Pseudomonas aeruginosa est un bacille opportuniste responsable d'infections graves. Sa pathogénicité repose sur de nombreux facteurs de virulence dont le système de sécrétion de type III (SSTT). Ce système est activé par le contact de la bactérie avec une cellule ou une déplétion calcique et permet l'injection de toxines directement dans le cytosol de la cellule. Différents phénotypes sont observés lors d'une infection pulmonaire dans le cas de la mucoviscidose : un phénotype inductible par le contact cellulaire ou la déplétion calcique et un autre non inductible.<br />En l'absence de mutations, cette dualité de phénotype peut être envisagée sous un aspect épigénétique.<br />A l'aide d'un outil informatique, nous avons déterminé les dynamiques possibles d'un modèle du SSTT supportant l'hypothèse de bistabilité et mis en évidence l'existence possible d'épigénèse. Grâce à cette méthode nous avons également définit les expériences permettant de tester cette hypothèse. Nous avons démontré qu'une modification épigénétique pouvait être à l'origine d'une acquisition stable de l'inductibilité du SSTT in vitro. Ce changement héréditaire de phénotype a été confirmé, in vivo, à l'aide d'un modèle d'infection pulmonaire aiguë.<br />Dans un second temps, nous avons mis en évidence une répression du SSTT à densité cellulaire élevée. Celle-ci est induite par un signal produit et sécrété par la bactérie. L'utilisation de mutants a permis de montrer que les signaux connus du quorum sensing ne sont pas impliqués dans cette répression. Ainsi, l'expression du SSTT dépend de la densité bactérienne et la répression à densité cellulaire élevée est induite par un mécanisme de type quorum sensing non connu.

L'ADN est condensé dans le noyau sous forme de chromatine. La structure chromatinienne de l'ADN est un obstacle pour la transcription car elle limite l'accessibilité de l'ADN. Des complexes spécialisés sont capables de remodeler cette structure. Chez Saccharomyces cerevisiae, les complexes RSC (Remodels the Structure of Chromatin) et SWI/SNF sont apparentés comme en témoignent les homologies existant entre plusieurs de leurs sous-unités. Toutefois, seul le complexe RSC, plus abondant que SWI/SNF, est essentiel à la viabilité cellulaire. Ceci suggère qu'il pourrait avoir de multiples rôles dont un dans la transcription. <br />La transcription est réalisée chez les eucaryotes par trois ARN polymérases (pol) différentes chacune spécifique d'une classe de gènes. Nous avons montré que le complexe RSC interagit avec les ARN polymérases I et III. Notre attention s'est portée sur l'interaction entre la sous-unité Rsc4 et la protéine ABC27, commune aux trois ARN polymérases. La protéine Rsc4 interagit en double-hybride avec ABC27 par son domaine C-terminal. Nous avons étudié un mutant de la sous-unité Rsc4 ayant perdu la capacité d'interagir avec ABC27. Les profils d'expression génomiques, établis par puces à ADN, ont permis de caractériser des effets de cette mutation sur la transcription par l'ARN polymérase II. Curieusement, la majorité des gènes induits sont répartis par le chromosome XII. Cet effet n'est pas polaire. La présence de l'ADN ribosomique sur ce chromosome nous a conduits à proposer qu'il pourrait être une cause de ce comportement particulier. Nous avons mis en évidence des modifications dans la voie de maturation de l'ARN 35S, transcrit par la pol I, mais nous n'avons pas pu caractériser des défauts de transcription par les ARN polymérases I et III.

