Comment expliquer la présence invasive des documents encadrant la circulation du bioart et leur influence sur la constitution, le fonctionnement et la réception des œuvres, alors que ce courant partage avec les arts vivants ou le body art une dimension live, incarnée et performative qui impliquerait une réception directe et non médiate de la part de l'audience ? Car si la documentation semble servir à compenser la rareté des expositions de bioart en assurant aux œuvres une visibilité médiatique, elle paraît aussi nécessaire sur leurs lieux d'accrochage pour garantir l'efficacité de leur réception directe, en paramétrant l'expérience sensible éprouvée par l'audience. En effet, d'abord produite par les artistes puis reprise par divers commentateurs, la documentation discursive et visuelle du bioart se compose d'une variété de déclarations, d'entrevues, de commentaires et de discours théoriques accompagnés d'illustrations des œuvres qui sont publiées dans les catalogues d'expositions, les revues spécialisées, la presse ou bien encore sur les sites Internet des artistes. Ainsi, si, à travers leurs récits, les artistes trouvent l'occasion d'en dire plus sur leurs créations, en dévoilant leurs recettes de fabrication et leurs démarches, les intentions qui les poussent à s'approprier les biotechnologies constituent l'argument principal prélevé par les discours d'experts qui visent à interpréter leurs sens au-delà de leurs qualités formelles, en valorisant leurs significations symboliques. Les images produites par les artistes sur leur travail illustrent aussi cette volonté de rattacher l'œuvre bioartistique à un sens caché. Pourtant, malgré la présence manifeste de ce réseau de significations véhiculé par la documentation autour des œuvres, c'est en fonction de leurs propriétés formelles intrinsèques que certains experts défendent l'intérêt d'en faire la perception sensible. En l'occurrence, selon le commissaire Jens Hauser (2008), le bioart devrait être expérimenté sur un mode phénoménologique de " co-corporéité " parce qu'il va " au-delà de la représentation " pour produire des " effets de présence " à travers la mise en scène performative de " bioartefacts " (Andrieu, 2008). Mais l'auteur ajoute que l'efficacité de cette expérience "co-corporelle" repose néanmoins sur une médiation verbale "liminale" placée entre le bioartefact et le spectateur pour l'informer des processus sous-jacents et imperceptibles que met en œuvre l'artiste. Du coup, bien que le bioart soit valorisé pour l'expérience esthétique inédite procurée par sa dimension biofactice, il paraîtrait que sans l'aide des documents, ses prestations resteraient sans effet sur l'audience. En partant de l'hypothèse qu'il existe un lien de dépendance entre les prestations bioartistiques et leur documentation pour structurer et garantir ainsi l'efficacité de leur réception comme œuvres d'art, cette thèse explore la dynamique qui s'instaure entre les médiations langagières et visuelles du bioart et les œuvres auxquelles elles réfèrent à travers des approches médiatiques et empiriques. Les résultats montreront que malgré sa sortie du paradigme mimétique et le processus de " rematérialisation " qu'il engage dans l'histoire de l'art (Hauser, 2008), le bioart détient un fonctionnement esthétique proche de celui de l'art dématérialisé parce que l'expérience qu'il génère ne dépend pas directement des propriétés esthétiques intrinsèques des prestations mais du réseau extrinsèque de significations qui leurs sont attribuées et par l'intermédiaire desquelles leurs compositions tangibles et symboliques en tant qu'œuvres d'art sont dévoilées au spectateur. Le fait que les prestations bioartistiques aient besoin du document pour véhiculer leur principe d'intelligibilité à l'audience remet donc en cause leur autonomie en tant qu'œuvres dotées de propriétés esthétiques intrinsèques et matérielles, et ébranle la croyance qui privilégie l'expérience phénoménologique de cette forme d'art.

