<P align="justify">Dans les conditions physiologiques normales, la glycémie est maintenue dans d'étroites limites. La sécrétion d'insuline par les cellules B pancréatiques joue un rôle majeur dans ce contrôle. En effet, l'insuline est la seule hormone capable d'empêcher une élévation excessive de la glycémie. La cellule B pancréatique constitue un exemple d'oscillateur cellulaire dont la dynamique non linéaire permet l'apparition d'une activité électrique "en salves" ("bursting"). Lors de la sécrétion, les cellules B présentent des oscillations du potentiel membranaire, alternances de phase actives, où la membrane est dépolarisée et durant laquelle des potentiels d'action sont produits, et de phases silencieuses, où le potentiel membranaire est stable et hyperpolarisé. La durée relative de la phase active est directement carrelée au taux de sécrétion d'insuline. Cette activité électrique est produite par une modification des flux ioniques transmembranaires. Il est maintenant établi que l'élévation de la concentration intracellulaire de Ca2+ ([Ca2+]i) qui se produit lors de la phase active est impliquée dans le déclenchement de l'exocytose. Néanmoins, les mécanismes impliqués dans la régulation de l'activité électrique restent mal compris.</P> <P align="justify">Dans ce travail, nous examinons le rôle d'une protéine présente dans la membrane de la cellule B, l'échangeur Na+/Ca2+ , dans la modulation des oscillations du potentiel membranaire et de la [Ca2+]i . Depuis sa découverte au niveau des cellules cardiaques et de l'axone de calmar, l'échange Na+/Ca2+ a été identifié dans de nombreux autres types cellulaires dont la cellule B pancréatique. Ce transporteur utilise le gradient électrochimique du Na+ comme source d'énergie pour l'expulsion des ions Ca2+ du cytosol. Dans les cellules cardiaques, il représente un mécanisme important d'expulsion du Ca 2+ intracellulaire. De plus, étant donné la stoechiométrie de la réaction de transport, son activité induit un courant (I Na/Ca) qui est impliqué dans la prolongation des potentiels d'action cardiaques. Au niveau de la cellule B pancréatique, le rôle de l'échange Na+/Ca2+ reste mal compris. L'absence d'inhibiteur spécifique de la protéine handicape sérieusement l'approche expérimentale.</P> <P align="justify">Dès lors, nous avons utilisé une approche basée sur la modélisation mathématique afin de clarifier l'impact de l'activité de l'échange Na+/Ca2+ sur l'activité électrique et la régulation de [Ca2+]i de la cellule B pancréatique. La modélisation de l'activité électrique de la cellule B pancréatique repose sur le formalisme développé par Hodgkin et Huxley pour la cellule nerveuse. Dans ce contexte, l'application de la conservation de la charge au circuit équivalent de la membrane cellulaire fournit un système d'équations différentielles ordinaires, non linéaires.</P> <P align="justify">Lors de la première partie de notre travail, nous avons mis au point un dispositif expérimental permettant de mesurer le courant électrique lié aux phénomènes de transport ioniques dans les membranes cellulaires. Nous avons pu détecter I Na/Ca et étudier son activation par la [Ca2+]i et le potentiel membranaire. Ces données expérimentales nous ont permis de proposer un modèle minimal pour I Na/Ca. D'autre part, afin d'évaluer expérimentalement l'effet de l'échange Na+/Ca2+ sur l'activité électrique de la cellule B pancréatique, nous avons étudié l'effet d'une réduction de la concentration extracellulaire de Na+ sur les oscillations du potentiel membranaire.</P> <P align="justify">D'un point de vue théorique, à partir de notre modèle minimal pour I Na/Ca , nous avons élaboré différents modèles mathématiques de l'activité électrique des cellules B. Ces modèles fournissent une prédiction correcte, qualitativement et quantitativement, de l'effet d'une réduction de la concentration extracellulaire de Na+ sur l'activité électrique périodique de la cellule B pancréatique. D'autre part, nos simulations numériques nous ont permis de démontrer la capacité de l'échange Na+/Ca2+ à moduler la durée relative de la phase active des oscillations du potentiel membranaire. De plus, nous avons pu mettre en évidence un mécanisme physiologique original liant la concentration extracellulaire de glucose et l'activité du transporteur. Enfin, nous nous sommes intéressés aux effets induits par la présence de l'échange Na+/Ca2+ sur l'activité électrique périodique et la régulation de [Ca 2+]i de cellules B couplées électriquement et hétérogènes en leurs paramètres. En effet, dans les conditions physiologiques, les cellules B constituent une population de cellules hétérogènes, électriquement couplées au sein des îlots pancréatiques. Il est établi que ce couplage joue un rôle essentiel dans l'apparition et la régulation de l'activité électrique périodique. Nous avons étudié différents modèles mathématiques correspondant à un réseau de cellules électriquement couplées. Nos simulations numériques nous ont permis de démontrer que l'échange Na+/Ca 2+ joue un rôle clef dans la régulation de la [Ca2+]i au sein d'un réseau de cellules B couplées électriquement. Il prévient, localement, l'apparition de niveaux de [ca2+]i trop élevés, potentiellement dangereux pour le métabolisme cellulaire, causés par l'hétérogénéité des paramètres cellulaires.</P>

