La multiplication de l'usage des équipements connectables à un réseau sans fil tels que les smartphones ou les objets connectés peut être mise à profit pour construire des réseaux reposant sur des communications de proximité : les appareils communiquent directement entre eux, sans le support d'une infrastructure centrale. On parle de réseau ad hoc. Ce type de réseau sans infrastructure est exploité dans de nombreux domaines comme le militaire ou la gestion de catastrophes naturelles. Pour certains cas d'utilisation, le passage à l'échelle, c'est-à-dire la capacité à fonctionner avec la croissance de la taille du réseau, est une propriété indispensable. Dans cette thèse, nous nous intéressons à la problématique du routage sous l'aspect du passage à l'échelle. Le routage est la fonction responsable de l'acheminement des données au sein du réseau. Pour cela, des informations de contrôle sont échangées entre les nœuds du réseau. Mais le trafic associé à ces échanges peut être un frein pour passer à l'échelle. Afin de le réduire, nous proposons d'agréger les informations concernant des nœuds géographiquement proches. Dans un premier temps, nous mettons en place une structuration de la zone de déploiement du réseau en régions hiérarchiques. Ces régions servent d'agrégateur de nœuds à travers un adressage de ces derniers selon les régions auxquelles ils appartiennent. Par la suite, nous proposons un protocole de routage combinant les approches topologique et géographique. Il s'agit, pour un nœud donné, de maintenir des routes menant, d’une part, vers d'autres nœuds dans un voisinage proche et, d'autre part, vers des zones géographiques de plus en plus étendues au fur et à mesure de l'éloignement. Cette dernière propriété est obtenue en profitant de la structuration hiérarchique précédente des zones d'agrégation. Les résultats montrent la faculté de notre proposition à monter à grande échelle par rapport aux protocoles de routage ad hoc classique et aussi sa capacité à adresser les problèmes propres aux protocoles de routage purement géographique. / The widespread use of wireless devices such as smartphones and connected objects leads to an increasing emergence of infrastructure-less networks relying on device-to-device communication: ad hoc networks. Applications of this type of network vary widely from military operations to emergency situations. Scalability is a key property for some use cases involving a large number of devices, also called nodes. We mean by scalability, the ability of the network to increase in size without drastic loss of performance and with a cost-effective network maintenance. In this thesis, we focus on the scalability from a routing perspective. Routing handles the delivery of data packets from a source to a destination across the network. This is achieved by the exchange of information between nodes. The corresponding traffic may represent a break for scalability in presence of numerous nodes. In this work, we propose an aggregation of routing information. First, we partition the deployment area into smaller hierachical regions based on geographical coordinates. Nodes are assigned hierachical address depending on the regions they are located in. Then, we propose a mixed topological and geographical-based routing protocol. A node maintains precise routing information to other nodes in close proximity and geographically aggregate information for nodes at greater distances. Regions are the units of nodes aggregation. The further the nodes are, the larger the regions referring to them are. The results show that our proposition outperforms regular ad hoc routing in terms of scalability and addresses more efficiently geographical routing-related issues compared to classical geographical routing.

L'analyse des systèmes de grande taille est confrontée à des difficultés d'ordre syntaxique et sémantique : comment observer un million d'entités distribuées et asynchrones ? Comment interpréter le désordre résultant de l'observation microscopique de ces entités ? Comment produire et manipuler des abstractions pertinentes pour l'analyse macroscopique des systèmes ? Face à l'échec de l'approche analytique, le concept d'émergence épistémique - relatif à la nature de la connaissance - nous permet de définir une stratégie d'analyse alternative, motivée par le constat suivant : l'activité scientifique repose sur des processus d'abstraction fournissant des éléments de description macroscopique pour aborder la complexité des systèmes. Cette thèse s'intéresse plus particulièrement à la production d'abstractions spatiales et temporelles par agrégation de données. Afin d'engendrer des représentations exploitables lors du passage à l'échelle, il apparaît nécessaire de contrôler deux aspects essentiels du processus d'abstraction. Premièrement, la complexité et le contenu informationnel des représentations macroscopiques doivent être conjointement optimisés afin de préserver les détails pertinents pour l'observateur, tout en minimisant le coût de l'analyse. Nous proposons des mesures de qualité (critères internes) permettant d'évaluer, de comparer et de sélectionner les représentations en fonction du contexte et des objectifs de l'analyse. Deuxièmement, afin de conserver leur pouvoir explicatif, les abstractions engendrées doivent être cohérentes avec les connaissances mobilisées par l'observateur lors de l'analyse. Nous proposons d'utiliser les propriétés organisationnelles, structurelles et topologiques du système (critères externes) pour contraindre le processus d'agrégation et pour engendrer des représentations viables sur les plans syntaxique et sémantique. Par conséquent, l'automatisation du processus d'agrégation nécessite de résoudre un problème d'optimisation sous contraintes. Nous proposons dans cette thèse un algorithme de résolution générique, s'adaptant aux critères formulés par l'observateur. De plus, nous montrons que la complexité de ce problème d'optimisation dépend directement de ces critères. L'approche macroscopique défendue dans cette thèse est évaluée sur deux classes de systèmes. Premièrement, le processus d'agrégation est appliqué à la visualisation d'applications parallèles de grande taille pour l'analyse de performance. Il permet de détecter les anomalies présentes à plusieurs niveaux de granularité dans les traces d'exécution et d'expliquer ces anomalies à partir des propriétés syntaxiques du système. Deuxièmement, le processus est appliqué à l'agrégation de données médiatiques pour l'analyse des relations internationales. L'agrégation