Certains processus écologiques mettent en jeu des transferts latéraux entre parcelles voisines. La maîtrise, par les pratiques agricoles, des problèmes environnementaux qui en découlent impose de coordonner les systèmes de culture dans l'espace, à l'échelle de l'entité spatiale pertinente pour l'analyse du processus en cause. C'est le cas du ruissellement érosif dans les plaines loessiques du nord de l'Europe, dont l'échelle d'étude est le bassin versant. Ce travail de thèse a permis de bâtir une méthodologie d'aide à la conception de modifications des systèmes de culture, au sein des exploitations, dans le but de réduire de ruissellement. La méthode élaborée permet ainsi d'identifier les marges de manoeuvre des agriculteurs pour modifier les systèmes de culture - organisation spatiale des cultures et itinéraires techniques - à partir d'une reconstitution des règles de localisation des cultures sur le territoire d'exploitation et d'organisation du travail.

La scoliose idiopathique est une pathologie d'origine multifactorielle entraînant une déformation tridimensionnelle de la colonne vertébrale. Elle apparaît dans la plupart des cas chez les préadolescents en cours de croissance. L'identification précoce des patients présentant un risque réel d'aggravation est nécessaire pour une prise en charge thérapeutique efficace. Cependant elle est difficile avec les moyens d'analyse actuels. L'objectif de cette thèse est de mettre en oeuvre des outils récemment développés en recherche (analyse de la posture et des mobilités, reconstruction géométrique 3D, modélisation en éléments finis) afin de quantifier leur pertinence pour l'évaluation du risque d'aggravation de ces scolioses. Dans le cadre d'une étude clinique prospective multicentrique, l'observation de 72 patients scoliotiques et leur comparaison à des populations de référence (normales, scolioses sévères) a permis une classification par similitude basée sur 6 paramètres descripteurs de la géométrie tridimensionnelle. Les analyses mécaniques complémentaires réalisées à l'aide d'un modèle en éléments finis ont permis, dans certains cas, d'objectiver un risque d'aggravation. Ces outils apportent aux cliniciens de nouveaux moyens d'identification des scolioses évolutives ce qui leur permet d'engager très précocement un traitement adapté à la situation biomécanique de chaque patient.

L'objectif de ce travail est de comparer la rétention de deux herbicides, l'isoproturon et le diflufénicanil, et d'un métabilite de l'isoproturon l'isopropylaniline, pour trois occupations de sols contrastées: un sol cultivé, un sol souis bande enherbée et un sol forestier. Pour chaque sol, différentes fractions granulométriques ont été isolées. sur chaque sol et chaque fraction, la sorption et la desorption des trois molécules ont été caractérisées. La rétention des molécules est plus élevée dans les sols enherbés et boisés que dans les sols cultivés. Des différences significatives des coefficients Koc entre les horizons superficiels sous culture, parairies et forêt, suggèrent que le nature des matières organiques (MOS) est en cause dans les différences observées. Les matières organiques particulaires ont des capacités de rétention particulièrement élevées vis à vis des trois molécules étudiées. Les résultats montrent que l'aromaticité des MOS, leur caractère hydrophobe et leur surface spécifique sont les principaux paramètres régulant les capacités de sorption des pesticides étudiés.