Aujourd'hui, une large communauté de scientifiques travaille en vue de la réalisation d'un ordinateur quantique, une machine dont il est montré qu'elle peut offrir, au moins en théorie, et en particulier pour les problèmes dont la complexité croît exponentiellement avec la taille du système, des performances inaccessibles à ses homologues classiques. Cette thèse s'intéresse à la possibilité de réaliser une approche semi-classique de l'information quantique dans deux domaines d'intérêt : celui du clonage approché d'un qubit, et celui de l'amplification de spins dans des chaînes de spins. Dans la première partie de cette thèse est étudié le rôle de l'interférence dans les cloneurs quantiques. Nous étudions en particulier le cas de cloneurs sans interférence (au sens définit dans la thèse) qui se révèle être un cas intermédiaire (que l'on peut qualifier de semi-classique) entre les cloneurs purement quantiques (qui propagent cohérences et probabilités des matrices densités) et les cloneurs classiques (qui ne propagent que les probabilités). Dans la seconde partie, on s'intéresse au phénomène d'amplification de spin qui permet d'amplifier l'état d'un spin unique comme état de polarisation de la chaîne toute entière, problème pour lequel l'approche semi-classique (valable en raison du grand nombre de spins) est utilisée pour montrer l'importance inattendue jouée par les effets de bords dans de tels systèmes.

Ces dernières années, les variables continues ont émergées en tant qu alternative aux variables discrètes dans les communications quantiques. Cette thèse s'inscrit dans ce cadre des communications quantiques avec des variables continues. Les variables continues utilisées ici sont les quadratures d'un mode du champ électromagnétique. Pour les mesurer, nous avons construit une détection homodyne équilibrée, limitée au bruit de photons, impulsionnelle et résolue en temps. Celle-ci peut effectuer 800 000 mesures par seconde. En se fondant sur la limite de la duplication quantique, nous montrons qu'une valeur de la fidélité supérieure à 2/3 dans un protocole de téléportation quantique garantit que l'état téléporté est la meilleure copie qui reste de l'état d'entrée. Nous introduisons de nouveaux protocoles de distribution quantique de clef utilisant des variables quantiques continues, sûrs face à des attaques individuelles pour toute valeur de la transmission de la ligne optique entre Alice et Bob. En particulier, il n'est pas nécessaire que cette transmission soit plus grande que 50 % (moins de 3 dB de pertes). Ni compression des fluctuations quantiques, ni intrication ne sont nécessaires. Nous avons implémenté expérimentalement ces protocoles, en utilisant la détection homodyne limitée au bruit de photon mentionnée plus haut et des états cohérents. L'extraction complète de la clef secrète est réalisée en utilisant une technique de réconciliation par tranches inversée suivie d amplification de confidentialité. Notre dispositif expérimental produit un taux net de transmission de clef de 1,7 megabits par seconde pour une ligne sans pertes, et 75 kilobits par seconde pour une ligne avec 3,1 dB de pertes. Les limitations actuelles sont essentiellement techniques et proviennent surtout de l'efficacité limitée du logiciel de réconciliation.

La protéine kinase activée par AMP (AMPK) est un senseur ubiquitaire du statut énergétique de la cellule eucaryote. Elle est exprimée sous la forme d'un complexe hétérotrimèrique comprenant les sous unités catalytique (α) et régulatrices (β et γ). Ce large complexe protéique (130kDa), fonctionne comme un hub central de la signalisation cellulaire, régulateur du métabolisme énergétique et au-delà. La (dé)régulation de l'AMPK est impliquée dans de nombreuses pathologies et l'AMPK apparait comme une cible de choix pour développer de nouveaux médicaments contre le diabète de type 2. Une fois activée, l'AMPK va restaurer l'homéostasie énergétique en diminuant le métabolisme demandeur d'énergie (anabolisme) et en stimulant le métabolisme produisant le l'énergie (catabolisme). In vivo, l'AMPK est activée par des mécanismes multiples et complexes permettant la fine régulation de son activité lors de différentes situations de stress métaboliques. Premièrement, l'activité de l'AMPK est modulée de manière systémique par phosphorylation et déphosphorylation de la sous unité α (par des kinases et phosphatases en amont respectivement). De plus, l'attachement d'AMP et d'ADP à la sous unité γ augmente la phosphorylation de l'AMPK. Deuxièmement, l'AMPK est activée de manière allostérique par l'AMP qui se lie à sous unité γ lors de chutes du ratio ATP/AMP. Tous ces