La perte et la fragmentation des habitats générées par les activités humaines érodent la diversité génétique intra-spécifique, entrainant l’extinction de populations chez de nombreuses espèces. Paradoxalement, des habitats artificiels comme les terrils du nord de la France favorisent l’installation de populations sauvages. Néanmoins leur localisation au sein d’un paysage très anthropisé interroge sur la pérennité des populations qu’ils hébergent. Cette étude visait à étudier la diversité génétique neutre des populations de Bufo calamita et Pelodytes punctatus, deux espèces d’amphibiens établies dans le bassin houiller et dans des habitats littoraux plus sauvages. Des approches de génétique des populations ont permis de décrire les effets de différents processus micro-évolutifs sur les niveaux de diversité génétique, depuis le processus biogéographique de colonisation des terrils jusqu’au régime d’appariement dans une population, en passant par une analyse multi-espèces de la connectivité paysagère. Les populations de B. calamita du bassin houiller présentent de forts niveaux de diversité génétique pouvant résulter d’introductions d’individus de diverses localités. Toutefois, dans le bassin houiller, une forte différenciation génétique s’observe chez les deux espèces. Cela s’explique au moins en partie par la présence de barrières aux flux de gènes entre populations qui, à long terme, pourrait compromettre le maintien des populations. Enfin, le succès reproducteur inégal des mâles de B. calamita, qui pourrait induire des baisses de niveau diversité génétique intra-population, semble associé à une compétition entre mâles et implique plusieurs stratégies d’appariements. / Human activities induce habitat loss and fragmentation that have an erosive effect on the level of intraspecific genetic diversity, decreasing the individual fitness and jeopardizing populations’ adaptive capability. Conversely, new human-made areas, such as spoil heaps of northern France, can provide suitable habitats for pioneering species. Spoil heaps being part of a highly human-fragmented landscape, the likelihood of population persistence is questioned given the scarcity of suitable habitats and the occurrence of potential barriers to dispersal. We studied the intraspecific genetic diversity of two anurans, Pelodytes punctatus and Bufo calamita, located in coalfield areas and semi-natural coastal habitats. We focused on the effects of micro-evolutionary processes of genetic drift and gene flow in shaping genetic structure. We studied (i) the biogeographical history of colonization of coalfield areas in B. calamita, (ii) the landscape connectivity using a multispecies approach, and (iii) the evolutionary determinants of variance in breeding success in B. calamita. In coalfield areas, B. calamita populations showed high levels of genetic diversity suggesting several independent colonization events. Nonetheless, marked local genetic discontinuities were observed within coalfield areas for both species, suggesting occurrence of environmental barriers impeding gene flow that may compromise population viability. Within a B. calamita population, we observed a polygynous mating system involving a possible decrease in genetic diversity. Our results suggested that variance in male mating success was linked to male-male competition and may imply distinct mating strategies.

Les espèces végétales invasives représentent une menace sérieuse pour l'homme dans la mesure où elles modifient et endommagent les écosystèmes du monde entier. La détermination des caractéristiques qui permettent aux espèces invasives de s'installer et de se développer avec succès dans les communautés résidentes est d'importance majeure. Comparer les performances des espèces invasives dans leur région d'indigénat et dans les régions exotiques envahies, d'une part, et mettre en relation ces performances avec celles des espèces indigènes co-occurrentes est une approche possible pour identifier ces caractéristiques. Cependant, ces comparaisons sont rarement appliquées et les données collectées ne permettent pas de comprendre complètement les circonstances de l'invasion. Cette thèse vise à combler cette lacune en cherchant à identifier les facteurs qui conduisent au succès invasif de l'érable sycomore (Acer pseudoplatanus L.), en France (où il est indigène uniquement au nord-est) et en Nouvelle Zélande (où il est exotique et envahissant). Les objectifs de cette thèse ont été posés dans trois chapitres. Nous avons commencé par étudier la distribution d'A. pseudoplatanus dans sa région d'indigénat en utilisant des techniques de modélisation de la distribution des espèces (Chapitre 1). Nous avons ensuite comparé les caractères fonctionnels et démographiques dans les régions d'indigénat et