La biologie moléculaire repose sur des bases déterministes qui ont longtemps été fécondes mais sont désormais un handicap pour la compréhension des phénomènes biologiques. Le déterminisme en génétique est un concept robuste mais dont les fondations apparaissent de plus en plus fragiles, notamment le concept de spécificité et l'importance centrale accordée au génome. À partir de ces constats, nous faisons une proposition théorique. Nous proposons une nouvelle grille de lecture des relations intercellulaires, que nous appelons endodarwinienne. Il s'agit de postuler que les cellules ont un comportement aléatoire a priori, notamment dans leur expression génétique et que seules celles qui adoptent un profil d'expression adapté à leur environnement sont dans un second temps sélectionnées. Dans ce modèle, les cellules ne répondent pas à des "signaux" de manière prévisible. Dans une large mesure, les cellules sont mues par leur intérêt immédiat. Ce modèle est une réponse à la crise du déterminisme car il rend inutile de postuler une spécificité des interactions moléculaires, et permet de sortir de la notion rigide de "programme génétique", sans pour autant nier le rôle évident des gènes. Il y a un paradoxe à proposer que des phénomènes reproductibles soient fondés sur des dynamiques stochastiques, c'est pourquoi nous cherchons à montrer que ce paradoxe n'est qu'apparent, que l'aléa de réactions individuelles est précisément une force structurante, et que l'approche probabiliste englobe l'approche déterministe. Une synthèse de données expérimentales met en évidence l'importance sous-évaluée de la variabilité intercellulaire de l'expression génétique, dans des situations très diverses. Dans celles-ci, de toute évidence, des cellules clonales se comportent de manière aléatoire et ne répondent pas de manière homogène à des signaux. Cette variabilité peut être la base d'une sélection. Par ailleurs, des données récentes confirment que la dynamique même des échanges moléculaires au sein du noyau rend nécessaire d'intégrer comme un acquis la dimension intrinsèquement stochastique de l'expression génétique, qui provoque ainsi une variété phénotypique. Le développement embryonnaire, classiquement envisagé comme la concrétisation d'un programme génétique à l'œuvre, peut être abordé selon une logique endodarwinienne. Le déterminisme y est très relatif, les devenirs cellulaires sont très plastiques, et les signaux échangés par les cellules semblent souvent pouvoir être étudiés sous l'angle d'une relation trophique. L'apoptose, souvent appelée mort programmée, ne semble pas pourtant répondre de manière satisfaisante à cette caractérisation. Cependant il peut sembler contradictoire, dans l'approche endodarwinienne, que des cellules engagent leur propre destruction. Des observations montrent que malgré les apparences, ce phénomène avéré ne contredit pas l'approche endodarwinienne. Pour tester les hypothèses endodarwiniennes, il faut en passer par une étude sur cellules isolées car travailler sur des populations cellulaires provoque des effets de moyenne qui masquent la variabilité intercellulaire. Des techniques d'études de l'expression génétique sur cellules isolées existent. Parmi celles-ci, une adaptation particulière de la RT-PCR, l'amplification par l'extrémité 3' (TPEA) a été simplifiée et rationalisée pour être compatible avec une approche globale. Les premiers résultats issus de ce travail de mise au point, quoique préliminaires, peuvent déjà être lus selon une grille sélective plutôt qu'instructive et confirment l'existence d'une expression aléatoire des gènes. Une autre approche possible est celle de l'étude des variations de la méthylation des gènes, que l'on sait corrélée à des variations d'expression. Au cours d'une cinétique de différenciation, un gène est étudié sous cet angle et révèle une variabilité importante, dans le temps et de cellule à cellule. Par ailleurs, le profil de différentes sous populations au cours de cette cinétique va dans le sens d'une expression aléatoire et d'une sélection des cellules ayant le profil adapté. Ces approches expérimentales et bibliographiques incitent à penser que la proposition théorique initiale est pertinente, économe et généralisable, même si, bien sûr, la question reste ouverte.

