Dans l’hémisphère Nord, le climat des deux derniers millions d’années a été marqué par une alternance de périodes froides et de brefs intervalles chauds. Cette succession d’évènements a laissé des traces durables au niveau de l’arrangement spatial de la diversité et de la structure génétique au sein des espèces.<p>En décrivant la répartition spatiale des lignées d’une espèce au moyen d’informations génétiques, la phylogéographie vise à identifier les processus évolutifs responsables de cette répartition. La phylogéographie comparée permet de gagner en compréhension en confrontant les patrons de variation génétique présents chez plusieurs espèces codistribuées :en étudiant des espèces partageant une même histoire au moyen de plusieurs sources d’information indépendantes (par exemple, plusieurs fragments d’ADN ou des données bioclimatiques historiques externes), il est possible de mettre en évidence des éléments de cette histoire commune tels que des refuges glaciaires ou des routes de recolonnisation post-glaciaires. Par contre, il est aussi possible que les caractéristiques biologiques intrinsèques à chaque espèce, telles que des stratégies dispersives ou reproductives différentes, engendrent une différenciation dans la structure et la diversité de cette variation génétique. <p>Dans cette thèse de doctorat nous nous sommes intéressés à deux espèces inféodées à un même hôte (Picea abies) et appartenant à une même sous-famille taxonomique (Coleoptera :Curculionidae, Scolytinae). Il sagit du typographe, Ips typographus et du dendroctone, Dendroctonus micans. Au moyen de plusieurs fragments génétiques spécialement identifiés pour cette étude ainsi que par le recours à des modèles bioclimatiques et des tests statistiques basés sur la théorie de la coalescence, nous avons étudié la phylogéographie de ces espèces.<p>Les résultats obtenus au cours de ce travail ont permis de mettre en évidence l’influence contrastée de stratégies écologiques différentes sur l’arrangement de la variation génétique. Une espèce opportuniste aux capacités de dispersion élevées telle qu’I. typographus présente un patron génétique peu structuré (des variants génétiques appelés haplotypes sont présents dans des régions très disparates) et un degré de polymorphisme nucléaire relativement élevé. Au contraire, une espèce parasitique adaptée à un environnement stable et caractérisée par une stratégie de dispersion limitée telle que D. micans présente un patron génétique très structuré (un nombre restreints et spécifiques d’haplotypes sont observés dans des régions géographiquement proches) et un degré de polymorphisme nucléaire dramatiquement faible.<p>Par ailleurs la comparaison de nos résultats à ceux de leur hôte, l’épicéa, ainsi qu’à ceux d’autres espèces partageant une même niche écologique (ex. Rhizophagus grandis), nous a permis de mettre en évidence des éléments communs dans l’histoire de ces espèces boréo-montagnardes :les populations européennes et asiatiques présentent une même divergence ancienne (antérieure à la dernière glaciation) et les populations européennes affichent des traces de structure génétique. Ces éléments nous ont permis de reconsidérer l’histoire de ces deux espèces en proposant et testant de nouveaux scénarios historiques./In the North Hemisphere, the climate of the last two million years has been paced by<p>the alternation of ice ages and warm interglacial periods. This succession of events has markedly shaped the present-day spatial arrangement of genetic diversity and structure within species. <p>By analyzing the geographical distribution of genetic variation within species, Phylogeography aims to identify evolutionary processes responsible for the current spatial patterns in the distribution of populations. Comparative phylogeography is used to gain insights into the understanding of driving evolutionary processes by co-analyzing the current genetic variation patterns of several co-distributed species; the study of species sharing a same history by several independent sources of information (e.g. different DNA fragments or historical bioclimatic data) allows to identify similar historical events such as glacial refugia or post-glacial recolonization pathways. However differences in life-history traits related to specific ecological strategies may also influence contrasting patterns of genetic structure and diversity. <p>In this PhD thesis, we focused on two insect associated with a same host (Picea abies) and belonging to a same taxonomic sub-familly (Coleoptera :Curculionidae, Scolytinae). The two insects are the Eurasian spruce bark beetle, Ips typographus, and the great spruce bark beetle, Dendroctonus micans. By the use of several genetic markers specifically designed for the purpose of this study and by bioclimatic modeling approach combined with coalescent-based statistical method, we have studied the phylogeography of both species. <p>Our results enable us to highlight the influence of contrasting ecological strategies on the spatial arrangement of genetic variation. On the one hand, opportunistic species characterized by high dispersal capacities, such as I. typographus, exhibits poor genetic structure (same genetic variants named haplotypes are found in really distant geographic regions) and a relatively high polymorphism level. On the other hand, parasitic species well-adapted to stable environmental conditions and characterized by limited dispersal strategy, such as D. micans, exhibits high genetic structure (same specific haplotypes found in same or neighboring geographic countries) and an extremely low polymorphism level.<p>Moreover, the comparison of our results with those of their specific host plant Picea abies and of other sympatric species (e.g. Rhizophagus grandis), has enable us to identify common patterns typical of boreo-montane species :a same old divergence between european and asiatic populations (older than the last glaciation) and genetic structure in european populations. These findings have been used to infer past of both species by identifying and testing new historical scenarii.<p><p> / Doctorat en Sciences agronomiques et ingénierie biologique / info:eu-repo/semantics/nonPublished