envahies, dans des conditions de lumière contrastées (Chapitre 2). Enfin, cette étude transcontinentale a été poursuivie en comparant les caractéristiques photosynthétiques et la plasticité phénotypique de l'érable sycomore par rapport aux espèces indigènes co-occurrentes, dans des conditions de lumière contrastées (Chapitre 3). Les résultats montrent que la distribution d'A. pseudoplatanus se décalera vers le sud et vers des altitudes plus élevées où les températures sont plus fraîches en France. Cependant, la distribution réalisée ne confirme pas les prédictions. Ainsi, nous pouvons conclure que l'extension de l'aire de répartition d’A. pseudoplatanus en France ne s'explique pas par les patrons de changement climatique. Les analyses comparées d'A. pseudoplatanus dans sa région d'indigénat et envahie permettent de conclure à de meilleures performances dans cette dernière. Les populations envahissantes étaient caractérisées par une meilleure tolérance à l'ombre, une plasticité phénotypique élevée, une meilleure utilisation des ressources et une croissance accrue des populations. Les comparaisons intra- et interspécifiques révèlent les meilleures performances d'A. pseudoplatanus par rapport aux espèces indigènes co-occurrentes, qui le positionnent à l'extrémité supérieure droite du spectre économique foliaire (leaf economic spectrum), témoignant d'un retour rapide sur investissement. L'efficacité de la photosynthése et de la respiration ajoutée à la plasticité phénotypique ont pu favoriser la supériorité d'A. pseudoplatanus sur les espèces co-occurrentes dans la région envahie. Bien que nous ne pouvons pas complètement exclure des différences génétiques entre les deux régions étudiées (France et Nouvelle-Zélande), nous concluons que le succès invasif pourrait être du à une pré-adaptation aux conditions environnementales prévalant dans les régions concernées en Nouvelle Zélande et/ou à une évolution post-introduction vers de meilleures performances, notamment en raison de l'absence de prédateurs et de pathogènes / Invasive plant species are often considered as a threat to biodiversity and ecosystem services worldwide. Determining what traits make an invasive plant species a successful invader and how this invader performs in the recipient communities are of major importance. These questions can be answered by comparing the performance of invasive plant species in both their native and invaded ranges on the first hand, and to their co-occurring native species on the other. However, these comparisons are rarely applied, and their paucity still undermines our understanding of drivers of invasiveness. Here we aim at filling these knowledge gaps, by exploring the factors that explain the success of an invasive tree species, sycamore maple (Acer pseudoplatanus L.) in temperate forests of France and New Zealand (the native and invaded ranges, respectively). The objectives of this thesis were met in three chapters of results. We started with the distribution of A. pseudoplatanus in its native range using species distribution modeling techniques (Chapter 1). Then, we compared its functional and demographic traits between its native and invaded ranges under different light conditions (Chapter 2). Finally, we compared its photosynthetic measurements and phenotypic plasticity to its native co-occurring species under sun and shade light conditions, in a cross-continental comparison (Chapter 3). Working on A. pseudoplatanus distribution, our results showed that A. pseudoplatanus is predicted to shift to South in latitude and upward in elevation where lower temperature is in France. However, the realized distribution did not confirm such predictions. Thus, we can conclude that A. pseudoplatanus is not following the climatic change patterns. Comparing A. pseudoplatanus in its native and invaded ranges ended up with better performances in the latter. Invasive populations were characterized by traits reflecting higher shade tolerance, phenotypic plasticity, population growth, and better use of resources. However, intra- and interspecific trait differences resulted in greater performance of A. pseudoplatanus over the native co-occurring tree species that enabled it filling a gap at the fast return end of the leaf economics spectrum in the invaded range. Increased photosynthetic rate and respiration efficiency in addition to phenotypic plasticity explained the superiority of A. pseudoplatanus over its co-occurring species in the invaded range. Although we cannot fully exclude genotypic differences between countries, we conclude that A. pseudoplatanus may have been pre-adapted to environmental conditions prevailing in New Zealand sites and/or evolved increased competitive ability following introduction as it is likely released from natural enemies.