Les facteurs alimentaires intervenant aux différents stades de la cancérogenèse colorectale (petit adénomes, gros adénomes et cancer colorectal) ont été étudiés à partir des données françaises de l'étude E3N. <br />L'étude E3N (Etude Epidémiologique auprès de femmes de l'Education nationale) composante française de l'étude EPIC (European prospective into Cancer and Nutrition) porte sur 100 000 femmes, âgées de 40 à 65 ans en 1990, adhérentes de la Mutuelle Générale de l'Education Nationale. Les données alimentaires, recueillies par un auto-questionnaire, sont disponibles pour 75 000 femmes. Les 517 sujets ayant développé un adénome entre 1993 et 1997 ont été comparés à 4695 sujets indemnes de polypes (coloscopie déclarée normale). La population d'étude des cancers était constituée de 173 cas de cancer et 64937 sujets indemnes. L'estimation des risques a été modélisée par un modèle de Cox.<br />Des effets délétères de la consommation d'alcool sur la survenue d'adénome et de la consommation de charcuterie sur la survenue de cancer ont été observés. Un apport élevé en calcium était associé à une diminution significative du risque de petit adénome et à une diminution non-significative du risque de gros adénome et de cancer colorectal. Les apports en fibres diminuaient non-significativement le risque d'adénome et de cancer colorectal. Des effets protecteurs, proches de la significativité, des fibres de légumes sur le risque de petit adénome et des fibres de céréales sur le risque de cancer ont été observés.<br />Un effet différent des facteurs alimentaires selon le stade de la séquence adénome-cancer a été confirmé

L'électroencéphalographie (E.E.G.) et la magnétoencéphalographie (M.E.G.) permettent de mesurer à la surface de la tête des champs électromagnétiques résultant des activités neuronales du cerveau. La localisation des sources d'activités neuronales à partir des signaux mesurés à la surface de la tête nécessite de modéliser la propagation des champs électromagnétiques à l'intérieur des tissus de la tête. Cette modélisation consiste à résoudre les équations de Maxwell pour toutes les configurations de sources neuronales possibles par des techniques de calcul numérique (intégrale de surface, différence finies et éléments finis), qui nécessitent de disposer d'un maillage surfacique ou volumique des tissus et d'affecter à chaque élément du maillage une valeur de conductivité électrique du tissu correspondant. L'objectif de cette thèse est de construire des modèles réalistes des tissus de la tête sous forme de maillages tétraédriques adaptés aux méthodes d'éléments finis. Ces maillages tétraédriques sont construits à partir de données anatomiques individuelles obtenues en imagerie par résonance magnétique (I.R.M.). Nous montrons, tout d'abord, l'importance que revêt une modélisation volumique des tissus de la tête, en particulier pour la M.E.G. et l'E.E.G. Ainsi, nous mettons en évidence les contraintes géométriques et topologiques que doit respecter un maillage voumique pour la résolution du problème direct en M.E.G. et E.E.G. à partir de la méthode des éléments finis. Dans ce cadre, nous proposons alors de développer une méthode de maillage volumique fondée sur une décomposition spatiale du domaine d'interêt suivie de transformations préservant la topologie. Dans les méthodes aux éléments finis, la qualité des tétraèdres influence la précision du calcul numérique. En effet, des tétraèdres avec un mauvais rapport de forme produisent des matrices mal conditionnées. Nous montrons qu'il est possible de construire des tétraédrisations presques régulières (T.P.R.) de l'espace où tous les tétraèdres sont identiques et ont des arêtes presque égales. Nous introduisons, ensuite, une caractérisation originale des déformations homotopiques d'un objet discret s'appuyant sur un maillage tétraédrique. Nous avons étendu la notion d'éléments simples par rapport aux trames discrètes classiques (pixels et voxels) des images numériques en appliquant des résultats issus de la théorie de l'homologie au cas des maillages tétraédriques. De nombreux outils locaux peuvent être utilisés à des fins d'adaptation de maillages tétraédriques. C'est pourquoi, nous présentons une adaptation fondée sur des modifications locales d'une T.P.R. et contrôlant la taille des arêtes. La dernière partie de ce manuscrit présente une méthode de maillage volumique des tissus de la tête s'appuyant sur les propriétés topologiques et géométriques que nous avons exposées précédemment. Ainsi, nous construisons d'abord une T.P.R. à partir d'une I.R.M. segmentée des tissus de la tête dont le nombre d'éléments est compatible avec le coût d'une F.E.M. puis nous effectuons un étiquetage homotopique du maillage où nous attribuons à chaque tétraèdre une étiquette optimale fonction de son contenu tissulaire et des contraintes topologiques. Une des originalités de notre méthode de maillage volumique réside dans la notion de région homotopiquement déformable qui permet d'injecter dans un maillage volumique des connaissances a priori topologiques sur les objets à mailler. Ces maillages permettent également de construire des maillages surfaciques adaptés aux méthodes d'intégrales de frontière sans risques d'intersection entre les surfaces de tissus proches. Des premiers tests effectués à la Pitié-Salpétrière ont d'ailleurs montré l'adéquation entre les maillages proposés et la résolution du problème direct en M.E.G. et E.E.G.