Le travail présenté s'inscrit dans une double préoccupation de protection intégrée des cultures et de sécurité sanitaire. L'objectif est d'étudier comment les pratiques culturales dans les champs de blé influent sur le développement de la fusariose de l'épi et la production de mycotoxines fusariennes. Les procédures d'échantillonnage pour le dosage des toxines ont d'abord été évaluées. Puis, nous avons analysé les corrélations éventuelles entre pratiques culturales, symptômes de fusariose sur l'épi, contamination en mycotoxines des grains, et infection de la parcelle par telle ou telle combinaison des différentes espèces (ou souches) de pathogènes. Deux dispositifs ont été suivis: un réseau comparant 30 parcelles cultivées en agriculture biologique dans des milieux différents, pendant deux ans, et un essai comparant différents systèmes de culture (biologique, conventionnel, intégré, et sans travail du sol avec couverture permanente) dans un même lieu, pendant quatre ans. Pour que les prélèvements au champ permettent de caractériser de façon fiable le niveau de contamination de la parcelle, nous avons établi quelques règles concernant la procédure de prélèvement: prélever une quantité suffisante d'épis (au moins 1 kg de grains), bien répartis dans la parcelle (quadriller la parcelle, par 10 botillons par exemple), broyer les grains pour homogénéiser au mieux l'échantillon sur lequel les toxines seront analysées. Avant même le broyage, une séparation soigneuse des grains et des organes végétatifs est essentielle pour que le niveau de contamination en toxines des premiers ne soit pas surévalué à cause de la présence de résidus des seconds, beaucoup plus fortement contaminés en termes de µg de toxine par kg de matière végétale. Aucune relation stable entre les symptômes visibles sur les épis et la contamination des grains par les mycotoxines n'a été observée dans nos conditions expérimentales, où les niveaux d'attaque et de contamination de nos parcelles sont restés en moyenne relativement modérés. Il ne semble donc pas possible d'établir un modèle prédisant la teneur en mycotoxines à la récolte à partir des symptômes observés auparavant sur les épis. Aucune des hypothèses simples de la littérature concernant un effet des pratiques culturales sur la fusariose de l'épi n'a été vraiment validée. En revanche, une corrélation positive a été observée entre un paramètre nutritionnel du blé, le rapport des quantités d'azote sur celles de fructose dans les épis à la floraison, et le taux d'infection des grains par les agents du complexe fusarien ou les symptômes visibles de la fusariose (intensité ou gravité). En ce qui concerne la production de mycotoxines fusariennes (et non plus les symptômes visibles de la maladie), nous avons trouvé qu'elle était corrélée à la présence de résidus de la culture précédente -pour autant que cette culture précédente soit sensible elle-même à la fusariose-, et à des valeurs faibles du rapport du taux d'azote sur celui de potassium dans les épis à la floraison. F. culmorum semble être une espèce très importante tant pour la production de déoxynivalénol que de nivalénol; sa plus forte présence dans les systèmes sans travail du sol pourrait expliquer les plus forts taux de contamination dans ce système. Cependant, la production de mycotoxines semble en partie résulter d'interactions complexes, de compétition ou de synergie, entre les différentes espèces de Fusarium productrices de toxines, ou entre elles et les espèces non productrices de toxines (faisant ou non partie du complexe fusarien); ces interactions probables contribuent à minimiser l'effet d'éventuels traitements fongicides de cultures. Ce travail suggère l'intérêt d'un travail à l'interface de l'agronomie et de la pathologie, à l'échelle du champ comme à l'échelle de la souche de pathogène, et appelle des études complémentaires à l'interface de ces champs d'activité.

La compréhension des mécanismes de transport de solutés dans un milieu poreux variablement saturé tel que les sols à nappe drainée par tuyaux enterrés, est essentielle afin de répondre aux interrogations concernant l'impact de ces systèmes sur la qualité des eaux de surface. L'approche choisie repose sur des expériences de traçage réalisées en régime permanent sur modèle physique de sol au laboratoire, permettant un contrôle des conditions initiales et aux limites. La première partie de la thèse est dédiée aux études monodimensionnelles, afin de caractériser la zone non saturée du sol. Nous avons utilisé une colonne de sol (1*0,15 m²) et un modèle physique de grande taille (1*2*0,5 m3), remplis tous deux d'un sol sablo-limoneux. Les traceurs utilisés sont le H218O et le Cl-. La deuxième partie du travail traite le cas des écoulements bidimensionnels, réalisées uniquement sur le modèle physique. Deux scénarios ont été choisis : un soluté apporté en surface et un soluté résidant dans le sol. Seul le Cl- a alors été utilisé comme traceur. Le transport de solutés a été étudié par un suivi in situ (sondes de conductivité électrique) ainsi qu'à l'exutoire du système. L'analyse des courbes d'élution obtenues pour les études monodimensionnelles a permis l'identification des mécanismes de transport et le calcul des paramètres de transport pertinents (par résolution inverse). Pour les expériences bidimensionnelles, il a été observé une hétérogénéité des champs de vitesses, avec une zone proche du drain où le lessivage est rapide et une zone proche de l'interdrain où le soluté progresse à faible vitesse. Dans le cas du soluté résidant dans le sol, les courbes d'élution (concentration et conductivité électrique) au drain montrent un palier stable puis une diminution de forme « exponentielle » jusqu'à atteindre les concentrations du niveau de base. La migration du soluté dans le cas d'un pulse apporté en surface du sol est singulier. La courbe d'élution en sortie du drain présente deux modes : (i) un premier mode sous forme d'un pic, (ii) et le deuxième sous forme d'un palier constant de concentration. Ces résultats expérimentaux ont été confrontés à la modélisation mécaniste (code HYDRUS-2D), utilisant les paramètres de transport obtenus dans les études monodimensionnelles. L'utilisation d'une deuxième méthode, le suivi de particules (approche lagrangienne), nous a permis d'obtenir le cheminement de l'eau et le temps de transfert des particules dans le sol.