Cette thèse concerne la combinatoire et l'algorithmique des cartes. En utilisant la théorie des espèces de Joyal, on parvient à des résultats énumératifs concernant les cartes non-étiquetées et étiquetées, enracinées ou non, en genre quelconque suivant leur nombre de faces et d'arêtes. Nous relions la combinatoire des cartes à l'asymptotique de la fonction de Airy par un rapprochement inattendu entre la série génératrice du nombre de cartes triangulaires et le développement asymptotique de la fonction de Airy. Nous donnons également un algorithme permettant de dresser une liste exhaustive des cartes triangulaires, en temps amorti constant pour le cas enraciné. / This thesis is about combinatoric and algorithmic aspects of maps. Using the species theory of Joyal, we get enumerative results concerning labeled and unlabeled maps both rooted or not, of any genus, by the number of their edges and faces. We relate the combinatorics of maps to the asymptotics of the Airy function by a unexpected matching of the generating series of triangular maps and the asymptotic development of the Airy function.We also give an algorithm able to produce an exhaustive list of triangular maps, in constant amortized time in the rooted case.

La région maritime du Nunavik, composé de l’est de la baie d’Hudson, du détroit d’Hudson et de la baie d’Ungava, est d’une importance capitale pour les populations Inuit qui y vivent grâce à son apport substantiel en nourriture et matériaux, en plus de permettre un passage des traditions et une cohésion sociale dans la communauté. Les Inuit consomment surtout du poisson et des mammifères marins comme le phoque et le béluga, des espèces particulièrement riches en composés essentiels comme les acides gras polyinsaturés et les pigments caroténoïdes, qui sont synthétisés par les microalgues à la base de la chaîne alimentaire marine. Cependant, les qualités nutritives de ces organismes sont susceptibles d’être altérées par la transformation rapide de l’environnement arctique. Ce projet avait pour but d’évaluer l’influence des paramètres physico-chimiques de l’eau sur la composition taxonomique et les qualités nutritives des microalgues marines au Nunavik pendant l’été en 2017 et en 2018. Les résultats ont révélé de forts contrastes entre les régions maritimes quant aux paramètres physico-chimiques; les eaux de la Baie d’Hudson était relativement chaudes, peu salées et peu alcalines, alors que celles du détroit d’Hudson et la baie d’Ungava étaient plutôt froides, salées et alcalines par comparaison. La composition taxonomique des communautés était très différente entre les deux années, avec une dominance de diatomées en 2017 et une transition vers une communauté comportant une proportion accrue de flagellés en 2018. Les contenus en pigments caroténoïdes étaient influencés négativement par la température, le pH ainsi que la contribution des flagellés à la communauté, mais étaient positivement influencés par la salinité et la contribution des diatomées. Le contenu en acide eicosapentaénoïque (EPA),un acide gras essentiel, était plutôt corrélé positivement à la salinité, au pH et à la contribution des diatomées, mais négativement à la température et à la contribution des flagellés. La température, la salinité et le pH ont aussi montré de fortes corrélations avec les proportions de diatomées et de flagellés, mettant en évidence une juxtaposition d’effets directs (via une réponse physiologique des microalgues) et indirects (liés à la composition des communautés) de l’environnement changeant de l’Arctique sur les propriétés nutritives des microalgues marines

Les bassins de rétention, infrastructures vertes servant à recueillir les eaux de ruissellement, sont de plus en plus utilisés dans la gestion des eaux pluviales le long des grands axes routiers. Or, la colonisation végétale associée à ces structures a été peu étudiée. Dans un contexte de forte diminution des superficies occupées par les milieux humides, la contribution de ces bassins au maintien de la diversité végétale associée aux milieux humides est d'un grand intérêt. L'objectif de l'étude est de comparer la diversité taxonomique et fonctionnelle des communautés végétales établies dans les bassins de rétention à celles d'écosystèmes de référence et d'évaluer l'influence de divers facteurs environnementaux locaux et régionaux sur la composition spécifique de ces communautés. Pour ce faire, 20 bassins de rétention autoroutiers localisés le long de quatre autoroutes du Québec ont été inventoriés et comparés à 40 milieux humides de référence, dont 20 étaient situés près d'une route et 20 autres à plus de 50 mètres d'une route. L'étude révèle que la composition spécifique différait grandement entre les bassins de rétention et les milieux humides de référence. Les