Les alginates sont des polysaccharides naturels extraits des algues brunes, capables de réticuler instantanément en formant un gel au contact des ions calcium. L'objet de cette thèse est d'utiliser ces alginates au sein de formulations détergentes capables de dégraisser les surfaces de matériaux composites usinés. Les solutions détergentes sont spécifiquement formulées pour être compatibles avec les alginates afin d'empêcher leur dégradation tout en permettant leur réticulation après action détergente. La faisabilité du procédé a été démontrée et ses paramètres critiques ont été identifiés et étudiés.Le principal avantage de ce procédé est qu'il permet, contrairement aux solutions de dégraissage lessivielles traditionnelles, de ne pas gaspiller d'eau tout en offrant un moyen rapide et efficace de dégraisser les surfaces. / Abstract

Un premier pan de ma thèse concerne deux différents mécanismes de sauvetage du Y par le X. Premièrement, j'ai participé à une controverse sur la compensation de dosage chez les mammifères. Une hypothèse avait été proposée dans les années 60 par Susumo Ohno, proposant un mécanisme de compensation en deux temps. Chez les mâles, la perte de nombreux gènes sur le Y entraîne un déséquilibre de dosage car ces gènes qui étaient précédemment présents en deux copies sont devenus unicopie, soit une division d'expression par deux. Selon l'hypothèse d'Ohno, chez les mammifères en réponse à cela le X aurait doublé son expression, mais dans les deux sexes menant ainsi à une expression trop élevée chez les femelles. Ce deuxième problème de dosage aurait alors été résolu par la mise en place d'une inactivation aléatoire de l'un des deux X chez les femelles. Tandis que la deuxième partie de l'hypothèse d'Ohno, l'inactivation du X, a été très étudiée, la première partie est restée spéculative jusqu'aux années 2000. En étudiant des données d'expression du X humain j'ai pu montrer, de manière concomitante avec d'autres auteurs, que la première partie de l'hypothèse d'Ohno n'est pas totalement vraie car seule une partie des gènes sont sur-exprimés. J'ai ensuite participé à l'écriture d'une revue visant à donner une explication alternative à la compensation de dosage pour l'évolution de l'inactivation du X chez les femelles mammifères. Deuxièmement, j'ai étudié la présence de conversion génique X-Y dans plusieurs gènes, au sein de nombreuses espèces de primates. Mes travaux me mènent à discuter le fait que ce type d'évènement soit effectivement favorisé par la sélection. Je pose l'hypothèse que ces conversions géniques ont été maintenues de manière neutre. Ces deux travaux ne vont pas dans le sens d'un chromosome X sauvant le Y avec beaucoup de zèle. Dans un dernier temps, m'éloignant des espèces modèles, j'ai étudié les chromosomes sexuels particuliers d'une algue brune : Ectocarpus siliculosus. Cela m'a permis de vérifier si le scénario évolutif actuel des chromosomes sexuels est toujours valide dans un groupe d'eucaryotes séparé des animaux depuis plus d'un milliard d'années / The first part of my thesis concerns two different mechanisms of the Y being rescued by the X. Firstly, I contributed to a controversy on mammalian dosage compensation. During the 60s Susumo Ohno hypothesized a two-step dosage compensation mechanism. In males, the high loss of Y-linked genes led to a dosage imbalance: these genes were previously present in two allelic copies and became unicopy, meaning that their expression has been halved. According to Ohno’s hypothesis, in response to this imbalance the mammalian X would have doubled its expression in the two sexes, resulting in a to high expression in females. This second dosage imbalance would have been resolved by the random inactivation of one of the two Xs in females. Whereas the second part of Ohno’s hypothesis, the X-chromosome inactivation, has been well studied, the first part remained speculative until the 2000s. I studied human X-linked expression data and was able to show, concomitantly with other authors, that the first part of Ohno’s