Les topoisomérases (topos) de type IA jouent un rôle primordial dans le maintien et l’organisation du génome. Cependant, les mécanismes par lesquels elles contrôlent cette stabilité génomique sont encore à approfondir. Chez E. coli, les deux principales topoisomérases de type IA sont la topo I (codée par le gène topA) et la topo III (codée par le gène topB). Il a déjà été montré que les cellules dépourvues des topos I et III formaient de très longs filaments dans lesquels les chromosomes ne sont pas bien séparés. Comme ces défauts de ségrégation des chromosomes sont corrigés par l’inactivation de la protéine RecA qui est responsable de la recombinaison homologue, il a été émis comme hypothèse que les topoisomérases de type IA avaient un rôle dans la résolution des intermédiaires de recombinaison afin de permettre la séparation des chromosomes. D’autre part, des études réalisées dans notre laboratoire démontrent que le rôle majeur de la topoisomérase I est d’empêcher la formation des R-loops durant la transcription, surtout au niveau des opérons rrn. Ces R-loops on été récemment identifiés comme des obstacles majeurs à l’avancement des fourches de réplication, ce qui peut provoquer une instabilité génomique. Nous avons des évidences génétiques montrant qu’il en serait de même chez nos mutants topA. Tout récemment, des études ont montré le rôle majeur de certaines hélicases dans le soutien aux fourches de réplication bloquées, mais aussi une aide afin de supprimer les R-loops. Chez E. coli, ces hélicases ont été identifiées et sont DinG, Rep et UvrD. Ces hélicases jouent un rôle dans la suppression de certains obstacles à la réplication. Le but de ce projet était de vérifier l’implication de ces hélicases chez le mutant topA en utilisant une approche génétique. Étonnamment, nos résultats montrent que la délétion de certains de ces gènes d’hélicases a pour effet de corriger plutôt que d’exacerber des phénotypes du mutants topA qui sont liés à la croissance et à la morphologie des nucléoides et des cellules. Ces résultats sont interprétés à la lumière de nouvelles fonctions attribuées aux topoisomérases de types IA dans la stabilité du génome. / Type 1A topoisomerases (topos) play a vital role in the maintenance and organization of the genome. However, the mechanisms by which they control genome stability still remain to be explored. In E. coli, the two type IA topoisomerases are topo I (encoded by topA) and topo III (encoded by topB). It has been shown that cells lacking topo I and III form very long filaments in which the chromosomes are not well separated. As the chromosome segregation defects are corrected by inactivation of the RecA protein, that is responsible for homologous recombination, it has been hypothesized that type IA topoisomerases have a role in the resolution of recombination intermediates to allow chromosome segregation. On the other hand, studies in our laboratory have shown that the major role of topoisomerase I is to prevent the formation of R-loops during transcription, especially at the rrn operons. These R-loops have been recently identified as major roadblocks to the progression of replication forks, which can cause genomic instability. We have genetic evidence suggesting similar effects may occur in our topA mutants. More recently, studies have shown the important role of certain helicases in eliminating roadblocks for replication forks that could sometimes be R-loops. In E. coli, these helicases have been identified and they are DinG, Rep and UvrD. The purpose of this project was to study the roles of these helicases in our topA mutant, using a genetic approach. Surprisingly, our results show that deletions of some of these genes have the effect of correcting rather than exacerbating topA mutant phenotypes that are related to the growth and cell and nucleoid morphology. These results are interpreted in the light of new functions assigned to the type IA topoisomerases in genome stability.

Integrated systems with billions of transistors on a single chip are a now reality. These systems include multi-core microprocessors and are built today using deca-nanometer devices organized into synchronous digital circuits. The movement of data within such systems is regulated by a set of predictable timing signals, called clocks, which must be distributed to a large number of sequential elements. Collectively, these clocks have a significant impact on the frequency of operation and, consequently, on the performance of the systems. The clocks are also responsible for a large fraction of the power consumed by these systems. The objective of this dissertation is to better understand clock distribution in order to identify opportunities and strategies for improvement by analyzing the conditions under which the optimal tradeoff between power and performance can be achieved, by modeling the constraints associated with local and global clocking, by evaluating the impact of noise, and by investigating promising new design strategies for future integrated systems.