bassins de rétention présentaient une richesse spécifique légèrement supérieure aux milieux humides de référence, alors que ces derniers avaient une diversité bêta nettement plus grande. L'inclinaison de la pente des berges ainsi que le pH et la conductivité de l'eau étaient plus élevés dans les bassins de rétention et ceux-ci présentaient une richesse fonctionnelle plus élevée, mais une divergence fonctionnelle plus faible que les milieux humides de référence. Nos résultats suggèrent que les bassins de rétention peuvent contribuer à la diversité végétale des milieux humides, mais leur apport est limité. Il est probable que cette contribution puisse être améliorée en modifiant les approches d'aménagement lors de leur conception. / Stormwater ponds, basins designed to collect surface flow water, are increasingly used for water management along the highways. However, few studies have been conducted on plant colonization in these green infrastructures. In a context where road development can lead to wetlands losses, assessing the ecological value of stormwater ponds is of great interest. This project aims to compare the taxonomic and functional diversity of plant communities established in stormwater ponds with the one found in reference wetlands and evaluate the effect of various local and environmental factors on those communities. Twenty stormwater ponds located along side four highways in the province of Quebec were surveyed and compared to 60 reference wetlands located in the same region, 20 of which along side a pavedroad and 20 others at more than 50 meters of a paved road. Our results show that species composition differed significantly between stormwater ponds and reference wetlands. Specific richness was slightly higher in stormwater ponds, but beta diversity was much higher in reference wetlands. The slope and water pH conductivity were all higher in stormwater ponds. Functional richness was higher in stormwater ponds, while functional divergence was lower. Our results suggest that stormwater ponds somewhat promote wetland plant diversity, but their contribution seems limited. However, modifications in their layout would likely enhance their ecological qualities.

Thèse ou mémoire avec insertion d'articles. / Dans les projets de restauration écologique, bien qu'un des buts soit communément de réintroduire des communautés végétales diversifiées, peu d'attention est généralement accordée au rétablissement de la diversité en bryophytes après la restauration. C'est notamment le cas des tourbières à sphaignes restaurées par la méthode de transfert de la couche muscinale (MTCM) après l'extraction mécanique de tourbe pour l'horticulture. Ce sont ces écosystèmes qui sont au cœur de la présente recherche, où les pools d'espèces de bryophytes et de lichens ont d'abord été comparés dans 41 paires de sites donneurs naturels - secteurs de tourbière restaurée. La proportion des espèces muscinales transférées des sites donneurs se rétablissant avec succès après la restauration (taux de transfert) a pu être établie à 69 ± 2 %, ou à en moyenne 13 des 18 espèces de bryophytes réintroduites. Seulement quatre espèces ont été identifiées comme récalcitrantes - présentes dans les sites donneurs, mais absentes des secteurs restaurés : Calypogeia neesiana, C. sphagnicola, Ptilidium ciliare et Sphagnum quinquefarium. La flore muscinale et lichénique des tourbières ayant servi de site donneur est, toutefois, moins diversifiée que celle des tourbières restaurées, où la richesse en bryophytes diminue au fil des années post-restauration. Après l'application de la MTCM, il y a expansion du tapis de sphaignes en régénération et recouvrement des substrats perturbés (e.g. tourbe à nu, soulèvement gélival, paille, litière). Cela entraîne la disparition progressive des bryophytes apparues spontanément - absentes du matériel transféré et souvent des espèces de début de succession, - permettant aux communautés muscinales des tourbières restaurées par MTCM d'évoluer vers celles typiques de leurs équivalents naturels, soit des tourbières de type « bog ouvert ». La méthode de restauration permet ainsi le rétablissement de la diversité de la bryoflore typique des tourbières à sphaignes, les bryophytes identifiées comme récalcitrantes étant surtout associées à des conditions ombragées, lesquelles peuvent ne pas être disponibles entre 6 et 26 ans post-restauration. Considérant que l'écosystème de référence ciblé par la restauration est, après tout, le « bog ouvert », aucune intervention autre que de laisser s'écouler davantage de temps depuis celle-ci n'est suggérée pour favoriser le rétablissement des quatre espèces récalcitrantes. / In ecological restoration projects, although one common goal is to reintroduce diverse plant communities, little