There is an urgent need to develop reliable and cost-saving methods to select pre-clinically new drug candidates with original mechanism for cancer therapy. Previous results have shown that IR spectra of cancer cells exposed to various drugs provided a global signature of all the metabolic changes induced by the treatments. In this thesis, we attempted to develop a selection criterion – based on FTIR spectroscopy – for potential antitumor compounds according to their mechanism of action. <p>In chapter III, it was demonstrated that spectral variations in IR spectra of cancer cells induced by a treatment can be correlated to the mechanism of the drug. Human prostate cancer PC-3 cells were exposed to 7 well-described anticancer drugs belonging to 3 distinct classes. Each class is characterized by a unique mode of action. Drugs known to induce similar types of metabolic disturbances appear to cluster when spectrum shapes are analyzed. Chapter IV generalized the results obtained on PC-3 cells with six other cell lines. We showed that the spectral signatures of drug effects are mainly independent of the cell line. Chapter V indicated that, while the cell cycle phase influence IR spectra of cells, the drug spectral signature was dominated by global metabolic modifications and not much by the cell cycle perturbations due to this drug. <p>Chapter VI and VII focused on lipids. While the precise identification of particular molecules is particularly complex with IR spectroscopy, we attempted to extract more precise information and to assign spectral variations to specific changes in lipids. IR spectra of lipids contain very interesting details on their nature and structure. We achieved to build a tool which quantifies five major lipid classes in complex mixtures such as total lipid cell extracts. However, based on this tool, the treatments used do not induce any variation in the lipid cell composition (for five classes).<p>Finally, in chapter VIII, we applied the method developed previously on a new potential class of anticancer molecules: the polyphenols. A global method was particularly interesting as the development of therapy using these compounds is hampered by the complexity of the multiple anticarcinogenic mechanisms of these molecules. We have noticed the similarities and discrepancies among 3 very close synthetic molecules and the observations were coherent with previous biological data. We also compared them with 3 natural molecules already in clinical phase for treatment of various cancers.<p>In conclusion, we developed an objective classifier for potential anticancer drugs based on their global effects on cancer cells. Applied to a larger scale, this method could constitute a first step in the screening method to select drugs with original mode of action.<p>There is an urgent need to develop reliable and cost-saving methods to select pre-clinically new drug candidates with original mechanism for cancer therapy. Previous results have shown that IR spectra of cancer cells exposed to various drugs provided a global signature of all the metabolic changes induced by the treatments. In this thesis, we attempted to develop a selection criterion – based on FTIR spectroscopy – for potential antitumor compounds according to their mechanism of action. <p>In chapter III, it was demonstrated that spectral variations in IR spectra of cancer cells induced by a treatment can be correlated to the mechanism of the drug. Human prostate cancer PC-3 cells were exposed to 7 well-described anticancer drugs belonging to 3 distinct classes. Each class is characterized by a unique mode of action. Drugs known to induce similar types of metabolic disturbances appear to cluster when spectrum shapes are analyzed. Chapter IV generalized the results obtained on PC-3 cells with six other cell lines. We showed that the spectral signatures of drug effects are mainly independent of the cell line. Chapter V indicated that, while the cell cycle phase influence IR spectra of cells, the drug spectral signature was dominated by global metabolic modifications and not much by the cell cycle perturbations due to this drug. <p>Chapter VI and VII focused on lipids. While the precise identification of particular molecules is particularly complex with IR spectroscopy, we attempted to extract more precise information and to assign spectral variations to specific changes in lipids. IR spectra of lipids contain very interesting details on their nature and structure. We achieved to build a tool which quantifies five major lipid classes in complex mixtures such as total lipid cell extracts. However, based on this tool, the treatments used do not induce any variation in the lipid cell composition (for five classes).<p>Finally, in chapter VIII, we applied the method developed previously on a new potential class of anticancer molecules: the polyphenols. A global method was particularly interesting as the development of therapy using these compounds is hampered by the complexity of the multiple anticarcinogenic mechanisms of these molecules. We have noticed the similarities and discrepancies among 3 very close synthetic molecules and the observations were coherent with previous biological data. We also compared them with 3 natural molecules already in clinical phase for treatment of various cancers.<p>In conclusion, we developed an objective classifier for potential anticancer drugs based on their global effects on cancer cells. Applied to a larger scale, this method could constitute a first step in the screening method to select drugs with original mode of action.<p><p>Afin d’améliorer les thérapies contre le cancer, il devient actuellement cruciale de développer une méthode pour améliorer la sélection préclinique de nouvelles molécules, potentiellement anticancéreuses. Des publications précédentes ont mis en évidence que les spectres infrarouges de cellules cancéreuses exposées à différents agents thérapeutiques fournissent une empreinte globale de l’ensemble des changements métaboliques induit par ce médicament. Dans cette thèse, nous proposons d’utiliser la spectroscopie infrarouge pour mettre au point un critère de sélection basé sur le mode d’action des agents anticancéreux. Plusieurs aspects de la technique ont été investigués. Nous avons d’abord démontré la possibilité d’utiliser les spectres infrarouges de cellules cancéreuses de prostate PC-3 traitées avec 7 drogues pour classer ces molécules selon leur mode d’action. Nous avons ensuite reproduit les résultats obtenus sur PC-3 avec 6 autres lignées cellulaires et