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Full list of authors: Amaro-Seoane, Pau; Andrews, Jeff; Sedda, Manuel Arca; Askar, Abbas.; Baghi, Quentin; Balasov, Razvan; Bartos, Imre; Bavera, Simone S.; Bellovary, Jillian; Berry, Christopher P. L.; Berti, Emanuele; Bianchi, Stefano; Blecha, Laura; Blondin, Stephane; Bogdanovic, Tamara; Boissier, Samuel; Bonetti, Matteo; Bonoli, Silvia; Bortolas, Elisa; Breivik, Katelyn; Capelo, Pedro R.; Caramete, Laurentiu; Cattorini, Federico; Charisi, Maria; Chaty, Sylvain; Chen, Xian; Chruslinska, Martyna; Chua, Alvin J. K.; Church, Ross; Colpi, Monica; D'Orazio, Daniel; Danielski, Camilla; Davies, Melvyn B.; Dayal, Pratika; De Rosa, Alessandra; Derdzinski, Andrea; Destounis, Kyriakos; Dotti, Massimo; Dutan, Ioana; Dvorkin, Irina; Fabj, Gaia; Foglizzo, Thierry; Ford, Saavik; Fouvry, Jean-Baptiste; Franchini, Alessia; Fragos, Tassos; Fryer, Chris; Gaspari, Massimo; Gerosa, Davide; Graziani, Luca; Groot, Paul; Habouzit, Melanie; Haggard, Daryl; Haiman, Zoltan; Han, Wen-Biao; Istrate, Alina; Johansson, Peter H.; Khan, Fazeel Mahmood; Kimpson, Tomas; Kokkotas, Kostas; Kong, Albert; Korol, Valeriya; Kremer, Kyle; Kupfer, Thomas; Lamberts, Astrid; Larson, Shane; Lau, Mike; Liu, Dongliang; Lloyd-Ronning, Nicole; Lodato, Giuseppe; Lupi, Alessandro; Ma, Chung-Pei; Maccarone, Tomas; Mandel, Ilya; Mangiagli, Alberto; Mapelli, Michela; Mathis, Stephane; Mayer, Lucio; McGee, Sean; McKernan, Berry; Miller, M. Coleman; Mota, David F.; Mumpower, Matthew; Nasim, Syeda S.; Nelemans, Gijs; Noble, Scott; Pacucci, Fabio; Panessa, Francesca; Paschalidis, Vasileios; Pfister, Hugo; Porquet, Delphine; Quenby, John; Ricarte, Angelo; Roepke, Friedrich K.; Regan, John; Rosswog, Stephan; Ruiter, Ashley; Ruiz, Milton; Runnoe, Jessie; Schneider, Raffaella; Schnittman, Jeremy; Secunda, Amy; Sesana, Alberto; Seto, Naoki; Shao, Lijing; Shapiro, Stuart; Sopuerta, Carlos; Stone, Nicholas C.; Suvorov, Arthur; Tamanini, Nicola; Tamfal, Tomas; Tauris, Thomas; Temmink, Karel; Tomsick, John; Toonen, Silvia; Torres-Orjuela, Alejandro; Toscani, Martina; Tsokaros, Antonios; Unal, Caner; Vazquez-Aceves, Veronica; Valiante, Rosa; van Putten, Maurice; van Roestel, Jan; Vignali, Christian; Volonteri, Marta; Wu, Kinwah; Younsi, Ziri; Yu, Shenghua; Zane, Silvia; Zwick, Lorenz; Antonini, Fabio; Baibhav, Vishal; Barausse, Enrico; Bonilla Rivera, Alexander; Branchesi, Marica; Branduardi-Raymont, Graziella; Burdge, Kevin; Chakraborty, Srija; Cuadra, Jorge; Dage, Kristen; Davis, Benjamin; de Mink, Selma E.; Decarli, Roberto; Doneva, Daniela; Escoffier, Stephanie; Gandhi, Poshak; Haardt, Francesco; Lousto, Carlos O.; Nissanke, Samaya; Nordhaus, Jason; O'Shaughnessy, Richard; Portegies Zwart, Simon; Pound, Adam; Schussler, Fabian; Sergijenko, Olga; Spallicci, Alessandro; Vernieri, Daniele; Vigna-Gomez, Alejandro.-- This article is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License, which permits use, sharing, adaptation, distribution and reproduction in any medium or format, as long as you give appropriate credit to the original author(s) and the source, provide a link to the Creative Commons licence, and indicate if changes were made. The images or other third party material in this article are included in the article's Creative Commons licence, unless indicated otherwise in a credit line to the material. If material is not included in the article's Creative Commons licence and your intended use is not permitted by statutory regulation or exceeds the permitted use, you will need to obtain permission directly from the copyright holder. To view a copy of this licence, visit http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/., The Laser Interferometer Space Antenna (LISA) will be a transformative experiment for gravitational wave astronomy, and, as such, it will offer unique opportunities to address many key astrophysical questions in a completely novel way. The synergy with ground-based and space-born instruments in the electromagnetic domain, by enabling multi-messenger observations, will add further to the discovery potential of LISA. The