géographique et temporelle de l'attention médiatique permet de définir des évènements macroscopiques pertinents sur le plan sémantique pour l'analyse du système international. Pour autant, nous pensons que l'approche et les outils présentés dans cette thèse peuvent être généralisés à de nombreux autres domaines d'application. / The analysis of large-scale systems faces syntactic and semantic difficulties: How to observe millions of distributed and asynchronous entities? How to interpret the disorder that results from the microscopic observation of such entities? How to produce and handle relevant abstractions for the systems' macroscopic analysis? Faced with the failure of the analytic approach, the concept of epistemic emergence - related to the nature of knowledge - allows us to define an alternative strategy. This strategy is motivated by the observation that scientific activity relies on abstraction processes that provide macroscopic descriptions to broach the systems' complexity. This thesis is more specifically interested in the production of spatial and temporal abstractions through data aggregation. In order to generate scalable representations, the control of two essential aspects of the aggregation process is necessary. Firstly, the complexity and the information content of macroscopic representations should be jointly optimized in order to preserve the relevant details for the observer, while minimizing the cost of the analysis. We propose several measures of quality (internal criteria) to evaluate, compare and select the representations depending on the context and the objectives of the analysis. Secondly, in order to preserve their explanatory power, the generated abstractions should be consistent with the background knowledge exploited by the observer for the analysis. We propose to exploit the systems' organisational, structural and topological properties (external criteria) to constrain the aggregation process and to generate syntactically and semantically consistent representations. Consequently, the automation of the aggregation process requires solving a constrained optimization problem. We propose a generic algorithm that adapts to the criteria expressed by the observer. Furthermore, we show that the complexity of this optimization problem directly depend on these criteria. The macroscopic approach supported by this thesis is evaluated on two classes of systems. Firstly, the aggregation process is applied to the visualisation of large-scale distributed applications for performance analysis. It allows the detection of anomalies at several scales in the execution traces and the explanation of these anomalies according to the system syntactic properties. Secondly, the process is applied to the aggregation of news for the analysis of international relations. The geographical and temporal aggregation of media attention allows the definition of semantically consistent macroscopic events for the analysis of the international system. Furthermore, we believe that the approach and the tools presented in this thesis can be extended to a wider class of application domains.

Depuis son apparition en 1998, le langage XML (eXtensible Markup Language) est devenu un standard pour la modélisation et l'échange de données. En effet, XML permet de modéliser des structures de données qui ne sont pas facilement représentées dans les systèmes relationnels. Dans ce contexte, les entrepôts de données XML représentent aujourd'hui la base de plusieurs applications décisionnelles qui exploitent des données hétérogènes (peu structurées et provenant des sources multiples) aux structures complexes comme par exemple des hiérarchies complexes.Dans ce mémoire, nous proposons une nouvelle solution XOLAP (XML-OLAP) en temps réel qui traite les problèmes d'additivité dus aux hiérarchies complexes. Tout d'abord, nous proposons un nouveau modèle de données : les arbres de données multidimensionnels, qui permet de modéliser les faits, les dimensions, les mesures et les hiérarchies complexes d'un entrepôt de données XML. Pour pouvoir interroger les arbres de données multidimensionnels, nous modélisons les requêtes utilisateur à l'aide de modèles d'arbre XML. Nous proposons ensuite un nouvel algorithme de regroupement et d'agrégation pour la résolution en temps réel des problèmes d'additivité dans les hiérarchies complexes. Nous généralisons enfin cet algorithme à un nouvel opérateur XOLAP de forage vers le haut (roll-up).Finalement, nous validons nos propositions de manière expérimentale. Pour cela, nous étendons le banc d'essais XWeB en introduisant des hiérarchies complexes dans son schéma. La comparaison de notre approche à une approche de référence montre que la surcharge due à l'exécution en temps réel de notre approche est tout à fait acceptable et que nos algorithmes sont susceptibles de passer à l'échelle. / Since its inception in 1998, the eXtensible Markup Language (XML) has emerged as a standard for data representation and exchange over the Internet. XML provides an opportunity for modeling data structures that are not easily represented in relational systems. In this context, XML data warehouses nowadays form the basis of several decision-support applications exploiting heterogeneous data (little structured and coming from various sources) bearing complex structures, such as complex hierarchies. In this thesis, we propose a novel XOLAP (XML-OLAP) approach that automatically detects and processes summarizability issues at query time, without requiring any particular expertise from the user. Thus, at the logical level, we choose XML data trees, so-called multidimensional data trees, to model the multidimensional structures (facts, dimensions, measures and complex hierarchies) of XML data warehouses. In order to query multidimensional data trees, we model user queries as XML pattern trees. Then, we introduce a new aggregation algorithm to address summarizability issues in complex hierarchies. On the basis of this algorithm, we propose a novel XOLAP roll-up operator. Finally, we experimentally validate our proposal and compare our approach with the reference approach for addressing summarizability issues in complex hierarchies. For this sake, we extend the XML warehouse benchmark XWeB with complex hierarchies to generate XML data warehouses with scalable complex hierarchies. The results of our experiments show that the overhead induced by managing hierarchy complexity at run-time is totally acceptable and that our approach is expected to scale up well.