With the move of the broadband cellular network towards 5G taking off and the preparatory work on 6G and beyond starting, the need for low-complexity, low-power, and high-performance frequency synthesis using Phase-Locked Loop (PLL)s increases. As we get deeper into the mm-wave frequencies and push towards frequencies in the order of 50-70 GHz design challenges with existing PLL architectures, such as limited technology scaling and limited in-band noise performance become more apparent. Other designs have tried overcoming these problems, for example by using single-bit phase detection at the cost of increased complexity when trying to control the bandwidth, or designing the loop with lower bandwidth to suppress in-band noise at the cost of requiring a lower noise and thus more power hungry oscillator. This thesis proposes a new Phase-locked loop architecture implemented in a 22nm node to combat these issues, utilizing a Pulse-Shrinking Time-To-Digital Converter (PS-TDC) offering sub-pico-second resolution with minimal power consumption in lock. The results found in this thesis have shown the viability of such a design, offering good in-band performance, allowing for wide bandwidth, and the use of a cheaper low-power Digital-Controlled Oscillator (DCO). The PS-TDC architecture combined with control logic implemented in this project can drastically decrease power consumption in lock while being able to compensate for process variations to optimize jitter performance. Additionally, by utilizing a Phase-Frequency Detector (PFD) and gear-shifting logic it has been shown that robust and fast locking can be achieved. / Med övergången till 5G i mobila bredbandsnätverk och förberedelserna för 6G på gång ökar behovet av lågkomplexa, lågeffekts- och högpresterande frekvenssyntes. När vi beger oss djupare in i millimetervågsfrekvenserna och strävar efter frekvenser uppemot 50-70 GHz blir designutmaningar med befintliga faslåsta loopar, såsom begränsad teknologiskalning och dålig prestanda för inband-brus, alltmer tydliga. Andra designer har försökt att övervinna dessa problem genom att till exempel använda enbitars fasdetektion till priset av ökad komplexitet vid styrning av systemets bandbredd, eller genom att designa loopen med lägre bandbredd för att vidare dämpa inband-brus, vilket kommer till priset av en oscillator med lägre brus och därmed högre effektförbrukning. Denna avhandling föreslår en ny arkitektur för faslåsta loopar för att överkomma dessa problem genom att använda en pulskrympande tids-till-digital omvandlare som erbjuder sub-pikosekunds upplösning med minimal effektförbrukning när frekvensen är låst. Resultaten som presenteras i denna avhandling har visat att en sådan design är möjlig, med god in-band prestanda, möjlighet till hög bandbredd och därmed användning av en billigare lågeffekt DCO. Den pulsskalande TDC-arkitekturen i kombination med kontrolllogik implementerad i detta projekt kan dramatiskt minska effektförbrukningen när frekvensen är låst, samtidigt som den kan kompensera för processvariationer för att optimera jitterprestanda. Sist har det visats att en robust och snabb låsning av frekvensen kan uppnås genom att använda en PFD.

Le surenroulement de l’ADN est important pour tous les processus cellulaires qui requièrent la séparation des brins de l’ADN. Il est régulé par l’activité enzymatique des topoisomérases. La gyrase (gyrA et gyrB) utilise l’ATP pour introduire des supertours négatifs dans l’ADN, alors que la topoisomérase I (topA) et la topoisomérase IV (parC et parE) les éliminent. Les cellules déficientes pour la topoisomérase I sont viables si elles ont des mutations compensatoires dans un des gènes codant pour une sous-unité de la gyrase. Ces mutations réduisent le niveau de surenroulement négatif du chromosome et permettent la croissance bactérienne. Une de ces mutations engendre la production d'une gyrase thermosensible. L’activité de surenroulement de la gyrase en absence de la topoisomérase I cause l’accumulation d’ADN hyper-surenroulé négativement à cause de la formation de R-loops. La surproduction de la RNase HI (rnhA), une enzyme qui dégrade l’ARN des R-loops, permet de prévenir l’accumulation d’un excès de surenroulement négatif. En absence de RNase HI, des R-loops sont aussi formés et peuvent être utilisés pour déclencher la réplication de l’ADN indépendamment du système normal oriC/DnaA, un phénomène connu sous le nom de « constitutive stable DNA replication » (cSDR). Pour mieux comprendre le lien entre la formation de R-loops et l’excès de surenroulement négatif, nous avons construit un mutant conditionnel topA rnhA gyrB(Ts) avec l’expression inductible de la RNase HI à partir d’un plasmide. Nous avons trouvé que l’ADN des cellules de ce mutant était excessivement relâché au lieu d'être hypersurenroulé négativement en conditions de pénurie de RNase HI. La relaxation de l’ADN a été montrée comme étant indépendante de l'activité de la topoisomérase IV. Les cellules du triple mutant topA rnhA gyrB(Ts) forment de très longs filaments remplis d’ADN, montrant ainsi un défaut de ségrégation des chromosomes. La surproduction de la topoisomérase III (topB), une enzyme qui peut effectuer la décaténation de l’ADN, a corrigé les problèmes de ségrégation sans toutefois restaurer le niveau de surenroulement de l’ADN. Nous avons constaté que des extraits protéiques du mutant topA rnhA gyrB(Ts) pouvaient inhiber l’activité de surenroulement négatif de la gyrase dans des extraits d’une souche sauvage, suggérant ainsi que la pénurie de RNase HI avait déclenché une réponse cellulaire d’inhibition de cette activité de la gyrase. De plus, des expériences