Les palmiers constituent une famille emblématique de monocotylédones, comprenant 183 genres et environ 2500 espèces distribuées sur tous les continents dans les zones tropicales et subtropicales. Leurs feuilles et leurs stipes, très caractéristiques, les rendent facilement reconnaissables dans la nature. En revanche leurs fleurs passent souvent inaperçues. Elles sont généralement petites (quelques centimètres), trimères, unisexuées, peu colorées (blanches ou vertes) et regroupées sur de grandes inflorescences. Cependant les palmiers présentent une diversité importante au niveau du système sexuel et du nombre d’étamines. Les trois systèmes sexuels principaux des angiospermes : hermaphrodisme, monoécie et dioécie, sont présents chez les palmiers. Le nombre d’étamines varie entre quelques unités (oligandrie) et des dizaines, voire centaines, d’unités (polyandrie) chez certains genres. Nous avons étudié l’évolution du système sexuel et du nombre d’étamines à l’échelle de la famille. Nous avons pour cela utilisé une phylogénie comprenant tous les genres de palmiers, bien résolue, datée et qui a été publiée récemment. Notre étude a montré que l’ancêtre commun à tous les palmiers était probablement monoïque et possédait des fleurs oligandres à 6 étamines. A partir de ces états ancestraux, plusieurs transitions ont eu lieu : vers l’hermaphrodisme et la monoécie d’une part, et vers la polyandrie d’autre part. Dans l’objectif d’initier une recherche sur une éventuelle explication fonctionnelle de l’augmentation du nombre d’étamines, nous avons comparé celui-ci à la production de pollen, en étudiant la quantité totale de pollen produite par les fleurs de 82 espèces. Notre étude a montré que, chez deux sous-familles, les fleurs ont tendance à produire plus de pollen quand le nombre d’étamines est plus élevé. Nous avons également réalisé la phylogénie moléculaire d’une sous-tribu (les Ptychospermatinae) dans laquelle la variation du nombre d’étamines est exceptionnelle. De futures études sur la génétique, le développement, l’écologie et la biologie de la pollinisation sont nécessaires. / Palms (Arecaceae) are an emblematic family of monocots of 183 genera and around 2500 species distributed on all continents, throughout tropical and subtropical areas. Their characteristic leaves and stems make palms immediately recognizable in the field. The inconspicuous palm flowers are usually considered as rather dull. They are usually small (a few centimetres), trimerous, often unisexual, colourless (white or greenish) and grouped into huge inflorescences. However palms exhibit a large diversity in sexual system and in stamen number, diversity that is still poorly understood. The three main sexual systems of angiosperm, hermaphroditism, dioecy and monoecy are present in palms. Stamen number ranges between a few units (oligandry) to several dozens and even several hundreds of units (polyandry) in some genera. We studied the evolution of sexual system and stamen number at the family level. We used as historical framework a well-supported and dated phylogeny, published recently. Our study showed that the putative ancestor of palms was monoecious and bore oligandrous flowers with 6 stamens. From these ancestral states, several transitions occurred: towards hermaphroditism and dioecy and towards polyandry respectively. In order to initiate a research on a possible functional significance of increase in stamen number, we investigated the relationship between stamen number and pollen production, by extracting the total pollen content from flowers of 82 species. Our study showed a tendency towards higher pollen production when the number of stamen increases in two subfamilies. We also produced molecular phylogeny of a subtribe (Ptychospermatinae) in which the range of variation in stamen number is exceptional. Further investigations into genetic, developmental, ecology and pollination biology are needed.

