Ce travail de thèse s'inscrit dans le cadre de la simulation par mannequins numériques de l'homme (en anglais Digital Human models ou DHM) en vue d'applications ergonomiques. Plus précisément, il s'intéresse à la modélisation du système musculosquelettique et des efforts musculaires développés au cours du mouvement.Dans un première partie est présenté le développement numérique de modèles musculosquelettiques du membre inférieur et supérieur sous l'environnement Matlab. Ces modèles ont été évalués par examen des bras de levier musculaires pour la géométrie, et par comparaison avec des mesures expérimentales de couples articulaires maximaux (FMV) pour les efforts prédits.Dans une seconde partie, le modèle musculosquelettique du membre inférieur a été utilisé pour évaluer le rôle des muscles bi-articulaires au cours de la marche. Pour cela deux méthodes de calcul des efforts musculaires ont été utilisées, permettant de mettre en évidence les particularités fonctionnelles de ces muscles. Les résultats indiquent notamment que la prise en compte des muscles bi-articulaires est nécessaire à une estimation correcte des efforts musculaires et des efforts de contact articulaires, potentielles sources d'inconfort.Puis ont été étudiés les capacités d'effort maximale en flexion-extension isométrique du coude. L'expérimentation a été effectuée au sein de l'INRETS de Bron et comprenait 9 sujets volontaires masculins. Cette étude a permis d'évaluer le modèle numérique développé en termes de prédiction de capacités d'effort, ainsi que d'ouvrir la voie à des méthodes de scaling permettant d'ajuster un modèle musculosquelettique au sujet étudié.

Les tests couramment utilisés pour évaluer le déficit sensori-moteur induit par une lésion du cerveau chez le rat posent problèmes en termes de sensibilité, d'objectivité et de quantification. Nous avons émis l'hypothèse selon laquelle l'analyse 3D de la cinématique de la locomotion constitue un paradigme expérimental approprié pour quantifier un tel déficit. Aussi, la locomotion a été étudiée lors d'une course sur tapis roulant (25 cm/s) muni ou pas d'obstacles (deux obstacles de 3cm de haut et 1,2 cm de large) à l'aide du système optoélectronique VICON. Le mouvement des quatre pattes a été simultanément enregistré avant et après induction d'une lésion unilatérale soit du striatum (mort d'origine métabolique des neurones striataux) soit du cortex cérébral (infarctus du cortex moteur) chez le rat adulte. Le laboratoire a précédemment montré que ces deux modèles de lésion conduisaient à une anomalie plus ou moins durable de la traversée d'une poutre étroite et surélevée, test classiquement utilisé pour évaluer la locomotion du rat. La première étude décrit pour la première fois la stratégie utilisée par le rat pour franchir un obstacle. Elle révèle que le franchissement s'accompagne d'une rupture complète du pattern locomoteur de base et que l'élévation des ceintures contribue de façon notable au passage de chacune des pattes au- dessus de l'obstacle. La seconde étude montre que la lésion du striatum s'accompagne d'un déficit locomoteur durable lors des deux modalités de course, l'anomalie portant sélectivement sur les pattes contralatérales à la lésion. Plus précisément, ces pattes présentent une flexion exagérée pendant la phase d'appui dont la durée est augmentée. Par ailleurs, lorsque que la patte antérieure opposée à la lésion conduit la manœuvre de franchissement, elle prend fréquemment appui sur l'obstacle suite à une initiation trop précoce de son élévation. Dans ce cas, la patte postérieure homolatérale franchit ou non correctement l'obstacle. L'ensemble de ces résultats suggère l'implication du striatum dans la programmation des mouvements guidés par la vue. La dernière expérience montre qu'aucune des modalités de locomotion n'est affectée par la lésion corticale, suggérant que le faisceau corticospinal n'est indispensable ni à la locomotion ni à son adaptation à l'environnement. En conclusion, notre travail montre que nos modalités d'enregistrement de la locomotion sont appropriées pour quantifier le déficit fonctionnel induit par une lésion du striatum, mais pas celui induit par une lésion du cortex moteur. Il serait intéressant de répéter les expériences lors d'une course volontaire, de manière à s'affranchir de la stimulation sensitive générée par le déroulement du tapis sous les pattes et d'étudier la réversibilité du déficit en cas de lésion partielle du striatum.