in vivo et in vitro ont montré qu’en absence de RNase HI, l’activité ATP-dépendante de surenroulement négatif de la gyrase était inhibée, alors que l’activité ATP-indépendante de cette enzyme demeurait intacte. Des suppresseurs extragéniques du défaut de croissance du triple mutant topA rnhA gyrB(Ts) qui corrigent également les problèmes de surenroulement et de ségrégation des chromosomes ont pour la plupart été cartographiés dans des gènes impliqués dans la réplication de l’ADN, le métabolisme des R-loops, ou la formation de fimbriae. La deuxième partie de ce projet avait pour but de comprendre les rôles des topoisomérases de type IA (topoisomérase I et topoisomérase III) dans la ségrégation et la stabilité du génome de Escherichia coli. Pour étudier ces rôles, nous avons utilisé des approches de génétique combinées avec la cytométrie en flux, l’analyse de type Western blot et la microscopie. Nous avons constaté que le phénotype Par- et les défauts de ségrégation des chromosomes d’un mutant gyrB(Ts) avaient été corrigés en inactivant topA, mais uniquement en présence du gène topB. En outre, nous avons démontré que la surproduction de la topoisomérase III pouvait corriger le phénotype Par- du mutant gyrB(Ts) sans toutefois corriger les défauts de croissance de ce dernier. La surproduction de topoisomérase IV, enzyme responsable de la décaténation des chromosomes chez E. coli, ne pouvait pas remplacer la topoisomérase III. Nos résultats suggèrent que les topoisomérases de type IA jouent un rôle important dans la ségrégation des chromosomes lorsque la gyrase est inefficace. Pour étudier le rôle des topoisomérases de type IA dans la stabilité du génome, la troisième partie du projet, nous avons utilisé des approches génétiques combinées avec des tests de « spot » et la microscopie. Nous avons constaté que les cellules déficientes en topoisomérase I avaient des défauts de ségrégation de chromosomes et de croissance liés à un excès de surenroulement négatif, et que ces défauts pouvaient être corrigés en inactivant recQ, recA ou par la surproduction de la topoisomérase III. Le suppresseur extragénique oriC15::aph isolé dans la première partie du projet pouvait également corriger ces problèmes. Les cellules déficientes en topoisomérases de type IA formaient des très longs filaments remplis d’ADN d’apparence diffuse et réparti inégalement dans la cellule. Ces phénotypes pouvaient être partiellement corrigés par la surproduction de la RNase HI ou en inactivant recA, ou encore par des suppresseurs isolés dans la première partie du projet et impliques dans le cSDR (dnaT18::aph et rne59::aph). Donc, dans E. coli, les topoisomérases de type IA jouent un rôle dans la stabilité du génome en inhibant la réplication inappropriée à partir de oriC et de R-loops, et en empêchant les défauts de ségrégation liés à la recombinaison RecA-dépendante, par leur action avec RecQ. Les travaux rapportés ici révèlent que la réplication inappropriée et dérégulée est une source majeure de l’instabilité génomique. Empêcher la réplication inappropriée permet la ségrégation des chromosomes et le maintien d’un génome stable. La RNase HI et les topoisomérases de type IA jouent un rôle majeur dans la prévention de la réplication inappropriée. La RNase HI réalise cette tâche en modulant l’activité de surenroulement ATP-dependante de la gyrase, et en empêchant la réplication à partir des R-loops. Les topoisomérases de type IA assurent le maintien de la stabilité du génome en empêchant la réplication inappropriée à partir de oriC et des R-loops et en agissant avec RecQ pour résoudre des intermédiaires de recombinaison RecA-dépendants afin de permettre la ségrégation des chromosomes. / DNA supercoiling is important for all cellular processes that require strand separation and is regulated by the opposing enzymatic effects of DNA topoisomerases. Gyrase uses ATP to introduce negative supercoils while topoisomerase I (topA) and topoisomerase IV relax negative supercoils. Cells lacking topoisomerase I are only viable if they have compensatory mutations in gyrase genes that reduce the negative supercoiling level of the chromosome to allow bacterial growth. One such mutation leads to the production of a thermosensitive gyrase (gyrB(Ts)). Gyrase driven supercoiling during transcription in the absence of topoisomerase I causes the accumulation of hypernegatively supercoiled plasmid DNAs due to the formation of R-loops. Overproducing RNase HI (rnhA), an enzyme that degrades the RNA moiety of R-loops, prevents the accumulation of hypernegative supercoils. In the absence of RNase HI alone, R-loops are equally formed and can be used to prime DNA replication independently of oriC/DnaA, a phenomenon known as constitutive stable DNA replication (cSDR). To better understand the link between R-loop formation and hypernegative supercoiling, we constructed a conditional topA rnhA gyrB(Ts) mutant with RNase HI being conditionally expressed from a plasmid borne gene. We found that the DNA of topA rnhA gyrB(Ts) cells was extensively relaxed instead of being hypernegatively supercoiled following the depletion of RNase HI. Relaxation was found to be unrelated to the activity of topoisomerase IV. Cells of topA rnhA gyrB(Ts) formed long filaments full of DNA, consistent with segregation defect. Overproducing topoisomerase III (topB), an enzyme that can perform decatenation, corrected the segregation problems without restoring supercoiling. We found that extracts of topA rnhA gyrB(Ts) cells inhibited gyrase supercoiling activity of wild type cells extracts in vitro, suggesting that the depletion of RNase HI triggered a cell response