mécanismes requièrent une communication entre les sous unités α et γ, mais un modèle consensus complet de l'activation de l'AMPK est toujours manquant. Se basant sur différentes études structurales, d'autres et nous-mêmes avons proposé un changement de conformation induit par AMP au sein de l'hétérotrimère AMPK. Afin de mieux élucider ce mécanisme, nous avons tiré profit de ces changements conformationels pour imaginer et créer un hétérotrimère d'AMPK permettant de suivre directement et en temps réel l'état de conformation de l'AMPK par FRET. Une limite importante lors du développement de complexes multiprotéiques est l'augmentation exponentielle de la quantité de travail liée à la modification et la combinaison de nombreux gènes hétérologues lors du remaniement de ces complexes protéiques et de leurs productions. Nous avons utilisé la technologie ACEMBL, qui exploite des techniques de recombinaisons homologues, pour faciliter la révision rapide et itérative de la production et de l'analyse fonctionnelle, après ingénierie, de complexes multi protéiques. Le senseur fluorescent génétiquement codé ainsi crée, et nommé AMPfret, a la propriété de rapporter les changements de conformation induits par les nucléotides ayant lieu au sein de l'AMPK. De plus, les changements de signal FRET corrèlent avec l'activation allostérique de l'AMPK. Le senseur répond à de faible concentrations en AMP (micromolaire) et a démontré la capacité exclusive qu'a l'ATP, et non l'ATP-Mg, à concurrencer l'AMP. De plus, son utilisation a permis une meilleure compréhension du rôle des sites CBS lors de l'activation allostérique. AMPfret peut aussi être considérer comme un outil de choix pour le criblage de molécules ciblant l'AMPK, et pour le monitoring de l'état énergétique intracellulaire. / AMP-activated protein kinase (AMPK) is a ubiquitous sensor of cellular energy and nutrient status in eukaryotic cells. It is expressed as heterotrimeric complexes comprising catalytic (α) and regulatory (β and γ) subunits. This large protein complex (130kDa), conserved from yeast to plants and mammals, functions as a central signaling hub and master regulator of energy metabolism and beyond. (Dys)regulation of AMPK signaling has been implicated in various pathologies. In particular, AMPK emerged as a suitable target to develop novel drugs for type II diabetes. Once activated AMPK will attempt to restore the energy homeostasis by down-regulating energy demanding pathways (anabolism) and up-regulating the energy producing ones (catabolism). AMPK is activated in vivo by multiple, complex mechanisms allowing fine tuning of AMPK activity in different situations of metabolic stress. First, AMPK activity is systemically modulated via activating phosphorylation at the α-subunit (by upstream kinases) and inactivating dephosphorylation (by upstream phosphatases). In addition, AMP and ADP binding to the γ-subunit increase AMPK phosphorylation. Second, AMPK is allosterically activated by AMP binding to the γ-subunit when the ATP/AMP ratio is falling. All these mechanisms require close communication between the γ- and α subunits, but a complete consensus model for AMPK activation is still lacking. We and others have proposed an AMP-induced conformational switch within the full-length heterotrimeric AMPK complex based on different, complementary structural studies. To further elucidate this mechanism, we have profited from these structural rearrangements to imagine and engineer an AMPK complex that allows a direct, real-time readout of the AMPK conformational state by fluorescence resonance energy transfer (FRET). A definite bottleneck in engineering multiprotein complexes is the exponential increase in work-load if several heterologous genes need to be altered, engineered and combined for revised protein complex production experiments. We used the ACEMBL technology which harnesses site-specific and homologous recombination techniques in tandem to facilitate rapid, iterative revision of multi-protein complex expressions after engineering and functional analysis of multiprotein complex. The resulting genetically encoded fluorescent biosensor, named AMPfret, can report conformational changes within the AMPK heterotrimer induced by nucleotide binding and the monitored FRET correlates with AMPK allosteric activation. The sensor responds to low micromolar concentrations of AMP, shows the exclusive ability of ATP, but not Mg-ATP, to compete with AMP, and allows insight into the role of CBS domains for allosteric AMPK activation. It may also be a tool of choice for AMPK targeted drug screening, and reporting the intracellular energy state.