Les réponses nutritionnelles et zootechniques des ruminants aux variations de régime sont largement conditionnées par leurs effets au niveau du rumen. L'objectif de ce travail était d'apporter de nouvelles perspectives pour progresser dans la démarche de modélisation de cet organe, qui a débuté dans les années 1970. Pour l'aborder, nous avons privilégié une approche par modélisation systémique à différents niveaux organisationnels: de l'organe, aux flux de nutriments et jusqu'aux mécanismes de régulation cellulaire. La première partie du travail était consacrée à une étude comparative des modèles actuels. Peu de validations comparées des modèles avaient été entreprises jusqu'à présent. Les résultats rendent compte des principes communs appliqués mais aussi des spécificités de chacun des modèles. Leur plus grande faiblesse réside dans leur incapacité à prédire de façon satisfaisante les équilibres des produits terminaux des fermentations (acides gras volatils, gaz et matières microbiennes). Pour progresser dans ce domaine, nous avons exploré deux voies. La première concerne la représentation de la digestion de l'amidon, substrat glucidique expliquant la majeure partie des variations de la vitesse de digestibilité ruminale des rations. Nous avons développé un modèle de prédiction des flux d'amidon pour mieux quantifier et expliquer les variations observées. Cette étude a été réalisée à partir de bases de données quantitatives portant sur ces flux mesurés in sacco et in vivo. Les résultats obtenus expliquent assez précisément les variations observées intra-essai. Par contre, les variations inter-essais demeurent importantes et difficiles à apprécier. La seconde voie est basée sur l'application des lois de la thermodynamique au métabolisme microbien. L'objectif est d'améliorer la prédiction des produits terminaux des fermentations. Cette approche originale des aspects fermentaires a comporté un volet modélisation et un volet expérimental. Les résultats permettent de dégager certaines propriétés comme résultant des principes de la thermodynamique et nous confortent dans l'intérêt de cette approche. Ce travail de thèse contribue aux avancées en matière de modélisation du rumen, notamment pour la modélisation des flux d'amidon. Il propose aussi de nouveaux champs de recherche encore peu explorés.

Conscients de la faiblesse persistante des actions réglementaires menées en faveur de la lutte contre les inondations et de la restauration de la qualité de l'eau, les pouvoirs publics développent des dispositifs contractuels afin d'inciter les agents à améliorer leurs pratiqueq ddns chaque bassin versant. La déconcentration des services de I'Etat, la décentralisation et la "sévérisation" des normes favorisent la mise en place des contrats environnementaux tels que les contrats de rivière. Ces contrats (1981) sont un des outils majeurs de I'aménagement et de la gestion des eaux. Leur développement conduit à s'interroger sur les conditions de leur mise en æuvre et sur leur limite. L'étude des contrats de rivière dans le bassin de la Saône montre que le succès des dispositifs auprès des maîtres d'ouvrages n'est pas une garantie de leur efficacité environnementale. Celle-ci dépend de I'adhésion des agents du bassin versant. Or, les agriculteurs s'engagent peu dans de telles procédures.