that inhibited the supercoiling activity of gyrase. Gyrase supercoiling assays in vivo as well as in crude cell extracts revealed that the ATP dependent supercoiling reaction of gyrase was inhibited while the ATP independent relaxation reaction was unaffected. Genetic suppressors of a triple topA rnhA gyrB(Ts) strain that restored supercoiling and corrected the chromosome segregation defects mostly mapped to genes that affected DNA replication, R-loop metabolism and fimbriae formation. The second part of this project aimed at understanding the roles of type IA DNA topoisomerases (topoisomerase I and topoisomerase III) in chromosome segregation and genome maintenance in E. coli. To investigate the role of type IA DNA topoisomerases in chromosome segregation we employed genetic approaches combined with flow cytometry, Western blot analysis and microscopy (for the examination of cell morphology). We found that the Par- phenotypes (formation of large unsegregated nucleoid in midcell) and chromosome segregation defects of a gyrB(Ts) mutant at the nonpermissive temperature were corrected by deleting topA only in the presence of topB. Moreover, overproducing topoisomerase III was shown to correct the Par- phenotype without correcting the growth defect, but overproducing topoisomerase IV, the major cellular decatenase, failed to correct the defects. Our results suggest that type IA topoisomerases play a role in chromosome segregation when gyrase is inefficient. To investigate the role of type IA DNA topoisomerases in genome maintenance, in the third part of the project, we employed genetic approaches combined with suppressor screens, spot assays and microscopy. We found that cells lacking topoisomerase I suffered from supercoiling-dependent growth defects and chromosome segregation defects that could be corrected by deleting recQ, recA or overproducing topoisomerase III and by an oriC15::aph suppressor mutation isolated in the first part of the project. Cells lacking both type 1A topoisomerases formed very long filaments packed with diffuse and unsegregated DNA. Such phenotypes could be partially corrected by overproducing RNase HI or deleting recA, or by suppressor mutations isolated in the first part of the project, that affected cSDR (dnaT18::aph and rne59::aph). Thus, in E. coli, type IA DNA topoisomerases play a role in genome maintenance by inhibiting inappropriate replication from oriC and R-loops and by preventing RecA-dependent chromosome segregation defect through their action with RecQ. The work reported here reveals that inappropriate and unregulated replication is a major source of genome instability. Preventing such replication will ensures proper chromosome segregation leading to a stable genome. RNase HI and type IA DNA topoisomerases play a leading role in preventing unregulated replication. RNase HI achieves this role by modulating ATP dependent gyrase activity and by preventing replication from R-loops (cSDR). Type IA DNA topoisomerases ensure the maintenance of a stable genome by preventing inappropriate replication from oriC and R-loops and by acting with RecQ to prevent RecA dependent-chromosome segregation defects.

Dans ce projet de thèse, une variété de techniques a été employée pour étudier l’alpha-L-arabinofuranosidase de Thermobacillus xylanilyticus (TxAbf), notamment en ce qui concerne les relations structure/fonctions et son activité de transglycosylation. Nos travaux ont eu pour objectif d’apporter un éclairage quant au rôle de la dynamique dans l’activité catalytique de la TxAbf, en se focalisant sur le mouvement de la boucle bêta2alpha2, et d’explorer la spécificité du sous-site [+1], un élément du site actif qui est particulièrement pertinent pour l’activité de transglycosylation. Enfin, nous avons entrepris des travaux d’ingénierie visant la création de transarabinofuranosylases performantes. Nos résultats confirment le rôle important de la boucle bêta2alpha2 et suggèrent que le mouvement de celle-ci permet de relocaliser les résidus His98 et Trp99 de manière à créer un site actif opérationnel. Le résidu Trp99 apparaît comme un élément clé du sous-site [-1] de la TxAbf, alors que le résidu His98, qui n’est pas conservé dans l’ensemble des enzymes de la famille GH51, participerait à la formation d’un sous-site [+2’]. Concernant le sous-site [+1], nos résultats confirment la large spécificité celui-ci et montrent clairement que l’encombrement stérique à la position C-5 des glycosides accepteurs est défavorable à la réaction de transglycosylation. Par ailleurs, nous avons pu réaliser pour la première fois la synthèse de trisaccharides, utilisant comme accepteur l’alpha-D-xylobioside de benzyle et comme donneur le β-D-galactofuranoside de para-nitrophényle. Enfin, nos travaux de mutagenèse aléatoire et le criblage de banques a permis d’identifier deux mutations Phe26Leu et Trp178Arg, qui se situent au niveau des sous-sites [-1] et [+1], respectivement. Selon nos premières analyses, les mutants correspondants rendraient moins favorable la déglycosylation de l’intermédiaire glycosyl-enzyme par une molécule d’eau, réduisant ainsi l'hydrolyse secondaire et stabilisant par la même occasion le produit de synthèse. En employant une deuxième méthode de criblage plus sophistiquée, impliquant l’utilisation d’accepteurs xylo-oligosaccharidiques, nous avons pu obtenir des enzymes mutées qui (i) catalysent des réactions de transglycosylation en présence de xylobiose (l’enzyme sauvage ne catalysant que très faiblement cette réaction) (ii) se caractérisent par une absence quasi-totale d’hydrolyse secondaire et (iii) comportent des mutations situées à différentes