attention is generally given to the restoration of bryophyte diversity. This is particularly the case for Sphagnum-dominated peatlands restored using the Moss Layer Transfer Technique (MLTT) after mechanical peat extraction for horticulture. These ecosystems are the focus of the present study, where the species pools of bryophytes and lichens were initially compared between 41 pairs of natural donor sites and restored peatland sectors. The proportion of transferred bryophyte species successfully re-establishing after restoration (transfer rate) was determined to be 69 ± 2% (13 out of 18 reintroduced bryophytes). Only four species were identified as recalcitrant - present in donor sites but absent in restored sectors: Calypogeia neesiana, C. sphagnicola, Ptilidium ciliare, and Sphagnum quinquefarium. However, the bryophyte and lichen flora of the donor peatlands was less diverse than that of the restored peatlands, where bryophyte richness decreased over the post-restoration years. Following MLTT application, there was expansion of regenerating Sphagnum cover and revegetation of disturbed substrates (e.g., bare peat, frost heaving, straw, litter). This led to the progressive disappearance of spontaneously established bryophytes, which are absent from the transferred material and often represent early successional species. As a result, the bryophyte communities of MLTT-restored peatlands evolved towards those typical of their natural counterparts, namely « open bog » type peatlands. The restoration method thus facilitates the recovery of typical bryophyte diversity in Sphagnum-dominated peatlands, as the recalcitrant bryophytes are mostly associated with shaded conditions that may not be available between 6 and 26 years post-restoration. Considering that the targeted reference ecosystem for restoration is ultimately the « open bog », no intervention other than allowing more time to elapse since restoration is suggested to promote the recovery of the four recalcitrant species.

info:eu-repo/semantics/nonPublished

Hybridization and genetic introgression are significant evolutionary processes playing a keyrole in the adaptation and diversification of species. In desert ants of the genus Cataglyphis,some species have evolved a remarkable reproductive strategy, termed social hybridogenesis,that relies on a perpetual hybridization between two sympatric, yet genetically distinct lineages.The non-reproductive workers systematically result from mating between partners of differentlineages; in contrast, queens and males are both produced asexually by parthenogenesis.Consequently, workers are all interlineage hybrids, whereas reproductives are all pure-lineageindividuals. Although several studies have been carried out on the reproductive strategies ofCataglyphis desert ants, the origin and the mechanisms underlying social hybridogenesis in thegenus remain unclear.In this thesis, I first examined three aspects associated to the persistence of socialhybridogenesis using the ant Cataglyphis mauritanica as a model. (i) I showed that the tightcaste – genotype association stems from a strong genetic influence on female caste fate.However, some degree of phenotypic plasticity was retained in hybrid as well as pure-lineagegenomes, although not expressed in natural conditions. (ii) The genetic survey of a largehybridogenetic population of C. mauritanica reveals that the two lineages occur with equalfrequency. Furthermore, restricted dispersal and parthenogenetic production of queens result ina mosaic of clonal patches. In contrast, males disperse over patches, ensuring successfulinterlineage mating. (iii) To determine whether mating between partners from the same geneticlineage participate to queen production, I simulated genetic data under various rates of sexualvs. asexual queen production. I found that genetic diversity within each lineage fits with theoccurrence a few sex; however, the 100% clonality hypothesis could not be discarded.I then investigated the evolutionary origin of social hybridogenesis in Cataglyphis. Bycharacterizing the reproductive system of 11 Cataglyphis species, five new instances of socialhybridogenesis were discovered. Inferences from phylogenetic analyses, including thesespecies and all Cataglyphis species for which reproductive information was available, indicatedthat this reproductive system independently evolved multiple times in the genus Cataglyphis.Overall, the results of this thesis highlight the singularities of a hybridogenesic systemassociated to queen parthenogenesis, which may have facilitated the repeated evolution ofdependent-lineages in Cataglyphis ants. / L’hybridation et l’introgression génétique jouent un rôle majeur dans l’adaptation et ladiversification des espèces. Chez les fourmis du désert