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Mechanics of cell growth and tissue architecture in plantsJafari Bidhendi, Amirhossein 04 1900 (has links)
Le développement des plantes nécessite la coordination des mécanismes de différenciation des
cellules méristématiques en cellules hautement spécialisées: la division, la croissance et la
formation de la géométrie cellulaire. La différenciation et la morphogenèse cellulaires sont
étroitement liées et régulées par les propriétés mécaniques de la paroi cellulaire. Les mécanismes
conduisant à l’émergence de diverses formes et fonctions des tissus végétaux sont complexes et
encore peu compris. Ma thèse de doctorat approfondie les principes mécaniques à la base de la
formation des cellules épidermiques ondulées. Je me suis également penché sur l’étude des
avantages mécaniques que confèrent les motifs imbriqués.
Les cellules épidermiques sont constituées de deux parois cellulaires périclines parallèles
reliées par des parois anticlines. Aux jonctions, les cellules épidermiques forment des cavités et
des saillies imbriquées les unes aux autres. Des images en 3D, prises en microscopie confocale,
de cotylédons marqués par des fluorophores spécifiques à la cellulose montrent une déposition
accrue de cellulose au niveau des cavités des parois périclines s’étendant le long des parois
anticlines. Le marquage des cotylédons par COS488 démontre également une plus grande
abondance de pectines dé-estérifiées aux mêmes sites. J'ai développé des modèles par éléments
finis de la déformation de la paroi cellulaire et simulé les disparités biochimiques en alternant
les régions plus rigides à travers et au long des parois périclines des deux côtés d'une paroi
anticline. Le modèle montre que les parois rigidifiées non déformables se développent en cavités
lorsque la pression interne étire la paroi cellulaire. Le modèle suggère également la présence de
contraintes mécaniques plus élevées au niveau des saillies. Les résultats du modèle indiquent
qu'une boucle de rétroaction positive entre la contrainte et la rigidité de la paroi cellulaire
générerait les formes ondulées à partir de différences infinitésimales de rigidité ou de contrainte
de la paroi cellulaire. En outre, le modèle suggère que des événements de flambage stochastiques
peuvent initier la morphogenèse des cellules.
On a longtemps émis l'hypothèse que le motif imbriqué de cellules épidermiques
améliore l'adhérence cellule-cellule et donc la résistance de traction de l'épiderme. L'étirage des
feuilles d'Arabidopsis de type sauvage ou du mutant any1 (caractérisé par une réduction de
l'ondulation cellulaire) n'a montré aucun détachement cellulaire en cas de rupture du tissu. J'ai émis l'hypothèse que les jonctions des cellules ondulantes renforcent la résistance de l'épiderme
contre la propagation de fissures. J'ai observé une grande anisotropie dans la réponse mécanique
à la rupture de l'épiderme d'oignon selon l’orientation des cellules. Les fissures qui suivent
l’alignement des cellules se propagent sans trop de résistance, entraînant une rupture fragile du
tissu. Ceci découlerait de la propagation de la ligne de rupture par suite du détachement des
cellules. Les fissures se propagent difficilement lorsqu’elles sont perpendiculaires à l'axe
principal des cellules. En fracturant des feuilles dont les cellules épidermiques sont ondulées,
j'ai remarqué que les fissures se propageaient, par intermittence, à la fois au niveau des jonctions
de la cellule et de la paroi cellulaire. J'ai émis l'hypothèse que ce motif de fracture d'épiderme à
cellules ondulées se caractérisait par une augmentation de la résistance à la fracture. Pour
n’étudier que les effets de la géométrie des cellules sur cette résistance, j’ai éliminé le rôle que
jouerait l’anisotropie des matériaux en concevant des modèles physiques macroscopiques de
l'épiderme. J’ai gravé au laser des motifs cellulaires sur du poly-méthacrylate de méthyle. De
cette façon, le matériau isotrope permettait d'étudier uniquement l'effet de la géométrie
cellulaire. Alors que la fracturation des spécimens de contrôle sans gravure et des spécimens
avec des cellules gravées longitudinalement ont démontré une rupture fragile, une fracturation
transversale aux rangées cellulaires, dans les modèles mimant des cellules d’oignon ou des
cellules ondulées de cotylédons d’Arabidopsis, a montré une résistance accrue à la fracture.