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Les abcès cérébraux sont des infections potentiellement mortelles, entraînant souvent des séquelles graves. La prise en charge médicale en reste empirique en raison d’un manque de connaissance approfondie des microorganismes responsables de cette condition. Dans la plupart des laboratoires microbiologiques, le diagnostic d’abcès cérébral est basé sur la culture du pus recueilli chirurgicalement. Malheureusement, cette procédure a de nombreuses limites et ne permet l’identification que d’une petite partie de la population microbienne en cause. L’amplification par PCR et le séquençage du gène codant la fraction 16S de l’ADN ribosomal ont récemment été utilisées pour surmonter les limites de la culture, et ont été démontré leur efficacité dans la documentation des infections bactériennes. Malheureusement, cette procédure présente un degré de discrimination limité en cas d’infection polymicrobienne. Des études métagénomiques de flores complexes de l’homme, basées sur une combinaison de PCR, clonage et séquençage des produits de PCR se sont avérées utiles pour évaluer la diversité bactérienne des flores dentaires, vaginales et intestinales. Nous avons appliqué cette technique à des échantillons d’abcès cérébral pour étudier la flore associée à cette maladie. Dans une première étape, nous avons réalisé une enquête en utilisant la culture et les techniques moléculaires. Le but de cette étude était d’analyser et d’évaluer les bactéries de la flore responsable des abcès cérébraux, en comparant la culture à trois techniques moléculaires basées sur le gène 16S rDNA, incluant le séquençage direct, le clonage suivi de séquençage par méthode de Sanger, et le séquençage direct des produits de PCR par pyroséquençage. Cette enquête a déterminé que la variété des espèces bactériennes associée aux abcès cérébraux est beaucoup plus grande que précédemment décrite, et inclut de nombreuses bactéries anaérobies et des bactéries incultivables de la flore buccale. Cette étude préliminaire a identifié 49 agents bactériens différents, et a permis l’identification de 27 bactéries jamais détectées auparavant dans des abcès du cérébraux, dont 15 n’avaient jamais été cultivées. Un tel nombre d’espèces bactériennes impliquées dans les abcès cérébraux a motivé l’étude de 51 nouveaux spécimens dans le but de décrire plus en détail la flore associée aux abcès cérébraux en fonction de leurs étiologies. Ainsi, nous avons effectué une analyse métagénomique, basé sur le gène 16S rDNA, de 51 patients ayant développé un abcès cérébral. Notre stratégie a été beaucoup plus discriminatoire et a permis à l’identification d’un plus grand nombre de bactéries que la culture et l’amplification et le séquençage direct de l’ANRr 16S. La combinaison des données de 71 patients (20 de la première étude et 51 de la deuxième étude) a permis l’identification de plusieurs associations à l’aide de la méthode de data mining.En outre, notre étude a permis l’identification de deux nouvelles bactéries, la première étant une nouvelle espèce de genre Staphylococcus (Staphylococcus massiliensis) et la seconde étant une bactérie anaérobie qui représente une nouvelle espèce dans un nouveau genre au sein du phylum des Bacteroidetes (Phocaeicola abscesses). En outre, nous avons décrit deux cas inhabituels d’abcès du cerveau, à Mycoplasma hominis après curetage utérin, et à Nocardia carnea chez un greffé rénal. Malgré les limites inhérentes à la procédure de clonage, nos résultats suggèrent que le clonage et le séquençage de gène DNAr 16S est une méthode très performante pour identifier les agents bactériens associés aux abcès cérébraux. / Brain abscess is a life-threatening infection with frequent serious sequelae. The medical management remains empirical due to a lack of comprehensive knowledge of the microorganisms responsible for this condition. In most microbiology laboratories the diagnosis of brain abscess is based on culture from pus collected surgically. Unfortunately, this procedure has many limitations and reveals only a small portion of the true microbial population. PCR-amplified 16S rDNA sequencing has recently been used to overcome the limitations of culture-based bacterial detection in brain abscess pus, and it was demonstrated to be effective in the documentation of monomicrobial infections. Unfortunately, this procedure failed to discriminate among polymicrobial floras.Metagenomic studies of complex human floras using a combination of 16S rDNA PCR and cloning-sequencing of PCR products proved useful to evaluate the bacterial diversity of dental, vaginal and intestinal floras. Thus, we applied this technique to brain abscess samples to study the flora associated with this condition. In a first step, we performed an investigation using culture and molecular techniques. The purpose of this investigation was to analyze and evaluate the bacterial flora