Mon sujet de thèse consistait à étudier les mécanismes de détection des phytoecdystéroïdes chez la Pyrale du maïs, Ostrinia nubilalis Hübner. Des études préalables, ont montré en effet que la Pyrale du maïs détectait ces produits, chez les larves, grâce à des organes gustatifs. En outre, la présence des phytoecdystéroïdes dans l'alimentation inhibait la prise de nourriture. Ces composés ont donc un double aspect, hormones car ils induisent la mue et antiappétents car ils sont détectés par des cellules gustatives et inhibent l'alimentation.<br />Nous avons précisé les modalités d'action de ces composés sur les cellules gustatives. Dans un premier temps, en précisant le spectre de sensibilité des récepteurs gustatifs. A l'aide de 20 composés différents, nous avons montré que les récepteurs gustatifs avaient une sensibilité (1) différente des récepteurs hormonaux et (2) qu'ils différaient selon le type des sensilles gustatives. Ces résultats suggèrent que d'autres molécules que l'hormone de mue (la 20-hydroxyecdysone ou 20E) peuvent avoir un effet antiappétent plus grand. <br />Dans un deuxième temps, nous avons cherché à mettre en relation la sélectivité de l'alimentation avec la sensibilité aux ecdystéroïdes en mesurant l'activité humorale induite dans les cellules gustatives chez des larves de différentes espèces d'Ostrinia qui ont un régime alimentaire différent (oligophage ou sélectif versus polyphage ou peu sélectif). Les résultats de cette étude a permis de montrer que la sélectivité du régime alimentaire n'a pas de relation directe avec la sensibilité aux ecdystéroïdes. <br />Dans un troisième temps, nous avons tenté d'évaluer si les ecdystéroïdes présentés de manière externe par rapport aux organes gustatifs avaient le même effet que lorsqu'ils étaient injectés dans l'animal. En effet, les animaux proches de la mue cessent de s'alimenter et nous voulions vérifier si le pic hormonal interne ne modifiait pas la sensibilité gustative ce qui aurait pu diminuer la motivation alimentaire. Les expériences menées se sont faites en trois étapes : (1) par une mesure de la sensibilité gustative au cours du stade larvaire sur des insectes alimentés en milieu artificiel ou des feuilles naturelles (2) par une exposition des sensilles à une solution de 20E ou solution saline de la larve (3) par une injection de 20E ou de solution saline dans la larve. Les résultats obtenus montrent que la sensibilité évolue au cours du temps et qu'il est impossible d'enregistrer l'activité électrique des neurones gustatifs en fin de stade, probablement pour des problèmes techniques. L'exposition des sensilles est un protocole traumatique qui donne des résultats intéressants, dans la mesure où l'activité des cellules gustatives semble inhibée. L'injection de 20E montre clairement que le taux d'ecdystéroïdes interne n'a pas d'incidence sur la sensibilité mais module par contre l'alimentation.<br />Enfin, dans une dernière partie, nous avons tenté d'élucider par quelle cellule sont perçus les ecdystéroïdes et si ce sont les mêmes cellules qui détectent toutes les substances antiappétentes. Les protocoles utilisés ont consisté à présenter des substances en mélange et à exposer les cellules à l'un des composés au préalable. Les résultats obtenus étaient en faveur de l'hypothèse qui prévoit que les phytoecdystéroïdes excitent le récepteur aux antiappétents. <br />Les phytoecdystéroïdes jouent un rôle de métabolites secondaires de défense, au moins à l'égard de la Pyrale du maïs.