next decade is crucial to prepare the astrophysical community for LISA’s first observations. This review outlines the extensive landscape of astrophysical theory, numerical simulations, and astronomical observations that are instrumental for modeling and interpreting the upcoming LISA datastream. To this aim, the current knowledge in three main source classes for LISA is reviewed; ultra-compact stellar-mass binaries, massive black hole binaries, and extreme or interme-diate mass ratio inspirals. The relevant astrophysical processes and the established modeling techniques are summarized. Likewise, open issues and gaps in our understanding of these sources are highlighted, along with an indication of how LISA could help making progress in the different areas. New research avenues that LISA itself, or its joint exploitation with upcoming studies in the electromagnetic domain, will enable, are also illustrated. Improvements in modeling and analysis approaches, such as the combination of numerical simulations and modern data science techniques, are discussed. This review is intended to be a starting point for using LISA as a new discovery tool for understanding our Universe. © The Author(s) 2023, corrected publication 2023., P. Dayal acknowledges support from the European Research council (ERC-717001) and from the Netherlands Research Council NWO (016.VIDI.189.162). P.H. Johansson acknowledges the support from the European Research Council (ERC-818930). S. Toonen acknowledges support from the Netherlands Research Council NWO (VENI 639.041.645 Grants) C. Unal is supported by European Structural and Investment Funds and the Czech Ministry of Education, Youth and Sports (Project CoGraDS - CZ.02.1.01/0.0/0.0/15_003/0000437). S. Chaty acknowledges the LabEx UnivEarthS for the funding of Interface project I10 “From binary evolution towards merging of compact objects”. A. De Rosa acknowledges financial contribution from the agreement ASI-INAF n.2017-14-H.O E. Berti is supported by NSF Grants No. PHY-1912550 and AST-2006538, NASA ATP Grants No. 17-ATP17-0225 and 19-ATP19-0051, NSF-XSEDE Grant No. PHY-090003, and NSF Grant PHY-20043. D. Gerosa is supported by European Union’s H2020 ERC Starting Grant No. 945155–GWmining, Leverhulme Trust Grant No. RPG-2019-350 and Royal Society Grant No. RGS-R2-202004. T. Bogdanovic acknowledges support by the NASA award No. 80NSSC19K0319 and by the NSF award AST-1908042. D. Porquet acknowledges funding support from CNES. C. Danielski acknowledges financial support from the State Agency for Research of the Spanish MCIU through the “Center of Excellence Severo Ochoa” award to the Instituto de Astrofísica de Andalucía (SEV-2017-0709) B.L. Davis acknowledges support from Tamkeen under the NYU Abu Dhabi Research Institute Grant CAP3. F. Pacucci acknowledges support from a Clay Fellowship by the SAO and from the Black Hole Initiative, which is funded by grants from the John Templeton Foundation and the Gordon and Betty Moore Foundation. A.J. Ruiter acknowledges support from the Australian Research Council Future Fellowship Grant FT170100243. V. Paschalidis is supported by NSF Grant PHY-1912619 and NASA Grant 80NSSC20K1542 to the University of Arizona, and NSF-XSEDE Grant TG-PHY190020. D. Haggard acknowledges support from the NSERC Discovery Grant and Canada Research Chairs programs, and the Bob Wares Science Innovation Prospectors Fund. M. Toscani acknowledges European Union’s Horizon 2020 research and innovation program under the Marie Sklodowska-Curie Grant Agreement No. 823823 (RISE DUSTBUSTERS project) and COST Action CA16104 - Gravitational waves, black holes and fundamental physics, supported by COST (European Cooperation in Science and Technology). M. Chruslinska, A. Istrate and G. Nelemans acknowledge support from Netherlands Research Council NWO. T. Fragos and S. Bavera acknowledge support from a Swiss National Science Foundation Professorship Grant (project numbers PP00P2_176868 and PP00P2_211006)., With funding from the Spanish government through the "Severo Ochoa Centre of Excellence" accreditation (CEX2021-001131-S).