L'arthroplastie du genou se généralise et concerne désormais des patients plus jeunes. La gonarthrose, terme spécifique pour décrire l'arthrose du genou, est à l'origine de l'arthroplastie. C'est à partir d'une évaluation radiologique, réalisée dans le plan frontal, que la déviation angulaire du membre inférieur est quantifiée (gonométrie) et que le geste chirurgical est planifié. Une revue de la littérature montre que cette méthode de mesure est cependant très critiquée. Ce travail s'appuie sur une méthode existante: la reconstruction tridimensionnelle du genou à partir de la stéréoradiographie. Afin de transférer cette technique vers la clinique notre objectif a été de mettre en place une recherche sur le développement des outils de mesure, permettant de suivre en trois dimensions l'évolution de la déviation des axes du membre inférieur avant, pendant et après une pose de prothèse de genou. Les résultats montrent que le protocole de reconstruction tridimensionnel du genou à partir de la stéréoradiographie est opérationnel en milieu clinique. Pour la morphométrie, l'erreur moyenne de reproductibilité inter observateur est inférieure à 1 mm, sur le fémur et le tibia réunis. Pour la morphologie, qui s'appuie sur la gonométrie 3D, l'erreur est évaluée pour 95% des essais à 1,6°, à l'exception de certaines mesures qui s'appuient sur des repères anatomiques peu reproductibles actuellement. 14 chirurgies assistées par ordinateur ont été réalisées. La plateforme de navigation est un moyen de quantifier précisément le geste réalisé, c'est avant tout un outil de mesure. Enfin la gonométrie 3D postopératoire est également accessible via la stéréoradiographie. Le protocole 3D pre, per et postopératoire d'analyse de la déviation des axes du membre inférieur est opérationnel, il a pu être appliqué en milieu clinique sur genou pathologique.

Les cancers des voies aérodigestives supérieures (VADS) sont le 5ème cancer le plus commun dans le monde et représentent 780'000 cas nouveaux par an. Malgré des recherches de nouveaux protocoles thérapeutiques la survie à 5 ans des patients n'a pas été significativement améliorée lors des trois dernières décennies. L'utilisation de marqueurs pronostiques individuels est insuffisante à ce jour et les grade histopronostique de la tumeur (TNM, index de différenciation) est à ce jour le seul indicateur pronostique avancé. De manière à générer une collection aussi exhaustive que possible de gènes différentiellement exprimés dans les tumeurs VADS, nous avons analysé le transcriptome de tumeurs hypopharyngées de stade précoce et de stade plus avancé, présentant ou non une propension à la métastase. Nous avons comparé l'expression des gènes pour les tissus tumoraux ainsi que les tissus normaux issus du même patient. La technique du Differential Display (DD), entreprise à grande échelle (56 amorces arbitraires) nous a permis d'isoler une collection de 1'200 gènes potentiellement différentiellement exprimés dans les tumeurs. Un sous-groupe de 70 gènes a été mise en évidence comme différentiellement exprimé avec une sonde complexe (Lemaire et al., 2003). L'étude de la valeur pronostique de l'ensemble de notre collection DD est en cours sur une cinquantaine de patients. La technique du DD a été utilisée de manière à isoler des gènes indépendamment de leur niveau absolu d'expression, afin d'isoler des gènes inconnus ou des gènes-clés, régulateurs exprimés à faible niveau. La technique des puces à ADN Affymetrix (Cromer et al., 2003) a été utilisée de manière à effectuer un criblage supplémentaire essentiellement orienté sur le criblage des gènes connus, pouvant posséder une valeur pronostique. ExonHit Therapeutics SA a mis en oeuvre la technique brevetée DATAS de façon à isoler les transcrits de l'épissage alternatif exprimés dans les tumeurs de différents types tumoraux. La caractérisation de l'expression de 4 gènes favoris (1 sous exprimé et 3 surexprimés dans les tumeurs) a été entreprise par diverses techniques (Virtual Northern blot, Northern blot, PCR, immunocytochimie, hybridation in situ et immunohistochimie). Les séquences codantes de ces gènes ont été clonées dans des vecteurs d'expression pour une caractérisation fonctionnelle par transfection en orientation sens et antisens avec les techniques de FACS, des tests de clonogénicité, et de Western blot. L'étude de ces gènes est poursuivie dans le but d'identifier de nouvelles cibles thérapeutiques.