responsible for brain abscess by comparing standard culture technique to three techniques using 16S rDNA amplification, that is, direct sequencing, multiple sequencing following cloning, and multiple sequencing via high throughput pyrosequencing. This investigation has determined that the variety of brain abscess-associated bacterial species is much larger than previously reported, and it includes many anaerobes and uncultured bacteria from the oral cavity flora. This preliminary study identified 49 distinct brain abscess bacterial agents, and enabled the identification of 27 bacteria never detected before in brain abscess, 15 of which were uncultured.Such a high number of bacterial species involved in brain abscess prompted the study of 51 new specimens in an effort to describe further the flora associated with brain abscesses and their etiologies. Thus, we performed a 16S rDNA-based metagenomic analysis of cerebral abscesses from 51 patients. Our strategy was significantly more discriminatory and enabled the identification of greater number of bacterial taxa, than culture and conventional 16S rDNA PCR/sequencing, respectively. The combination of data from 71 patients (20 from the first study and 51 from the second study) enabled the identification of several associations using the data mining analysis. Also, these studies permitted the identification of two novel bacteria, the first being a novel Staphylococcus species (Staphylococcus massiliensis) and the second being a novel anaerobic bacterium that represents a novel species in a new genus within the phylum Bacteroidetes (Phocaeicola abscesses). In addition, we reported tow unusual cases of brain abscess, the first case was a Mycoplasma hominis brain abscess following uterus curettage and the second case was a Nocardia carnea infection in a kidney transplant recipient patient.Despite limitations inherent to the cloning procedure, our results suggest that cloning and sequencing of PCR-amplified 16S rDNA is a highly valuable method to identify bacterial agents of brain abscesses.

De nos jours, nous assistons à une énorme avancée des applications collaboratives mobiles. Ces applications tirentparti de la disponibilité croissante des réseaux de communication et de l’évolution impressionnante des dispositifsmobiles. Cependant, même avec un développement en accélération, ils demeurent toujours pauvres en ressources(une courte durée de vie des batteries et une connexion réseau instable) et moins sécurisés. Dans le cadre de notretravail, nous proposons une nouvelle approche basée sur le déploiement des tâches de collaboration mobile versle cloud. La gestion d’une virtualisation efficace assurant la continuité de la collaboration pour des réseaux pairà-pair est une tâche très difficile. En effet, l’aspect dynamique des groupes (où les utilisateurs peuvent joindre,quitter ou changer de groupes) ainsi qu’une vulnérabilité aux pannes peuvent affecter la collaboration. En outre,la conception de telles applications doit prendre en compte l’hétérogénéité des environnements cloud et mobile.Contrairement aux travaux existants , nous proposons une architecture réutilisable de haut niveau basée sur les patronsde conception et qui peut être facilement adaptée à plusieurs environnements clouds et mobiles hétérogènes.Nos modèles ont été utilisés comme base pour la conception de : (i) MidBox, une plate-forme virtuelle pour exécuterdes applications collaboratives mobiles sur un cloud privé et (ii) MobiRDF, un service de cloud décentralisépour la manipulation en temps réel des connaissances via des documents RDF partagés. / Nowadays we assist to an enormous progress of mobile collaborative applications. These applications take advantage of the increasing availability of communication networks and the impressive evolution of mobile devices. However, even with a developing acceleration, they are still poor in resources (short life of batteries andunstable network connections) and less secure. In the context of our work, we propose a new approach based on the deployment of mobile collaboration tasks to the cloud. The management of efficient virtualization ensuring continuity of collaboration in peer-to-peer networks is a very difficult task. Indeed, the dynamic aspect of the groups (where users can join, leave or change groups) and a vulnerability to failures can affect the collaboration.In addition, the design of such applications must consider the heterogeneity of cloud and mobile environments.Unlike existing works, we propose a reusable high-level architecture based on patterns design, which can be easily adapted to heterogeneous clouds and mobile environments. Our models have been used as basis for the design of:(i) MidBox, a virtual platform for running mobile collaborative applications on a private cloud and (ii) MobiRDFa decentralized cloud service for real-time manipulation of knowledge via shared RDF documents.