montré que la signature spectrale obtenue était largement indépendante de la lignée. Par la suite, nous avons étudié si l’effet sur le cycle cellulaire induit par de nombreuses molécules anticancéreuses, pouvait expliquer certains changements spectraux observés suite au traitement. Nous avons pu montrer que la majorité des variations spectrales n’étaient pas liées à une perturbation du cycle cellulaire. Nous nous sommes ensuite concentrés sur une classe de molécules en particulier: les lipides. Après avoir mis en évidence l’ensemble des informations contenues dans un spectre infrarouge de lipides, nous avons mis au point un modèle permettant de quantifier 5 classes de lipides dans des mélanges complexes tels que des extraits lipidiques provenant de cellules. Néanmoins, aucune variation du contenu en ces 5 classes de lipides n’a été observée pour les traitements utilisés dans cette étude. Enfin, nous avons appliqué la méthode mise au point dans cette thèse à une classe de molécules prometteuses :les polyphénols. Une approche globale s’avère particulièrement intéressante pour ces composés étant donné qu’ils présentent des mécanismes anticancéreux multiples et complexes. Nous avons comparé 3 molécules naturelles en phase clinique pour le traitement de certains cancers et 3 molécules synthétiques présentant une structure très proche. Par notre méthode, nous avons mis en évidence certaines similarités et différences de ces 6 molécules en termes d’effets globaux sur les cellules. En conclusions, nous avons développé un outil objectif de classification pour les molécules anticancéreuses potentielles, basée sur le mécanisme global des composés. Appliquée à plus large échelle, cette méthode pourrait constituer une première étape permettant de sélectionner les molécules avec un mode d’action original. / Doctorat en Sciences agronomiques et ingénierie biologique / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Le métabolisme des cellules souches embryonnaires est étroitement régulé par un équilibre entre<p>auto-renouvellement et différenciation. Ces cellules peuvent proliférer en culture de manière prolongée,<p>tout en restant indifférenciées, mais cela peut engendrer l’apparition d’anomalies karyotypiques, qui<p>accentuent la prolifération de ces cellules au détriment de leur potentiel de différenciation. Ce<p>phénomène d’adaptation à leurs conditions de culture et leurs caractéristiques communes avec les<p>cellules cancéreuses sont deux preuves majeures de la nature tumorigène de ces cellules souches.<p>Le but de ce travail a été d’élucider les voies de signalisation qui contrôlent le métabolisme des<p>cellules souches embryonnaires humaines, et plus particulièrement, leur différenciation. De plus, nous<p>avons souhaité étudier le caractère tumorigène de ces cellules et pour cela, nous avons travaillé en<p>comparant différentes lignées de cellules souches embryonnaires avec une lignée de carcinome<p>embryonnaire humain, leurs correspondantes cancéreuses. Nous avons choisi d’étudier la voie des<p>dérivés de l’inositol, dont la composante PI3K/AKT avait déjà été auparavant associée avec le<p>métabolisme des cellules souches embryonnaires murines, tout comme la composante des inositols<p>phosphates solubles qui avait été impliquée dans le contrôle de l’auto-renouvellement de ces cellules.<p>Nous avons tout d’abord étudié la distribution des inositols phosphates dans ces différents<p>modèles par HPLC et observé que leur profil différait entre les cellules souches embryonnaires normales<p>et cancéreuses, principalement au niveau de la quantité d’InsP5. L’analyse du profil des InsPs en cours de<p>différenciation spontanée a permis par la suite de mettre en évidence des modulations de ces différents<p>métabolites, avec notamment une diminution reproductible d’InsP5. Nous basant sur l’hypothèse que ces<p>modulations devaient se refléter au niveau de l’expression des enzymes régulant la production des<p>inositol phosphates, nous avons entamé une analyse par qPCR des kinases et phosphatases principales<p>impliquées dans cette voie. Nous avons effectivement pu mettre en évidence une augmentation<p>significative de deux isoformes de la triphosphate 3-kinase, ITPKB et ITPKA, en cours de différenciation<p>spontanée. Ces deux enzymes sont également davantage exprimées dans les cellules souches cancéreuses.<p>Ces augmentations d’expression ont ensuite pu être confirmées au niveau protéique pour ITPKB et au<p>niveau de leur activité enzymatique. Par ailleurs, au cours de ce travail, nous avons également mis au<p>point un modèle de différenciation dirigée de nos cellules souches embryonnaires vers des cellules<p>souches mésenchymateuses, que nous avons entièrement caractérisées et dont nous avons pu mettre en<p>évidence les propriétés immunomodulatrices. Des résultats préliminaires sont venus confirmer, dans ce<p>modèle, l’augmentation d’ITPKB préalablement observée en cours de différenciation spontanée.<p>Nous avons également montré que l’expression du gène suppresseur de tumeur PTEN était<p>augmentée en cours de différenciation spontanée des cellules souches embryonnaires humaines. A l’aide<p>de la technique d’immunofluorescence, nous avons mis en évidence une localisation subcellulaire<p>différente de PTEN dans nos cellules souches embryonnaires normales par rapport à leur<p>correspondantes cancéreuses ainsi qu’une plus faible expression de PTEN dans ces dernières, confirmant<p>ainsi nos résultats obtenus précédemment par qPCR. PTEN est le principal inhibiteur de la voie<p>PI3K/AKT dont nous avons également disséqué l’expression des effecteurs majeurs par qPCR. Nous<p>avons notamment mis en évidence une augmentation de l’expression des unités régulatrices p85α et<p>catalytique p110β en cours de différenciation. Ces mêmes enzymes étaient également surexprimées dans<p>les cellules de carcinome embryonnaire préalablement différenciées à l’aide d’acide rétinoïque.