National audience

International audience

Dairy farmers have an increased risk of lower airway diseases that is likely related to occupational exposures to airborne contaminants. Nevertheless, occupational determinants of dairy farmers’ exposures remain poorly documented and the biological effects of the contaminants chronically inhaled by farmers need to be fully characterized. In this context, the objectives of this PhD thesis were i) to identify the occupational determinants of exposure to thoracic bio-aerosols (organic dusts, endotoxins, bacteria and moulds), ammonia and acetaldehyde, and ii) to characterize the pro-inflammatory effects of thoracic dusts emitted during the mechanical spreading of straw bedding, a task well-known to generate inhalable dusts. To achieve these goals, we carried out a 112-repeated exposure measurement campaign on 29 dairy farms located in Britany. Using multivariate mixed-effect regression models, we have demonstrated that farmers’ exposures to bio-aerosols were mainly induced by tasks related to bedding material distribution and cow feeding (straw, hay, silage). Exposure levels to ammonia were highly dependent on cow numbers and times spent by the farmers in stable and milking parlour. Acetaldehyde exposure was modulated according to the farm size and times spent to distribute silage. Our work also highlighted that an increase of the area of wall opening significantly reduced exposure to mould, acetaldehyde and ammonia. Finally, our study showed that dusts emitted during mechanical straw spreading have (1) a size small enough to allow them to deposit in the tracheobronchial regions, (2) a complex bacterial and fungal composition, and (3) strong in vitro pro-inflammatory effects that induced TNF-α, IL-1β, IL-6 and IL-8 expression in human macrophages. In conclusion, these results have identified different dairy farm characteristics and occupational tasks that significantly increased the exposure levels to chemical contaminants and thoracic organic dusts. Statistical models built during this research project already allow reconstitution of dairy farmers’ exposure that may of use in future epidemiological studies and to develop new preventive measures.; Les éleveurs laitiers-bovins présentent une incidence plus élevée de symptômes respiratoires et de maladies broncho-pulmonaires que la population générale. Un facteur de risque important serait l’exposition professionnelle à divers aéro-contaminants d’origine biologique et chimique. Les déterminants professionnels de ces expositions et les effets biologiques des contaminants inhalés de manière répétée restent cependant mal connus. Dans ce contexte, les travaux réalisés au cours de cette thèse avaient pour objectifs i) de rechercher les déterminants professionnels de l’exposition aux bio-aérosols thoraciques (poussières organiques, endotoxines, bactéries et moisissures), à l’ammoniac et à l’acétaldéhyde, et ii) de caractériser les effets pro-inflammatoires des poussières thoraciques émises lors de la tâche de paillage mécanisé qui est connue pour induire une forte exposition aux bio-aérosols. Pour atteindre ces objectifs, nous avons réalisé une campagne de 112 mesures individuelles répétées dans 29 exploitations laitières d’élevage bovin localisées en Bretagne. Par l’utilisation de modèles multivariés à effets mixtes, nous montrons que l’exposition aux bio-aérosols est majoritairement induite par l’exécution de tâches liées à la distribution de litières et d’aliments (paille, foin, ensilage). L’exposition à l’ammoniac est fortement dépendante du nombre de vaches présentes dans l’exploitation et des temps passés en stabulation et en salle de traite. L’exposition à l’acétaldéhyde est dépendante de la taille de l’exploitation et des tâches liées à la distribution d’ensilage. Nos travaux soulignent également qu’une augmentation de la surface des ouvertures de la stabulation est associée à une réduction significative de l’exposition aux moisissures, à l’ammoniac et à l’acétaldéhyde. Enfin, notre étude montre que les poussières émises lors du paillage mécanisé ont (1) une taille leur permettant de se déposer majoritairement dans les régions trachéo-bronchiques, (2) une composition bactériologique et fongique complexe et (3) in vitro des effets pro-inflammatoires puissants induisant l’expression de TNF-α, d’IL-1β, d’IL-6 et d’IL-8 dans des macrophages humains. Au total, ces travaux de thèse ont permis d’identifier des activités professionnelles et des caractéristiques d’exploitations augmentant significativement les niveaux d’expositions des éleveurs laitiers-bovins à des contaminants chimiques et à des poussières organiques pouvant théoriquement se déposer dans les tissus bronchiques où sont censées se développer différentes maladies broncho-pulmonaires. Les modèles statistiques développés au cours de la thèse permettent dès à présent la reconstitution des expositions des éleveurs et pourront être utilisés dans de futures études épidémiologiques et dans l’élaboration de programmes de prévention.