En conclusion, je démontre que la forme ondulée des cellules épidermiques est le résultat
d’une distribution alternée de la rigidité dans la paroi cellulaire, un processus qui pourrait être
initié par une anisotropie de stress stochastique due au flambement. De plus, ces formes
cellulaires augmentent la résistance à la rupture de l'épiderme végétal en le protégeant contre la
propagation des fissures; un mécanisme de défense ingénieux pour les surfaces les plus
exposées. / Plant development entails cell division, cell growth and shaping, and the differentiation of
meristematic cells into highly specialized cell types. Differentiation and cell shape are closely
linked and involve the regulation of the mechanical properties of the cell wall. The mechanisms
leading to the generation of the diverse array of shapes and functionalities found in plant tissues
are perplexing and poorly understood. In my Ph.D. research, I investigated the mechanical
principles underlying the formation of wavy leaf pavement cells. Further, I studied the putative
mechanical advantage that emerges from the interlocking patterns.
Epidermal pavement cells consist of two parallel periclinal walls connected by vertical
anticlinal walls. At the borders, wavy pavement cells make interlocking indentations and
protrusions. 3D confocal micrographs of cotyledons stained with cellulose-specific fluorophores
revealed a significant accumulation of cellulose at the sites of indentation on the periclinal walls
extending down the anticlinal walls. Staining the cotyledon samples with COS488 also suggested
a higher abundance of de-esterified pectin at these sites. I developed finite element models of
the cell wall deformation and simulated the biochemical inhomogeneities by assigning
alternately stiffened regions across and along the periclinal walls on two sides of an anticlinal
wall. It was observed that the non-deforming stiffened regions develop into sites of indentations
when the internal pressure stretches the cell wall. The model also suggested higher stresses to
associate with the neck regions. The model results indicate that a positive feedback loop between
stress and cell wall stiffness could generate wavy shapes starting from infinitesimally small
differences in cell wall stiffness or stress. Further, the model suggests that stochastic buckling
events can initiate the cell shaping process.
It has been long hypothesized that the interlocking pattern of pavement cells improves
cell-cell adhesion and thus the tensile strength of the epidermis. Stretching to rupture the leaf
samples of wild-type Arabidopsis or any1 mutant with reduced cell waviness did not show any
cell detachment upon failure. However, I hypothesized the undulating cell borders could
enhance the resistance of the epidermis against the propagation of damage. I observed a
considerable anisotropy in the tear behavior of onion epidermis parallel and perpendicular to the
cells’ main axis. Tears along the cell lines propagated without much resistance resulting in brittle failure of the tissue. This was observed to originate from tears propagating by cell detachment.
Perpendicular to the cells’ main axis, tears had considerable difficulty in propagating. Fracturing
the leaf samples with wavy epidermal cells, I noticed the cracks propagated in both the cell
borders and the cell wall intermittently. I hypothesized that this pattern of fracture in the
epidermis with wavy cells indicates an increase in the fracture toughness. To untangle the
influence of material anisotropy from the cell geometry on fracture toughness, I designed
macroscopic physical models of the epidermis by laser engraving the cell patterns on
polymethylmethacrylate. This way, the isotropic material would allow studying only the effect
of cell geometry. While fracturing the control specimens with no engraving and the specimens
with longitudinally placed cells demonstrated a brittle fracture, fractures transverse to cell lines
in the onion cell patterns or across the Arabidopsis cotyledon wavy cell pattern showed an
increased fracture toughness.
I suggest the wavy shape of pavement cells in the epidermis results from the alternate
placement of stiffer regions in the cell wall, a process that can initiate from a stochastic stress
anisotropy due to buckling. Further, these shapes increase the fracture toughness of the plant
epidermis protecting it against the spread of damage; an ingenious defense mechanism at the
most exposed surfaces.
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Modifications in Early Rehabilitation Protocol after Rotator Cuff Repair : EMG StudiesAlenabi, Seyedeh Talia 12 1900 (has links)
La déchirure de la coiffe des rotateurs est une des causes les plus fréquentes de douleur
et de dysfonctionnement de l'épaule. La réparation chirurgicale est couramment réalisée chez
les patients symptomatiques et de nombreux efforts ont été faits pour améliorer les techniques
chirurgicales. Cependant, le taux de re-déchirure est encore élevé ce qui affecte les stratégies de
réhabilitation post-opératoire. Les recommandations post-chirurgicales doivent trouver un
équilibre optimal entre le repos total afin de protéger le tendon réparé et les activités préconisées
afin de restaurer l'amplitude articulaire et la force musculaire. Après une réparation de la coiffe,
l'épaule est le plus souvent immobilisée grâce à une écharpe ou une orthèse. Cependant, cette
immobilisation limite aussi la mobilité du coude et du poignet. Cette période qui peut durer de
4 à 6 semaines où seuls des mouvements passifs peuvent être réalisés. Ensuite, les patients sont
incités à réaliser les exercices actifs assistés et des exercices actifs dans toute la mobilité
articulaire pour récupérer respectivement l’amplitude complète de mouvement actif et se
préparer aux exercices de résistance réalisés dans la phase suivante de la réadaptation. L’analyse
électromyographique des muscles de l'épaule a fourni des évidences scientifiques pour la
recommandation de beaucoup d'exercices de réadaptation au cours de cette période. Les activités
sollicitant les muscles de la coiffe des rotateurs à moins de 20% de leur activation maximale
volontaire sont considérés sécuritaires pour les premières phases de la réhabilitation. À partir de
ce concept, l'objectif de cette thèse a été d'évaluer des activités musculaires de l'épaule pendant
des mouvements et exercices qui peuvent théoriquement être effectués au cours des premières
phases de la réhabilitation. Les trois questions principales de cette thèse sont : 1) Est-ce que la
mobilisation du coude et du poignet produisent une grande activité des muscles de la coiffe? 2)
Est-ce que les exercices de renforcement musculaire du bras, de l’avant-bras et du torse
produisent une grande activité dans les muscles de la coiffe? 3) Au cours d'élévations actives du
bras, est-ce que le plan d'élévation affecte l'activité de la coiffe des rotateurs?