hypothesis is not totally true as only some of the X-linked genes are hyperexpressed. I later participated in the writing of a review aiming to give an alternative hypothesis for the evolution of X-chromosome inactivation in mammalian females than dosage compensation. Secondly, I studied signatures of X-Y gene conversion in several genes within numerous primate species. Myresults led me to discuss if these events were indeed selected for. I hypothesize that these gene conversion events occurred in a neutral manner. These two different studies suggest that the X chromosome may not be as much a help for the Y as has been suggested. Lastly, moving away from model species, I studied the peculiar sex chromosomes of a brown alga: Ectocarpus siliculosus. This work allowed me to test if the current hypotheses on sex chromosome evolution still hold in a eukaryotic group that diverged from animals more than one billion years ago

Les algues brunes sont des organismes photosynthétiques multicellulaires, appartenant à la lignée des straménopiles, et dont l'habitat principal est la zone intertidale. Une de leurs caractéristiques métaboliques est d'utiliser le mannitol (polyalcool à six atomes de carbone) comme forme de stockage du carbone issu de la photosynthèse. Le métabolisme du mannitol chez ces organismes fait intervenir quatre enzymes, deux pour la synthèse et deux pour le recyclage, regroupées dans le cycle du mannitol. Parmi les algues brunes, Ectocarpus siliculosus est l'organisme modèle pour étudier différents aspects de leur biologie. Au cours de la thèse, trois gènes de cette algue codant pour les enzymes responsables de la première étape du cycle du mannitol, la mannitol-1-phosphate déshydrogénase (M1PDH), ont été étudiés (EsM1PDH1, EsM1PDH2, et EsM1PDH3). Les M1PDHs catalysent une réaction réversible entre le fructose-6-phosphate et le mannitol-1-phosphate. Une version du gène EsM1PDH, codant pour une protéine tronquée en N-terminal afin d'éliminer un domaine de fonction inconnue, a été surexprimée chez la bactérie Escherichia coli. La protéine recombinante tronquée a été purifiée et caractérisée au niveau biochimique, notamment pour déterminer ses paramètres cinétiques dans les deux sens de la réaction catalysée par les M1PDHs. Ces résultats ont été complétés par l'analyse de l'expression des gènes codant pour les enzymes du cycle du mannitol chez E. siliculosus au cours du cycle diurnal. L'ensemble de ces observations contribue à mieux comprendre une voie métabolique clé dans la physiologie des algues brunes. / Brown algae are multicellular photosynthetic organisms belonging to the stramenopile lineage and which are mainly found in the intertidal zone. One of their metabolic characteristics is to store carbon fixed by photosynthesis through the production of mannitol, a 6-carbon non-cyclic polyol. Synthesis and recycling of mannitol in these organisms occur through the mannitol cycle, which includes two steps for synthesis and two for recycling. Among brown algae, Ectocarpus siliculosus represents the model organisms to study different aspects of their biology. During the PhD thesis, three genes coding for the enzymes involved in the first step of the mannitol cycle, the mannitol-1-phosphate dehydrogenase (M1PDH), were studied (EsM1PDH1, EsM1PDH2, and EsM1PDH3). M1PDHs catalyze a reversible reaction between fructose-6-phosphate and mannitol-1-phosphate. One modified version of the EsM1PDH1 gene, coding for a N-terminal truncated protein in order to deleted a domain of unknown function, was overexpressed in the bacteria Escherichia coli. The truncated recombinant protein was purified and biochemically characterized, notably to determine kinetic parameters in both directions of the reversible reaction catalyzed by M1PDH. These results were completed by analysis of changes in expression of genes encoding enzymes involved in the mannitol cycle during the diurnal cycle. These observations contribute to increasing the understanding of a key metabolic pathway in brown algal physiology.