L'indice de réfraction est l'un des paramètres physiques les plus importants qui régissent les comportements à la lumière de cellules et d'autres micro-organismes. Son importance réside dans le fait qu'il peut être utilisé pour déterminer ou mettre en corrélation avec d'autres paramètres biophysiques importants de la cellule tels que la masse sèche, la masse humide, l'élasticité et est utilisé pour étudier les activités dynamiques cellulaires. L'objectif principal de cette recherche est d'étudier et de mesurer les indices de réfraction de bactérie et de cellules unitaires ainsi que leur réponse à des stimulations micro-environnementales.Notre étude expérimentale comprend deux approches. La première consiste en une plate-forme microfluidique intégrée de réfractomètrie par immersion pour mesurer les paramètres biophysiques (taille, forme et indice de réfraction) de trois espèces de bactéries, à savoir Escherichia coli, Shigella flexneri et Vibrio cholerae. Ces paramètres peuvent fournir des signatures biophysiques des bactéries ciblées. L'importance de ce travail de recherche réside dans l'établissement d'un système rapide, sans label fluorescent et à bas coût pour la détection d'une quantité infime de bactéries nocives dans l'eau potable.L'autre approche consiste à obtenir la distribution de l'indice de réfraction au sein d'une seule cellule avec l'accent mis sur l'étude des gouttelettes lipidiques intracellulaires ainsi que leur réponse à une stimulation micro-environnementale. A cet effet, nous avons recouru à un système de diffraction tomographique optique intégré avec imagerie par fluorescence. Ce type d'étude sur l'indice de réfraction de gouttelettes lipidiques cellulaires initie une nouvelle approche pour une meilleure compréhension des gouttelettes lipidiques et leurs rôles essentiels dans le métabolisme cellulaire / Refractive index is one of the most important physical parameters in governing the light-reaction behaviors of cells and other microorganisms. Its significance lies in the fact that it can be used to determine or correlate with other important biophysical parameters such as dry mass, wet mass, elasticity and used to study dynamic cell activities. The main objective of this research is to study and measure refractive indices of single bacterium and cell as well as cell’s response to microenvironment stimulations.The experimental study includes two approaches. One approach is the development of an integrated microfluidic immersion refractometer platform to measure the biophysical parameters (the size, shape and refractive index) of three bacteria species, namely Echerichia coli, Shigella flexneri and Vibrio cholera. These parameters could provide biophysical signatures of the targeted bacteria. The significance of this research work lies in establishing a rapid, label-free and low-cost system for detection of minute amount of harmful waterborne bacteria in drinking water.The other experimental approach is to obtain the refractive index distribution of a single cell with the focus on studying the intracellular lipid droplets and their response towards microenvironmental stimulation using an optical diffraction tomographic system integrated with fluorescence imaging. The investigation of the refractive index of cellular lipid droplets initiates a novel approach for deeper understanding of the lipid droplets and their critical roles in metabolism

La macro-autophagie est un processus de dégradation intracellulaire qui impliquela formation d'une vésicule à double membranes, l'autophagosome, permettantla séquestration des molécules à dégrader. La formation de l'autophagosome dé-bute par la nucléation de membranes isolées dans le cytosol. Elle se poursuit parune phase de croissance de la membrane en forme de coupe. Dans l'étape _nale,l'autophagosome se referme en fusionnant par ses bords pour former la vésicule.La morphologie de l'autophagosome évolue donc durant sa formation. Certainesétudes montrent que cela est dû à l'implication de machineries protéiques. Indé-pendamment, d'autres recherches mettent en avant les rôles joués par les propriétésphysiques de la membrane.Dans mon travail de thèse, j'ai cherché à montrer un couplage entre l'activité d'uneprotéine impliquée dans l'autophagie et les caractéristiques physiques de