<p>En conclusion, l’ensemble de ces résultats met en évidence une modulation des voies de<p>signalisation dérivées de l’inositol en cours de différenciation spontanée et dirigée des cellules souches<p>embryonnaires, suggérant leur implication dans le contrôle de la différenciation de ces cellules. Nous<p>avons également observé des différences entre les cellules souches embryonnaires normales et<p>cancéreuses, dont l’étude devra être approfondie afin d’évaluer l’impact de ces divergences sur le risque<p>de transformation cancéreuse des cellules souches embryonnaires humaines. / Doctorat en Sciences agronomiques et ingénierie biologique / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Dans l’étude des GPCRs, il a longtemps été considéré que ceux-ci étaient présents à la membrane sous forme de monomères et que chaque monomère pouvait être activé par un ligand et transmettre le signal grâce à une protéine G. Certains résultats comme des courbes de compétition ou d’activation à deux phases étaient difficilement explicables avec ce modèle 1 ligand, 1 récepteur, 1 protéine G.<p>Ces dernières années, il a été montré via différentes techniques que les GPCRs étaient présents à la membrane non pas sous forme de monomères mais plutôt de dimères, de rangées de dimères voire de multimères. Cette disposition permet plus facilement d’expliquer certains résultats mais complique considérablement le modèle. Un nombre important de nouvelles questions sont posées quant au fonctionnement d’une telle formation de récepteurs. Quelle est l’unité fonctionnelle ?Y a-t-il une communication entre les récepteurs qui forment ces oligomères ?Est-ce qu’un ligand peut activer plusieurs récepteurs, plusieurs protéines G ?Que se passe-t-il quand l’oligomérisation se fait entre des récepteurs différents ?Est-ce qu’un ligand d’un récepteur peut en activer un autre ?Est-ce que la voie d’activation change en fonction du ligand ou du nombre de molécules liées sur un homomère ou un hétéromère? Toutes ces questions sont à prendre en considération lors de l’étude pharmacologique de n’importe quelle drogue car si le récepteur cible hétéromérise avec un autre, la drogue étudiée ne pourrait plus avoir le même effet. Prendre en considération tous ces paramètres peut compliquer considérablement l’étude d’une drogue mais elle pourrait en prévoir précisément certains effets secondaires.<p>Dans cette thèse nous étudions la question de la communication par la coopérativité négative (effet négatif sur l’affinité d’un site de liaison lors de la liaison du ligand sur un l’autre site du dimère). Nous mettons en évidence un lien entre l’activité constitutive d’un récepteur et le niveau de coopérativité négative grâce à des expériences d’accélération de dissociation de ligand traceur. La coopérativité négative observée sur les mutants du récepteur à la TSH les plus constitutifs est quasiment nulle. Nous montrons que cette perte de coopérativité négative provoque un changement de stœchiométrie ligand/récepteur et qu’au lieu de lier un seul ligand par dimère, les mutants les plus constitutifs sont capables d’en lier deux.<p>Malgré nos efforts pour identifier le ou les domaines de communication entre les récepteurs nous n’avons pu les déterminer. C’est pourquoi nous laissons cette question ouverte mais proposons sur base de nos observations et de la littérature, un modèle où la communication entre récepteurs pourrait être expliquée par la liaison de la protéine G au dimère de récepteur.<p> / Doctorat en Sciences agronomiques et ingénierie biologique / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Résumé<p>Les recherches menées dans cette thèse ont porté sur la réactualisation des données sur la flore et la végétation de deux grandes zones agro-écologiques du Sénégal (les Niayes et le Bassin arachidier) en utilisant l’approche terroir pour mieux envisager la gestion conservatoire des ressources ligneuses. Dans les zones de savanes et de végétations sub-guinéennes respectivement du Bassin arachidier et des Niayes au Sénégal, 288 relevés ont été réalisés par stratification basée sur les villages ou groupes ethniques (Peul, Sérer et Wolof), les systèmes d’utilisation des terres et la topographie dans 6 terroirs villageois et 25 dans les sites de référence. Dans ces terroirs, la connaissance, la priorisation à la conservation des espèces, leur utilisations, comme préalables à la gestion durable de la biodiversité des agrosystèmes, ont aussi été abordées sur 124 espèces ligneuses par enquête ethnobotanique auprès de 216 répondants équitablement répartis entre les ethnies, âges et genres. Ces informants ont aussi évalué la dynamique des formations végétales suivant leur position sur la toposéquence. Les informations sur la dynamique d’occupation des terres ont été obtenues par la cartographie multi-date à partir de photo-aériennes (1954, 1989) et d’image Google earth 2006. Une expérimentation factorielle à trois facteurs (espèces, hauteur et diamètre de coupe) avec 15 répétitions, a été conduite dans le Bassin arachidier sur la régénération des souches des deux principales Combretaceae de la zone (Combretum glutinosum et Guiera senegalensis). Les données obtenues ont été soumises à des analyses multi et uni-variées. <p>Les résultats phytosociologiques ont montré l’individualisation de onze groupements (G) dont d’une part, deux de savane (G4 et G8), un de forêts secondaires (G10) et deux autres issus des végétations semi-aquatiques (G1 et G5) qui sont les plus proches des situations naturelles, et d’autre part deux de milieux perturbés (G6 et G7) et quatre de milieux cultivés et post-culturaux (G2, G3, G9 et G11). Les premiers groupements sont progressivement envahis par les espèces des milieux perturbés, et les seconds par les espèces rudérales et nitrophiles. La position synsystématique de ces groupements a été donnée. 336 espèces ont été recensées :260 dans les Niayes et 176 dans le Bassin arachidier. La richesse des critères de naturalités des terroirs peuls n’est pas toujours supérieure à celle des autres terroirs dans les deux zones. <p>Les résultats d’enquête montrent une subdivision des espèces en quatre classes de priorité à la sauvegarde. Les plus prioritaires sont à usages multiples. En outre, les résultats ethnobotaniques montrent clairement que les villages des Niayes sont globalement séparés de ceux du Bassin arachidier mais aussi que les villages homologues sont différents. L’évaluation ethnobotanique de la diversité végétale est plus importante dans la zone du Bassin arachidier comparée aux Niayes. Elle augmente avec la densité dans les Niayes comme dans le Bassin arachidier excepté dans le terroir wolof de ce dernier. Les villages du Bassin arachidier ne présentent aucune restriction dans le choix des espèces destinées à satisfaire leurs différents besoins. Ce manque de sélectivité