Cette thèse avait pour objectif d'évaluer la défaunation comme technique permettant une meilleure nutrition des ruminants. La défaunation entraîne une augmentation du flux d'azote (non ammoniacal) au niveau du duodénum. Cependant, des études de la littérature indiquent que l'effet de la défaunation sur les productions animales (viande, lait et laine) est variable. Notre hypothèse de travail est que le rapport azote / énergie (PDIN / UF) de la ration est le principal facteur de variation des effets observés. Nous avions pour objectifs: 1) Etablir les lois de la réponse animale à la défaunation en général, ainsi que dans le contexte spécifique de la zone tropicale humide. 2) Déterminer l'impact de la défaunation sur les paramètres de la digestion permettant d'expliquer la réponse animale à la défaunation, notamment sur la protéosynthèse et la cellulolyse microbienne. En premier lieu, les lois générales des effets de la défaunation ont été établies à partir de l'analyse statistique d'une base de données de la littérature (méta-analyse). Dans un second temps, l'étude de quatre rations à base de fourrage (Digitaria decumbens) contenant 50, 60, 70 et 90 g PDIN /UF a été réalisée. Dans une seconde étude, quatre autres rations composées de fourrage avec complément (maïs et tourteau de soja) et contenant 80, 100, 120 et 140 g PDIN /UF, furent testées. La production de viande a été déterminée par mesures de gain de croît moyen quotidien (GMQ) d' agneaux faunés et défaunés, en fonction des huit profils alimentaires (8 rapports PDIN /UF). Des mesures de flux duodénaux d'azote sur des béliers adultes fistulés, faunés et défaunés, nous ont permis d'estimer la protéosynthèse. La cellulolyse microbienne a été estimé par les mesures de dégradabilité in sacco des fibres (NDF), de digestibilité ruminale des fibres (NDF) ainsi que par la mesure des activités enzymatiques glycolytiques du rumen, sur ces mêmes béliers. Les résultats de la synthèse bibliographique indiquent que la défaunation entraîne une augmentation de la croissance des animaux en moyenne de 10% (P < 0.01, 132.6 vs 118.7 ± 5.2 g/j). Lors des essais expérimentaux, la défaunation a permis d'augmenter le GMQ en moyenne avec les rations mixtes ( PDIN / UF > 80) (P < 0.03, 184.1 vs 165.9 ± 9.3 g/j). Aucun effet n'a été observé pour les rations de fourrage (GMQ = 76 ± 3 g/j), sauf pour la ration contenant 50 PDIN/UF (25 vs 49 ± 11 g/j). Dans la synthèse bibliographique, l'augmentation de 20 % du flux d'azote (microbien et alimentaire) intestinal après défaunation, contribue à l'augmentation des quantités de nutriments azotés absorbés. Pour les études expérimentales, après défaunation ce flux augmente significativement de 20% pour les rations mixtes, et de (+ 11%) pour la ration de fourrage. La synthèse indique une amélioration du profil des acides gras volatils (AGV) du rumen (augmentation du pourcentage de propionate) après defaunation, tandis que la cellulolyse microbienne diminue (- 4.7 % DrNDF). L'augmentation du flux d'azote intestinal et l'amélioration du profil des AGV contribuent à l'amélioration de l'utilisation métabolique des nutriments énergétiques. Ainsi, la défaunation améliore l'indice de consommation des animaux défaunés ( -1.4 g MS / g de croît). L'ensemble de ces résultats est confirmé par l'étude de nos rations expérimentales. En conclusion, le rapport azote / énergie de la ration module les effets de la défaunation, quand l'énergie n'est pas limitante. En zone tropicale humide, la défaunation ne présenterait un intérêt que pour les rations mixtes et les vieux fourrages. L'intérêt de la défaunation en ZTH reste à confirmer, notamment pour les jeunes fourrages et la canne à sucre (pauvre en azote, riche en sucre).