du genre Cataglyphis, certaines espècesont évolué une stratégie de reproduction remarquable, appelée hybridogenèse sociale, reposantsur l’hybridation systématique entre deux lignées génétiquement distinctes. Les ouvrières nonreproductricessont issues de l’accouplement entre des partenaires de lignées distinctes ;enrevanche, les reines et les mâles sont produits de façon asexuée par parthénogenèse. Lesouvrières sont donc toutes des hybrides des deux lignées, alors que les individus reproducteurssont de pure-lignées. Bien que plusieurs études aient analysé les stratégies de reproduction desfourmis Cataglyphis, l’origine et le fonctionnement de l’hybridogenèse sociale au sein du genrerestent obscurs.Dans cette thèse, trois aspects associés au maintien de ce système ont premièrement étéétudiés en prenant la fourmi Cataglyphis mauritanica comme modèle. (i) La forte associationentre génotype et caste des femelles est lié à une forte influence génétique sur le déterminismede la caste. Néanmoins, une certaine plasticité phénotypique est maintenue dans les génomeshybrides et pure-lignée mais elle ne s’exprime pas en conditions naturelles. (ii) L’analysegénétique d’une population hybridogène de C. mauritanica montre que les deux lignées sontéquifréquentes. De plus, une dispersion limitée des reines ainsi que leur production parparthénogenèse mènent à la formation d’une mosaïque de patches clonaux. A l’inverse, lesmâles dispersent d’un patch à l’autre assurant les accouplements interlignées. (iii) Afin dedéterminer si les accouplements intralignées participent à la production des reines, des donnéesgénétiques ont été simulées sous différents taux de reproduction sexuée et asexuée. Les résultatsmontrent que la diversité génétique au sein de chaque lignée correspond à une faible fréquencede reproduction sexuée, bien que qu’un scénario avec 100% de clonalité ne puisse être écarté.Ensuite, l’origine évolutive de l’hybridogenèse sociale chez les Cataglyphis a étéanalysée. L’étude des systèmes reproducteurs de 11 espèces de Cataglyphis a permis ladécouverte de 5 nouveaux systèmes hybridogènes. Des analyses phylogénétiques, basées surces espèces et sur toutes les espèces de Cataglyphis pour lesquels le système reproducteur a étéprécédemment étudié, indiquent que ce système reproducteur aurait évolué plusieurs foisindépendamment au sein du genre Cataglyphis.En conclusion, les résultats de cette thèse soulignent les singularités d’un systèmehybridogène associé à la parthénogénèse des reines, qui a pu faciliter l’évolution répétée delignées dépendantes chez les fourmis Cataglyphis. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Les phosphoinositides (PIs) sont des phospholipides membranaires qui jouent un rôle crucial dans le contrôle de l'organisation spatio-temporelle de nombreuses voies de signalisation intracellulaire, du réarrangement du cytosquelette d'actine et du trafic de vésicules. Dans la plaquette, le métabolisme des PIs est particulièrement actif et génère, par le jeu de kinases, phosphatases et phospholipases spécifiques, des seconds messagers indispensables à l'activation plaquettaire, notamment le phosphatidylinositol 3,4,5-trisphosphate (PIP3). La première partie de la thèse concerne l'étude des différentes espèces moléculaires (composition en acides gras) des 4 grandes classes de PIs (PI, PIP, PIP2 et PIP3) dans les plaquettes humaines et de souris au repos ou lors de leur activation. Cette analyse, jamais réalisée précédemment, a été possible grâce à une technique de spectrométrie de masse (LC-MS), basée sur la méthylation avec le TMS-diazomethane des groupements phosphates des PIs. Cette étude montre une augmentation rapide et transitoire de 2 espèces moléculaires majoritaires de PIP3 lors d'une stimulation plaquettaire avec une réactivité différente des plaquettes humaines et de souris en réponse aux agonistes plaquettaires (thrombine et CRP). En utilisant des modèles murins présentant une inactivation des PI3-kinases (PI3K) dans la lignée mégacaryocytaire et des inhibiteurs spécifiques de PI3K, j'ai montré que l'isoforme PI3Kß (p110ß) de classe I est très majoritairement responsable de la production des diverses espèces moléculaires de PI(3,4,5)P3 en réponse à la thrombine ou au CRP alors que la PI3Ka (p110a) est faiblement impliquée. Les résultats montrent également une grande variété d'espèces moléculaires de PI et seulement 2 espèces moléculaires prédominantes pour les PIP, PIP2 et PIP3, aussi bien chez l'homme que chez la souris malgré des régimes alimentaires très différents. Nous montrons des différences importantes dans le métabolisme des espèces moléculaires de PI, PIP et PIP2 dans les plaquettes humaines et de souris lors de la stimulation. Dans cette étude, nous avons identifié pour la première fois