Saccharina longicruris est une algue brune présente au Québec comportant des polysaccharides sulfatés (galactofucanes ou fiicoïdane) et un (î-glucane (laminarane) dont les structures n'ont jamais été caractérisées. Les fucoïdanes d'autres espèces algales ont démontré plusieurs activités biologiques telles qu'anticoagulante, anti-inflammatoire, antivirale et anti-tumorale. Quant au laminarane, des activités anti-tumorale au niveau du colon et anti-apoptose ont été observées. Les caractéristiques structurales des laminaranes et galactofucanes (fiicoïdane dont le contenu en galactose est égal ou supérieur au fucose) extraits en mai (M05), août (A05), novembre 2005 (N05) et juin 2006 (J06) ont été étudiées. La caractérisation structurale du laminarane et du galactofucane a été ensuite approfondie. Les galactofucanes ont été dépolymérisés pour faciliter la détermination de la structure mais aussi pour étudier l'effet du poids moléculaire sur l'activité biologique. L'activité métabolique des fractions a été étudiée par l'utilisation de puces à ADN. Le profil d'expression génique de fibroblastes traités avec du laminarane et du galactofucane a montré des modulations du métabolisme du cycle cellulaire et de la matrice extracellulaire. Ces résultats ont été validés par des tests in vitro classiques pour confirmer les effets sur la croissance cellulaire, l'apoptose et la sécrétion de métalloprotéinase matricielle (MMP) et de collagène-I. Par exemple, le laminarane stimule la sécrétion de collagène-1, protéine importante pour la guérison des plaies alors que le galactofucane inhibe la prolifération cellulaire. Ces résultats ont permis d'identifier des caractéristiques structurales importantes pour la modulation de l'activité comme le poids moléculaire. Ils ont aussi permis de clarifier la relation entre la structure et la bioactivité du laminarane et du galactofucane.

Un premier pan de ma thèse concerne deux différents mécanismes de sauvetage du Y par le X. Premièrement, j'ai participé à une controverse sur la compensation de dosage chez les mammifères. Une hypothèse avait été proposée dans les années 60 par Susumo Ohno, proposant un mécanisme de compensation en deux temps. Chez les mâles, la perte de nombreux gènes sur le Y entraîne un déséquilibre de dosage car ces gènes qui étaient précédemment présents en deux copies sont devenus unicopie, soit une division d'expression par deux. Selon l'hypothèse d'Ohno, chez les mammifères en réponse à cela le X aurait doublé son expression, mais dans les deux sexes menant ainsi à une expression trop élevée chez les femelles. Ce deuxième problème de dosage aurait alors été résolu par la mise en place d'une inactivation aléatoire de l'un des deux X chez les femelles. Tandis que la deuxième partie de l'hypothèse d'Ohno, l'inactivation du X, a été très étudiée, la première partie est restée spéculative jusqu'aux années 2000. En étudiant des données d'expression du X humain j'ai pu montrer, de manière concomitante avec d'autres auteurs, que la première partie de l'hypothèse d'Ohno n'est pas totalement vraie car seule une partie des gènes sont sur-exprimés. J'ai ensuite participé à l'écriture d'une revue visant à donner une explication alternative à la compensation de dosage pour l'évolution de l'inactivation du X chez les femelles mammifères. Deuxièmement, j'ai étudié la présence de conversion génique X-Y dans plusieurs gènes, au sein de nombreuses espèces de primates. Mes travaux me mènent à discuter le fait que ce type d'évènement soit effectivement favorisé par la sélection. Je pose l'hypothèse que ces conversions géniques ont été maintenues de manière neutre. Ces deux travaux ne vont pas dans le sens d'un chromosome X sauvant le Y avec beaucoup de zèle. Dans un dernier temps, m'éloignant des espèces modèles, j'ai étudié les chromosomes sexuels particuliers d'une algue brune : Ectocarpus siliculosus. Cela m'a permis de vérifier si le scénario évolutif actuel des chromosomes sexuels est toujours valide dans un groupe d'eucaryotes séparé des animaux depuis plus d'un milliard d'années