positions (e.g. au niveau des sous-sites [-1], [+1] et [+2’]) et qui semblent moduler le ratio Transglycosylation/Hydrolyse en faveur de la synthèse / In this investigation, a variety of techniques to study the Thermobacillus xylanilyticus alpha-L-arabinofuranosidase (TxAbf) have been employed, especially with regard to structure-functions relations and the enzyme’s ability to catalyze transglycosylation reactions. The aim of our work was to better understand the dynamic role of the bêta2alpha2 loop and to explore the substrate specificity of the subsite [+1], an important active site element with respect to transglycosylation. Finally, this work has focused on the creation of new transarabinofuranosylases using random engineering and screening approaches.Our results confirm the important role of the bêta2alpha2 loop and suggest that its movement during catalysis relocalizes residues His98 and Trp99 and thus permits the formation of a catalytically-viable active site configuration. Trp99 is relocalized from a solvent exposed position into a buried position and forms a critical element of subsite [-1], whereas His98, a residue that is not conserved in all GH51 members, appears to form a part of subsite [+2’]. Regarding subsite [+1], our results confirm its wide specificity and indicate that steric bulkiness at the C-5 position of glycoside acceptors leads to reduced transglycosylation. In this work, we have also demonstrated for the first time the synthesis by TxAbf of trisaccharides, using benzyl alpha-D-xylobioside as the acceptor and para-nitrophenyl β-D-galactofuranoside as the donor. Finally, random mutagenesis and screening has led to the identification of two mutations Phe26Leu and Trp178Arg, which are located in sub-sites [-1] and [+1] respectively, that appear to reduce the water-mediated deglycosylation of the glycosyl-enzyme intermediate. Consequently, the corresponding mutants reduce secondary hydrolysis and favourably affect the operational stability of synthetic products. Using a second more sophisticated screening method that involves the use of xylo-oligosaccharide acceptors, it has been possible to isolate mutant enzymes that (i) catalyze transglycosylation reactions in the presence of xylobioside (a reaction that is poorly catalyzed by wild type TxAbf), (ii) show almost no secondary hydrolysis, (iii) display point mutations at several key locations (e.g. in sub-sites [-1], [+1] and [+2’]) that seem to modulate the Transglycosylation/Hydrolysis ratio in favour of synthesis

La paralysie cérébrale (PC) regroupe un ensemble varié de troubles moteurs, sensoriels et cognitifs, liés à des lésions de la substance blanche (i.e. leucomalacie périventriculaire, PVL) survenant, le plus souvent, après un épisode hypoxo-ischémique autour de la naissance. Afin de reproduire la PVL chez l'animal, nous utilisons une ischémie prénatale (PI) qui induit des lésions des substances blanche et grise. Les rats ischémiés développent des déficits cognitifs visuo-spatiaux et une hyperactivité, également observés chez les patients atteints de PC, liés à des lésions du cortex entorhinal, préfrontal et cingulaire. La PI n'induit que des troubles locomoteurs modérés associés à des signes de spasticité, et une atteinte anatomique et fonctionnelle du cortex somesthésique primaire (S1), tandis que le cortex moteur (M1) reste intact. Ainsi, la PI reproduit les symptômes observés chez les enfants et adultes nés prématurément. La présence de mouvements spontanés anormaux au cours de la 1ère année conduisant à la PC suggère une implication de l'expérience sensorimotrice anormale dans le développement de cette pathologie. La combinaison d'une restriction sensorimotrice (SMR) durant le développement et de la PI induit des troubles cognitifs atténués mais une hyperactivité importante. Les rats combinant PI et SMR présentent des déficits posturo-moteurs drastiques et une spasticité, associés à une dégradation des tissus musculo-squelettiques, comparables à ceux observés chez les patients. Ces troubles moteurs, associés à une désorganisation importante des cartes corticales dans S1 et M1, suggèrent un dysfonctionnement important des boucles d'intégration sensorimotrice. / Cerebral palsy (CP) corresponds to various motor, sensory and cognitive disorders related to white matter damage (i.e. periventricular leucomalacia, PVL) often occurring after perinatal hypoxic-ischemic events. To reproduce PVL in rodents, we used a prenatal ischemia (PI) that induces white and gray matter damage. The ischemic rats exhibit visual-spatial cognitive deficits and hyperactivity, as observed in patients with CP, related to lesions of entorhinal, prefrontal and cingular cortices. Only mild locomotor disorders are induced by PI, associated to signs of spasticity, along with anatomical and functional degradation in the primary somatosensory cortex (S1), while the primary motor cortex (M1) remains unchanged. Thus, PI recapitulates the main symptoms found in children born preterm. Abnormal spontaneous movements (i.e. general movements) observed in infants who develop CP later on suggest that abnormal sensorimotor experience during maturation is key in the development of this catastrophic disease. The combination of a sensorimotor restriction (SMR) and PI in animal induces fewer cognitive deficits but still hyperactivity. Such a combination leads to severe postural and motor disorders, and spasticity, associated with musculoskeletal pathologies, as observed in patients with CP. In addition to motor disorders, drastic topographical disorganization of cortical maps in S1 and M1 suggest a major dysfunction of sensorimotor loops.