Le maintien d'une homéostasie redox intracellulaire est essentielle à la survie de la cellule. Pour cela, la cellule doit réguler la concentration intracellulaire en intermédiaires réactifs de l'oxygène (ou IRO), sous-produits de la respiration. La connaissance que nous avons des mécanismes de contrôle de l'homéostasie redox repose principalement sur des données obtenues chez la bactérie. Nous avons donc choisi un eucaryote comme modèle d'étude, la levure S. cerevisiae. Le facteur de transcription Yap1 contrôle l'expression d'anti-oxydants, responsables en particulier de la réduction du peroxyde d'hydrogène (H2O2) et de l'ion superoxyde (O2.-). L'activité de Yap1 est régulée par sa localisation subcellulaire. Nous avons montré qu'in vivo, l'activation de Yap1 par le H2O2 repose sur la formation d'un pont disulfure intramoléculaire. Cette oxydation est responsable de l'accumulation nucléaire du régulateur et permet la production des anti-oxydants. L'oxydation de Yap1 par le H2O2 n'est pas directe mais elle est relayée par une peroxydase, Gpx3. L'oxydation de Gpx3 par le H2O2 entraîne la formation d'un pont disulfure intermoléculaire entre Yap1 et Gpx3, rapidement transformé en pont intramoléculaire dans Yap1. Ainsi, Gpx3 détecte et transmet spécifiquement le signal H2O2 à Yap1 par le transfert d'une modification redox. La description de ce mode d'activation assimile Gpx3 à un récepteur des peroxydes. L'ensemble de ces données nous ont conduit à renommer Gpx3 en Orp1 pour " Oxidant Receptor Peroxidase ". Après correction de la perturbation redox, Yap1 est désactivé par réduction, vraisemblablement par les thiorédoxines, dont Yap1 contrôle l'expression. La levure possède donc un système de surveillance de la concentration en peroxydes rétrocontrôlé.

La paroi du champignon filamenteux A. fumigalus conditionne la croissance et est responsable du maintien de l'intégrité cellulaire lors de l'infection. Les protéines de la paroi de ce champignon filamenteux n'avaient pas été étudiées jusqu'à présent alors qu'elles semblent jouer un rôle essentiel dans la structuration de la paroi de la levure modèle S. cereviciae. Une approche essentiellement biochimique a permis de caractériser les protéines associées à la paroi de A..fumigatus. La majorité des protéines pariétales chez A. fumigatus sont des protéines solubles. Une seule protéine est relarguée à partir de la paroi par un traitement f3- (1 .3) glucanase : c'est une phosphatase acide qui possède une ancre GPl et dont l'expression est réprimée en présence de phosphate inorganique. Par ailleurs, une étude des protéines GPl chez A. fumigatus par génomique comparative a montré que les protéines GPI décrites comme associées de façon covalente à la paroi chez la levure n'ont pas d'homologue chez A. fumigatus. Ainsi. l'organisation des protéines au sein de la paroi de A..fumigatus est différente de celle de la levure : les protéines pariétales ne semblent pas avoir un rôle essentiel dans l'élaboration de la paroi. Ensuite, une nouvelle famille de glycoprotéines portant un N-glycane lié à un galactofuranose en position terminale a été décrite. Cette famille comprend une phospholipase C, une phosphatase alcaline et une phytase. Enfin, une analyse morphologique de deux mutants chitine synthase et gluconosyltransférase a permis d'associer la réduction de la croissance à un hyper-branchement du mycélium et à une diminution de la taille de la cellule apicale sans que l'organisation globale des polysaccharides pariétaux et le taux de croissance spécifique soient affectés.