la membrane.Cette protéine, nommée GABARAP, est considérée comme le marqueurde l'autophagosome car elle est la seule protéine, avec ses homologues, à s'ancrerspécifiquement sur sa membrane lors de sa formation. En incorporant GABARAPdans des vésicules géantes unilamellaires micromanipulées, j'ai pu montrer unein_uence de la composition et de la courbure de la membrane sur la distribution,l'oligomérisation et la dynamique de la protéine. Ensuite, j'ai mesuré une diminutiondu module de courbure de la membrane lorsque la protéine y était ancrée.Cette dernière étude m'a amenée à développer un modèle permettant de prédire ladistribution de la protéine sur une membrane possédant deux régions de courburesdiérentes. Enfin, j'ai déterminé la nature de l'interaction en trans de GABARAP. / Macro-autophagy is an intracellular degradation process that involves a doublemembrane vesicle, the autophagosome, to engulf a cargo. Its formation starts withthe nucleation of isolated membrane in the cytosol. Then the membrane growsas a cup-shape around the cargo to finally fuse at its edge and enclose the molecules to be degraded. Thus, the autophagosome morphology evolves during itsformation. Studies show that protein machineries support such shape changes. Independently, other researches point membrane physical properties roles during itsrearrangement.During my PhD, I investigated the coupling between the activity of one autophagyprotein and membranes physical characteristics. This protein, GABARAP,is considered as the autophagosome marker, because, with its homologs, it is theonly protein to be specifically anchored to its membrane during all its formation.The reconstitution of GABARAP in micromanipulated giant unilamellar vesicles(GUVs) allowed me to study the interplay between membrane characteristics andprotein behaviours. In a first part, I showed that membrane composition and curvature trigger specific distribution, oligomerization and dynamic of GABARAP.Then I measured a decrease of the membrane bending modulus when the proteinwas anchored. This last result led me to propose a model that predicts proteinsdistribution on membranes with two regions of diferent curvatures. Finally, I determined the nature of GABARAP / GABARAP trans interaction.

Au cours du cycle cellulaire, de nombreux agents génotoxiques conduisent à la formation de cassures double brins (CDB) de d’ADN. Ces lésions extrêmement dangereuses doivent être réparées afin de ne pas altérer l’intégrité du génome et la survie cellulaire. Chez les mammifères, la plupart de ces CDB sont prise en charge par la voie de réparation NHEJ (pour Non Homologous End Joining, recombinaison non homologue en français). La première étape de cette voie, la reconnaissance des extrémités d’ADN, est assurée par l’hétérodimère Ku70-Ku80. Ce complexe protège les extrémités d’ADN des activités de résection et recrute les facteurs impliqués dans la poursuite de la voie de réparation (la DNA-PKcs, XLF et le complexe de ligation XRCC4-LigIV) ainsi que des facteurs accessoires (PAXX, WRN et APLF). De cette observation, une vision plus générale de la fonction de Ku a émergé, une fonction de coordination de la voie NHEJ. La manière dont Ku interagit avec tous les facteurs du NHEJ, pour la réparation de toutes les CDB (propres ou non, accidentelles ou programmées) reste une question ouverte. Notre équipe travaillait précédemment sur l’étude des facteurs XRCC4 et XLF, dont ils ont pu mettre en évidence l’association en filaments dans un cristal.Au cours de ma thèse, j’ai caractérisé les structures cristallines de complexes comprenant Ku70-Ku80, un ADN et des peptides portant un motif de liaison à Ku (KBM) issus des protéines APLF et XLF. Le motif KBM de APLF se fixe de manière très forte à Ku (avec une affinité de 33 nM) et interagit avec une surface conservée sur Ku80. Cette interaction se déroule loin du site de fixation de Ku à l’ADN, à la périphérie du complexe. La connaissance des détails moléculaires de cette interaction a permis de comprendre et de rationnaliser la présence de résidus très conservés à la surface de Ku80 et dans la séquence d’APLF.Le motif KBM présent chez XLF, présentent une affinité plus modérée (un Kd de quelques μM) malgré une similarité de séquence importante avec le KBM de APLF (une région basique suivi d’une région hydrophobe). La structure du complexe Ku70-Ku80-ADN et du KBM de XLF montre que ce peptide se fixe sur un site différent de celui d’APLF. En effet ce peptide induit un large changement de conformation de Ku80 et vient se loger dans le sillon ainsi découvert. Par la suite, j’ai caractérisé deux mutants du KBM de XLF (L297E et L297W) qui respectivement abroge et renforce l’interaction de ce motif KBM avec Ku.Ensemble ces résultats confortent notre idée que Ku joue le rôle de chef d’orchestre