Les alcanes sont les composés principaux des cires cuticulaires et de ce fait, jouent un rôle prépondérant dans l’organisation et dans les fonctions protectrices de la cuticule, la couche lipidique recouvrant les parties aériennes des plantes. La caractérisation du mutant cer1 d’Arabidopsis, présentant une réduction drastique des alcanes et des molécules qui en dérivent, a permis de suggérer l’implication de la protéine CER1 dans la formation de ces composés. Au cours de notre étude, la génération de plantes transgéniques exprimant CER1 de manière ectopique a permis de démontrer une corrélation positive entre le niveau d’expression du gène et la quantité d’alcanes présents à la surface des plantes indiquant le rôle crucial de CER1 dans la synthèse de ces molécules. Le jeu de plantes transgéniques obtenues a également permis d’explorer la fonction de CER1 et le rôle des alcanes au cours du développement ainsi que dans la réponse des plantes aux contraintes de l’environnement, révélant leur implication prépondérante pour la résistance au stress hydrique. D’autre part l’absence de complémentation fonctionnelle du mutant cer1 par des formes de CER1 mutées au niveau des clusters d’histidines a montré qu’ils constituent, au moins en partie, le site catalytique de l’enzyme. Afin de caractériser la fonction biochimique de CER1, la recherche de ses partenaires métaboliques a été menée par une approche de double hybride split-ubiquitine chez la levure. Cette étude a révélé l’interaction physique de CER1 avec CER3, une protéine de fonction inconnue impliquée dans le métabolisme des cires. La co-expression des deux protéines dans des cellules de levures manipulées pour produire des acyl-CoAs à très longues chaînes a abouti à la première reconstitution de la voie de synthèse des alcanes à très longues chaînes décrite à ce jour, établissant que CER1 et CER3 forment un complexe enzymatique capable de produire des alcanes à partir des acyl-CoAs. D’autre part, l’étude des autres partenaires protéiques de CER1 a permis de commencer à déchiffrer les mécanismes enzymatiques associés au complexe CER1/CER3 ainsi que de mettre en évidence de nouveaux acteurs potentiels du métabolisme et du transport des cires. / Protective functions of the cuticle, the hydrophobic layer covering aerial parts of terrestrial plants. The characterisation of the Arabidopsis cer1 mutant, showing a dramatic decrease of alkanes and its derivates, suggested that CER1 is involved in alkane formation. In our study, the generation of transgenic plants misexpressing CER1 showed a positive correlation between the gene expression level and the alkane amount, strongly sustaining the presumed role of CER1 as an alkane-forming component. Further analyses of the set of transgenic plants provided information about CER1 and alkanes roles during plant development as well as plant/environment interactions, demonstrating their crucial involvement in the resistance to hydric stress. Moreover, the inability of histidines mutated form of CER1 to functionally complement the cer1 mutant indicated that histidine-clusters are part of the catalytic site of this enzyme. To characterize the biochemical function of CER1, a search for its metabolic protein partners was conducted in the yeast two-hybrid split-ubiquitin system for membrane proteins. This approach revealed a physical interaction of CER1 with CER3, a protein of unknown function involved in wax metabolism. Co-expression of the two proteins in yeast cells manipulated to produce very long chain (VLC) acyl-CoAs allows the first reconstitution of the VLC-alkane synthesis pathway described so far, demonstrating that CER1 and CER3 form an enzymatic complex catalyzing the conversion of VLC-acyl-CoAs to VLC-alkanes. In addition, the characterisation of CER1 partners began to address the enzymatic mechanisms associated to the CER1/CER3 complex activity and revealed new putative actors of wax synthesis and transport.