Les bases fondamentales de la biologie suggèrent que tous les organismes actuels partagent un dernier ancêtre commun, le cenancêtre. Dès que la comparaison moléculaire des organismes des trois domaines du vivant (archées, bactéries et eucaryotes) est devenue possible, d’importants débats ont émergé sur l’habitat du cenancêtre, son rapprochement des origines de la vie, sa nature unique ou communautaire et ses relations avec les trois domaines du vivant. Cependant, jusqu’à il y a peu les informations disponibles sur les organismes modernes n’étaient pas suffisantes pour décrire précisément sa biologie. Notamment, la découverte chez les archées de membranes dont les composants principaux, les phospholipides, sont synthétisés par des mécanismes très différents de ceux des bactéries et les eucaryotes a conduit à proposer que chaque mécanisme de synthèse des phospholipides soit apparu indépendamment dans les lignées modernes. Dans ces hypothèses le cenancêtre aurait été dépourvu de phospholipides et, donc, de membranes. Cela met en cause la nature cellulaire du cenancêtre, qui semblait pourtant soutenue par d’autres indices indirects. Ces contradictions posent la question de l’existence de traces dans les organismes modernes d’une synthèse des phospholipides chez le cenancêtre. Dans cette thèse j’ai profité de l’explosion récente des données génomiques pour répondre à cette question. Il avait déjà montré que des membres de deux superfamilles protéiques universelles pouvaient avoir synthétisé de façon non spécifique chez le cenancêtre les énantiomères de glycérol phosphate servant d’ossature aux phospholipides. Les phospholipides archéens sont composés d’isoprénoïdes et les bactériens et eucaryotes d’acides gras. J’ai donc étudié l’évolution des voies de synthèse de ces molécules ainsi que celle de l’assemblage de tous les composants dans des phospholipides. Mes résultats montrent que la voie de synthèse des isoprénoïdes des eucaryotes et une voie hypothétique de synthèse des acides gras chez les archées avaient probablement des ancêtres moins spécifiques chez le cenancêtre. Une partie au moins de la machinerie d’assemblage des phospholipides semble aussi avoir été présente chez le cenancêtre.Ceci suggère que le cenancêtre avait probablement des mécanismes peu spécifiques de synthèse des phospholipides et que les différences entre les membranes actuelles sont dues à la spécialisation de la machinerie ancestrale dans chaque lignée. Mes observations soulignent aussi l’importance d’étudier le cenancêtre à partir des informations issues des organismes actuels pour éviter toute confusion avec les origines de la vie. / The main bases of Biology suggest that all extant organisms share a last common ancestor, namely the cenancestor. As soon as the comparison of molecular characters of organisms representative of the whole diversity of life became possible, hot debates emerged about the environmental conditions in which the cenancestor lived, its closeness to the origins of life, its single or community nature and its relationships with the three domains of life (Archaea, Bacteria and Eucarya). However, available information about current organisms was for a long time inadequate to precisely describe the biology of this organism. For instance, the observation that the main archaeal membrane components, called phospholipids, are synthesized by different means than their bacterial/eukaryotic counterparts was proposed to reveal that modern phospholipid biosynthesis pathways emerged late in independent lineages and were, therefore, absent in the cenancestor. This hypothesis argued that the cenancestor had no lipid membranes, so it could not be a cellular organism although other indirect clues indicated the opposite. These contradictions raise the question of the presence in modern organisms of traces that the cenancestor had a phospholipid biosynthesis machinery.In this dissertation, I took advantage from the recent accumulation of genomic data to address this issue. Previous work had shown that the members of two universal protein superfamilies could be present in the cenancestor to carry out the non-specific synthesis of the glycerol phosphate enantiomers that are the backbones of modern phospholipids. Bacterial and eukaryotic phospholipids use fatty acids whereas archaeal phospholipids are made up of isoprenoids. Thus, I studied the evolution of the metabolic pathways that synthesize these molecules and build up the phospholipids from their components. My results show that the eukaryotic isoprenoid biosynthesis pathway and a hypothetical archaeal fatty acid biosynthesis pathway are likely to have had less specific ancestors in the cenancestor. In addition, the phospholipid assembly machinery was also probably present in the cenancestor.These results suggest that the cenancestor was likely able to enzymatically synthesize its phospholipids by means less specific than modern ones. Dissimilarities in modern membrane phospholipids would result from the specialization of each biosynthesis system in each lineage. My work also stresses the fact that the cenancestor should be described on the basis of the comparison of modern organisms to avoid frequent confusions between the cenancestor and the origins of life.