des espèces moléculaires minoritaire de PIP2 mais qui augmentent de façon importante lors de la stimulation plaquettaire. Ce travail permet de dresser la première cartographie des différentes espèces moléculaires de PIs présents dans les plaquettes humaines et de souris et les modifications induites par leur activation. La deuxième partie de la thèse montre pour la première fois une localisation atypique du phosphatidylinositol 3- monophosphate (PI3P), dans le feuillet externe de la membrane plasmique plaquettaire. Je démontre que ce lipide minoritaire (environ 10% de PIP), connu pour être intracellulaire et impliqué dans le trafic vésiculaire, est également présent à la surface des plaquettes au repos. Aucun autre PI n'a pu être détecté dans le feuillet externe de la membrane plasmique plaquettaire. Ce résultat a été obtenu en utilisant différentes sondes fluorescentes se liant spécifiquement au PI3P et leurs contrôles mutées. Nous montrons que le traitement des plaquettes avec des enzymes métabolisant spécifiquement le PI3P (MTM1 et ABH) réduit significativement ce pool de PI3P. Les plaquettes de souris déficientes en PI3K de classe II et III présentent une diminution du PI3P de surface. De manière intéressante, ce pool externe de PI3P permet l'endocytose des protéines circulantes liant le PI3P, in vitro, ex vivo et in vivo. Les sondes PI3P spécifiques internalisées dans la plaquette sont stockées dans les granules a puis sécrétées lors de l'activation plaquettaire. Cette étude montre que le PI3P se comporte comme un récepteur permettant l'endocytose de protéines plasmatiques spécifiques. / Phosphoinositides (PIs) are membrane phospholipids that play a crucial role in controlling the spatiotemporal organization of many intracellular signaling pathways, actin cytoskeleton rearrangement, and vesicle trafficking. In platelet, the metabolism of PIs is highly active and generates, by the interplay of specific kinases, phosphatases and phospholipases, second messengers essential for platelet activation, in particular phosphatidylinositol 3,4,5-trisphosphate (PIP3). The first part of the thesis concerns the study of the different molecular species (fatty-acyl composition) of 4 PIs classes (PI, PIP, PIP2 and PIP3) in resting and stimulated human and mouse platelets. This analysis, never realized previously, was possible thanks to a mass spectrometry (LC-MS) technique, based on methylation of PIs phosphates groups with TMS- diazomethane. This study shows a rapid and transient increase in the 2 major molecular species of PIP3 during platelet stimulation with a different reactivity of human and mice platelets according to the used agonists (thrombin and CRP). Using mice models with selective deletion of PI3-kinases (PI3K) in the megakaryocyte lineage and specific PI3K inhibitor, I showed that the class I PI3Kß (p110ß) is the major isoform responsible for the production of the various molecular species of PIP3 in response to thrombin or CRP whereas class I PI3Ka (p110a) is weakly involved. The results also show a large variety of molecular species of PI while only 2 predominant molecular species for PIP, PIP2 and PIP3, both in humans and mice platelets despite very different diet. We show a significant difference in terms of PI, PIP and PIP2 molecular species metabolism in human and mice platelets during stimulation. In this study, we identified for the first time the presence of low-abundance molecular species of PIP2 but which increase significantly during platelet stimulation. This work constitutes the first comprehensive analysis of PIs molecular species and the changes in their actual mass during platelet stimulation. The second part of the thesis shows for the first time an atypical localization of phosphatidylinositol 3-monophosphate (PI3P), in the outer leaflet of the platelet plasma membrane. I demonstrate that this minor lipid (about 10% of PIP), known to be intracellular and involved in vesicular trafficking, is also present at the surface of resting platelet. No other PIs could be detected in the outer leaflet of the platelet plasma membrane. This result was obtained using fluorescent probes binding specifically to PI3P and their mutated controls. Treatment of platelets with PI3P specific metabolizing enzymes (MTM1 and ABH) significantly reduced this particular pool of PI3P. Class II and III PI3K deficient mouse platelets showed a decrease in surface PI3P. Interestingly, this external pool of PI3P was able to mediate endocytosis of circulating PI3P- binding proteins, in vitro, ex vivo and in vivo. Internalized specific PI3P probes were stored into platelets a-granules and could then be secreted during platelets activation. This study shows that PI3P acts as a receptor allowing endocytosis of specific plasma proteins.