y est total et renseigne sur le niveau de rareté des ressources ligneuses. <p>Les résultats cartographiques montrent que les zones des Niayes et du Bassin arachidier connaissent une transformation importante du paysage essentiellement due au processus de création ou d’agrégation des champs en vigueur partout. Cela s’est fait au détriment des formations végétales :suppression des savanes arborées dans les deux zones, suppression et agrégation des savanes arbustives dans les Niayes, fragmentation et dissection dans le Bassin arachidier. <p>Dans le régime de taillis à courte rotation du Bassin arachidier, il serait plus indiqué de pratiquer une coupe sélective suivant les classes de diamètre et les espèces afin de concilier productivité et durabilité en favorisant le développement des rejets proventifs. <p>Une extension de l’approche terroir dans les autres zones éco-géographiques du pays devrait être testée pour vérifier les tendances obtenues dans ce travail et recenser et suivre les groupements végétaux, les intégrer dans la classification moderne afin de faciliter le suivi de leur évolution spatio-temporelle. Elle permettrait sans doute l’évaluation de la variabilité locale de l’importance des espèces.<p><p>Abstract<p>Researches carried out in this thesis about updating flora and vegetation data from two major agroecological regions of Senegal (Niayes and Peanut Basin) used village-scale based methodology in order to better consider ligneous resources conservation. In savannas and sub-guinean vegetations of respectively Peanut Basin and Niayes, 288 records were realized upon stratification method based on ethnic groups (Wolof, Peul and Sérer), land use systems and topography in 6 villages and 25 records in the reference sites. In these villages, knowledge, priorisation and uses, prior to sustainable agrobiodiversity management, were also addressed on 124 ligneous species by ethnobotanic survey with 216 respondants equally distributed to ethnic groups, ages and gender. Respondants also addressed vegetation dynamics a long topographic position. Informations on land occupation trends were gained by air-photography cartography and Google earth 2006 image. Factorial experimentation on 3 factors (species, high and diameter of sprouting) with 15 repetitions was implemented on stump regeneration dynamics of the 2 principal Combretaceae in the Peanut Basin region (Combretum glutinosum and Guiera senegalensis). Multivariate and univariate analysis were performed on the data. <p>Phytosociological results showed discrimination of 11 vegetation groups (G). Two of them (G4 and G8) are savannas samples, one secondary forest (G10), two from semi-aquatic vegetation (G1 and G5); in the other hand, two groups of disturbed situations (G6 and G7) and four cultivated and postcultural groups were found (G2, G3, G9 and G11). The first groups were progressively invaded by cultural and poscultural species and the second groups by ruderary and adventitious species. Systematic position of these groups was indicated. 336 species were recorded: 260 in the Niayes and 176 in the Peanut Basin). Richness in wilderness criterion was not always superior in peul villages.<p>Ethnobotanical results showed subdivision of species diversity in 4 classes of conservation priority. Most conservation priority species were multipurpose trees. A clear separation between Niayes villages and Peanut basin ones, and also between counterparts’ villages was found. Ethnobotanical valuation of species was higher in the Peanut Basin area. It grows with human density a part from wolof village of the Peanut basin. Villages of the Groundnut Basin showed no selectivity in the choice of species to meet their different needs. This lack of selectivity is complete and translates woody resources scarcity. <p>Cartographic results show an important landscape transformation in Niayes and Peanut basin areas due to fields creation or aggregation processes running everywhere. This occurred against vegetation formations :attrition of woody savanna in the two zones, attrition and aggregation of shrubby savanna in Niayes area, fragmentation and dissection in Peanut basin. <p>In short term cutting system of the Peanut Basin, it should be better to practise a selective logging method according to species and diameter classes in order to reconcile productivity and sustainability by ensuring stumps’ low-stem resprouting. <p>An extension of terroir approach methodology in other local eco-geographical zones of Senegal should be tested in order to complete the identification and monitoring of the dynamics of plant communities, their integration into modern classification to facilitate the monitoring of their spatio-temporal evolution. It should allow the assessment of species local importance variability.<p><p><p><p> / Doctorat en Sciences agronomiques et ingénierie biologique / info:eu-repo/semantics/nonPublished

The biological membrane surrounding the living cell provides a sealed barrier that tightly regulates the interactions with the outside environment. A large number of integral membrane proteins mediate these interactions and are involved in a wide variety of biological processes. An increasing number of studies have led to the conclusion that lipids provide more than a hydrophobic solvent for membrane proteins, and that interactions between lipids and proteins are required to allow protein function. ABC transporters are one of the most important family of membrane proteins. However, the importance of their lipidic environment is largely unknown. Only a few studies showed that their activity was dependent on the lipidic composition of the surrounding bilayer. The bacterial ABC transporter HorA was used as a model to probe the influence of the lipidic environment on that class of membrane proteins.<p><p> HorA is a multidrug transporter expressed in Lactobacillus brevis, a Gram-positive beer spoilage bacterium. It turned out that phosphatidylethanolamine (PE) was indispensable to maintain both the activity and the structural integrity of HorA.<p> Surprisingly, replacement of PE by the chemically related PC (phosphatidylcholine) did not led to the suppression of HorA activity, but to an unexpected phenotype. Whereas the cytoplasmic domains of HorA were still able to hydrolyze ATP, the membrane parts of the transporter were unable to use that energy to mediate substrate transport. Using several biophysical methods particularly adapted to the study of reconstituted systems, we showed that the structure of HorA is strongly altered by this lipid replacement. In particular, the structural organization of the transmembrane domains of the protein is strongly affected.<p> / Doctorat en Sciences agronomiques et ingénierie biologique / info:eu-repo/semantics/nonPublished