Les céréales domestiques, blé et orge, sont apparues sur plusieurs sites éloignés du Proche-Orient à partir de précurseurs sauvages originaire d'Anatolie. Cette thèse propose que la domestication de ces céréales est le résultat de quatre étapes successives et indépendantes: 1) au Natoufien ancien, une sédentarisation a augmenté la fertilité en rapprochant les naissances. Ceci a créé un nouveau besoin en aliments de sevrage qui a rendu les céréales indispensables comme ressource alimentaire. La croissance démographique a fait évoluer la structure sociale des communautés des groupes familiaux à des groupes locaux; 2) au Natoufien récent, la crise environnementale du Dryas récent a obligé certaines communautés à combler leurs besoins en céréales avec les premières mises en culture. Ces communautés ont réussi à maintenir leur vie sédentaire, leur population et leurs capacités technologiques en rigidifiant leur structure sociale en chefferies; 3) au PPNA, une expansion coloniale des communautés qui ont survécu au Dryas récent a transplanté les céréales sauvages dans l'ensemble du Proche-Orient en les adaptant à des sols et des climats nouveaux; 4) au PPNB, la recherche d'une plus grande productivité et un heureux hasard ont fait apparaître les céréales domestiques sur quelques sites. La domestication des céréales au Proche-Orient est donc le résultat d'un processus évolutif qui a modifié à la fois le contexte socio-culturel des communautés humaines et leur relation aux céréales. / Domestic cereals, wheat and barley, appeared at several distant sites in the Near East from wild progenitors from Anatolia. This thesis suggests that domestication of these cereals was the result of four successive and independant steps: 1) during early Natufian, sedentarisation raised fertility by decreasing the time inteval between consecutive births. This created a new need for weaning foods, so that cereals became a necessary part of subsistance. The increase in population led the social structure of communities to evolve from family groups into local groups; 2) during late Natufian, the Younger Dryas environmental crisis forced some communities to meet their needs for cereals by initiating their first cultivations. These communities could remain sedentary and maintain both their population and their technological potential by rigidifying their social structures into chiefdoms; 3) during PPNA, a colonial expansion of communities that survived the Younger Dryas transplanted wild cereals throughout the Near East and adapted them to new soils ans climates; 4) during PPNB, the search for an increased productivity and some chance led to the appearance of domestic cereals at some sites. Cereal domestication in the Near East thus appears as resulting from an evolutionary process which modified both the socio-cultural context of human communities and their relationship to cereals.

La linguistique est une science et en tant que telle se doit d’avancer des explications sur les faits de langue. Notre objet est l'interrogation. Notre méthode est inspirée des sciences naturelles. Après un survol théorique, nous tentons de situer l'émergence de l'interrogation parmi un ensemble des phénomènes linguistiques et cognitifs. L'interrogation apparaît entre la deuxième et troisième année chez l'enfant. Les animaux ne possèdent pas l'interrogation, ce qui laisse penser que l’interrogation est un phénomène essentiellement humain. Les mots interrogatifs en wh- concentrent les propriétés fondamentales de l’interrogation et on en trouve d’ailleurs des équivalents dans presque toutes les langues du monde. Le logogène wh- repose sur des mécanismes neurologiques précis, que nous tentons d’identifier grâce aux apports récents des neurosciences. Nous procédons à des études de cas tirés du corpus Lara, qui est disponible dans la base de données CHILDES. Il existe une corrélation entre complexité syntaxique et questions élaborées. Nous le montrons de manière quantitative et qualitative. Nous étudions aussi les wh-words et leurs collocations pour mettre en évidence un réseau. L'interrogation a joué un rôle important dans l'évolution de notre espèce, à travers la mutation du gène myh16. L'interrogation permet l'accès à une sémantique élaborée. L'interrogation est présente à la source de la philosophie occidentale. L'interrogation est au fondement de l'interaction langagière. / Linguisticsis a science and as a such must explain the facts of language. Our method draws its inspiration from biology. After reviewing the relevant literature, we attempt to relate the emergence of interrogation to other cognitive and linguistic phenomena. Interrogation appears in child language between the ages of two and three. Interestingly, numerous studies have established that animals do not use questions, so that interrogation seems to be an intrinsically human process. Wh- question words epitomize interrogation and almost every language has them. The logogen wh- has a precise neurological base. We study the Lara Corpus extracted from the CHILDES database. There is a correlation between MLU and the complexity of questions asked by the child. We also study wh- words and their collocations to highlight the existence of a network. This network allows us to elaborate a Minimal Mind Design. Interrogation emerged after the mutation of myh16 in our species and is body-based. It provides access to elaborate semantics and has played a crucial role in Western philosophy. Interrogation is the foundation of language-based interactions.

