Dans ce travail, nous avons étudié la dégradation de la sulfaclozine, un antibiotique, dans des solutions aqueuses par photocatalyse (TiO2 en suspensions) ainsi que par oxydation par les ions persulfate. L'utilisation d'inhibiteurs spécifiques (KI et alcools) nous a permis de comprendre l'intervention de chacune des espèces réactives (électrons, trous, radicaux •OH) dans la dégradation de la sulfaclozine. En outre, l'identifications des produits de dégradation par LC-MS/MS et le suivi de leur cinétique d'apparition et de disparition avec et sans alcool nous a permis de proposer un mécanisme de dégradation photocatalytique faisant intervenir les trous, les radicaux •OH, les électrons, et les radicaux O2•–. Nous avons également évalués plusieurs méthodes d'activation du persulfate (UV, irradiation solaire, UV/TiO2 et Fe(II)) afin de générer des radicaux SO4•– pour dégrader la sulfaclozine. Nous avons montré qu'à pH 7, le système présentant la plus grande efficacité quelque soit la concentration de persulfate, était le système UV/TiO2/K2S2O8. L'utilisation des inhibiteurs spécifiques des radicaux •OH et SO4•– a permis de constater que le pH a un effet important sur le rôle de chacun de ces radicaux dans la dégradation de la sulfaclozine. Les constantes de vitesse de la réaction de la sulfaclozine avec les radicaux •OH et SO4•– ont été déterminées et des valeurs proches ont été trouvées (?109 M-1s-1). Nous avons également étudié l'effet des principaux ions constituants de l'eau sur la dégradation de la sulfaclozine dans les trois systèmes suivants: UV/TiO2, UV/TiO2/K2S2O8 et UV/K2S2O8. Cette étude a montré que les bicarbonates et les phosphates accélèrent la dégradation photocatalytique alors qu'aucun effet n'a été observé dans le système UV/K2S2O8. En ce qui concerne les ions chlorures et nitrates nous avons montré qu'ils augmentaient l'adsorption de la sulfaclozine à la surface de TiO2 mais n'accéléraient pas significativement la réaction de dégradation / In this work, we studied the degradation of the antibiotic sulfaclozine in aqueous solutions by photocatalysis (on TiO2 suspensions) as well as by persulfate ions. The use of specific inhibitors (KI and alcohols) allowed us to understand the intervention of each of the reactive species (electrons, holes, radicals •OH) in the degradation of sulfaclozine. In addition, the identification of the by-products by LC-MS / MS and the monitoring of their appearance and disappearance kinetics, allowed us to propose a photocatalytic degradation mechanism involving TiO2 holes, •OH radicals, electrons, and O2•– radicals. We also evaluated several methods for persulfate activation (UV, sunlight, UV / TiO2 and Fe (II)) to generate SO4•–. We have shown that at pH 7, the system having the highest efficiency, regardless of persulfate concentration, was the UV/TiO2/K2S2O8 system. The use of specific inhibitors of •OH and SO4•– radicals showed that pH has a significant effect on the role of each of these radicals in the sulfaclozine degradation. Moreover, the reaction rate constants of sulfaclozine with •OH radicals and with SO4•– radicals were determined and close values were found (?109 M-1s-1). We also studied the effect of the main water constituents on the degradation of sulfaclozine in the following three systems: UV/TiO2, UV/TiO2/K2S2O8 and UV/K2S2O8. This study showed that bicarbonate and phosphate accelerated the photocatalytic degradation of sulfaclozine while no effect was observed in the UV/K2S2O8 system. Regarding chloride and nitrate ions, we obtained an enhancement in sulfaclozine adsorption on the surface of TiO2 but no significant enhancement of the degradation rate was observed

Parmi les nombreux effets bénéfiques des phospholipides on retient essentiellement leur rôle dans la protection du système cardio-vasculaire, l'amélioration de la mémoire et de l'apprentissage. Ces effets peuvent s'expliquer en partie par le fait que les phospholipides sont riches en acide gras polyinsaturés (acides eicosapentaénoïque et docosahexaénoïque) ou les acides gras essentiels. C’est pourquoi il nous est apparu comme étant important d’explorer des sources naturelles potentielles contenant des phospholipides polyinsaturés destinées au développement de produits alimentaires nouveaux supplémentés en phospholipides.Ce travail a permis de mettre au point des méthodes d’extraction, de purification et de séparation des phospholipides afin de caractèriser les sources naturelles de phospholipides polyinsaturés. Une supplémentation des aliments avec des phospholipides polyinsaturés ne peut être envisagé sans avoir une bonne connaissance de leur stabilité au cours de la transformation et de la conservation des aliments. Nous avons donc développé des méthodes d’identification des produits de dégradation des phospholipides et de détermination de leur cinétique d’oxydation pendant les traitements thermiques. Ainsi, nous avons montré que les phospholipides sont plus stables que les triacylglycérides, ceci étant du probablement à la présence d’un groupe aminé dans la tête polaire. / Among the numerous beneficial effects of phospholipides can highlight their role in protecting the cardiovascular system and improving memory and learning. These effects can be partially explained by the fact that phospholipids are rich in polyunsaturated (eicosapentaenoic and docosahexaenoic acids) or essential fatty acids. Thus, it is very significant to explore potential food sources containing polyunsaturated rich phospholipids for the development new food products supplemented with phospholipids.This work allowed a series method for the extraction, purification, separation and quantification of phospholipids in order to characterize the polyunsaturated phospholipid sources. Food supplementation with polyunsaturated phospholipids rises however the question of their stability during food processing at high temperature. Then we have developed methods to identify phospholipids degradation products and determine their kinetics of the oxidation during thermal treatment which is a widespread food processing.Phospholipids (PE and PC) are more stable than triacylglyceride, this is due to the presence of an amino group in the molecule.