As the most prevalent cause of dementia worldwide, Alzheimer’s disease (AD) has become a global issue of public health. By current criteria, diagnosis of this neurodegenerative disorder requires both clinical confirmation of dementia and post-mortem detection of the so-called neurofibrillary tangles and senile plaques in the brain. Yet the main proteinaceous component of these plaques, the amyloid beta peptide (Abeta) is now widely believed to initiate a cascade of events that ultimately leads to Alzheimer’s disease. Besides, extensive evidence supports a pathogenic role of soluble oligomers formed upon Abeta aggregation in the onset of the disease, which, unlike Abeta fibrils, present distinct neurotoxic properties and correlate well with disease progression. Their detrimental effects have been suggested to appear decades before the first signs of cognitive impairment, making them biomarkers of choice in the study of the pathology. <p>Given that present guidelines for AD diagnosis are increasingly considered as ill-defined, reliable and early-stage detection methods taking into account the presence of toxic Abeta species are highly awaited by the medical community. In this regard, this thesis work describes the development of a sensing device aiming at the specific detection of the amyloid beta peptide in solution via recognition by antibodies grafted at the surface of functionalized germanium crystals. This new type of BIA-ATR (Biospecific Interaction Analysis - Attenuated Total Reflection) biosensor resorts on ATR-FTIR (Attenuated Total Reflection - Fourier Transform Infrared) spectroscopy, which is extremely sensitive to the secondary structure of proteins. The ATR mode uses germanium as optical transduction element combined to the evanescent wave principle to allow selective online monitoring of peptide-antibody binding events. <p>In the first part of this work, evaluation of the photochemistry on germanium optical elements have been the subject of intense research focus. Our investigations led to the elaboration of a quality control of functionalization efficiency based on infrared spectroscopy. We also set up in the lab an original ELISA method for selecting antibodies in terms of their true affinity for the Abeta peptide. <p>Thereafter binding experiments were carried out on the BIA-ATR sensor using different antibodies and Abeta isoforms, leading to the establishing of a standardized protocol for the detection of molecules of interest. Our results showed that Abeta detected on the biosensor corresponded precisely to antibody-bound peptide, whereas Abeta assemblies, and especially Abeta 1-42 oligomeric conformations, could be discriminated with respect to their spectral signature. This point, which was later confirmed by unsupervised statistical analysis, could be considered as particularly interesting and innovative, since to our knowledge, such conformation-sensitivity has never been observed with existing AD diagnostic methods. Moreover, effective recycling of the functionalized crystals has been demonstrated, which confers thereby a second major advantage to the biosensor. <p>In parallel to these experiments, a structural characterization study of Abeta species was undertaken in order to generate a database of IR spectra, as reference for future comparative analysis of physiological fluids on the biosensor. ATR-FTIR measurements revealed a strong dependency on the ratio between oligomers and fibrils within a mixture and their relative ratio in antiparallel and parallel beta-sheet content. Interestingly, separation trials of oligomeric entities demonstrated a specific effect of Cu2+ ions on Abeta aggregation. Stabilization of small oligomeric aggregates at equimolar Cu2+:Abeta ratios, which had never been clearly evidenced so far, could help to unravel some aspects of the complex role of copper in AD development. <p>These investigations illustrate the applicability of the so-called BIA-ATR methodology to online detection of different forms of the Abeta peptide in solution and the potential of this new sensor technology to fulfill current pitfalls in providing a reliable and comprehensive approach of AD diagnosis. / Doctorat en Sciences agronomiques et ingénierie biologique / info:eu-repo/semantics/nonPublished

La problématique de la contamination des sols urbains et agricoles par les éléments traces métalliques (ETM) est un enjeu majeur en termes de santé publique et de protection de l’environnement. Dans le contexte de l’expansion de l’agriculture urbaine et des jardins communautaires souvent localisés sur des sites contaminés, il existe un intérêt fort pour le développement de méthodes de décontamination moins coûteuses que les méthodes de remédiation conventionnelles et qui préservent l’intégrité et la fertilité du sol. La phytoextraction est une technique écologique de remédiation des sols contaminés en ETM qui repose sur l’utilisation de plantes accumulatrices de métaux pour diminuer les concentrations en ETM dans le sol. La crucifère européenne Noccaea caerulescens (tabouret calaminaire), hyperaccumulatrice de zinc (Zn), cadmium (Cd) et nickel (Ni), s’est imposée comme plante phytoextractrice modèle vu ses étonnantes capacités d’accumulation in natura. Cependant, les conditions de culture optimales de N. caerulescens sont largement méconnues.L’optimisation de la phytoextraction du Cd et du Zn avec N. caerulescens a donc constitué l’objectif principal de ce travail. Nous avons mené des essais de terrain à Bruxelles sur des sites dont les sols sont modérément contaminés en ETM. Le premier objectif était de comparer l’efficacité d’extraction des populations calaminaires du Sud de la France (CAL-SF) et des populations non-métallicoles luxembourgeoises (NMET) de N. caerulescens. En parallèle, un deuxième objectif était de tester l’effet de plusieurs pratiques de culture sur la croissance et l’accumulation afin de développer un itinéraire technique performant. Un dernier