par microscopie électronique en transmission (MET). Pour rendre cette tache automatique, une analyse en ligne des images acquises est indispensable ; des régions d'intérêt essentielles pour le pilotage du microscope sont progressivement sélectionnées afin d'évaluer les cristaux de protéines a fort grossissement.L'observation de l'échantillon à moyen grossissement fournit des informations nécessaires pour la caractérisation du succès de la cristallisation 2D. Les objets résultants, et en particulier le gris. De plus, ces membranes sont pratiquement transparentes aux électrons et donc, apparaissent faiblement contrastées.Cette thèse présente un ensemble de techniques de traitement d'images pour leur analyse à moyen grossissement (5-15 nm/pixel). La contribution originale de ce travail est située sur i) une évaluation statistique des contours en mesurant la corrélation entre les niveaux de gris proche du contour et un filtre de gradient pour réduire le sur segmentation, ii) la reconnaissance des objets de l'image, iii) une étude préliminaire de classification. Cette chaîne est en cours de validation sur un prototype. / The image analysis techniques presented in the présent thesis have been developed as part of a European projeet dedicated to the development of an automatic membrane protein crystallization pipeline. A large number of samples is simultaneously produced and assessed by transmission electron microscope (TEM) screening. Automating this fast step implicates an on-fine analysis of acquired images to assure the microscope control by selecting the regions to be observed at high magnification and identify the components for specimen characterization.The observation of the sample at medium magnification provides the information that is essential to characterize the success of the 2D crystallization. The resulting objects, and especially the artificial membranes, are identifiable at this scale. These latter present only a few characteristic signatures, appearing in an extremely noisy context with gray-level fluctuations. Moreover they are practically transparent to electrons yielding low contrast. This thesis presents an ensemble of image processing techniques to analyze medium magnification images (5-15 nm/pixel). The original contribution of this work lies in: i) a statistical evaluation of contours by measuring the correlation between gray-levels of neighbouring pixels to the contour and a gradient signal for over-segmentation reduction, ii) the recognition of foreground entities of the image and iii) an initial study for their classification. This chain has been already tested on-line on a prototype and is currently evaluated.

Abstract not available