Une présence en excès d'espèces réactives oxygénées induit un déséquilibre redox cellulaire pouvant conduire à des pathologies liées au stress oxydatif, notamment les pathologies cardiovasculaires. Connue et étudiée pour ses propriétés antioxydantes, l’astaxanthine, molécule de la famille des caroténoïdes, présente un intérêt thérapeutique potentiel. Cependant, sa structure chimique lui confère un caractère hydrophobe ainsi qu’une sensibilité à l’air, à la lumière et à la chaleur. Dans cette thèse, tout d’abord, un système de complexation de l’astaxanthine avec l’hydroxypropyl-b-cyclodextrine a été élaboré (CD-A). Nous démontrons que cette complexation améliore la stabilité de l’astaxanthine en solution aqueuse tout en préservant ses activités antioxydantes, mesurées par des méthodes chimiques et biologiques. L’action du CD-A semble être médiée par les voies de signalisation PTEN/AKT, Nrf2/OH1/NQO1 dans des cellules endothéliales soumises au stress oxydatif. Puis, afin de libérer l’astaxanthine in situ sur le site du stress, nous avons élaboré deux systèmes de type matriciel en PVA/dextrane ou en pullulane/dextrane chargés en CD-A. Nous avons évalué, comme preuve de concept, la faisabilité de ces dispositifs pour le traitement local de la pathologie d’ischémie/reperfusion. Les patchs de PVA/dextrane/CD-A ont montré une bonne compatibilité in vitro, ainsi qu’une grande stabilité et tenue mécanique sans modification des propriétés antioxydantes. Leur biocompatibilité in vivo et suturabilité au muscle cardiaque ont aussi été étudiées. Le deuxième système à base de pullulane/dextrane/CD-A a été évalué in vitro et in vivo dans un modèle d’ischémie/reperfusion du membre inférieur à différentes périodes d'implantation. Les résultats ont montré l’activation d’un mécanisme de défense normal lié à la présence d’un matériel étranger et une diminution de la translocation du Nrf2 pouvant indiquer un effet protecteur dans les tissus traités par le CD-A. Ce manuscrit présente des arguments en faveur du potentiel thérapeutique de systèmes de libération d’astaxanthine agissant au niveau du stress oxydatif lié aux pathologies cardiovasculaires. / An over concentration of reactive oxygen species induces a redox imbalance within the cell inducing oxidative tissue damage and leading to oxidative stress related diseases, particularly cardiovascular pathologies. Astaxanthin, a well-known and studied antioxidant molecule, member of the xanthophyll carotenoid family, presents an important therapeutic potential. However, the chemical structure confers to astaxanthin a hydrophobic character and renders it susceptible to air, light and temperate degradation. During this thesis, a carrier system based on astaxanthin inclusion within hydroxypropyl-β-cyclodextrin(CD-A) was developed. We demonstrate that after astaxanthin inclusion, not only its stability was enhanced by also the antioxidant scavenging capabilities were preserved, confirmed by chemical and biological tests. The action of CD-A seems to be mediated by PTEN/AKT, Nrf2/OH1/NQO1 signaling pathways of endothelial cells submitted to oxidative stress. Then, two systems based on PVA/dextran and Pullulan/Dextran loaded within CD-A were evaluated for astaxanthin in situ delivery in the stressed environment. The feasibility of using these systems in the local treatment of ischemia/reperfusion injury was evaluated as a proof of concept. PVA/Dextran patches showed good in vitro compatibility, high mechanical and stability properties, while preserving CD-A antioxidant capabilities, also the path suturability to the cardiac muscle and the in vivo biocompatibility were studied. The second system based on pullulan/dextran scaffolds were evaluated in vitro and in vivo in an ischemic/reperfusion model at different implantation periods. Results showed an inner body defense mechanism to foreign materials. Additionally, the Nrf2 translocation could indicate a protective effect of CD-A in treated tissues. This manuscript provides a support evidence of the therapeutic potential of CD astaxanthin delivery system, to act against oxidative stress linked to cardiovascular conditions.