de la voie de réparation NHEJ chez l’humain. / During the cell life many endo or exogenous genotoxic agents lead to the formation of DNA double strand breaks (DSBs). These lesions are extremely toxic and must be repaired in order to maintain the integrity of the genome and the survival of the cell. In mammalian, most DSBs are repaired by the Non Homologous End Joining (NHEJ) pathway. The recognition step of NHEJ is mediated by the ring-shape Ku70-Ku80 (Ku) heterodimer that protects the DNA extremities from resection and can recruit several core NHEJ factors (DNA-PKcs, ligase complex Ligase4-XRCC4 and ligation co-factor XLF) as well as several accessory NHEJ factors (PAXX, APLF and WRN). Beyond its DNA ends binding activity, Ku appears more and more as the central coordinator of the NHEJ pathway. How do all the NHEJ factors interact with Ku and are involved in the repair of all DNA ends (clean or dirty, accidental or programmed) are questions not well elucidated. Our laboratory is interested in the recruitment of XLF and XRCC4 by Ku, either as individual factors or as filaments as the one we described previously1,2.During my thesis, I characterized the crystal structures between Ku70/Ku80/DNA and peptides containing the Ku Binding Motif (KBM) of two NHEJ factors, XLF and APLF (the Aprataxin like-factor nuclease). The KBM of APLF binds to Ku with a tight affinity (Kd of 33nM) and it interacts within a conserved pocket of Ku80. The KBM of APLF is located in a position remote from the DNA binding site, at the periphery of the Ku ring. The crystal structure rationalizes the role of the conserved basic and hydrophobic parts of the APLF KBM motif. The KBM of XLF has a moderate affinity (Kd of 4 µM) and a sequence with a similar basic and hydrophobic parts. Interestingly, the crystal structure of a Ku70/Ku80/ADN complex with a XLF KBM shows that this motif occupies a different site from the KBM of APLF. The XLF motif induces a large conformational change of Ku80 and occupies a cleft that does not exist in the original Ku70/Ku80/DNA complex.I then characterized two mutants of XLF in the KBM motif, (L297E and L297W) that respectively disrupt the binding of the KBM with Ku or redirect the XLF KBM to the APLF site.All together those results help us to better understand the coordination of several NHEJ factors by Ku. This support our idea that Ku acts as a coordinator of the NHEJ pathway.

La thèse est consacrée à l'étude des membranes sous contrainte en mettant l'accent sur les structures biologiques telles que les tissus en croissance et la membrane cellulaire. Elle combine des approches analytiques et numériques pour étudier le lien entre la géométrie et la mécanique. Elle contient également quelques résultats expérimentaux mais ce ne sont que peu nombreux et à petite échelle. Après un chapitre d'introduction, nous explorons trois modèles physiques abordés dans trois chapitres différents. Dans le premier modèle, les déformations des tissus mous lors de la croissance sont traitées comme des singularités ponctuelles gaussiennes dans les surfaces bidimensionnelles. Les formes d'équilibre sont calculées pour deux défauts qui forment un dipôle. Les prédictions du modèle sont par ailleurs comparées aux résultats des expériences. Le chapitre suivant étudie les invaginations des membranes fluides auto-évitantes dans des espaces confinés. À cette fin, nous avons développé un code basé sur la méthode des éléments finis et effectué des simulations afin de construire un diagramme de phase (volume/surface) pour des membranes piégées à l'intérieur d'une sphère. Nous analysons également les effets de la courbure spontanée de la membrane et les déformations de la paroi extérieure sur la forme de l'invagination. Enfin, dans le quatrième chapitre de la thèse, en vue de modéliser des tiges biologiques, nous construisons une membrane tubulaire à partir d'éléments caractérisés par deux états géométriques. Cette approche nous a permis d'examiner, par le biais des simulations du type dynamique brownienne, comment la forme globale émerge des interactions locales / The present thesis is devoted to the study of constrained membranes with a focus on biological structures such as growing tissues and the cell membrane. It combines analytical and numerical approaches to investigate the interplay of geometry and mechanics. It also includes some experimental results albeit they are few in number and modest in size. After an introductory chapter, we explore three physical models addressed in three distinct chapters. In the first model, the deformations of growing soft tissues are treated as Gaussian point singularities in two dimensional surfaces. The equilibrium shapes are evaluated for two such defects forming a dipole. The predictions of the theory are also compared to