Dans notre première étude, nous avons évalué 15 muscles de l'épaule chez 14 sujets sains
par électromyographie de surface et intramusculaire. Nos résultats ont montré qu’avec une
orthèse d’épaule, les mouvements du coude et du poignet et même quelques exercices de
renforcement impliquant ces deux articulations, activent de manière sécuritaire les muscles de
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la coiffe. Nous avons également introduit des tâches de la vie quotidienne qui peuvent être
effectuées en toute sécurité pendant la période d'immobilisation. Ces résultats peuvent aider à
modifier la conception d'orthèses de l’épaule. Dans notre deuxième étude, nous avons montré
que l'adduction du bras réalisée contre une mousse à faible densité, positionnée pour remplacer
le triangle d’une orthèse, produit des activations des muscles de la coiffe sécuritaires. Dans notre
troisième étude, nous avons évalué l'électromyographie des muscles de l’épaule pendant les
tâches d'élévation du bras chez 8 patients symptomatiques avec la déchirure de coiffe des
rotateurs. Nous avons constaté que l'activité du supra-épineux était significativement plus élevée
pendant l’abduction que pendant la scaption et la flexion. Ce résultat suggère une séquence de
plan d’élévation active pendant la rééducation.
Les résultats présentés dans cette thèse, suggèrent quelques modifications dans les
protocoles de réadaptation de l’épaule pendant les 12 premières semaines après la réparation de
la coiffe. Ces suggestions fournissent également des évidences scientifiques pour la production
d'orthèses plus dynamiques et fonctionnelles à l’articulation de l’épaule. / Rotator cuff tear is one of the most common causes of shoulder pain and dysfunction. The operative repair has been widely performed for symptomatic patients and many efforts have been done to improve the surgical techniques. However, the re-tear rate is still high and this affects post-repair rehabilitation strategies. Post-surgical care should balance between the restriction imposed to protect the repaired tendon and the activities prescribed to restore range of motion and muscle strength. Frequently, early after rotator cuff repair, shoulder is immobilized in a sling or abduction orthosis, but this immobilization includes elbow and wrist joints as well. In this period that may last 4-6 weeks, only passive range of motion exercises are performed. After removing the immobilizer, patients are encouraged to do active assisted and active range of motion exercises respectively to regain the full active range of motion and be prepared for the resistance exercises in the following phase of rehabilitation. Electromyography of shoulder muscles has provided scientific basis for many of rehabilitation exercises during this period. Anecdotally, the activities of less than 20% of the maximal voluntary contraction of rotator cuff muscles are considered safe for the first phases of rehabilitation after rotator cuff repair. Using this concept, the aim of this dissertation is to evaluate the activity of shoulder musculature during some movements and exercises that can theoretically be performed during the early phases of rehabilitation. Three main questions of this thesis are: 1) Do elbow and wrist mobilizations highly activate rotator cuff muscles? 2) Do some resistance exercises of arm, forearm and chest muscles produce high activity in rotator cuff muscles? 3) During active arm elevation, does the plane of elevation affect rotator cuff activity?
In our first study, we evaluated 15 shoulder muscles in 14 healthy subjects with both surface and indwelling EMG. Our results showed that while wearing a shoulder orthosis, elbow and wrist movements and even some resistance training involving these two joints, would minimally activate the rotator cuff muscles and can be considered safe. We also introduced some daily living tasks that can be performed safely during immobilization period. These findings may help to modify the design of current shoulder orthoses. In the second study, we also showed that resisted arm adduction against a low-density foam that replaced the hard wedge of orthosis would not highly activate the cuff muscles. In our final study, we evaluated the EMG of shoulder musculature during arm elevation tasks in 8 symptomatic patients with rotator cuff tears. We found that supraspinatus activity during arm elevation is significantly higher in abduction plane than in scaption and flexion planes in patients with rotator cuff tears. This suggested a plane sequences for active range of motion exercises during rehabilitation.