La maladie d'Alzheimer (MA) est la forme la plus fréquente de démence chez les personnes âgées. L'une de ses caractéristiques est la formation extracellulaire de plaques séniles dans le cerveau des malades, composées du peptide Amyloïde-ß (Aß) sous forme agrégée et d'ions métalliques tels que le cuivre. Le peptide Aß forme un complexe avec les ions cuivre, capable de catalyser la formation d'espèces réactives de l'oxygène (ERO), en présence d'un réducteur tel que l'ascorbate. Ces espèces oxydantes sont délétères pour les molécules environnantes, ainsi que pour le peptide Aß lui-même. Etant proche du site de production des ERO, Aß est une cible privilégiée, notamment pour le radical hydroxyle HO*. L'objectif de ce travail a été d'étudier la réaction de production des ERO par le système Aß/Cu/ascorbate, de caractériser les dommages oxydatifs subis par Aß et d'évaluer les conséquences de l'oxydation de Aß sur la production des ERO, la coordination des ions métalliques et l'agrégation. Différentes techniques spectroscopiques ont été utilisées, notamment la spectrométrie de masse (MS), la spectroscopie de fluorescence, la résonnance paramagnétique électronique (RPE) et l'absorption de rayons X (XANES). Les sites d'oxydation du peptide Aß ont été étudiés par spectrométrie de masse (MS et MS/MS). Grâce à l'utilisation des outils de la protéomique et de la spectrométrie de masse à haute-résolution (HRMS), les acides aminés oxydés du peptide Aß ont été identifiés. Ainsi, Asp1, His13 et His14 sont les cibles privilégiées de l'attaque de HO*. Ce résultat était attendu puisque ces résidus sont impliqués dans la coordination du cuivre, par l'intermédiaire duquel les ERO sont directement générées. L'impact de l'oxydation du peptide sur la coordination des ions métalliques Cu(II), Cu(I) et Zn(II), la production de ERO ainsi que sur l'agrégation du peptide a été étudié. Les résultats ont montré que l'oxydation du peptide induit un changement de coordination du Zn(II) ainsi que des deux états d'oxydation du cuivre, menant à une augmentation de la production de ERO. De plus, l'oxydation de Aß a également un impact sur l'agrégation, ne privilégiant pas la formation de fibrilles. Le mode de coordination du complexe Cu-Aß lors de la production des ERO a été déduit de l'étude d'une série de peptides Aß comprenant un ou plusieurs acides aminés mutés. L'hypothèse proposant que les acides aminés oxydés sont ceux liés au cuivre lors de la production des ERO (Asp1, His13 et 14) a été renforcée, la mutation de Asp1 ou des deux His13 et 14 ayant un impact direct sur la production des ERO. Enfin, les effets pro- et anti-oxydants de l'ascorbate ont été étudiés, montrant que, sur le système Cu-Aß, l'ascorbate n'exerce ses propriétés anti-oxydantes qu'à forte concentration pour les molécules environnantes, mais qu'il n'a aucun effet protecteur sur le peptide Aß lui-même. / Alzheimer's Disease (AD) is the most frequent for of dementia in the elderly. A hallmark of AD is the extracellular formation of senile plaques in the brain of AD subjects, composed of the Amyloid-ß peptide (Aß) under aggregated form with metal ions such as copper ions. Aß can form a complex with copper ions, able to catalyze reactive oxygen species (ROS) formation in the presence of a reducing agent such as ascorbate. These oxidative species can oxidize the surrounding molecules and the Aß peptide itself. Being close to the production site of ROS, Aß is the preferential target, especially for the hydroxyl radical HO*. The aim of this work was to study the ROS production by the Aß/Cu/ascorbate system, to characterize the oxidation undergone by Aß and to evaluate the consequences of Aß oxidation on ROS production, metal ions coordination and aggregation. Several spectroscopic techniques have been used, in particular mass spectrometry (MS), fluorescence spectroscopy, electron paramagnetic resonance (EPR) and X-Ray absorption spectroscopy (XANES). The oxidation sites of Aß have been studied by mass spectrometry (MS and MS/MS). Thanks to the use of proteomic tools and high-resolution mass spectrometry (HRMS), the oxidized amino acid residues have been identified. Asp1, His 13 and His14 have been found to be the preferential targets for HO* on Aß. This result was expected as these residues are involved in copper coordination, from which the ROS are generated. The impact of Aß oxidation on Cu(II), Cu(I) and Zn(II) on metal ions coordination, on ROS production and on Aß aggregation has been studied. Results have shown that Aß oxidation induces a change of coordination of Zn(II) as well as Cu(II) and Cu(I), leading to an increase of ROS production. Moreover, Aß oxidation has also an impact on aggregation, as it does not favor fibrils formation. The Cu-Aß binding mode during ROS production has been deduced from the study of a series of mutated Aß peptides. The hypothesis, in which the amino acid residues bound to Cu during the ROS production are the oxidized one (Asp1, His 13 and His14) has been corroborated by the results of this study, the mutation of Asp1 or the two His having an impact on ROS production. Finally, the pro- and antioxidants effects of ascorbate have been investigated, showing that, on the Cu-Aß system, ascorbate only has antioxidant properties at high concentration for surrounding molecules, but does not exhibit any protecting effect on Aß itself.