tabletop experiments. The next chapter studies the invaginations of self-avoiding fluid membranes in constrained spaces. To this end, we developed a Finite Element code and performed extensive simulations to construct a geometric phase diagram for a fluid membrane vesicle in a spherical confinement. We also investigate the effects of the membrane's spontaneous curvature and the deformations of the container on the geometry of the invagination. In the fourth chapter of the manuscript, a tubular membrane composed of switchable components is proposed as a model to study conformations of intrinsically curved biological rods. We translated this system to a computational framework based on the Brownian Dynamics method and inquired how global shape emerges from local interactions

In this work, the general problematic of the transport phenomena in the lungs is addressed, with applications to lung diseases, in particular asthma and cystic fibrosis. Regarding these two major diseases, the dynamics of the nitric oxide and the mucus layer in the lungs, respectively, are of particular interest. In asthma, it has been shown that the measurement of the exhaled concentration of nitric oxide can be used as a proxy for monitoring the disease status. In cystic fibrosis, which is a disease of the mucus layer, pieces of evidence show that the water content of the mucus is linked to the severity of the symptoms of the disease. In both conditions, however, these links are far from being obvious. Regarding nitric oxide, its exhaled concentration is not straightforwardly related to its concentration in the lungs. Regarding cystic fibrosis, the link between the disease and the alterations of the mucus content and dynamics is far from being understood. From these observations, several modeling approaches have emerged to complement the clinical measurements. In this work, the dynamics of the nitric oxide and of the mucus layer in the lungs is studied from a modeling approach, following a phenomenological point of view. Regarding the nitric oxide, a new model of its dynamics in the lungs is developed. When compared to previous ones, the model presents multiple new features that allow for a better description of this dynamics, especially in the case of asthma exacerbation, characterized by the presence of mucus obstructions and bronchoconstriction. From this model, the role of nitric oxide as a general marker of the bronchi caliber is suggested, in addition to its role in the asthma monitoring. Furthermore, based on clinical measurements of the exhaled nitric oxide concentration in cystic fibrosis patients and the use of the new model, the role of the measurement of nitric oxide in the understanding and control of other lung diseases, such as cystic fibrosis, is evaluated. Regarding the dynamics of the mucus layer in the lungs, a new analysis of the control of the mucus balance in the bronchial region of the lungs is presented in this work. Our approach is based on the combination of a balance equation for the mucus in an airway and a computational tool characterizing the evaporation of the mucus in the bronchial region. We show that this approach allows for new insights into the dynamics of the bronchial mucus and, more specifically, on the mechanisms controlling the amount of mucus in an airway. The results are analyzed in order to bring interesting new perspectives for the understanding and the treatment of mucus pulmonary diseases,such as cystic fibrosis. Altogether, this work demonstrates, applied to medical pathologies, the usefulness of modeling approaches in giving a mechanistic view of the encountered problematic. / Doctorat en Sciences de l'ingénieur et technologie / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Les rhamnolipides produits par Pseudomonas aeruginosa sont des glycolipides ayant des propriétés élicitrices des réactions de défense de la vigne et d'Arabidopsis thaliana dont le mode de perception est inconnu. En tant que composés amphiphiles, uneinteraction avec la membrane plasmique a été proposée. Au niveau fondamental, il est démontré ici par une approche de biophysique utilisant la RMN du solide et des simulations de dynamique moléculaire in silico, que le caractère amphiphile des RLs favorise leur insertion au sein de modèles lipidiques de membranes de plantes, qui ne sont pas déstabilisés par leur présence. De plus il a été observé, par la réalisation de puces à ADN sur A. thaliana, que la perception de ces composés induisait une reprogrammation transcriptionnelle précoce de grande ampleur. En vue de démontrer l'intérêt agronomique des RLs pour la protection d'une plante de grande culture, leur activité sur le colza (Brassica napus) a également été étudiée. Des marqueurs caractéristiques de la mise en place des réponses de défense ont été