Dans ce travail de thèse, nous avons montré l'importance de l'imagerie, en sus de la clinique, et plus particulièrement de la localisation de la lésion ischémique, pour la prédiction de l'évolution d'un patient après un infarctus cérébral. Pour cela, nous avons utilisé une cohorte de 428 patients victimes d'un infarctus cérébral sus-tentoriel datant de 24 à 72 heures. Ces patients ont eu une évaluation clinique et un examen en imagerie par résonance magnétique à l'inclusion et ont été suivis à trois mois et à un an après l'ictus. À partir de cette cohorte, nous avons montré que la localisation précise de l'infarctus cérébral, définie à l'échelle du voxel avec la méthode Voxel-Based Lesion-Symptom Mapping, améliorait significativement le pronostic cognitif global évalué à trois mois après l'infarctus cérébral, et ce indépendamment des variables consensuelles comme la sévérité initiale, l'âge et le volume de la lésion. Par ailleurs, l'analyse de l'intégrité du faisceau cortico-spinal (CST) en tenseur de diffusion à la phase aigüe de l'infarctus cérébral a permis d'identifier un marqueur précoce de la dégénérescence wallérienne : le ratio du nombre de fibres initial (iFNR), défini comme le nombre de fibres du CST du côté ipsilatéral à l'infarctus cérébral normalisé par le nombre de fibres du CST du côté controlatéral. L'iFNR améliorait significativement la prédiction de la récupération motrice chez les patients ayant un déficit moteur initial sévère, alors que le score clinique initial seul ne le permettait pas. / In this thesis works, we address the question of early outcome prediction after a cerebral infarct. In addition to clinical assessment, early MR Imaging of stroke location in eloquent regions and neuron fibers quantification improved the outcome prediction of cognitive functions and motor functions respectively. In that purpose, we used a large population of 428 patients with a supratentorial ischemic stroke between 24 and 72 hours after stroke onset. These patients were assessed with a magnetic resonance imaging and a clinical evaluation at baseline and were followed at three months and one year post-stroke. Using this stroke population, we demonstrated that an accurate stroke location, defined on a voxel basis with the Voxel-Based Lesion-Symptom Mapping method, significantly improved the prediction of global cognitive outcome assessed at three months post-stroke and was independent from classic predictors such as initial stroke severity, age and stroke volume. Furthermore, the analysis of corticospinal tract (CST) integrity using diffusion tensor imaging at the acute phase allowed to identify an early surrogate marker of wallerian degeneration : the initial fiber number ratio (iFNR) defined as the number of CST fibers from the ipsilateral side of stroke normalized by the number of CST fibers from the contralateral side. The iFNR significantly improved the prediction of motor recovery in stroke patients with an initial severe motor impairment, whereas initial clinical score alone could not.

Les éléments transposables (ET) sont des séquences d’ADN capables de catalyser son propre mouvement et d’entrer dans de nouvelles régions du génome. Dans la présente étude, nous avons étudié Helena, un élément LINE qui est à différents stades de son cycle évolutif et donc, il est un bon modèle pour l’étude de la dynamique évolutive des TE. À travers une analyse de bio-informatique dans les douze génomes séquencés de la drosophile nous avons étudié l’évolution de Helena, et nous proposons un scénario possible pour l’évolution de cet élément. Helena est à différents stades de son cycle de vie, allant d’un état complet (D. simulans et D. mojavensis) à très dégradé (D. yakuba, D.erecta, D. ananassae et D. virilis) ou absent (D. pseudoobscura, D. persimilis, D. grimshawi et d. willistoni). L’analyse phylogénétique a montré que Helena était présent chez l’ancêtre commun du genre Drosophila et a été transmis verticalement dans des lignées dérivées. De plus, nous avons détectées des copies intactes uniquement chez D. mojavensis et nous avons étudié plus en détail sa région 5’ (extrémité). Nous avons utilisé un gène rapporteur et confirmé la présence du promoteur interne pour Pol II qui est associé à des modifications épigénétiques de l’histone : hétérochromatine permissive (H3K4me2) et répressive (H3K27me3). Ces « marques bivalents » indiquent que Helena peuvent être exprimés en réponse à un stimulus spécifique. Une étude de l’élément BS, un TE étroitement liée à Helena, a montré que la dynamique évolutive des deux ETs sont très similaires. Les résultats montrent que CET élément, comme Helena, se trouve à différents stades de son cycle évolutif / The transposable elements (TEs) are DNA sequences capable of catalyze its own movement and to enter into new regions of the genome. In the present study we studied Helena, a LINE element that is at different stages of its evolutionary cycle and therefore, it is a good model for studies of TEs evolutionary dynamics. Through bioinformatics analysis of 12 Drosophila species which have their genomes sequenced, we found Helena in different stages of its evolutionary cycle, that varies