Nous avons étudié les marqueurs hémorhéologiques, hématologiques et biochimiques chez des sujets drépanocytaires homozygotes SS (HbS/HbS) et hétérozygotes composites SC (HbS/HbC) dans deux cohortes, pédiatriques et adultes, de patients drépanocytaires, et ce, à travers 7 complications récurrentes de la drépanocytose : 2 appartenant au profil hémolytique (l’ulcère de jambes et la glomérulopathie) et 5 appartenant au phénotype visqueux/vaso-occlusif (l’hypertension artérielle, le syndrome thoracique aigu (STA), la crise vaso-occlusive (CVO), la rétinopathie et l’ostéonécrose). Nous avons montré que : 1) une viscosité sanguine et une déformabilité érythrocytaire élevées sont des facteurs de risques de CVO chez les enfants homozygotes ; 2) Une viscosité sanguine élevée est associée à une hypertension artérielle systémique relative chez des adultes SS ; 3) les enfants SC présente une fonction vasculaire mieux préservée que les enfants SS pour faire face à une augmentation de la viscosité sanguine ; 4) les patients adultes SS avec une ostéonécrose présentent une déformabilité érythrocytaire plus élevée que les patients sans ostéonécrose ; 5) une viscosité sanguine élevée est associée à la présence d’une rétinopathie chez les adultes SC mais pas chez les SS ; 6) les patients adultes SS présentant une glomérulopathie ont un taux d’hémolyse élevé, une déformabilité érythrocytaire réduite et des agrégats érythrocytaires très robustes ; 7) les patients adultes SS avec des ulcères de jambes récurrents ont un taux d’hémolyse accru et une déformabilité érythrocytaire réduite. De plus, nos travaux confirment que l’-thalassémie module les propriétés de déformabilité érythrocytaire, mais montrent pour la première fois qu’elle module aussi les propriétés d’agrégation érythrocytaire, et notamment la force des agrégats érythrocytaires. En conclusion, ces travaux permettent de préciser le rôle de la rhéologie sanguine dans un certain nombre de complications de la drépanocytose et d’enrichir le modèle préexistant divisant les complications de la drépanocytose selon 2 phénotypes : hémolytique versus visqueux/vaso-occlusif. Nous montrons pour la première fois que le phénotype hémolytique est caractérisé aussi par des anomalies de la rhéologie du globule rouge : rigidité accrue et agrégats érythrocytaire robustes. / Hemorheological, hemathological, and biochemical marquers of patients with sickle cell anemia (SS) and patients with sickle cell SC disease (SC) were studied in 2 cohorts: children and adults. We focused on 7 recurrent complications: 5 belonging to the viscosity/vaso-occlusion phenotype (systemic hypertension, acute chest syndrome (ACS), vaso-occlusive crisis (VOC), retinopathy and osteonecrosis) and 2 belonging to the hemolytic phenotype (leg ulcer and glomerulopathy). Our results show that 1) high viscosity is associated with increased risk for VOC in SS children; 2) blood viscosity is increased in SS adults with systemic relative hypertension; 3) SC children have preserved vascular function compared to SS children; 4) SS adults with osteonecrosis are characterized by higher red blood cell (RBC) deformability than SS adults without osteonecrosis; 5) high blood viscosity is associated with retinopathy in SC adults but not in SS adults; 6) SS adults affected by glomerulopathy have high hemolytic rate, low RBC deformability and increased RBC aggregates strenght; 7) SS adults with recurrent leg ulcers have high hemolytic rate and reduced RBC deformability. Moreover, our studies shows that alpha-thalassemia modulate RBC deformability and RBC aggregation properties. In conclusion, this work shows for the first time that the hemolytic phenotype is characterized by an abnormal RBC rheology which may play a role in several sickle cell complications.

En milieu naturel, la vie en société implique que de nombreuses actions, activités ou décisions soient réalisées en groupe. Dans la littérature, nous retrouvons un certain nombre de définitions concernant ces décisions collectives, mais très peu de travaux se sont intéressés aux mécanismes gouvernant l'apparition de ces formes de coopération. En particulier, l'étude d'espèces d’arthropodes sociaux ou grégaires a été délaissée au profit des espèces eusociales et des groupes de vertébrés. <p><p>Ce travail de thèse repose sur un ensemble d'expériences et de modélisations destinées à approfondir notre compréhension des mécanismes gouvernant les décisions collectives chez les insectes grégaires. Pour mener à bien ce travail, nous avons quantifié les réponses individuelles et collectives chez la blatte Periplaneta americana, dans un milieu caractérisé par la présence de sites de repos (de qualité identique ou différente). Il s'agit de comprendre et de caractériser les différentes dynamiques qui, sur base des préférences individuelles pour les différents sites de repos et des interactions sociales, permettent à l'échelle de la population l'émergence d’un choix collectif, et au niveau individuel, à l’exploitation optimale de son environnement. <p><p>Nos résultats ont montré que malgré l'absence de communication ou de perception à longue distance (ex :orientation visuelle, phénomènes de suivi de piste), sans comparaison ni connaissance parfaite du milieu (ex :la localisation et le nombre d’abris ou de congénères) les blattes sont capables de discriminer collectivement entre des alternatives spatialement dispersées et de faire le meilleur choix (associé au maintien de la cohésion). Ce phénomène de choix collectif est un sous-produit des différentes dynamiques agrégatives gouvernées par les compétitions entre processus d’amplification et permet au groupe de résoudre un problème qui est au-dessus des capacités individuelles. Dans nos expériences, cela se manifeste par une double augmentation en fonction de la taille du groupe: (1) un individu tend à s'installer plus souvent dans un site de repos et (2) un individu a plus de chances de se retrouver sous le site de repos optimal. Une analyse plus fine des comportements individuels, rendue possible par l'utilisation de la RFID, a montré qu’au sein des blattes, deux stratégies existaient: les initiateurs et les explorateurs. Enfin, l'utilisation de robots (sociétés mixtes blattes/robots) nous a permis de valider notre modèle théorique mais aussi d’introduire artificiellement des conflits d'intérêt entre les membres du groupes :la présence de ces individus clefs peut modifier la réponse collective de manière dramatique.