Les mécanismes de détermination génétique du sexe, qui requièrent la présence de régions chromosomiques non recombinantes ou bien de chromosomes sexuels, ont émergé de manière indépendante et répétée au sein de plusieurs lignées d'eucaryotes. La plupart des connaissances acquises dans ce domaine portent sur un nombre limité de groupes d'eucaryotes. La disponibilité d'une espèce modèle pour le groupe des algues brunes, Ectocarpus siliculosus, dont le génome a été séquencé, permet de disposer des outils nécessaires pour étudier ces mécanismes au sein d'une lignée phylogénétiquement éloignée des modèles classiquement étudiés. L'un des premiers défis a été d'identifier les chromosomes sexuels dans le génome d'E. siliculosus et de réaliser l'analyse comparative de ces structures. Par la suite, l'analyse de l'expression des gènes entre individus mâles et femelles à différents stades du cycle de vie a permis d'identifier les gènes différentiellement exprimés, de caractériser leurs fonctions et d'analyser leur évolution moléculaire. Les nombreuses données générées afin de réaliser ces différentes analyses ont permis de proposer une nouvelle version de l'assemblage du génome et de l'annotation structurale et fonctionnelle de l'ensemble des gènes codants et non-codants d'E. siliculosus. Ces différents travaux ont permis d'apporter une importante contribution sur les connaissances dans le domaine de l'analyse fonctionnelle et évolutive du déterminisme sexuel chez les algues brunes ainsi qu'une importante actualisation des ressources génomiques du modèle Ectocarpus. / Genetically determined sex determination mechanisms, which are controlled by non-recombinant chromosome regions or sex chromosomes, have emerged independently and repeatedly across several eukaryotic lineages. Most of the knowledge acquired in this area has been obtained for a limited number of eukaryotic groups. The availability of a model organism for the brown algae, Ectocarpus, whose genome has been sequenced, allows the development of tools to study these mechanisms in a lineage that is phylogenetically distant from classically studied models. One of the first challenges was to identify the sex chromosomes in Ectocarpus and to carry out a comparative analysis of these genomic structures. Analysis of gene expression in males and females at different stages of the life cycle then allowed the identification of differentially expressed genes. The functions and molecular evolution of these sex-biased genes was then studied. The large amount of data generated during the course of these analyses allowed the establishment of a new version of the genome assembly and refined structural and functional annotation of both coding and non-coding genes in Ectocarpus. This work helped made a significant contribution to knowledge in the field of functional and evolutionary analysis of sex determination in brown algae and a significantly updated the genomic resources available for the model organism Ectocarpus.

Durant cette thèse nous nous sommes attachés au développement d'une méthode globale de création de réseaux métaboliques chez des espèces biologiques non classiques pour lesquelles nous possédons peu d'informations. Classiquement cette reconstruction s'articule en trois points : la création d'une ébauche métabolique à partir d'un génome, la complétion du réseau et la vérification du résultat obtenu. Nous nous sommes particulièrement intéressés au problème d'optimisation combinatoire difficile que représente l'étape de complétion du réseau, en utilisant un paradigme de programmation par contraintes pour le résoudre : la programmation par ensemble réponse (ou ASP). Les modifications apportées à une méthode préexistante nous ont permis d'améliorer à la fois le temps de calcul pour résoudre ce problème combinatoire et la qualité de la modélisation. L'ensemble de ce processus de reconstruction de réseau métabolique a été appliqué au modèle des algues brunes, Ectocarpus siliculosus, nous permettant ainsi de reconstruire le premier réseau métabolique chez une macro-algue brune. La reconstruction de ce réseau nous a permis d'améliorer notre compréhension du métabolisme de cette espèce et d'améliorer l'annotation de son génome. / In this thesis we focused on the development of a comprehensive approach to reconstruct metabolic networks applied to unconventional biological species for which we have little information. Traditionally, this reconstruction is based on three points : the creation of a metabolic draft from a genome, the completion of this draft and the verification of the results. We have been particularly interested in the hard combinatorial optimization problem represented by the gap-filling step. We used Answer Set Programming (or ASP) to solve this combinatorial problem. Changes to an existing method allowed us to improve both the computational time and the quality of modeling. This entire process of metabolic network reconstruction was applied to the model of brown algae, Ectocarpus siliculosus, allowing us to reconstruct the first metabolic network of a brown macro-algae. The reconstruction of this network allowed us to improve our understanding of the metabolism of this species and to improve annotation of its genome.