objectif était d’étudier l’influence des paramètres édaphiques sur l’efficacité de la phytoextraction. Nous avons mis en évidence pour la première fois sur le terrain que les populations NMET sont nettement plus efficaces pour l’extraction du Zn que les populations CAL-SF et qu’elles combinent à la fois une meilleure production de biomasse et une plus grande résistance aux herbivores et aux pathogènes. Ce travail de thèse souligne que le cycle de vie – annuel ou bisannuel – est un déterminant important de la vitesse de croissance, du rendement d’extraction et du cycle de culture à privilégier. Nos résultats montrent que l’itinéraire technique le plus performant est celui d’un repiquage à l’automne de plantules à cycle bisannuel à densité élevée (100-120 plantes m-²), suivi d’une longue saison de culture (12 mois), tandis que pour des plantes annuelles il faut favoriser une installation au printemps. Enfin, la croissance de N. caerulescens est essentiellement stimulée par des hautes teneurs en matière organique, une faible densité apparente, une texture limoneuse et un bon apport en azote. Ce dernier élément entraîne cependant une baisse des concentrations en ETM dans les plantes quand sa teneur augmente dans le sol. La fertilisation azotée ne devrait donc être utilisée qu’en cas de forte carence azotée.Ce travail a permis de démontrer qu’une culture de N. caerulescens pouvait extraire jusqu’à 18 % du Cd total (CAL-SF) et 10 % du Zn total (NMET) dans les 20 premiers cm de sols modérément contaminés (jusqu’à 10 mg Cd kg-1 et 1000 mg Zn kg-1). À condition d’augmenter et de stabiliser les rendements de biomasse aérienne, la phytoextraction du Cd avec N. caerulescens pourrait donc être une technique pour décontaminer des sols modérément contaminés en Cd tels que les sols agricoles ou les sols urbains. / Doctorat en Sciences agronomiques et ingénierie biologique / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Human pressure on forest resources increased significantly during the past decades through land use and land use change, especially in the tropics where forest clearing is a major source of CO2 release in the atmosphere. Consequently, forests are the focus of international environmental policies and discussions aiming to reduce emissions from deforestation and forest degradation (i.e. REDD+). The capacity of participating countries to regularly provide accurate forests C stocks measurements at a national scale thus represents an important challenge to address. In dense forests, generally only the above ground biomass (AGB) is measured as it accounts for more than 50% of total C stocks. However, important gaps remain at each scale of measurement, i.e. from felled tree to regional mapping, with the resulting errors propagation through these different scales being probably the most concerning issue.<p><p>In the present work, we propose to address these issues by using a multi-scale approach in order to improve our global understanding of AGB variations in dense tropical forests of Central Africa. In particular, we studied (i) forest AGB prediction from remote-sensing textural analysis, (ii) the potential role of largest trees as predictor of the entire forest-stand AGB and (iii) intra- and inter-individual radial variation of wood specific gravity (WSG, i.e. oven-dry mass divided by its green volume) and its potential consequences on the estimation of the AGB of the tree. <p>First, we analyzed the potential use of textural analysis to predict AGB distribution based on very high spatial resolution satellite scenes. In particular, we used the Fast Fourier Transform Ordination (FOTO) method to predict AGB from heterogeneous forest stands of the Democratic Republic of the Congo (DRC). Here, based on 26 ground plots of 1-ha gathered from the field, plus a successful combination of Geoeye and Quickbird contrasted scenes, we were able to predict and to map AGB with a robust model (R² = 0.85; RMSE = 15%) based on textural gradients. <p>Secondly, the research of AGB indicators was focused on the dissection of the role played by largest trees. Here we found largest trees not only hold large share of forest carbon stock but they contain the print of most of forest-stand structure and diversity. Using a large dataset from western Cameroon to eastern DRC, we developed a non-linear model to predict forest carbon stock from the measurement of only a few large trees. We found the AGB of the 5 % largest stems allow to predict the AGB of the entire forest-stand yielding an R² of 0.87 at a regional scale. Focusing on largest trees species composition, we also showed only 5 % of species account for 50 % of total AGB.<p>In the end, we investigated inter- and intra-individual WSG variations. Despite recognized inter- and intra-specific variations along the radial axis, their ecological determinants and their consequences on trees aboveground biomass assessments remain understudied in tropical regions. To our knowledge, it has never been investigated in Africa. Using a 3-D X-Ray scanner, we studied the radial WSG variation of 14 canopy species of DRC tropical forests. Wood specific gravity variance along the radial profile was dominated by differences between species intercepts (~76%), followed by the differences between their slope (~11%) and between individual cores intercept (~10%). Residual variance was minimal (~3%). Interestingly, no differences were found in the comparison of mean WSG observed on the entire core and the mean WSG at 1-cm under the bark (intercept ~0; coefficient = 1.03). In addition, local values of WSG are strongly correlated with mean value in the global data base at species level. <p><p>I deeply believe these results favor the development of promising tools to map and to estimate accurately the AGB of tropical forest-stands. The information provided by largest trees on the entire forest-stand is particularly interesting both for developing new sampling strategies for carbon stocks monitoring and to characterize tropical forest-stand structure. In particular, our results should provide the opportunity to decrease current sampling cost while decreasing its main related uncertainties, and might also favor an increase of the current sampling coverage. <p> / Doctorat en Sciences agronomiques et ingénierie biologique / info:eu-repo/semantics/nonPublished