<p><p>Après avoir comparé nos travaux avec la littérature actuelle, nous avons discuté de la valeur générique de tels processus agrégatifs, prérequis essentiel pour la coordination et la synchronisation des activités des individus. L'agrégation constitue une des conditions nécessaires et indispensables à l'apparition d’une vie sociale permettant le développement d’une coopération plus élaborée.<p> / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Ce travail est dédié à l'étude du comportement agrégatif chez la fourmi Lasius niger afin de caractériser le phénomène au niveau collectif, par l'étude de la dynamique et de la structure agrégative, et au niveau des mécanismes sous-tendant le phénomène par l’analyse des comportements individuels des fourmis. Nous avons montré expérimentalement et vérifié par la modélisation que l’agrégation est essentiellement liée à un phénomène amplificateur :plus l’agrégat est de grande taille, plus les fourmis y restent longtemps. Nos résultats indiquent que le niveau d’agrégation et la structure formée sont dépendants de plusieurs facteurs comme la densité et la surface disponible :une évolution de la structure agrégative des nourrices est observée, passant d’un grand agrégat stable pour les petites densité-surface à plusieurs agrégats à hiérarchie de taille moins marquée pour les grandes densité-surface. L’agrégation est aussi influencée par la caste éthologique des fourmis, les nourrices s’agrégeant en un agrégat stable de grande taille, les fourrageuses en quelques petits agrégats instables. Cette différence s’explique par une probabilité plus faible des fourrageuses à rester dans l’agrégat. Dans les groupes mixtes, les fourmis gardent les caractères propres à leur caste, ne semblant pas influencées par la caste de l’individu rencontré. Enfin, l’agrégation diffère quantitativement mais non qualitativement selon l’espèce utilisée :nos études sur Crematogaster scutellaris, Atta sexdens-rubropilosa, Solenopsis invicta, Pheidole pallidula, Linepithema humile, Myrmica rubra et M. ruginodis montrent une grande variété de réponses, en nombre et en taille d’agrégats, qui est aussi fonction de la caste de fourmis utilisée. Une constance, cependant, apparaît dans nos résultats :les nourrices paraissent mieux s’agréger que les fourrageuses. Ces résultats sont discutés en fonction de leur valeur adaptative pour la colonie et d’un lien possible avec la distribution spatiale des individus à l’intérieur du nid./This work is dedicated to the study of the aggregative behaviour in the ant Lasius niger in order to characterize the phenomenon at the collective level by a study of the dynamic and the collective structure, and at the individual level to understand the mechanisms underlying the phenomenon. We demonstrated experimentally and verified by a model that aggregation is essentially due to an amplificatory phenomenon: the greater the ant numbers in a cluster, the greater the time spent by an ant inside this cluster. Our results indicate that the aggregation level and the form of the collective structure depend on different factors such as the density and the surface: for brood-tenders, an evolution of the aggregative structure is observed shifting from a large stable aggregate for low density-surface to several smaller clusters with a less pronounced hierarchical size for the greater density-surface. Aggregation is also influenced by the ethological caste of the ant: the brood-tenders aggregate in a big stable cluster and the foragers in some unstable clusters. This difference is explained by a smaller probability of foragers to stay inside the cluster. In mixed groups, ants keep their own characteristics, not appearing to be influenced by the caste of the individual encountered. Finally, aggregation is influenced by the ant species: our studies on Crematogaster scutellaris, Atta sexdens-rubropilosa, Solenopsis invicta, Pheidole pallidula, Linepithema humile, Myrmica rubra and M. ruginodis show us a large variety of responses, in the number and the size of the clusters, which is also a function of the caste of ants which is used. A constant result, nevertheless, appears in our results: brood-tenders seem to aggregate better than foragers. These results are discussed in term of their adaptive value for the colony and a possible link with the spatial distribution of ants inside the nest. / Doctorat en sciences, Spécialisation biologie animale / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Les accidents vasculaires cérébraux (AVC) constituent la 3e cause de mortalité dans les pays industrialisés, et sont à 80% de type ischémique (AVCi). A l’heure actuelle, le seul traitement disponible est l’activateur tissulaire du plasminogène recombinant (rt-PA), dont l’utilisation est très limitée, en raison d’une fenêtre thérapeutique étroite et de l’augmentation du risque de transformations hémorragiques (TH). Après un AVCi, les cliniciens sont confrontés, entre autres, à 3 objectifs d’ordre vasculaire: (1) reperfuser les tissus ischémiés, (2) éviter les TH, ainsi que (3) les