of at least one full active copy (D. mojavensis) an putatively complete copy, but inactive (D. simulans) to highly degenerate (D. yakuba, D. erecta, D. ananassae and D. virilis) or absent (D. pseudoobscura, D. persimilis, D. willistoni and D. grimshawi) sequences. Phylogenetic analysis showed that Helena was present in the common ancestor of the Drosophila genus and has been vertically transmitted in derived lineages, but lost on some of them. Since a complete highly active copy was observed only in D. mojavensis, we studied in more detail its 5' end region. We used a reporter gene and verified the presence of internal promoter for Pol II that is associated with epigenetic histone modifications for permissive (H3K4me2) and repressive heterochromatin (H3K27me3). These “bivalent marks” indicate that Helena can be expressed in response to specific stimulus. A study of BS element, a TE closely related to Helena, showed that the evolutionary dynamics of both TEs are very similar. Bioinformatics analysis of the 12 Drosophila genomes revealed that BS is also widely variable in the species analyzed regarding to distribution, abundance, degree of degradation and also about their evolutionary cycle

Le succès remarquable -écologique et démographique- de l'espèce humaine est largement attribué à notre capacité pour la culture cumulative, i.e. l'accumulation d'innovations culturelles à travers le temps. L'absence ou du moins la rareté de la culture cumulative chez les autres animaux a conduit à de nombreuses spéculations à propos des facteurs nécessaires à son émergence. La culture cumulative dépend étroitement de processus permettant de générer de l'information, et de mécanismes permettant à cette information d'être fidèlement transmise entre les individus. A l'aide d'une approche expérimentale basée sur l'utilisation de jeux sur ordinateur, nous montrons que la capacité d'imitation des patrons comportementaux peut grandement faciliter la fidélité de transmission des informations culturelles. De même, une grande taille de population contribue à la stabilisation des informations culturelles, particulièrement dans le cas d'informations complexes. Cependant, la culture cumulative requiert également la production d'innovations qui ne peut résulter de ces seuls facteurs. D'un point de vue théorique, les innovations sont généralement plus coûteuses à produire qu'à copier, de sorte que la sélection peut difficilement opérer au profit des innovateurs. Nos résultats nous permettent cependant d'avancer que l'émergence d'objets culturels technologiquement opaques pourrait permettre aux innovateurs de bénéficier plus largement de leurs innovations. L'émergence de l'opacité technologique pourrait ainsi constituer un pivot dans l'évolution de la culture cumulative, permettant de favoriser à la fois l'innovation et les mécanismes fidèles de transmission d'information. Les capacités à hiérarchiser et planifier ses actions étant essentiel à la production d'objets culturels technologiquement opaques, il est possible que l'absence apparente de culture cumulative chez les animaux non-humains soit due à un moindre développement de ces capacités cognitives. Finalement nous proposons que la complexité de la culture humaine repose sur quatre facteurs principaux : capacité à hiérarchiser et planifier ses actions, capacité à imiter, collaboration interindividuelle et grande taille de population. / The remarkable success – both ecological and demographic- of the human species is widely attributed to our capability for cumulative culture, i.e. the accumulation of innovations over time. The lack or at least the rarity of cumulative culture in non-human animals has led to much speculation about factors enabling its emergence. Cumulative culture strongly depends on processes allowing generating information, and mechanisms allowing information to be efficiently transmitted between individuals. Using a computer-based experimental approach, we show that process-copying ability improves the fidelity of cultural information transmission. Also, population size contributes to the stability of cultural information, especially for complex information. However, cumulative culture also requires the creation of new innovations, which cannot be the outcome of these factors. From a theoretical point of view, innovations are generally costlier to produce than to copy, so that selection hardly favours innovators. From our results, we propose that the emergence of technologically opaque cultural traits may allow innovators to more widely benefit from their innovations. Thus, the emergence of technological opacity could be pivotal in the rise of cumulative culture, allowing favouring innovation and faithful copying mechanisms. Because the ability to plan actions in a hierarchical way is pivotal to produce technologically opaque cultural artefacts, the lack of cumulative culture in non-human animals could be due to limitations of these cognitive skills. Finally, we propose that human cultural complexity depends on four main factors: the ability to plan actions in a hierarchical way, the ability to process-copy, inter-individual collaboration and large population size.