Syftet med studien är att dels att förstå hur systematiskt kvalitetsarbete kan se ut på klassrumsnivå och dels vad det innebär att tillämpa det utifrån elevperspektiv, och dels att jämföra hur elevernas måluppfyllelse utvecklats i jämförelse med en kontrollgrupp. Resultatet av detta har fört med sig att examensarbetet bidrar med ett föreslag på hur kvalitetsarbete kan ske på klassrumsnivå; här kallat Co Creative Learning - using IT to Visualise Progression (CIP). Det här är en aktionsforskningsstudie. Den har genomförts med enkäter, fokusgrupper och en tidsserie; i vilken 65 elevers arbeten inom tre skilda områden bedömdes. För att förstärka reliabilitet och validitet valdes en kontrollgrupp, från samma upptagningsområde, som även de haft en legitimerad lärare med motsvarande antal yrkesverksamma år och som även de uttalat arbetat med formativ bedömning och synliggjorda mål. Två skoluppgifter var identiska och därmed kunde de två gruppernas resultat jämföras. För att minimera inverkan av en bedömande lärares närvaro på utvärderingen, samlades eleverna inte till fokusgrupper förrän efter att deras betyg var satta och kommunicerade. Då reflekterade de kring arbetet med ständiga förbättringar, kvalitet, involvering, målförståelse, upplevd progression och IT-användning. Innan denna avslutande diskussion hade de insamlade datamängder analyserades separat. Resultaten visade effekt på både elevupplevelse och progression. De största skillnaderna låg i elevens upplevelse, där förändring påverkas i första hand elevernas engagemang; i vilken utsträckning eleverna var nöjda studenter med sin egen utveckling. I tidsserien, var skillnaderna inte lika markanta som i elevupplevelsen. Den studerade gruppen började på ett något lägre snittbetyg, och avslutade på ett något högre, än kontrollgruppen. Det var främst pojkar som stod för utvecklingen. Detta kan bero på att flickorna redan hade mycket höga genomsnittliga betyg (vilket innebär att det inte finns utrymme för progression). Jämfört med kontrollgruppen, kvarstår de positiva skillnaderna med pojkarna i den studerade gruppen. Slutsatserna är därför att arbetet gynnat progression, men att den största förtjänsten med arbetssättet återfinns i hur eleverna upplever undervisningen. / The purpose of the study is partly to understand how systematic quality management can be implemented at the classroom level and partly what it means to apply it from a student perspective, and to compare student progression with that of a control group. As a result of this, this study contributes with a method on how quality management can be implemented at the classroom level. This working method is named Co-Creative Learning - using IT to Visualise Progression. This is an action research study that encompassed questionnaires, focus groups and a time series. Three assignments from 65 students were assessed in the study, out of which two were compared to those from the control group. To enhance reliability and validity the selected control group were from the same catchment area, had qualified teacher with corresponding number of working years who also worked with formative assessment and visualising criteria. Two assignments were identical for both groups, and thus, the two groups' results could be compared. To minimise the effects of the presence of a teacher during evaluation, the students were not brought together to form focus groups, until after the grades were communicated. They then reflected on continuous improvement efforts, quality, inclusion, understanding objectives, perceived progression and the use of IT. Before the concluding discussion the collected data sets were analysed separately. The results showed the difference in both student experience and progression. The main differences lay in the student experience: where change primarily affected the students’ involvement; the extent to which the students were satisfied students with their own development. In the time series, the differences were not as high as in the student experience. The studied group started at a slightly lower grade, and completed at a slightly higher grade, than the control group. It was mainly the boys who accounted for the progression. One reason for could be that the girls already held high average grades (leaving little room for progression). Compared to the control group, the differences with the boys in the studied group remains. The conclusions drawn are thus that the method enhances progression, but that the main benefits are harvested from the enhanced educational experience of the students.