Les techniques dynamiques de vérification et validation (V&V) de modèles sont nécessaires pour assurer la qualité des modèles exécutables. La plupart de ces techniques reposent sur la concept de trace d'exécution, une séquence contenant un ensemble d'informations sur une exécution. Par conséquent, pour permettre la V&V dynamique de modèles exécutables conformes à n'importe quel langage de modélisation dédié exécutable (LMDx), il est crucial de fournir des outils pour construire et manipuler toutes sortes de traces d'exécution. À cet effet, nous proposons d'abord une approche de clonage efficace de modèles afin de pouvoir construire des traces d'exécution génériques à base de clones. À l'aide d'un générateur aléatoire de métamodèles, nous montrons que cette approche passe à l'échelle avec seulement un léger surcoût lors de la manipulation de clones. Nous présentons ensuite une approche générative pour définir des métamodèles dédiés et multidimensionnels pour représenter des traces d'exécution, qui consiste à créer la structure de données spécifique aux traces d'exécution d'un LMDx donné. Ainsi, les traces d'exécution de modèles conformes à ce LMDx peuvent être capturées et manipulées efficacement de manière dédiée et à l'aide de différentes dimensions. Nous appliquons cette approche à deux techniques de V&V dynamiques existantes, à savoir la différentiation sémantique et le débogage omniscient. Nous montrons qu'un tel métamodèle de traces d'exécution généré fournit une bonne facilité d'usage et un bon passage à l'échelle pour la V&V dynamique au plus tôt pour n'importe quel LMDx. Nous avons intégré notre travail au sein du GEMOC Studio, un environnement de définition de langages et de modélisation issu de l'initiative internationale du même nom. / Dynamic verification and validation (V&V) techniques are required to ensure the correctness of executable models. Most of these techniques rely on the concept of execution trace, which is a sequence containing information about an execution. Therefore, to enable dynamic V&V of executable models conforming to any executable domain-specific modeling language (xDSML), it is crucial to provide efficient facilities to construct and manipulate all kinds of execution traces. To that effect, we first propose a scalable model cloning approach to conveniently construct generic execution traces using model clones. Using a random metamodel generator, we show that this approach is scalable in memory with little manipulation overhead. We then present a generative approach to define multidimensional and domain-specific execution trace metamodels, which consists in creating the execution trace data structure specific to an xDSML. Thereby, execution traces of models conforming to this xDSML can be efficiently captured and manipulated in a domain-specific way. We apply this approach to two existing dynamic V&V techniques, namely semantic differencing and omniscient debugging. We show that such a generated execution trace metamodel provides good usability and scalability for dynamic early V&V support for any xDSML. Our work have been implemented and integrated within the GEMOC Studio, which is a language and modeling workbench resulting from the eponym international initiative.