Le code génétique est la table de correspondance entre codons (unité structurelle d'un gène) et acides aminés (brique élémentaire des protéines). Le code génétique est (1) universel, tous les êtres vivants ou presque partagent le même code; (2) univoque, chaque codon spécifie un seul acide aminé et (3) dégénéré, les acides aminés peuvent être codés par plusieurs codons. Ce code dégénéré est donc utilisé par l'ensemble du vivant mais pas de la même manière, certains codons synonymes étant utilisés préférentiellement chez des espèces et pas d'autres. Pour comprendre l'émergence des biais d'usage du code (BUC) génétique entre espèces, je me place dans un contexte évolutif.Dans ce manuscrit, je présente mes travaux de recherche en quatre parties. La première partie introductive décrit la mise en évidence et les propriétés du code génétique, son biais d'usage et les diverses caractéristiques de précédents modèles de codons. La deuxième partie présente le modèle d'évolution de codons SENCA pour Sites Evolution at the Nucleotides, Codons and Amino-acids layers que j'ai développé durant ma thèse. SENCA prend en compte la structure du code génétique. Je valide sa paramétrisation par des simulations numériques et une étude sur des espèces bactériennes ou archées. La partie suivante décrit deux extensions de SENCA qui modélisent plusieurs hypothèses d'origines évolutives du BUC et une application de SENCA sur les conséquences génomiques d'adaptations environnementales. La dernière partie étudie les origines de variations de BUC le long du génome humain par une approche de génomique comparative / In this manuscript, I introduce my doctoral research in four parts. The first introductive part highlights the properties of the genetic code and its usage bias but also the caracteristics of previous published codons models. The second part presents an evolutionary codons models named SENCA for Sites Evolution at the Nucleotides, Codons and Amino-acids layers that I developped. SENCA takes into account the genetic code structure. I perform simulations and study prokaryotes species to confirm its parametrization. The following part provides two extensions of SENCA to test the hypotheses concerning the evolutive origins of CUB and an application of SENCA to study the genomic consequences of an environmental adaptation. The last part studies the origins of CUB variation within the human genome using a comparative genomic strategy

Les interactions protéine-protéine (IPPs), complexes et dynamiques, sont le cœur des réseaux protéiques cellulaires. Au niveau des synapses excitatrices, la densité post-synaptique (PSD) est un exemple typique de réseau protéique dont la structure et la composition à l’échelle nanoscopique détermine la fonction cellulaire. Ainsi, la régulation dynamique de la composition de la PSD et des mouvements des récepteurs au glutamate dans ou hors de la PSD constitue la base des théories moléculaires actuelles sur l’apprentissage et la mémoire. Dans ce contexte, durant ma thèse, j’ai étudié une classe d’IPPs faisant intervenir les domaines PDZ. En effet, durant ces dernières années, de nombreuses études ont démontré l’implication de ces interactions impliquant les domaines PDZ de la famille de PSD95 dans le ciblage synaptique et l’ancrage des récepteurs au glutamate. Cependant, en partie dû au manque d’outils adaptés, les mécanismes moléculaires sous-jacents qui contrôlent de façon dynamique leur rétention à la synapse restent mal compris. Dans le but d’étudier ces interactions impliquant des domaines PDZ, j’ai développé plusieurs stratégies de sélection par phage display basées sur l’utilisation du dixième domaine de type III de la fibronectine humaine (10Fn3) dans le but de cibler les motifs d’interaction aux domaines PDZ des récepteurs (Stargazin pour les rAMPA et GluN2A pour les rNMDA) ou les domaines PDZ eux-mêmes. En utilisant une approche multidisciplinaire, mes objectifs principaux ont été de concevoir de petits anticorps synthétiques qui nous permettront de rompre ou de stabiliser spécifiquement ces complexes protéiques, ainsi que d’observer les interactions endogènes. / Complex and dynamic protein-protein interactions are the core of protein-based networks in cells. At excitatory