En phase somatique, plusieurs mécanismes de réparations de l'ADNinterviennent pour réparer les cassures double brin (CDB) de l'ADN. Enphase méiotique, les CDB de l'ADN engendrées de façon programmées parSpo11 sont réparées par la recombinaison homologue (RH) dont les acteursprincipaux sont Rad51 et Dmc1 aidés de Brca2. Chez Arabidopsis, en absencede Brca2, le déroulement méiotique est perturbé, les chromosomes nes'associent pas en bivalents, ils apparaissent emmêlés. Ainsi, en absencede Brca2, la recombinaison homologue pourrait ne plus être fonctionnelleet les anomalies chromosomiques observées pourraient être le résultat deréparations aberrantes des CDB de l'ADN effectuée par d'autres mécanismesde réparation de l'ADN. Nous avons montrés, chez Arabidopsis, que le Nonhomologous End Joining (NHEJ) et/ou le Single Strand Annealing (SSA),mécanismes de réparation des CDB de l'ADN en phase somatique,n'intervenaient pas en phase méiotique dans la formation des anomaliesobservées en absence de Brca2. Toujours dans l'hypothèse où ces figuresméiotiques soient le résultat de liaisons covalentes, nous avons regardési les ADN-ligases ne pourraient pas être impliquées. Ainsi, nous avons pumontrer que la Ligase 6, ADN-ligase spécifique des plantes, n'avait pas derôle dans les anomalies chromosomiques observées en méiose en absence deBrca2. D'ailleurs la Ligase 6 ne semble pas non plus intervenir dans lesfigures chromosomiques observées chez les mutants rad51 et mnd1. Le rôlede la Ligase 6 n'ayant pas été déterminé lorsque nous avons démarré cetravail, nous avons voulu identifier son le rôle en étudiant le mutantcorrespondant. Le mutant ligase 6 ne présente pas de sensibilité auxstress génotoxiques utilisés ce qui indique que la Ligase 6 ne semble pasintervenir dans la réparation de l'ADN. La mutation dans le gène LIGASE Iest létal à l'état homozygote, de plus nous avons pu observer uneségrégation anormale chez l'hétérozygote mutant pour le gène LIGASE I. Lalétalité du mutant ligase I a été contournée par l'utilisation d'unsystème ARNi pour éteindre l'expression du gène LIGASE I uniquement enméiose. Cependant, l'implication de la Ligase I, dans les anomaliesméiotiques observées en absence de Brca2 n'a pas pu être déterminée.Enfin, nous avons confirmé que, chez Arabidopsis, Xrcc4 avait un rôle dansle NHEJ via son interaction avec la Ligase IV et via la sensibilité dumutant xrcc4 à différents stress génotoxiques. En revanche, Xrcc4-like nesemble pas interagir avec les acteurs du complexe de ligation du NHEJ etle mutant ne présente pas de sensibilité aux stress génotoxique, indiquantque cette protéine n'est pas impliquée dans le NHEJ et plus généralementdans les mécanismes de réparation de l'ADN.

Tout support immergé dans l'eau est rapidement colonisé par de nombreux organismes micro- et macroscopiques. Ce phénomène séquentiel et complexe appelé biofouling est à l'origine de nombreux préjudices économiques et écologiques, notamment dans le milieu marin. L'interdiction récente de certaines substances toxiques, utilisées comme biocides dans les revêtements antifouling des coques de bateaux notamment, a relancé l'intérêt de rechercher de nouvelles molécules antifouling respectueuses de l'environnement. L'objectif de cette thèse a été de développer et d'amorcer l'étude de la représentativité d'un bio-essai permettant d'évaluer le potentiel antifouling de molécules et de revêtements sur des " biofilms " mono et plurispécifiques in vitro en microplaques grâce à l'utilisation de fluorochromes. Le choix a été fait de se focaliser sur le biofilm primaire car il est envisagé que l'élimination ou la limitation de ce dernier réduisent le biofouling. Cinq souches de bactéries marines pionnières, isolées de la Rade de Toulon et en Bretagne, ont été utilisées afin de comparer l'efficacité anti-adhésion de molécules commerciales et naturelles. Deux dérivés de synthèse de substances naturelles marines (TFA E et Z) ont présenté une activité significative associée à une absence de toxicité sur bactéries, suggérant ainsi