ré-occlusions précoces ou tardives. Les travaux du laboratoire ont précédemment établi qu’après une ischémie cérébrale (IC), l’hyperactivation de la poly(ADP-ribose)polymérase (PARP), une enzyme nucléaire, est (1) neurotoxique et (2) contribue aux TH spontanées ou induites par le rt-PA. Par ailleurs, des études suggèrent que les inhibiteurs de PARP pourraient également réduire les phénomènes de ré-occlusion, en inhibant l’activation/agrégation plaquettaires, et ceci via 2 mécanismes : (1) « PARP-indépendant », lié à une analogie structurale de certains inhibiteurs de PARP avec des agonistes plaquettaires, comme l’ADP, et (2) « PARP-dépendant », lié à leur effet anti-inflammatoire. Cependant, à l’heure actuelle, il n’existe aucune donnée dans l’IC. Dans ce contexte, ce travail a consisté à évaluer les effets de plusieurs inhibiteurs de PARP sur l’activation et l’agrégation plaquettaire. Il nous est notamment apparu nécessaire de rechercher si la réduction des TH par les inhibiteurs de PARP pourrait être liée, au moins en partie, à une activité pro-agrégante, qui compromettrait leur association avec le rt-PA. A l’inverse, une activité anti-agrégante, bien que favorisant les hémorragies, pourrait améliorer la reperfusion ou diminuer les risques de ré-occlusion. Dans la 1ère partie, nos résultats montrent in vitro que deux inhibiteurs de PARP (PJ34 et minocycline) sont anti-agrégants plaquettaires, et que cet effet serait « PARP-indépendant », puisque deux autres inhibiteurs de PARP, le 3-aminobenzamide et l’INO-1001, n’ont pas modifié l’agrégation. De plus, sur du sang humain, mais pas murin, le PJ34 exerce un effet anti-agrégant, qui pourrait être lié à un antagonisme du récepteur à l’ADP, P2Y12. La 2nde partie a été réalisé sur des modèles in vivo chez la souris. L’utilisation de 3 tests d’exploration des fonctions plaquettaires (temps de saignement, modèles de thromboembolie pulmonaire et de thrombose carotidienne par le FeCl3) a mis en évidence l’absence d’effet du PJ34 et de la minocycline sur les fonctions plaquettaires, et notamment, pas d’effet pro-agrégant pouvant expliquer la réduction des TH. Dans un modèle de thrombose de l’artère cérébrale moyenne par le FeCl3, le PJ34 n’entrave pas la thrombolyse par le rt-PA, mais au contraire, pourrait tendre à l’améliorer. Parallèlement, dans un modèle d’IC chez la souris, nos travaux ont mis en évidence une augmentation cérébrale de l’adhésion des plaquettes et de l’expression d’ICAM-1. La suite de cette étude sera d’étudier si les inhibiteurs de PARP, en protégeant la paroi vasculaire, pourraient réduire les phénomènes de ré-occlusion. L’ensemble de ce travail s’inscrit dans une thématique plus globale de notre laboratoire qui vise à identifier l’intérêt d’associer un inhibiteur de PARP au rt-PA pour une meilleure prise en charge de la thrombolyse post-AVCi. / Stroke is the 3rd leading cause of death in industrialized countries and 80% are ischemic. The recombinant tissue-plasminogen activator (rt-PA) is currently the only available treatment but its use remains very limited due to a narrow therapeutic window and an increased risk of hemorrhagic transformation (HT). After ischemic stroke, the key vascular objectives of clinicians are : (1) to reperfuse ischemic tissue, (2) to avoid both HT and (3) early or late reocclusions. Our laboratory previously established that after cerebral ischemia (CI), the overactivation of poly(ADP-ribose)polymerase (PARP), a nuclear enzyme, is (1) neurotoxic and (2) contributes to spontaneous or rt-PA-induced HT. Moreover, studies suggest that PARP inhibitors could also reduce the risk of reocclusion by inhibiting platelet activation/aggregation via two mechanisms : (1) one is "PARP-independent" and linked to a structural analogy of certain PARP inhibitors with platelet agonists such as ADP, and (2) the second one is "PARP-dependent" and due to their anti-inflammatory effect. However, so far, there is no data in CI.In this context, the aim of this work was to evaluate the effects of several PARP inhibitors on platelet activation and aggregation. In particular, it appeared necessary to examine whether the reduction of HT by PARP inhibitors could be related, at least in part, to a pro-aggregatory activity, which would then compromise their association with rt-PA. By contrast, an anti-aggregatory activity could improve reperfusion or reduce the risk of reocclusion, although it would also contribute to hemorrhage. In the 1st part, our results show that, in vitro, two PARP inhibitors (PJ34 and minocycline) are antiplatelet agents and that this effect is "PARP-independent" since two other PARP inhibitors, 3-aminobenzamide and INO-1001 did not alter the aggregation. Moreover, in human blood but not in murine one, PJ34 exerts an anti-aggregatory effect which may be related to the antagonism of the ADP receptor P2Y12. The 2nd part was performed on in vivo models in mice. The use of three tests of platelet function exploration (bleeding time and models of pulmonary thromboembolism and FeCl3-induced carotid thrombosis) showed no effect of minocycline and PJ34 on platelet function and in particular, no pro-aggregatory effect which may explain the reduction of HT. In a thrombosis model of the middle cerebral artery by FeCl3, PJ34 does not impede the thrombolysis induced by rt-PA, but even tends to improve it. Meanwhile, in a CI model in mice, our work shows an increase of platelet adhesion and ICAM-1 expression in the brain. The next step will be to investigate whether PARP inhibitors could reduce reocclusions by protecting the vascular wall. All this work is part of a broader topic of our laboratory aims to identify the interest of combining a PARP inhibitor with rt-PA for a better management of post-ischemic thrombolysis.