Cette recherche s'intéresse aux thèmes de la fabrication numérique, des coffrages complexes et de l'acoustique architecturale qu’elle interrelie par une approche de recherche-création. Son objectif principal est de mettre au point un processus de conception basé sur un critère de performance acoustique et une technique de fabrication pour le béton qui sera applicable pour la génération de projets futurs. Le premier chapitre recense les principales technologies de fabrication numériques pour la réalisation de coffrages non standard pour le béton. Une méthode à explorer est ensuite sélectionnée : les coffrages en cire fraisés par une découpeuse trois axes, une matière réutilisable qui conséquemment ne produit pas de déchets. Le deuxième chapitre s'intéresse à la génération de ces formes complexes en explorant le potentiel de l'acoustique architecturale couplé aux algorithmes génétiques pour les informer. Les sections suivantes ont pour but de développer une méthodologie pour la création de coffrages en cire, tout en définissant les limites et en validant les avantages de ce mode production. L'objectif est de transposer subséquemment ces particularités dans la création d'un algorithme génétique qui automatise le processus itératif de simulation, d'analyse et de création d'une géométrie acoustique non standard optimale. Pour se faire, cette recherche se poursuit par le moulage de prototypes en béton variés d'après lesquels une méthode de fabrication spécifique à la cire est élaborée. Une série de recommandations pour la modélisation propre à ces coffrages résulte de ces essais physiques. En lien avec ces dernières, des algorithmes génétiques, couplés à une simulation par lancer de rayons, sont définis. Ils génèrent un réflecteur acoustique courbe en béton qui distribue uniformément le son vers une aire déterminée, un élément qui exploite le faible coefficient d'absorption de ce matériau. Ces connaissances sont subséquemment appliquées et informées par l'exécution d'un projet de salle de concert en béton qui est le résultat de cette rétroaction entre théorie, pratique et conception. / This research adresses the themes of digital fabrication, complex formwork and architectural acoustics, which it interrelates through a research by design approach. Its main objective is to develop a design process based on an acoustic performance parameter and a fabrication technique for concrete that will be suitable to generate future projects. The first chapter identifies the main digital manufacturing technologies for the production of non-standard concrete formwork. A method to be explored is then selected: wax formwork milled by a three-axis machine, a reusable material that therefore does not produce waste. The second chapter focuses on the generation of these complex forms by exploring the potential of architectural acoustics coupled with genetic algorithms to inform them. The following sections aim to develop a methodology for the creation of wax formwork, while defining the limits and validating the advantages of this production method. The objective is to subsequently transpose these features into the creation of a genetic algorithm that automates the iterative process of simulation, analysis and creation of an optimal non-standard acoustic geometry. To achieve this, the moulding of various concrete prototypes is performed, according to which a specific wax manufacturing method is developed. A series of specific recommendations for the modelling of these formworks results from these physical tests. Pursuant to the previous findings, genetic algorithms coupled with a simulation by ray tracing are defined. They generate a curved acoustic concrete reflector that distributes sound uniformly to a specific area, an element that exploits the low absorption coefficient of this material. This work is subsequently applied and informed by the execution of a concrete concert hall project that is the result of this feedback between theory, practice and design.

La cuticule, une matrice lipidique extracellulaire constituée de cires et d'un squelette de cutine, est la barrière de défense la plus externe des plantes face à leur environnement. Elle intervient dans de nombreuses propriétés agronomiques comme la conservation post récolte, les propriétés mécaniques ou bien l'aspect du fruit, dont la brillance. Afin d'isoler des mutants de cuticule, le criblage d'une collection de mutants EMS de tomate a été entrepris, en se basant sur la brillance des fruits, conduisant à la sélection de 24 mutants. Chez ceux-ci, des analyses biochimiques ont montré de fortes variations de charge et de composition de la cuticule, notamment chez les mutants de cutine. La caractérisation de 4 mutants remarquables a été entreprise afin d'identifier les mutations responsables des phénotypes de brillance. Le mutant le plus affecté, présentant une charge en cutine réduite de 85% par rapport au type sauvage, a révélé une mutation du gène SlGDSL2 codant pour une acylhydrolase à motif GDSL, responsable de la polymérisation de la cutine. Afin d'étudier la formation et la régulation de la cutine, la suite du travail a consisté à obtenir et à caractériser des simples et des doubles mutants affectés dans la synthèse des monomères de cutine, le transport apoplastique et la polymérisation de la cutine.