un mode d'action anti-adhésion spécifique. En outre, les différences de sensibilité entre souches ont confirmée l'importance de réaliser le bio-essai avec un panel diversifié de bactéries.Afin de voir si les données obtenues en laboratoire reflétaient ce qui se produit dans le milieu naturel, une comparaison entre les résultats du bio-essai en microplaque appliqué à six revêtements et les biofilms qui ont colonisés ces mêmes peintures immergées un mois dans la Rade de Toulon (analysés par cytométrie de flux, microscopie et PCR-DGGE), a été effectuée. Les analyses quantitatives ont suggéré une cohérence entre les deux approches même si l'absence de revêtement d'efficacité intermédiaire et le nombre de systèmes testés limite la portée de nos conclusions

L'imagerie par résonance magnétique est une des méthodes de diagnostic les plus utilisées, aussi bien dans le domaine médical que dans les études précliniques. Cependant, la relaxivité des agents de contraste commerciaux ne représente qu'une fraction de la relaxivité prédite par la théorie et il est nécessaire d'optimiser les différents paramètres dont elle dépend pour atteindre des valeurs de relaxivité plus élevées : nombre de molécules d'eau en première sphère de coordination, vitesse d'échange de l'eau, dynamique de rotation du complexe, relaxation électronique, distance Gd(III)-proton. Dans ce travail, nous présentons la synthèse, la stabilité et la relaxivité des complexes de Gd(III) de deux séries de ligands tripodes dérivés de la 8-hydroxyquinoléine, basés l'une sur une plateforme 1,4,7 triazacyclononane, l'autre sur un pivot azote central. Ces complexes ont montré des stabilités comparables à celles des agents commerciaux, des valeurs de relaxivités élevées dans l'eau ainsi qu'en milieu biologique. L'utilisation de la 8-hydroxyquinoléine comme base des ligands a permis de sensibiliser le Nd(III) et l'Yb(III) pour la luminescence proche infrarouge, ouvrant la possibilité pour le développement de nouveaux systèmes bimodaux.

Les canaux TRPC6 sont des canaux cationiques non sélectifs perméables au calcium et au sodium. In vitro, ils laissent passer du manganèse, du baryum ou du fer. Ces canaux peuvent être activés par des analogues du diacylglycérol (SAG ou OAG) et par l'hyperforine (un antidépresseur d'origine végétal). Des expériences de dosages par ICP-OES, d'imagerie synchrotron et d'imagerie de fluorescence du FluoZin-3 ont montré que les cellules HEK surexprimant TRPC6 sont enrichies en zinc. Ces cellules sont plus sensibles à un stress oxydant et produisent plus d'espèces réactives de l'oxygène que les cellules HEK non transfectées. Dans les cellules HEK exprimant TRPC6, l'entrée de zinc en réponse au SAG est plus importante que celle observée dans les cellules HEK ou HEK-TRPC3. Les canaux TRPC6 sont exprimés dans les neurones corticaux. En réalisant des expériences d'imagerie de fluorescence et d'électrophysiologie, nous avons observé que l'activation de ces canaux par le SAG ou par l'hyperforine permettait l'entrée de zinc dans les neurones. La taille du pool de zinc fixé sur des protéines à groupement thiols est augmentée après un influx de zinc via TRPC6. Ceux-ci forment donc une voie d'entrée pour ce métal dans les neurones corticaux embryonnaires. Dans certains types cellulaires, les canaux TRPC6 participent à l'entrée calcique déclenchée en réponse à la déplétion du stock calcique du réticulum (canaux SOC). Cependant, dans les neurones corticaux, les voies SOC et activées par l'hyperforine possèdent des propriétés pharmacologiques distinctes suggérant que les canaux TRPC6 ne participent pas à la voie SOC. L'homéostasie des métaux dans les neurones est perturbée par l'hyperforine. Cet antidépresseur diminue la taille des pools de calcium et de zinc des mitochondries à la fois lors de traitements aigus et chroniques. Une relocalisation du zinc est observée dans les neurones traités de façon chronique à l'hyperforine ainsi qu'une augmentation de l'expression des métallothionéines à la fois in vitro et in vivo. Chez la