Dairy farmers have an increased risk of lower airway diseases that is likely related to occupational exposures to airborne contaminants. Nevertheless, occupational determinants of dairy farmers’ exposures remain poorly documented and the biological effects of the contaminants chronically inhaled by farmers need to be fully characterized. In this context, the objectives of this PhD thesis were i) to identify the occupational determinants of exposure to thoracic bio-aerosols (organic dusts, endotoxins, bacteria and moulds), ammonia and acetaldehyde, and ii) to characterize the pro-inflammatory effects of thoracic dusts emitted during the mechanical spreading of straw bedding, a task well-known to generate inhalable dusts. To achieve these goals, we carried out a 112-repeated exposure measurement campaign on 29 dairy farms located in Britany. Using multivariate mixed-effect regression models, we have demonstrated that farmers’ exposures to bio-aerosols were mainly induced by tasks related to bedding material distribution and cow feeding (straw, hay, silage). Exposure levels to ammonia were highly dependent on cow numbers and times spent by the farmers in stable and milking parlour. Acetaldehyde exposure was modulated according to the farm size and times spent to distribute silage. Our work also highlighted that an increase of the area of wall opening significantly reduced exposure to mould, acetaldehyde and ammonia. Finally, our study showed that dusts emitted during mechanical straw spreading have (1) a size small enough to allow them to deposit in the tracheobronchial regions, (2) a complex bacterial and fungal composition, and (3) strong in vitro pro-inflammatory effects that induced TNF-α, IL-1β, IL-6 and IL-8 expression in human macrophages. In conclusion, these results have identified different dairy farm characteristics and occupational tasks that significantly increased the exposure levels to chemical contaminants and thoracic organic dusts. Statistical models built during this research project already allow reconstitution of dairy farmers’ exposure that may of use in future epidemiological studies and to develop new preventive measures., Les éleveurs laitiers-bovins présentent une incidence plus élevée de symptômes respiratoires et de maladies broncho-pulmonaires que la population générale. Un facteur de risque important serait l’exposition professionnelle à divers aéro-contaminants d’origine biologique et chimique. Les déterminants professionnels de ces expositions et les effets biologiques des contaminants inhalés de manière répétée restent cependant mal connus. Dans ce contexte, les travaux réalisés au cours de cette thèse avaient pour objectifs i) de rechercher les déterminants professionnels de l’exposition aux bio-aérosols thoraciques (poussières organiques, endotoxines, bactéries et moisissures), à l’ammoniac et à l’acétaldéhyde, et ii) de caractériser les effets pro-inflammatoires des poussières thoraciques émises lors de la tâche de paillage mécanisé qui est connue pour induire une forte exposition aux bio-aérosols. Pour atteindre ces objectifs, nous avons réalisé une campagne de 112 mesures individuelles répétées dans 29 exploitations laitières d’élevage bovin localisées en Bretagne. Par l’utilisation de modèles multivariés à effets mixtes, nous montrons que l’exposition aux bio-aérosols est majoritairement induite par l’exécution de tâches liées à la distribution de litières et d’aliments (paille, foin, ensilage). L’exposition à l’ammoniac est fortement dépendante du nombre de vaches présentes dans l’exploitation et des temps passés en stabulation et en salle de traite. L’exposition à l’acétaldéhyde est dépendante de la taille de l’exploitation et des tâches liées à la distribution d’ensilage. Nos travaux soulignent également qu’une augmentation de la surface des ouvertures de la stabulation est associée à une réduction significative de l’exposition aux moisissures, à l’ammoniac et à l’acétaldéhyde. Enfin, notre étude montre que les poussières émises lors du paillage mécanisé ont (1) une taille leur permettant de se déposer majoritairement dans les régions trachéo-bronchiques, (2) une composition bactériologique et fongique complexe et (3) in vitro des effets pro-inflammatoires puissants induisant l’expression de TNF-α, d’IL-1β, d’IL-6 et d’IL-8 dans des macrophages humains. Au total, ces travaux de thèse ont permis d’identifier des activités professionnelles et des caractéristiques d’exploitations augmentant significativement les niveaux d’expositions des éleveurs laitiers-bovins à des contaminants chimiques et à des poussières organiques pouvant théoriquement se déposer dans les tissus bronchiques où sont censées se développer différentes maladies broncho-pulmonaires. Les modèles statistiques développés au cours de la thèse permettent dès à présent la reconstitution des expositions des éleveurs et pourront être utilisés dans de futures études épidémiologiques et dans l’élaboration de programmes de prévention.

National audience; AIRBAg (Analyse Incidence et Facteurs de Risques de la BPCO agricole) est une étude prospective incluant 1200 éleveurs laitiers bretons, dont l’un des objectifs est d’identifier les étiologies de la BPCO agricole grâce à un questionnaire professionnel. AIRBAg ne prévoit pas la mesure de l’exposition réelle des éleveurs aux aéro-contaminants : celle-ci est pourtant nécessaire pour objectiver les facteurs de risques de la BPCO agricole et proposer des mesures de prévention. répond à ces besoins par la mise en place d’une campagne de mesures individuelles de l’exposition des éleveurs aux poussières thoraciques, aux endotoxines, aux micro-organismes viables, à l’ ammoniac et aux aldéhydes .Préalablement au lancement de la campagne, une étude de faisabilité a été réalisée. Elle avait pour objectifs de tester les protocoles de mesures envisagés et d’investiguer la faisabilité de l’échantillonnage de la fraction thoracique des poussières, pour laquelle la littérature en milieu agricole reste encore peu abondante.

National audience