The findings that are presented in this dissertation, suggest some modifications in the rehabilitation protocols during the first 12 weeks after rotator cuff repair. These suggestions also provide a scientific basis for producing more dynamic and functional shoulder orthoses.
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De la mémoire de l'histoire à la refonte des encyclopédies : médiations symboliques du roman francophoneItsieki Putu Basey, Jean de Dieu 24 April 2018 (has links)
Cette recherche porte sur dix romans d’auteurs francophones : Monnè, outrages et défis, d’Ahmadou Kourouma ; La mère du printemps et Naissance à l’aube, de Driss Chraïbi ; L’escargot entêté et Les 1001 années de nostalgie, de Rachid Boudjedra ; La déchirure et Le régiment noir, d’Henry Bauchau ; Prochain épisode, Trou de mémoire et L’antiphonaire, d’Hubert Aquin. Au-delà des différences sociohistoriques de leurs origines, les œuvres accusent des fortes similitudes tant au niveau de l’écriture qu’au plan de leur thématique. Nourries – pour la plupart – de l’expérience de vie des auteurs, elles s’ancrent dans l’époque ou convoquent les événements du passé (invasions, colonisation, guerres, résistances) afin de produire une intelligence de l’Histoire. Par métonymisation, cette dernière s’incarne dans un « Je » narrateur halluciné, blessé à l’origine et psychologiquement décomposé, qui engage désespérement l’écriture pour dire son mal être et, peut-être s’en guérir. La fiction de soi sert de moyen pour écrire l’Histoire et celle-ci se confond avec le récit, le discours sur le roman en train de s’écrire tendant à devenir l’objet même de la narration. Dans une autre perspective, prenant le détour de l’allégorie, les textes montrent à travers des événements plus anciens, même vécus ailleurs, des motifs et des figures qui illustrent le mécanisme cyclique, les modes de fabrication de l’Histoire, et témoignent de la résistance des peuples ainsi que de leurs stratégies de survie. Par une approche herméneutique, s’inspirant aussi du paradigme de « mort et naissance » à l’aune duquel Pierre Nepveu lit la littérature québécoise, cette analyse met en lumière la médiation symbolique à l’œuvre dans les romans. Tout en mettant en scène la déshérence des sujets (individuels ou collectifs) et l’impasse historique, ils proposent d’inventer des voies de dépassement. En montrant que les fausses évidences et tout « ce-qui-va-de-soi » dans les imaginaires ont été à l’origine choisis et fabriqués en réponse à des besoins contingents, les fictions du roman francophone attirent notre attention sur un principe majeur de regénération des mondes : une tradition, une culture, une civilisation s’invente ; précisément, elle invente le temps et, inversement, le temps la réinvente. / This research focuses on ten novels by Francophone authors: Monnè, outrages et défis, by Ahmadou Kourouma ; La mère du printemps and Naissance à l’aube, by Driss Chraïbi ; L’escargot entêté and Les 1001 années de nostalgie, by Rachid Boudjedra ; La déchirure and Le régiment noir, by Henry Bauchau ; Prochain épisode, Trou de mémoire, and L’antiphonaire, by Hubert Aquin. Beyond the socio-historical differences in their origins, the works show strong similarities both in writing and in their themes. Based – for the most part - on the life experience of the authors, they are rooted in the era or summon past events (invasions, colonization, wars, resistance) to produce an understanding of history. Through the device of metonymisation, the latter is embodied in an "I" hallucinated narrator, originally injured and psychologically broken down, desperately committed to writing in order to express his unhappiness and perhaps also to heal himself. Autobiography serves as a way to write history and it merges with the narrative, the discourse on the novel being written tending to become the object of the narrative. From another perspective, that of allegory, the texts show through older events, even experienced elsewhere, the patterns and figures that illustrate the cyclical nature and methods of building history, and reflect the resistance of the peoples and their survival strategies. Using a hermeneutic approach and also drawing upon the paradigm of "birth and death" in the light of which Pierre Nepveu understands Quebec literature, this analysis highlights the symbolic mediation at work in the novels. While featuring disinherited subjects (individual or collective) and the historical impasse, they propose ways to get around this. By showing that only false evidence and any "it-goes-without-saying " in imaginaries were originally selected and created in response to contingent needs, the fiction in the Francophone novel draws attention to a major principle in the regeneration of worlds : a tradition, a culture, a civilization is invented; specifically, it invents time and, conversely, time reinvents it.
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