Les pili de type IV (PT4), certainement les organelles les plus répandues des bactéries à Gram-négatif, sont des machineries à multiples fonctions qui jouent un rôle crucial dans la pathogenèse de nombreux pathogènes humains, notamment notre modèle Neisseria meningitidis. L’assemblage des PT4 nécessite une machinerie complexe incluant au moins vingt protéines localisées dans la membrane interne, le périplasme et la membrane externe. Certaines de ces protéines ne sont pas nécessaires pour la biosynthèse des PT4, mais supportent les fonctions qui leur sont associées. Ces protéines, appelées pilines mineures, sont au nombre de trois. Par l’analyse phénotypique des mutants dans les gènes codant pour les pilines mineures, le rôle de chacune a pu être déterminée. Ainsi la piline mineure ComP est nécessaire pour la compétence pour la transformation d’ADN, PilV est requise pour la déformation de la membrane plasmique de la cellule hôte et PilX est essentielle pour l’adhésion des bactéries sur les cellules épithéliales et endothéliales, la formation d’agrégats bactériens et la déformation de la membrane plasmique de la cellule hôte. De nombreuses similarités avec la piline majoritaire laissent penser que les pilines mineures s’insèrent dans la fibre des PT4 pour exercer leurs fonctions, bien que ceci n’a jamais été démontré. Si on connait bien les fonctions des pilines mineures, leur mode d’action n’est toujours pas compris. L’objectif global de ce travail de thèse a été de comprendre comment une fibre protéique peut assurer une diversité de fonctions aussi importante. Pour y parvenir, l’étude du mode d’action des pilines mineures a été entreprise. Contrairement à ce qui prévalait dans le modèle dominant, les pilines mineures PilV et PilX exercent leur fonction à partir de l’espace périplasmique pour moduler la quantité de pili exprimés en surface. En effet, les mutants pilV et pilX présentent respectivement des défauts de piliation de l’ordre de 39% et de 63% par rapport à la souche sauvage. Ces défauts expliquent cependant les phénotypes des mutants. En effet, l’ensemble des fonctions dépendantes des PT4 nécessite une forte quantité de PT4, soit au moins 40% pour l’agrégation et l’adhésion et 70% pour le déclenchement de la réponse cellulaire. Ces résultats révèlent que les pilines mineures sont impliquées dans la biogenèse des PT4 plutôt que dans le support biochimique direct de leurs propriétés. Le défaut de piliation de ces mutants est restauré par l’absence de rétraction, indiquant que les pilines mineures PilV et PilX jouent un rôle dans la stabilité des PT4. Nous avons également montré que la piline mineure ComP est nécessaire pour la piliation et qu’elle présente une fonction redondante avec la piline mineure PilV. Afin de comprendre comment les pilines mineures PilV et PilX exercent leur rôle sur la quantité de pili exprimés en surface, nous avons réalisé une étude structure/fonction de ces deux protéines. Nous avons observé une absence de piliation, en bloquant les pilines PilV et PilX dans la membrane interne, indiquant une interaction directe avec la machinerie des PT4 probablement via la piline majeure PilE. Nous avons également montré qu’il existe une interaction entre les pilines mineures et PilE au niveau de la membrane interne et en amont de l’assemblage des pili. Ces résultats, obtenus par une technique de pontage disulfure, ont cependant besoin d’être confirmés par des contrôles supplémentaires. Par une stratégie de mutagenèse, nous avons enfin mis en évidence que la région D de PilV et les boucles α/β et β2/β3 de PilX sont nécessaires à leur fonctionnement. Ces travaux ont permis de montrer que la quantité de pili exprimés par la bactérie est un facteur déterminant pour définir les propriétés des PT4. Les pilines mineures agissent au niveau du périplasme pour promouvoir la biosynthèse des pili, ce qui met en avant le rôle direct de la piline majeure PilE dans les fonctions associées aux PT4. / Type IV Pili (TFP) are widespread filamentous organelles extending from the surface of many Gram-negative bacteria that mediate multiple functions and play a key role in the pathogenesis of several important human pathogens, including our model, Neisseria meningitidis. The assembly of TFP requires a complex machinery composed by at least twenty proteins that are localized in the inner membrane, the outer membrane and the periplasm. Three of these proteins, called minor pilins, are not required for the biosynthesis of the TFP, but support their functions. Based on the phenotypes associated with the mutants, their role on TFP functions has been determined. The minor pilin Comp is required for natural competence for DNA transformation, PilV is required for the deformation of the host cell plasma membrane and PilX is essential for the adhesion of bacteria to epithelial and endothelial cells, the bacterial aggregation and the deformation of the host cell plasma membrane. Many similarities with the major pilin PilE suggests that minor pilin are inserted into the fiber of TFP to exert their functions, although it has never been demonstrated. How these proteins carry out their functions mechanistically is not elucidated. The general objective of this thesis was to understand how a single fiber can provide such a variety of functions. To achieve this, the study of the mode of action of minor pilins was undertaken. Contrarily to what has been previously proposed, the PilV and PilX minor pilins seem to exert their functions from the periplasmic space to modulate the amount of surface exposed pili. Indeed, pilV and pilX strains show piliation defects of 39 % and 63 % respectively compared to the wild