synapses, the postsynaptic density (PSD) is a typical example of protein-based network whose nanoscale structure and composition determines the cellular function. For instance, the dynamic regulation of PSD composition and glutamate receptors movements into or out of the PSD are the base of current molecular theories of learning and memory. In this context, during my PhD, I focused on a class of protein-protein interactions mediated by PDZ domains. Indeed, over the last decade, numerous studies have shown the critical implication of PDZ domain-mediated interactions from the PSD95 scaffolding protein family in the synaptic targeting and anchoring of glutamate receptors. However, in part due to the lack of adapted tools, the molecular mechanisms that dynamically govern their respective synaptic retention remain poorly understood. In order to investigate these PDZ domain-mediated interactions, I developed several selection strategies by phage-display based on the fibronectin type III (FN3) scaffold in order to either target the PDZ domain-binding motifs of the receptors complexes (e.g., stargazin for AMPARs and GluN2A for NMDARs) or the PDZ domains themselves. Using a multidisciplinary approach, my main objectives were to engineer small synthetic antibodies that will allow us to acutely and specifically disrupt or stabilize these protein complexes, as well as monitor endogenous interactions.

La Chimie Verte s’engage entre autres à mettre au point des procédés plus respectueux de l’environnement et à émanciper de la pétrochimie les filières industrielles de fabrication de produits. Dans ce contexte, les enzymes représentent des alternatives de choix pour réaliser des réactions de synthèse de molécules écoresponsable à partir de la biomasse végétale. - L’endoglycocéramidase II de Rhodoccoccus sp. M-777, une glycoside-hydrolase, a été la cible d’un travail d'ingénierie du site actif afin de réorienter son activité hydrolytique vers la synthèse de polyglucosides d’alkyles, de potentiels biosurfactants. Une transglycosylase permettant d’atteindre des rendements de production de plus de 70% a été obtenue. La modélisation de la mutation permet de proposer des pistes sur les raisons de cette inversion du ratio hydrolyse/transglycosylation.- Une stratégie d'évolution dirigée a été appliquée à la féruloyle-estérase A d’Aspergillus niger pour la rendre plus résistante aux chocs thermiques et à la présence de solvants, deux propriétés requises pour utiliser cette enzyme pour des réactions de transfert dans des conditions thermodynamiquement favorables. Un catalogue d’enzymes améliorées, pour les deux propriétés, a été obtenu. L'accumulation de ces connaissances permettra de pouvoir plus efficacement rationaliser le design de biocatalyseur pour la synthèse de molécules, en accord avec les attentes de la chimie verte. / Green chemistry promotes the development of more environmentally friendly processes and the ending of polluting petrochemical industries by promoting the use of renewable resources. In this context, enzymes represent interesting alternatives catalysts for chemical transformations. Notably, they constitute tools of choice for synthesis of organic molecules from plant biomass.- Endoglycoceramidase II from Rhodococcus sp. M-777, a retaining glycoside hydrolase, was subjected to active-site remodelling in order to reorient its activity towards the synthesis of alkyl-polyglucosides, molecules with potential biosurfactant properties. Thus, an efficient transglycosylase able to reach production yield of more than 70% of alkyl-cellobiosides was obtained. A modelling study help to identify the determinants of this complete reversion of the transfer / hydrolysis ratio.- A directed evolution strategy was applied to Aspergillus niger feruloyl-esterase A, in order to make it more resistant to heat shocks and to the presence of solvents, two prerequisites to use this enzyme for transfer reactions under thermodynamically favourable conditions. This led to the establishment of a catalog of optimized enzymes for their thermostability, their solvent resistance, or both properties.These results will pave the way towards a more efficient way to rationally design biocatalysts meeting the expectations of green chemistry.