observés, ainsi qu'un effet de protection detissus foliaires contre le pathogène B. cinerea, ce qui renforce le potentiel des RLs comme agents de biocontrôle pour la protection des Brassicacées / Pseudomonas aeruginosa rhamnolipids are glycolipids known to trigger defense responses in grapevine and Arabidopsis thaliana but their mode of perception by plants is still unknown. As amphiphilic compounds, rhamnolipids have been proposed to interactdirectly with plasma membrane lipids. Here we show, by a biophysical approach involving solid state NMR and in silico molecular dynamic simulations, that the insertion of rhamnolipids does not disturb the dynamic of plant plasma membrane models. Inorder to characterize early gene expression modifications triggered by rhamnolipids a micro-array study on A. thaliana was realized, revealing a large transcriptional change. The potential of rhamnolipids to protect the agronomical plant Brassica napus was also investigated. Rhamnolipid triggering of chemical and physical defenses associated with efficient protection against the opportunistic pathogenic fungus Botrytis cinerea, used as a model, was shown. Those results highlight a real potential of RLs as biocontrol agents for Brassicaceae protection

Thèse de doctorat : Physique : Strasbourg 1 : 2007. Thèse de doctorat : Physique : Konstanz - Allemagne : 2007. / Thèse soutenue en co-tutelle. Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. p. 135-148.

Les récepteurs tyrosine kinase (RTKs) CSF-1R et KIT sont médiateurs importants de la signalisation cellulaire. Leur fonction basale est altérée par des mutations associées à divers types de cancer. Ces mutations modifient également leur sensibilité à l’imatinib, utilisé en clinique dans le traitement des cancers. Dans cette thèse, nos objectifs sont (i) étudier les effets structuraux et dynamiques induits par la mutation D802V chez CSF-1R; (ii) caractériser l’affinité de l’imatinib aux formes sauvages (WT) et mutés de KIT (V560G, S628N et D816V) et CSF-1R (D802V). Par simulations de Dynamique Moléculaire (DM), nous avons montré que la mutation D802V interrompt la communication allostérique entre la boucle d’activation et le domaine auto-inhibiteur juxtamembranaire (JMR). Néanmoins, cette rupture n’est pas suffisante pour induire le départ du JMR. L’effet subtil de la mutation chez CSF-1R a été attribué aux différences de séquence primaire entre KIT et CSF-1R dans la région du JMR. L’affinité de l’imatinib aux différentes cibles a été calculée par simulations de docking, DM et calculs d’énergie de liaison. Les interactions électrostatiques constituent la force motrice de la résistance, les mutations D802/816V étant les plus délétères en termes d’énergie. Comme conclusion générale, nous avons établi que la mutation D802V chez CSF-1R n’entraine pas les mêmes effets structuraux provoqués par la mutation D816V chez KIT. En outre, l’étude des deux récepteurs dans leurs formes WT et mutés complexés avec l’imatinib indiquent que le changement structural induit par les mutations associé aux interactions électrostatiques avec le ligand expliqueraient le phénomène de résistance. / The receptors tyrosine kinase (RTKs) CSF-1R and KIT are important mediators of signal transduction. Their normal function is altered by gain-of-function mutations associated with cancer diseases. A secondary effect of the mutations is the alteration of receptors’ sensitivity imatinib, employed in cancer treatment. Our goals in this thesis consist of (i) study the structural and dynamical effects induced by the D802V mutation in CSF-1R; (ii) characterize imatinib’s affinity to the wild-type (WT) and mutant forms of KIT (V560G, S628N and D816V) and CSF-1R (D802V). By means of molecular dynamics (MD) simulations, we have shown that the D802V mutation disrupts the allosteric communication between the activation loop and the auto-inhibitory juxtamembrane (JMR) domain. However, this rupture is not sufficient to induce the JMR’s departure. The subtle effect of this mutation in CSF-1R was associated with differences in the primary sequence between CSF-1R and KIT in the JMR region. The affinity of imatinib to the different targets was estimated by docking, DM and binding energy calculations. The electrostatic interactions showed to be the main force driving the resistance, with mutations D802/816V being the most deleterious in energy contribution. As a general conclusion, we have established that the D802V mutation in CSF-1R does not provoke the same structural effects as its equivalent in KIT. In addition, the study of both receptors in their WT and mutant forms complexed with imatinib indicate that the conformational changes induced by the mutations allied to the electrostatic interactions with the ligand could explain the resistance phenomena.