L'objet d'étude de cette thèse est une mesure infinie sur les boucles (lacets) naturellement associée à une large classe de processus de Markov et les processus ponctuels de Poisson d'intensité proportionnelle à cette mesure (paramètre d'intensité alpha>0). Ces processus ponctuels de Poisson portent le nom d'ensembles poissoniens de boucles markoviennes ou de soupes de boucles. La mesure sur les boucles est covariante par un certain nombre de transformations sur les processus de Markov, par exemple le changement de temps.Dans le cadre de soupe de boucles brownienne à l'intérieur d'un sous-domaine ouvert propre simplement connexe de C, il a été montré que les contours extérieurs des amas extérieurs de boucles sont, pour alpha<=1/2, des Conformal Loop Ensembles CLE(kappa), kappa dans (8/3,4]. D'autre part il a été montré pour une large classe de processus de Markov symétriques que lorsque alpha=1/2, le champ d'occupation d'une soupe de boucle (somme des temps passés par les boucles aux dessus des points) est le carré du champ libre gaussien. J'ai étudié d'abord les soupes de boucles associés aux processus de diffusion unidimensionnels, notamment leur champ d'occupation dont les zéros délimitent dans ce cas les amas de boucles. Puis j'ai étudié les soupes de boucles sur graphe discret ainsi que sur graphe métrique (arêtes remplacés par des fils continus). Sur graphe métrique on a d'une part une géométrie non triviale pour les boucles et d'autre part on a comme dans le cas unidimensionnel continu la propriété que les zéros du champ d'occupation délimitent les amas des boucles. En combinant les graphes métriques et l'isomorphisme avec le champ libre gaussien j'ai montré que alpha=1/2 est le paramètre d'intensité critique pour la percolation par soupe de boucles de marche aléatoire sur le demi plan discret Z*N (existence ou non d'un amas infini) et que pour alpha<=1/2 la limite d'échelle des contours extérieurs des amas extérieurs sur Z*N est un CLE(kappa) dans le demi-plan continu. / In this thesis I study an infinite measure on loops naturally associated to a wide range of Markovian processes and the Poisson point processes of intensity proportional to this measure (intensity parameter alpha>0). This Poissson point processes are called Poisson ensembles of Markov loops or loop soups. The measure on loops is covariant with some transformation on Markovian processes, for instance the change of time. In the setting of Brownian loop soups inside a proper open simply connected domain of C it was shown that the outer boundaries of outermost clusters of loops are, for alpha1/2, Conformal Loop Ensembles CLE(kappa), kappa in (8/3,4]. Besides, it was shown for a wide range of symmetric Markovian processes that for alpha=1/2 the occupation field of a loop soup (the sum of times spent by loops over points) is the square of the Gaussian free field. First I studied the loop soups associated to one-dimensional diffusions, and particularly the occupation field and its zeroes that delimit in this case the clusters of loops. Then I studied the loop soups on discrete graphs and metric graphs (edges replaced by continuous lines). On a metric graph on one hand the loops have a non-trivial geometry and on the other hand one has the same property as in the setting of one-dimensional diffusions that the zeroes of the occupation field delimit the clusters of loops. By combing metric graphs and the isomorphism with the Gaussian free field I have shown that alpha=1/2 is the critical parameter for random walk loop soup percolation on the discrete half-plane Z*N (existence or not of an infinite cluster of loops) and that for alpha<= 1/2 the scaling limit of outer boundaries of outermost clusters on Z*N is a CLE(kappa) on the continuum half plane.

O objetivo desta dissertação é revisar os operadores laços de Wilson no contexto da correspondência AdS/CFT. Estes operadores, presentes em qualquer teoria de calibre, são importantes por nos fornecer um parâmetro de ordem para a transição de fase confinante/desconfinante. Além disso, eles são particularmente importantes no estudo da correspondência AdS/ CFT pois: i) Eles nos dão, em alguns casos, resultados exatos graças ao fato de poderem ser localizados em um modelo de matrizes, desta forma nos permitindo fazer testes altamente não triviais da correspondência; ii) Eles são os objetos da teoria de calibre que são duais as cordas propagando no interior do espaço, nos dando um rico dicionário entre quantidades no interior (AdS) e na borda do espaço (CFT). Depois de revisarmos os laços de Wilson em teorias de calibre e a correspondência Ads/CFT, introduziremos a definição dos laços de Wilson supersimétricos 1/2 BPS. Calcularemos eles para o caso de um acoplamento fraco e para qualquer outro valor da constante de acoplamento usando técnicas de modelos de matrizes. Finalmente, compararemos nossos resultados com computações de superfícies minimais no interior do espaço, encontrando uma concordância perfeita. / The aim of this thesis is to review Wilson loop operators in the contexto f the AdS/CFT correspondence. These operators, wich are present in any gauge theory, are important because they furnish an order parameter for confinement/deconfinement phase transitions. Besides this, they are particularly relevant in the study of the AdS/CFT correspondence because: i) they allow, in some cases, for exact results thanks to localization to matrix models and make it possible to perform highly non-trivial tests of the correspondence; ii) they are the gauge theory objects dual to strings propagating in the bulk of the space and give a rich dictionary between bulk (AdS) and boundary (CFT) quantities. After reviews of Wilson loops in gauge theories and of the Ads/CFT correspondence, we will introduce the definition of 1/2 BPS supersymmetric Wilson loops, we will compute them at weak coupling and then at any order in the coupling constant via matrix model techniques, and finally we will compare our results with minimal surface computations in the bulk, finding perfect agreement.