L'amidon contenu dans les céréales est une source glucidique fréquemment utilisée dans l'alimentation des chevaux athlètes pour couvrir leurs besoins en énergie. Une partie de ce travail est consacrée à l'adaptation de la technique des sachets mobiles pour mesurer la digestibilité antécæcale de l'amidon. Cette méthode in sacco a permis de mettre en évidence que l'origine botanique est un facteur contrôlant l'intensité de la digestion antécæcale de l'amidon. Selon la source d'amidon, des digestibilités antécæcales comprises entre 36 % et 99 % ont été mesurées. Ces résultats permettent de proposer des données de référence, pour différentes matières premières, afin de prendre en compte le paramètre " amidon digestible en antécæcal ", dans le rationnement des chevaux. Un autre volet de ce travail est consacré à l'étude des mécanismes mis en ?uvre pour digérer l'amidon. L'étude des facteurs biotiques et abiotiques associés à la digestion des polysaccharides dans les différents compartiments du tractus digestif a mis en évidence la présence d'un écosystème microbien en antécæcal. Parce que le mode de digestion de l'amidon, chimique ou biologique, conditionne le rendement énergétique de ce glucide, des travaux complémentaires sur le rôle de l'écosystème gastrique et la partition de la digestion en antécæcal sont nécessaires pour une valorisation optimale de l'énergie fournie par l'amidon.

Découper, a priori et de façon précise, les séquences en domaines est d'une grande importance dans le champ de la biologie, notamment pour optimiser les études de génomique structurale et de génomique fonctionnelle. Différentes approches basées sur la composition en acides aminés, la complexité de la séquence ou la construction de modèles 3D ab initio, ont été développées par le passé. Nous proposons, dans le cadre de ce travail, une approche nouvelle et originale pour le découpage automatique et sensible des séquences protéiques en domaines structurés distincts par exploitation de leur texture. Cette approche bénéficie de l'information de voisinage 2D apportée par la méthodologie « Hydrophobic Cluster Analysis » (HCA). La distribution des différentes catégories d'amas hydrophobes, tels que définis par l'intermédiaire de HCA, ainsi que l'analyse de leurs caractéristiques en termes de structures secondaires, permettent d'appréhender de façon différenciée les textures des régions globulaires, non globulaires et/ou désordonnées, répétitives, passages membranaires isolés ou multiples.... L'approche développée, DomHCA, permet in fine de segmenter une séquence protéique en une série de régions et sous-régions caractérisées par des textures précises, segmentation qui, appliquée à l'échelle des génomes, autorise une comparaison rapide et originale de l'ensemble des séquences. Une des applications concerne les séquences du génome de Plasmodium falciparum qui, par leurs fortes proportions en acides aminés N et K, rendent les méthodes classiques de détection de similarité peu efficaces.

La virologie bénéficie de plus en plus du développement de la bioinformatique. Mon projet de thèse recouvre la gestion de séquences de protéines se rapportant aux virus à ARN simple brin, de polarité négative et positive. J'ai mis en place une base de données VaZyMolO, qui gère les informations structurales et fonctionnelles des protéines, en définissant et en classant des modules. Cette approche a permis l'identification d'un domaine méthyltransférase sur la protéine L des Mononegavirales, et la définition de la modularité des protéines N et P des Paramyxoviridae. La cartographie du génome du virus du Syndrome Respiratoire Aigue Sévère réalisée à l'aide de VaZyMolO, a contribué à la résolution structurale de la protéine nsp9 de ce virus. Enfin, je présente une étude incluant évolution et analyse structurale des polymérases des Flaviviridae. Dans cette dernière, je propose un modèle de la polymérase du virus GBV-C et un mécanisme d'initiation de la synthèse d'ARN.