La capacité à mesurer le volume cellulaire est essentielle pour l'étude de la régulation du volume cellulaire et ses nombreux processus. La perméabilité de la membrane des cellules de mammifères implique que les intrants ou les extrants de biomolécules causent des transports d'eau qui éprouvent l'homéostasie cellulaire. Dès lors, le volume d'une cellule, ainsi que d'autres paramètres biophysiques y étant reliés, sont modifiés aussi bien par des changements du milieu extracellulaire que par sa propre activité. Les cellules ont développé toute une série de mécanismes pour réguler leur volume afin de préserver leur homéostasie. Ainsi, la régulation de volume d'une cellule est un indicateur potentiel de son état. Dans le but de produire des mesures fiables de volume lors de l'étude de ces processus, il est à priori avantageux de développer des outils et des méthodes efficaces. À cet effet, l'imagerie quantitative de phase avec l'holographie numérique de phase peut donner d'utiles informations sur la morphologie et la composition de la cellule. Le signal quantitatif de phase d'un objet contient deux paramètres critiques pour l'étude de la régulation de volume et du transport d'eau : l'indice de réfraction et l'épaisseur cellulaire. L'ambiguïté de leur contribution dans le signal total peut être résolue par le découplage à deux liquides, mesurant deux fois le même échantillon dans deux milieux extracellulaires d'indices de réfraction différents et connus. La procédure sépare les paramètres en un système facilement soluble de deux équations et de deux inconnus. Avec ces deux paramètres, il est possible de déduire le volume cellulaire absolu ainsi que d'autres paramètres biophysiques, comme lamasse sèche, la concentration en biomolécule et la fraction d'eau. Pour mieux utiliser l'information obtenue par le changement de fluide, une chambre d'écoulement imprimable en 3d a été conçue et utilisée conjointement avec des lamelles rainurées permettant d'obtenir l'indice de réfraction du milieu d'immersion en temps réel. Cet ajout, avec une compréhension de la mécanique des fluides, ouvre de nouvelles possibilités pour résoudre des changements de volume dans le temps. Le découplage de l'indice de réfraction et de l'épaisseur cellulaire n'est désormais plus limité à l'état initial et final des changements de fluide, mais peut être effectué dans la période transitoire. Ces nouveaux essais fluidiques sont utilisés pour mesurer les changements de volume des cultures primaires d'astrocytes de cortex de rat lors de chocs au glutamate. / The ability to measure the absolute cell volume is essential to the study of cellular volume regulation and its many different pathways. The permeability of the cell membrane implies that biomolecule inputs and outputs cause transmembrane water transport challenging cell homeostasis. Thenceforth, acell's volume and a number of other biophysical parameters are modified by changes to the extracellular medium as well as its own activity. Thus, cells have developed a whole series of mechanisms toregulate their volume and maintain their homeostasis. Therefore, cell volume regulation is indicativeof the cell's state. In the interest of producing reliable volume measurements, it is first advantageous to develop effective tools and methods. For this purpose, quantitative-phase imaging with digital holographic microscopy can provide useful information on the morphology and composition of the cell.The quantitative-phase signal of any object contains two critical parameters for the study of volume regulation, the refractive index and the thickness. The ambiguity of their contribution in the total quantitative phase signal can be resolved by the two-liquid decoupling approach, measuring twice the same sample in two extracellular mediums with different but known refractive indices. The procedure results in two easily solvable phase shift equations with two unknown variables. With the two parameters, the whole-cell volume can be deduced in addition to the dry mass, intracellular concentrationand water content fraction. In order to make better use of the information acquired with the change of fluid, a custom 3d-printed imaging chamber was designed and optimized for stable laminar flow. Forfurther accuracy, grooves were etched on the sample coverslips to monitor in real-time the extracellular refractive index. The combination of both tools expands the utility of the decoupling procedure.It is no longer limited to the initial and final state of the liquid exchange, but can now be used inthe transition period. These novel fluidic essays are used to measure glutamate-induced swelling of primary rat cortical astrocytes