An early diagnosis of melanoma is essential to reduce mortality of patients. The diagnosis is also fundamental to predict the outcome of patients and to select the most adapted treatment. Current diagnostic assessments are obtained after visual inspection of the histological section of the primary tumor. The pathologist has first to determine the malignant nature of the lesion and then to assess the potential of the lesion to form metastases. Depending on several characteristics of the primary tumor (mainly tumor thickness, ulceration and mitotic rate), the sentinel node is surgically removed and the detection of tumor cells is based on its histopathological examination. These assessments are time consuming, to some degree subjective and are particularly challenging. Among melanoma patients that are not subject to sentinel node surgery, 6.5 % will develop metastases while 20 % of patients that undergo sentinel node surgery will effectively present metastases. The search for biomarkers that can identify malignant cells, evaluate potential of invasion or help selecting a treatment is still on.<p>In this thesis we used a new and promising technique of imaging based on infrared spectroscopy to study melanoma primary tumors and metastatic lymph nodes. Infrared spectroscopy brings information on the biochemical composition of the main components of the cells. When combined with a microscope and with multivariate statistical analyses, images that are generated allow the identification of melanoma cells and stromal cells in the biopsy. We also focused on the immune infiltration as it was shown to carry an important prognosis value for melanoma patients.<p>The first part of the thesis was a prerequisite for the rest of the study. It addresses the effects of the process of fixation that tissues obtained by surgical resection undergo for their long term preservation. In chapter III, we showed that Formalin-Fixation and Paraffin-Embedding (FFPE) procedure induces small but significant modifications in the infrared spectra of cells but these are very similar for different cell lines. In turn, it preserves the potential to identify closely-related cell lines by infrared spectroscopy.<p>We thus pursued our study on primary melanomas. In chapter IV, we first developed an automatic tool capable of identifying melanoma cells and the main cells of the tumor microenvironment in tissue sections. Importantly, we built a second model that brings information on the presence of metastases on the basis of the spectral signature of the primary tumor.<p>The next chapter is dedicated to the prediction of the response of melanoma to dacarbazine, the first-line chemotherapy to treat stage IV patients. Infrared spectra of the primary tumor were shown to contain information capable of predicting whether dacarbazine will be a useful treatment.<p>In the last two chapters, we focused on lymphocytes. In chapter VI, we first demonstrated that helper and cytotoxic T cells purified from peripheral blood can be identified on the basis of their infrared signature. Then, in chapter VII we investigated metastatic lymph nodes. We created different statistical models using infrared spectra that first identified the melanoma cells invading the lymph nodes and secondly, the different subpopulations of lymphocytes (B and T cells).<p>In conclusion, we developed an automatic and reliable tool of imaging to help pathologists in the anatomopathological assessment of primary lesions and lymph nodes./Le mélanome est la forme de cancer cutané la plus mortelle, provoquant environ 80% des décès dus à un cancer de la peau. Lorsque le mélanome est localisé, la chirurgie est le principal traitement et est suffisante pour 80% des patients. A l’opposé, lorsque le mélanome primaire a formé des métastases, le cancer devient beaucoup plus difficile à traiter et la survie de ces patients diminue drastiquement. Seuls 10% des patients vont vivre 5 ans lorsqu’ils développent des métastases à distance. C’est pourquoi un diagnostic précoce est essentiel pour diminuer la mortalité causée par le mélanome. L’étape du diagnostic est également très importante pour donner un pronostic et pour planifier les traitements. Le diagnostic actuel du mélanome est basé sur l’analyse en microscopie optique de sections de la tumeur primaire. Sur base de la morphologie cellulaire et de l’architecture du tissu, cette étape permet premièrement d’identifier le caractère cancéreux de la lésion et deuxièmement d’évaluer son potentiel métastatique. Une analyse du ganglion sentinelle permet également de détecter la présence de métastases. Dans le cadre de cette thèse, nous proposons d’utiliser une nouvelle technique d’imagerie basée sur la spectroscopie infrarouge qui apporte une information complète et unique sur la biochimie de la cellule et des tissus. Les résultats présentés ici indiquent que lorsque les spectres infrarouges sont combinés à des analyses statistiques multivariées, des images sont reconstituées et révèlent les structures et les composants cellulaires majeurs présents dans les coupes de mélanomes. Une étude préliminaire a d’abord pu démontrer que la fixation au formol subies par les biopsies pour les conserver n’entrave pas l’étude de celles-ci par spectroscopie infrarouge. Nous nous sommes alors intéressés aux tumeurs primaires de mélanome et avons développé un modèle statistique, à partir des spectres infrarouges, identifiant automatiquement les cellules de mélanome dans le tissu ainsi que les autres cellules du microenvironnement de la tumeur. Dans ce chapitre, nous avons également créé un autre modèle statistique capable de prédire le potentiel métastatique de la tumeur primaire en se basant sur sa signature spectrale. Nous avons ensuite mis en évidence une signature spectrale corrélée à la réponse à la dacarbazine chez des patients traités pour leurs métastases. Nous avons également montré que des sous-populations de lymphocytes purifiées d’échantillons sanguins pouvaient être identifiées sur base de leur spectre. Cette capacité de la spectroscopie infrarouge à distinguer les différents types de lymphocytes a ensuite été démontrée pour les lymphocytes infiltrant les métastases. Finalement, nous avons mis en évidence l’utilité de cette technique d’imagerie pour la détection de métastases ganglionnaires.<p> / Doctorat en sciences agronomiques et ingénierie biologique / info:eu-repo/semantics/nonPublished