Chez les espèces végétales soumises à dessiccation, les réserves lipidiques des graines sont stockées sous forme de globules, les oléosomes. Ces oléosomes sont composés d'un cœur de triglycérides (TGs), entouré d'une monocouche de phospholipides (PLs) dans laquelle s'insèrent de petites protéines, majoritairement des oléosines. Ces protéines sont constituées de trois domaines: N- et C-terminaux amphiphiles et un segment central hydrophobe de 72 acides aminés très conservé. Les oléosines sont certainement des protéines de structure et par leur présence, les oléosomes ne coalescent pas, même lors de la re-imbibition de la graine au moment de la germination. Bien que les levures présentent des organites de stockage similaires à ceux des végétaux, leur pool protéique est très différent. Nous avons cloné et exprimé deux isoformes d'oléosines d'A. thaliana dans E. coli et dans Y. lipolytica. Les oléosines exprimées chez la levure sont bien dirigées vers le corps lipidique. Par ailleurs, les oléosines exprimées chez la bactérie ont été purifiées à l'homogénéité en conditions dénaturantes. Par des études in silico et in vitro d'oléosine, nous postulons que le segment hydrophobe est organisé en hélices α. Des études de tension de surface ont montré que les oléosines recombinantes purifiées pouvaient s'insérer à des interfaces eau / huile et qu'elles en abaissaient fortement la tension de surface (ceci mieux que des caséines β). Elles peuvent aussi s'insérer dans des monocouches de PLs situées à l'interface eau / air. Les oléosines des végétaux présentent donc bien des caractéristiques d'émulsifiant huile dans eau.

Les conséquences immunitaires d'un stress d'origine environnementale sont complexes et encore difficilement prévisibles. Le stress affecte le système immunitaire soit en agissant sur l'immunité innée, en altérant la réactivité inflammatoire, soit en agissant sur l'immunité acquise, en modulant la production de cytokines dites Th1 et Th2. L'environnement social contribue largement au développement et à l'expression de maladies. Dans les espèces sociales, la position sociale occupée dans le groupe module la susceptibilité aux infections mais les supports endocriniens et immunitaires de ces différences de susceptibilité sont ignorés. La remise en cause de l'organisation sociale engendre un stress important dont les conséquences immunitaires sont encore sujettes à controverse. Ce travail de thèse a pour objectifs (1) de décrire l'influence du statut social sur le fonctionnement des systèmes endocrinien et immunitaire, (2) de préciser les effets du stress social sur la production de cytokines et la susceptibilité aux infections et (3) de rechercher des facteurs à l'origine de la variabilité des conséquences immunitaires du stress social. Chez le porcelet, un regroupement après le sevrage élève transitoirement le cortisol salivaire et altère le comportement mais n'affecte pas la réactivité des lymphocytes sanguins. La suite des travaux a utilisé une procédure de défaite sociale chronique chez la souris. Les résultats obtenus mettent en évidence une influence du statut social. En absence de stress, les dominants présentent des niveaux de base de corticostérone et une réponse spécifique à la tuberculine supérieurs aux dominés. Suite à une défaite sociale, les dominants sont plus affectés que les dominés. La défaite sociale augmente la réactivité inflammatoire mais ne modifie pas de façon nette l'équilibre de la production de cytokines de type Th1 et Th2 et n'affecte pas l'immunité spécifique développée contre une infection mycobactérienne. Les conséquences immunitaires de la défaite sociale ne sont observées que lorsque le stress est associé à des combats et à des blessures. Ces travaux montrent que la réponse au stress dépend de l'histoire sociale de l'individu, en particulier de son statut social. De plus, les répercussions immunitaires du stress dépendent aussi de l'histoire immunitaire récente. En effet, une réaction inflammatoire systémique inhibe la libération plasmatique de cytokines inflammatoires en réponse à un stress psychologique ultérieur.