L’usage répété d’isoproturon (IPU) en agriculture pour contrôler développement de plantes adventices dans les cultures céréalières a non seulement abouti à la contamination du sol et des ressources en eaux mais également à l’adaptation de la microflore du sol à la dégradation accélérée de cet herbicide appartenant à la famille des phénylurées. A l’heure actuelle, les mécanismes microbiens impliqués dans cette adaptation ne sont pas encore parfaitement élucidés. Dans ce contexte, l’objectif de cette étude était d’explorer les processus et les facteurs impliqués dans la biodégradation de l’isoproturon, et ce, depuis l’échelle agricole de la parcelle jusqu’à celle des gènes codant cette fonction dans des populations microbienne dégradantes.L’étude réalisée à partir d’une parcelle expérimentale du domaine d’Epoisses, cultivée selon une rotation blé d’hiver/ orge / colza, a montré que, suite à l’usage répété d’IPU, la microflore du sol s’était adaptée à sa minéralisation. Des analyses réalisées à l’aide d’outils statistiques et géostatistiques ont révélé l’existence d’une variabilité spatiale de la minéralisation de l’IPU au sein de la parcelle agricole. Celle-ci s’est révélée être non seulement corrélée avec différents caractéristiques physicochimiques du sol (C/N, CEC, …) mais également avec le plan d’épandage des pesticides au cours de la rotation culturale.Afin de mieux étudier les mécanismes moléculaires responsables de la minéralisation de l’IPU, une culture bactérienne ainsi qu’une souche (Sphingomonas sp. SH) minéralisant l’IPU ont été isolées par enrichissement à partir de deux sols différents, tous deux adaptés à la biodégradation accélérée de l’IPU. La culture bactérienne et la souche pure ont toutes deux montré un métabolisme spécifique pour la dégradation de l’IPU, étant capables de dégrader l’IPU et ses principaux métabolites mais aucun des autres herbicides de la famille des phénylurées. La culture bactérienne et la souche présentaient une activité dégradante optimale à pH7,5 et étaient affectées par des pH inférieurs et supérieurs à cette valeur optimale. Sur la base des métabolites accumulés lors de la dégradation de l’IPU, nous avons proposé que l’IPU serait dégradé par deux déméthylations successives, suivi par la coupure de la chaine urée aboutissant à l’accumulation de 4-isopropylaniline, et finalement la minéralisation du cycle phényl.Afin d’identifier les gènes impliqués dans la minéralisation de l’IPU, une banque de clones BAC a été réalisée à partir de l’ADN génomique purifié de la culture bactérienne. Bien que le crible fonctionnel réalisé n’a pas permis d’identifier de BAC capable de dégrader l’IPU ou l’un de ses métabolites, un criblage moléculaire par PCR ciblant la séquence catA codant la catéchol 1,2-dioxygénase, nous a permis d’identifier trois BACs. Le pyroséquençage des ces 3 BACs et l’agrégation des séquences correspondantes ont permis d’identifier un fragment génomique de 33 kb présentant notamment l’opéron cat impliqué dans le clivage ortho du cycle phényl du catéchol. De ce fait nous avons émis l’hypothèse selon laquelle la 4-isopropylaniline formée lors de la dégradation de l’IPU pourrait être minéralisée par le clivage ortho du catéchol, un intermédiaire clef de la voie des beta-kétoadipates. Ceci nous a donc permis de proposer une voie métabolique pour la voie basse de la dégradation de l’IPU qui, jusqu’alors, n’avait pas encore été décrite. / Frequent use of phenylurea herbicide isoproturon (IPU) in agricultural fields has resulted not only in the contamination of the natural resources including soil and water but also in the adaptation of the soil microflora to its rapid degradation. However, up to now, the mechanisms underlying this microbial adaptation are not well elucidated. The aim of this study was to explore the processes and factors implicated in IPU degradation from the agricultural field to the genes coding for catabolic genes. The study carried out at the experimental field of Epoisses cropped with a winter wheat / barley / rape seed crop rotation indicated that as a result of its periodically repeated use, the soil microflora adapted to IPU mineralization activity. Further analysis using exploratory and geostatistical tools demonstrated the existence of spatial variability in IPU mineralization activity at the field scale which was correlated not only with several soil physico-chemical parameters like organic matter content, CEC and C/N ratio but also with the pesticide application plan over a three year crop rotation. In order to get further insight into underlying mechanisms, an IPU mineralizing bacterial culture and strain Sphingomonas sp. SH were isolated through enrichment cultures performed from two different adapted soils. Both had the catabolic activities highly specific for the mineralization of IPU and its metabolites but none of other structurally related phenylurea herbicides. IPU metabolic activity of both the mixed culture and the strain SH was found to be affected by pH with optimal activity taking place at pH 7.5. Based on the accumulation of different known metabolites during mineralization kinetics, IPU metabolic pathway was proposed to be initiated by two successive demethylations, followed by cleavage of the urea side chain resulting in the accumulation of 4-isopropylaniline, and ultimately the mineralization of the phenyl ring. In order to identify the genes involved in IPU degradation, BAC clone library was established from the genomic DNA of the bacterial culture. Although, the functional screening did not yield in identifying any BAC clone able to degrade IPU or its known metabolites, the PCR based screening led us to identify a cat gene cluster involved in ortho-cleavage of the phenyl ring of catechol through beta-ketoadipate pathway. Based on this finding, it was hypothesized that phenyl ring of 4-isopropylaniline formed during IPU transformation might be mineralized through ortho-cleavage of catechol. This finding allowed us to propose the lower IPU metabolic pathway which was not yet described.