Les Escherichia coli entérohémorragiques (EHEC) sont des pathogènes majeurs pour l’homme responsables de toxi-infections alimentaires pouvant évoluer vers des complications potentiellement mortelles. La pathogénicité de ces souches est essentiellement due à la production de Shiga-toxines (Stx), même si d’autres facteurs semblent jouer un rôle important dans la virulence, comme des facteurs d’adhésion. La survie et la régulation des facteurs de virulence des EHEC dans l’environnement digestif humain sont des facteurs clés dans la pathogénicité bactérienne, mais restent à ce jour mal décrits, essentiellement en raison d’un manque de modèles d’étude adaptés. De plus, l’absence de traitement spécifique a conduit à s’intéresser à des moyens préventifs et/ou curatifs alternatifs, comme l’utilisation de probiotiques. L’objectif de ce travail de thèse est (i) de mieux comprendre le comportement de la souche de référence EHEC O157:H7 EDL933 dans l’environnement digestif humain simulé, et en particulier ses interactions avec le microbiote résident et l’épithélium intestinal, et (ii) d’évaluer l’effet antagoniste d’une souche de levure probiotique vis-à-vis de la survie, la virulence et l’interaction du pathogène avec l’épithélium intestinal, à l’aide d’approches in vitro et in vivo complémentaires. En modèles digestifs in vitro, la souche EHEC survit dans l’estomac, voire se multiplie dans les parties distales de l’intestin grêle, alors qu’elle ne se maintient pas dans l’environnement colique. Les gènes de virulence codant les Stx et des adhésines majeurs (intimine et « Long Polar Fimbriae » ou Lpf) sont surexprimés dès les parties hautes du tractus digestifs, et ce, même en absence de cellules épithéliales. Les conditions rencontrées dans le tractus digestif supérieur de l’enfant, comparativement à celui de l’adulte, conduisent à une survie et un niveau d’expression des gènes codant les Stx et les Lpf plus élevés chez l’enfant, ce qui peut contribuer à expliquer la grande sensibilité de cette population aux infections à EHEC. Enfin, les Lpf semblent jouent un rôle clé dans le ciblage spécifique des cellules M et le tropisme des EHEC pour les plaques de Peyer, et ce, à la fois in vitro (cellules M en culture) et in vivo (anses iléales murines). Même si elle ne modifie pas la survie du pathogène dans l’environnement colique, la levure probiotique S. cerevisiae CNCM I-3856 a montré des propriétés antagonistes intéressantes vis-à-vis d’EHEC O157:H7 en (i) modulant favorablement l’activité fermentaire du microbiote intestinal, (ii) diminuant significativement l’expression des gènes codant les Stx et (iii) inhibant la translocation bactérienne au travers des plaques de Peyer et les lésions hémorragiques associées. Par ailleurs, l’effet du pathogène et des probiotiques sur le microbiote colique est individu dépendant, confortant l’hypothèse que des facteurs associés à l’hôte, comme le microbiote, pourraient conditionner l’évolution clinique des infections à EHEC et l’efficacité d’une stratégie probiotique.Ce travail de thèse contribue à une meilleure compréhension du comportement des EHEC dans l’environnement digestif humain et confirme l’intérêt d’une stratégie probiotique dans la lutte contre le pathogène. Une étude plus approfondie du transcriptome du pathogène dans l’environnement digestif et une analyse par des méthodes haut débit du microbiote intestinal permettraient de continuer à mieux décrire la physiopathologie des infections à EHEC et comprendre les mécanismes associés à l’effet antagoniste des probiotiques. / The enterohemorrhagic Escherichia coli (EHEC) are major zoonotic pathogens responsible for food-borne infectionwhich leads to life-threatening complications in humans. The main virulence determinant of EHEC is the production of Shigatoxins (Stx), even if other factors seem to play an important role in virulence, such as adhesion factors. Survival and virulenceof EHEC strains in the human digestive environment are a key factor in bacterial pathogenesis but remains unclear owing tolack of relevant model. Moreover, no specific treatment has led to interest in preventative and / or curative alternatives, suchas using probiotics. The objective of this study is to better understand the behavior of the reference strain EHEC O157:H7EDL933 in the entire digestive tract, and in particular its interaction with the resident microbiota and the intestinal epithelium,and to evaluate the antagonistic effect of the probiotic yeast, Saccharomyces cerevisiae CNCM I-3856, using in vitro and in vivo complementary approaches.In vitro, bacterial mortality was noticed in the stomach, whereas bacterial growth resumption was observed in thedistal parts of the small intestine and the pathogen was not able to maintain in the human colonic conditions. Virulence genesencoding Stx and adhesins (intimin and “Long polar fimbriae”) are upregulated in the upper parts of the digestive tract. A ten-time higher amount of cells was found in the ileal effluents of infant compared to adult. stx genes were over-expressed (up to25-fold) in infant conditions compared to the adult ones. This results show that differences in digestive physicochemicalparameters of the upper gastrointestinal tract may partially explain why infants are more susceptible to EHEC infection thanadults. And finally, Lpf seem to play a key role in the interactions of EHEC with murine Peyer’s patches and are needed for anactive translocation of the pathogen across M cells, and both in vitro (M cells culture) and in vivo (murine ileal loops).S. cerevisiae had not effect on EHEC survival in the colonic environment but (i) favorably influenced gut microbiotaactivity through beneficial modulation of short chain fatty acid production, (ii) leading to significantly decrease stx expressionand (iii) significantly reduced EHEC translocation through M cells and inhibited in vivo interactions of the pathogen withPeyer’s patches and the associated hemorrhagic lesions. Probiotic had donor-dependent effect on the gut microbiota strengthenthe hypothesis that host-associated factors such as microbiota could influence the clinical evolution of EHEC infection and theeffectiveness of a probiotic strategy.This work contributes to a better understanding of the behavior of EHEC in the human digestive environment andconfirms the interest of probiotic strategy in controlling EHEC infections. Further transcriptome studies are warranted for thepathogen in the human digestive environment, with or without probiotics for the better understanding of the pathophysiologyof EHEC and so on the mechanisms involved in the antagonistic effect of probiotics.