Chez les plantes, la subérine est un biopolymère constitué de composés aliphatiques etaromatiques déposés au niveau de la paroi des cellules de plusieurs tissus comme l’endodermeet le périderme des racines ou encore le manteau des graines. La subérine forme une barrièrehydrophobe permettant entre autres de contrôler les flux d’eau et de solutés, et de protéger laplante de stress environnementaux comme la sécheresse ou les pathogènes. Grâce à desanalyses en LC-MS/MS et en GC-MS, nous avons pu montrer que la majorité des alcools grasprésents dans la fraction soluble de racines d’Arabidopsis thaliana est sous forme d’alkylcaféates et d’alkyl coumarates. De plus, nous avons montré que ces cires associées aupolymère de subérine sont présentes dès les premiers stades du développement de la racine.Une étude de la distribution des chaînes acyles des racines nous a permis de mettre enévidence la contribution majeure des alcools gras dans la composition de la subérine ainsi quel’importance de la subérine dans le métabolisme lipidique des racines. Afin d’identifier desacteurs impliqués dans l’export des précurseurs de la subérine vers l’espace extracellulaire,nous avons mené une approche de génétique inverse en utilisant des lignées mutées pour desgènes codant notamment pour des ABCG transporteurs co-exprimés avec des gènes connuspour participer à la biosynthèse de la subérine. Les résultats de ces analyses ont confirmé quele processus d’export fait intervenir plusieurs protéines pouvant avoir des fonctionsredondantes et ont suggéré l’implication d’un nouveau transporteur dans l’export desprécurseurs de subérine. / In plants, suberin is a complex biopolymer made of aliphatic and aromatic compounds.It is deposited in the cell wall of tissues such as the endoderm and the periderm of roots or thecoat of the seeds. Suberin forms a hydrophobic barrier controlling the flow of water andsolutes, and protecting the plant from environmental stresses such as drought or pathogens.Through LC-MS/MS and GC-MS analyses, we have shown that the majority of the fattyalcohols present in the soluble fraction of Arabidopsis roots is in the form of alkyl caffeatesand alkyl coumarates. Such waxes, most probably associated with the suberin polymer, arealready detected at early stages of root development. A study of the distribution of all acylchains present in roots allowed us to highlight the major contribution of fatty alcohols in thecomposition of suberin and the importance of suberin in the global lipid metabolism of theroots. To identify proteins involved in the export of suberin precursors to the extracellularspace, we conducted a reverse genetic approach using lines mutated in genes coding forseveral ABCG transporters which were co-expressed with genes known to participate in thebiosynthesis of suberin. The results of these analyses confirmed that the export processinvolves several proteins that can have redundant functions, and supported the involvement ofa new transporter in the export of the suberin precursors.

Le palmier à huile est la première culture oléagineuse, avec environ 40% de la production mondiale, et son fruit accumule deux huiles de composition très différente dans le mésocarpe et l’amande. Chez les plantes, les acides gras sont assemblés en huile dans le réticulum endoplasmique, ceci par la voie dite de Kennedy à laquelle s’ajoutent des mécanismes d’édition impliquant le métabolisme de la phosphatidylcholine. Nous avons utilisé les outils de la lipidomique pour analyser la variabilité au sein de différentes populations de palmier ainsi que pour caractériser l’accumulation d’huile durant le développement du mésocarpe et de l’amande. Puis, nous avons entrepris de tester, dans le système du double hybride de levure, les interactions entre toutes les enzymes de la voie de Kennedy et celles responsables des mécanismes d’édition, et mis en évidence 241 interactions, dont 132 sont fortes, 73 moyennes et 36 faibles. Ces résultats suggèrent que ces enzymes pourraient s’assembler en complexes supra-moléculaires susceptibles de former des métabolons. Certaines isoformes d’une même enzyme ont des profils d’interaction distincts, ce qui ouvre des perspectives pour de futures recherches. De plus, nous avons caractérisé, par expression fonctionnelle dans un mutant de levure dépourvu de TAG, une acyltransférase présumée (EgWSD1-like) ainsi que les trois formes majeures de diacylglycérol acyltransférases du mésocarpe. EgWSD1-like ne restaure que l’activité de synthèse d’esters de cire dans le mutant, tandis que les trois DGAT complémentent toutes la déficience en TAG du mutant, avec d’apparentes spécificités distinctes vis-à-vis des acides gras. / Oil palm is the highest oil-yielding crop-plant, accounting for approximately 40% of the total world vegetable oil production. The fruit accumulates oil, made of triacylglycerol (TAG) molecules, in both mesocarp and kernel with totally different fatty acid profiles. Fatty acids are assembled into oil through Kennedy pathway in the endoplasmic reticulum, which is complicated by editing processes involving phosphatidylcholine metabolism. To investigate oil assembly in oil palm, we use lipidomics as a tool to analyze different populations of palm to search for TAG structural diversity, and to further characterize changes in lipid content and composition in mesocarp and kernel during fruit ripening. We used yeast two-hybrid system (split ubiquitin) to test protein-protein interactions for almost all the enzymes (32) involved in oil assembly pathway, and we demonstrated 241 interactions, including 132 strong interactions, 73 medium interactions and 36 weak interactions. Our results suggest that all enzymes might assemble into one or several complexes that may form metabolons. In addition, different isoforms of enzymes showed distinct interaction profiles, providing hints for future studies. Moreover, we also characterized the in vivo function of a putative acyltransferase (designated EgWSD1-like) possibly involved in oil assembly and the three major diacylglycerol acyltransferase (DGAT) isoforms of palm mesocarp in the mutant yeast H1246, which is devoid of neutral lipid synthesis. EgWSD1-like only shows wax ester synthase activity in yeast, while three EgDGATs all can restore TAG biosynthesis in yeast with different substrate specificities.