L’objectif de cette thèse, dans le cadre de l'ANR TRICETOX (CESA, 2013-2017), était de développer des méthodes alternatives aux méthodes d’analyse chimiques classiques pour la détection spécifique des herbicides de la famille des β-tricétones. Ces nouveaux outils analytiques doiventt être faciles à utiliser, rapides, peu coûteux et devant répondre aux exigences imposées pour la détection de ces herbicides (valeur critique de 0,1 µg.L-1). Les β-tricétones ont pour cible spécifique l'enzyme p-HydroxyPhénylPyruvate Dioxygénase (HPPD), impliquée dans la biosynthèse des caroténoïdes, son inhibition entraîne un blanchiment des feuilles des plantes traitées. Deux stratégies ont été envisagées, basées sur l’inhibition de l’HPPD : un bio-essai colorimétrique à cellules entières utilisant un clone recombinant d'Escherichia coli exprimant l’HPPD d’Arabidopsis thaliana, et un biocapteur enzymatique à transduction électrochimique. Le principe du bio-essai repose sur la capacité du clone recombinant à produire un pigment brun à partir de la voie de catabolisme de la tyrosine. L’addition de β-tricétones entraîne une diminution de la pigmentation dans le milieu. Après optimisation des conditions opératoires, les LODs obtenues pour la mésotrione, la tembotrione, la sulcotrione et la leptospermone sont de 0,069, 0,051, 0,038 et 20 μM, respectivement. En format biocapteur, l'enzyme HPPD purifiée a été immobilisé sur la surface d’une électrode de graphite sérigraphiée. Le biocapteur à enzyme libre a permis l’obtention de limites de détection de 1,36-10 M, 1,25.10-11 M et 1,08.10-11 M pour la sulcotrione, la tembotrione et la mésotrione, respectivement. A ce jour, des échantillons réels ont été analysés sur le bio-essai et les résultats ont été validés par HPLC. / The goal of this thesis, in the frame of the ANR TRICETOX (CESA, 2013-2017), was to develop some alternative methods to conventional chromatographic methods for the monitoring of the β-triketone herbicides. These new analytical tools have to be easy to handle, fast, low-cost, and to respond to the requirements for the detection of these herbicides (critical value of 0.1 μg.L-1). The β-triketones specifically target the 4-hydroxyphenylpyruvate dioxygenase (HPPD) enzyme, involved in the carotenoids biosynthesis in plants ; its inhibition results in foliage bleaching of the treated plant. Two strategies have been considered, both based on the HPPD inhibition : a whole-cell colorimetric bioassay involving a recombinant E. coli expressing the HPPD from A. thaliana, and an electrochemical enzymatic biosensor. The principle of the bioassay is based on the ability of the recombinant E. coli clone to produce a soluble brown pigment from tyrosine catabolism. The addition of β-triketone induces the decrease of the pigment production in the medium. After optimization of the operational conditions, the LODs obtained for mesotrione, tembotrione, sulcotrione, and leptospermone were 0.069, 0.051, 0.038, and 20 μM, respectively. In the biosensor format, the purified HPPD enzyme was immobilized on the surface of a screen-printed graphite electrode. Using the free enzyme biosensor, LODs as low as 1.36-10 M, 1.25.10-11 M and 1.08.10-11 M were obtained for sulcotrione, mesotrione and tembotrione, respectively. Up to date, real samples have been analyzed using the bioassay and the results were validated by HPLC.