souris, la quantité de soufre du cerveau est augmentée lors un traitement à l'hyperforine. Celle-ci serait donc un antidépresseur qui module les capacités de stockage du zinc en augmentant le nombre de groupements thiols cellulaires. L'hyperforine est présente dans les extraits de millepertuis. Ceux-ci ont diverses cibles pharmacologiques, agissant notamment sur la voie de signalisation du BDNF. Nos expériences montrent que, lors d'un traitement chronique de souris adultes, l'hyperforine augmente l'expression de TrkB et P-TrkB dans le cortex. In vitro, dans les neurones corticaux, TrkB, CREB et P-CREB sont surexprimés après un traitement de trois jours à l'hyperforine. L'inhibition de la PKA ou le blocage des canaux TRPC6 par le SKF-96365 empêche l'effet de l'hyperforine. Par ailleurs, la chélation du calcium par le BAPTA-AM supprime partiellement l'effet de l'hyperforine. Un traitement chronique avec cet extrait végétal semble agir sur une voie dépendante de la PKA et du calcium pour réguler la phosphorylation de CREB et l'expression de TrkB. Nos expériences montrent que l'effet de l'hyperforine sur les acteurs de la voie du BDNF n'est pas présent au niveau de l'hippocampe où l'expression de TrkB n'est pas affectée. De plus, ces traitements n'influencent pas la neurogenèse adulte chez la souris. L'hyperforine seule n'explique donc pas les effets complexes des extraits de millepertuis sur les activités neuronales.

Le p300/CBP acétyltransférase est un co-activateur transcriptionnel très important qui est impliqué dans la régulation d'un grand nombre de processus biologiques, comme la transcription d'ADN, le développement et l'immunité innée. Jusqu'à présent, le rôle de p300/CBP dans la régulation de l'expression des gènes a été largement étudiée, mais les mécanismes qui régulent son activité enzymatique sont encore peu connus. Des études ont montré que le dysfonctionnement de p300/CBP est associé à plusieurs formes de cancer et de maladies neurodégénératives. Dés lors, chaque progrès concernant les mécanismes de régulation de p300/CBP est devenu primordial pour le développement de nouvelles thérapies. Le 'noyau' de p300/CBP contient deux domaines pour la reconnaissance des modifications post-traductionnelles (MPTs), un bromodomaine et un PHD finger (le module BP), adjacent à un domaine HAT (ou domaine histone acétyltransférase). Plusieurs enzymes, modifiant la chromatine, contiennent des domaines de reconnaissance des MPTs. Fréquemment des groupements particuliers de ces domaines sont très conservés et liés, au sein de la même protéine ou du même complexe protéique, suggérant qu'ils réalisent des fonctions coordonnées. Ces domaines adjacents peuvent agir en concertation dans la reconnaissance simultanée de différents MPTs ou peuvent exercer des fonctions différentes de celles qui sont effectuées par ces deux domaines particuliers, tels que les fonctions de régulation enzymatique. Plusieurs études suggèrent que les cycles acétylation/désacétylation dans la boucle d'auto-inhibition, à l'intérieur du domaine HAT, jouent un rôle important dans la régulation de l'activité enzymatique de p300/CBP. La proximité du module BP et du domaine HAT suggère que la spécificité de liaison, appartenant au module BP, peut être intrinsèquement liée à la régulation de l'activité du domaine HAT. L'objectif de ma thèse est de déterminer le rôle du module BP dans la régulation de l'activité du domaine HAT. Je propose que le module BP soit impliqué dans la régulation de p300/CBP de deux façons. La première consiste à établir un lien avec le domaine HAT qui stabilise la conformation auto-inhibée de l'enzyme. La deuxième exige que le module BP joue un rôle dans le choix des substrats de p300/CBP. J'ai été en mesure de montrer que BP peut se lier au domaine HAT et à la chromatine modifiée et qu'il peut reconnaître les modifications effectuées par p300/CBP lui-même. Les données obtenues indiquent que le module BP peut être impliqué dans la régulation de l'activité de p300/CBP et dans son ciblage à la chromatine.