type. Besides, we have shown that TFP functions require a large amount of TFP, at least 40 % for the aggregation and adhesion and 70% to induce the reorganization of the plasma membrane. Thus these modest decreases in the amount of pili explain the phenotypes of these mutants. These results indicate that the minor pilins are involved in the biogenesis of TFP rather than in the direct support of their biochemical properties. Moreover, the piliation defect of these mutants is restored in the absence of retraction, indicating that the PilV and PilX minor pilins play a role in the stability of TFP. To understand how PilV and PilX minor pilins modulate surface exposed pili level, we performed a structure/ function analysis of these two proteins. Blocking the PilV and PilX minor pilins in the inner membrane abolishes piliation, indicating a direct interaction with the machinery of TFP, probably via the major pilin PilE. We have also shown that an interaction between the minor pilins and the major pilin occurs in the inner membrane and upstream of the pilus assembly. However, these results, obtained by biochemical techniques, need to be confirmed by additional controls. By a mutagenesis strategy, we finally demonstrated that the D region of PilV and the α/β and β2/β3 loops of PilX are necessary for their functions. This study has shown that a relatively modest decrease in the amount of pili displayed on the bacterial surface leads to a strong effect on the functions carried by TFP. Minor pilins act in the periplasm to promote the biosynthesis of pili, which highlights the direct role of the major pilin in the TFP-dependent functions.

Dans un contexte de diversification des sources protéiques alimentaires, les protéines de pois représentent un ingrédient de choix et pourraient être associées à des protéines laitières comme celles du lactosérum dans la fabrication de nouveaux aliments. Dans ce travail, le comportement d’agrégation thermique (1h à 85°C), préalable à une gélification acide, des globulines de pois (Glob) seules et en mélange avec la β-lactoglobuline (βlg), a été étudié en fonction de la concentration totale en protéine, du ratio massique βlg/Glob et de la force ionique. La caractérisation des agrégats solubles a été réalisée par une combinaison de techniques analytiques telles que la détermination de l’hydrophobicité de surface, la quantification des ponts disulfures, la diffusion dynamique de la lumière (DLS), la chromatographie d’exclusion de taille (SEC-HPLC) et l’électrophorèse SDS-PAGE. La formation d’agrégats mixtes semble être gouvernée par des interactions intermoléculaires non covalentes, mais aussi des liaisons covalentes entre la βlg et les sous-unités de légumine notamment à faible force ionique (5 mM NaCl). Ces dernières semblent contrôler les caractéristiques méso-structurales des agrégats mixtes formés (haut poids moléculaire et diamètre réduit < 110 nm) comparativement aux agrégats formés de globulines seules (diamètre > 150 nm). Le deuxième volet de l’étude concernait la formation de gels acides obtenus par acidification au glucono-δ-lactone, soit à partir des agrégats mixtes solubles caractérisés précédemment, soit à partir de mélanges d’agrégats thermiques de chaque protéine obtenus séparément. Les différents paramètres liés à la cinétique d’acidification et à la gélification (temps et pH de transition sol/gel, propriétés mécaniques par rhéologie dynamique et analyse de la microstructure par Microscopie Confocale à Balayage Laser, capacité de rétention d’eau) ont été évalués. Les résultats démontrent que les agrégats mixtes issus des mélanges thermisés des deux protéines permettent d’obtenir des gels plus élastiques avec une structure fibrillaire plus ordonnée et moins poreuse, avec des caractéristiques proches de celles des gels formés d’agrégats purs de Blg. / In the context of protein source diversification, pea protein is a promising ingredient and may be associated with milk proteins such as whey proteins in the production of new food products. In the present work, the thermal aggregation (85°C - 1 h) of pea globulins (Glob) alone and in admixture with β-lactoglobulin (βlg), prior to acid gelation, was studied as a function of total protein concentration, βlg/Glob weight ratio and ionic strength. The characterization of soluble aggregates was carried out by combining different analytical methods such as surface hydrophobicity determination, disulfide bridge quantification, dynamic light scattering (DLS), size exclusion chromatography (SEC-HPLC) and SDS-PAGE electrophoresis. The formation of mixed aggregates seems to be governed by non-covalent intermolecular interactions, but also by covalent bonds between βlg and legumin subunits at low ionic strength (5 mM NaCl). The latter seem to control the structural features of mixed aggregates (high molecular weight and reduced diameter <100 nm) compared to pure globulin aggregates (diameter > 150 nm). The second part of this work investigated the formation of acid gels by glucono-δ-lactone, obtained either from soluble mixed aggregates such as characterized previously, either from mixtures of thermal aggregates of the two proteins prepared separately. The parameters associated to acidification kinetics and gelation (time and pH at sol/gel transition, mechanical properties by dynamic rheology and microstructure analysis by Confocal Scanning Laser Microscopy, water holding capacity) were evaluated. The results showed that mixed aggregates from heat-treated initial mixtures of the two proteins provides more elastic acid gels with a more regular and less porous fibrillar structure having close characteristics to those of pure βlg gels.