Les conséquences des récents changements environnementaux sont déjà observables sur les écosystèmes du monde entier et menacent la biodiversité. Dans l'objectif de conserver les bénéfices que nous procurent les écosystèmes, l'enjeu est de comprendre et prédire la dynamique spatiale et temporelle des paysages et de la biodiversité afin de mieux anticiper les changements possibles et adapter les décisions de conservation. En zone de montagne, où l'environnement est très hétérogène, les effets combinés des modifications du climat et de l'agriculture sont susceptibles d'avoir un impact important sur les écosystèmes. La présente thèse a pour objectif principal de caractériser les espèces et les habitats vulnérables aux changements climatiques et changements d'utilisation des terres dans les Alpes Françaises. Elle apporte sa contribution en se basant sur des données accumulées par le Conservatoire Botanique National Alpin et le Parc national des Ecrins (PNE), et en utilisant trois angles d'approche complémentaires. Dans une première partie, les cadres théoriques expliquant la coexistence des espèces et leur répartition spatiale ont été testés empiriquement. Les patrons de rareté des plantes des Alpes françaises ont ainsi été reliés aux caractéristiques des espèces, mettant en évidence les compromis entre différentes stratégies fonctionnelles. Une seconde analyse de la répartition de 21 espèces cibles a démontré la différence entre les facteurs expliquant la présence d'une espèce à un endroit donné et ceux expliquant son abondance. Cette analyse a également permis de souligner l'importance de la dispersion et mis en évidence des dynamiques source-puits chez certaines espèces. La deuxième partie s'appuie sur les mêmes cadres théoriques et a consisté à développer un modèle dynamique de la structure et de la diversité de la végétation. Ce modèle a été calibré et validé sur la végétation du PNE. Une troisième partie porte son attention sur les évolutions possibles de la végétation sous plusieurs scénarios de changements climatiques et d'utilisation des terres. Les simulations ont montré qu'il est nécessaire de considérer la dynamique temporelle du fait que les conséquences d'un changement climatique peuvent être observées bien après la phase du changement. D'autre part, l'analyse a montré les effets conjugués que peuvent avoir les changements climatiques et la déprise agricole sur la structure de la végétation. Un tel modèle ouvre la voie à l'exploration de multiples scenarios, en permettant non seulement de décrire des paysages futurs potentiels mais aussi les états de transition qui devraient y mener. / On-going global changes have already affected ecosystems and threaten the biodiversity all over the world. In order to maintain the ecosystems services provided to humans and adapt conservation planning, the challenge is to improve our understanding of the mechanisms underlying the maintenance of biodiversity and to predict its response to global changes. In mountainous areas, where the environment is very heterogeneous, the modifications of both climate and land use are expected to strongly influence the landscapes and current biodiversity. This PhD thesis has for main objective to assess the vulnerability of species and habitat to environmental changes in the French Alps. It uses three different approaches and relies on the large databases accumulated by two institutions: the National Alpine Botanical Conservatory and the Ecrins National Park (PNE). The first part of the PhD confronts theoretical hypotheses for species coexistence to observations and describes the characteristics of the regional flora. The species ecological niche breadth has been estimated and related to other rarity facets and trade-off between plant functional strategies. A second analysis disentangles the drivers of the presence or the local abundance of 21 focal species and highlights the importance of the dispersion and the source-sink dynamics. The second part is based on the same conceptual background and aims to develop a dynamic model of the vegetation structure and diversity. The model has been validated for the vegetation of the PNE. The last part proposes an application of this dynamic model to provide multiple biodiversity scenarios in respect to change in both climate and land management. The simulations showed that the consequences of climate change might be visible only after a certain time-lag, demonstrating the interest of considering the spatial but also temporal vegetation dynamics. Furthermore, the analysis pointed out the importance of the interplay effects between climate and land use abandonment. Such a model should pave the way for the exploration of multiples scenarios and will be able to describe not only the potential future landscapes but also the transition states leading to it.

La PCR universelle ciblant le gène codant pour l'ARNr 16S à l'aide d'amorces universelles, a d'abord été développée pour des études phylogénétiques. En effet ce gène est universellement retrouvé chez les bactéries et sa fonction est conservée. Ainsi, il peut servir d'« horloge moléculaire » pour mesurer les distances phylogénétiques entre les différentes espèces bactériennes. La PCR universelle a ensuite été appliquée en microbiologie clinique dans deux domaines distincts : la détection et l'identification bactériennes. Dans ce travail, nous avons évalué l'applicabilité de la PCR « universelle » 16S comme outil diagnostique dans un centre hospitalier universitaire (hôpital la Timone, Marseille, France). Tout d'abord, nous avons décrit comment la PCR universelle permet l'identification de souches bactériennes mal identifiées par les techniques phénotypiques conventionnelles. Puis, nous avons montré que la PCR universelle peut être utilisée pour détecter l'ADN bactérien dans des prélèvements à culture négative, soit parce que le patient a reçu une antibiothérapie préalable, soit parce que le microorganisme responsable est de croissance difficile. Enfin, nous avons montré que la PCR 16S utilisée pour l'identification permet de mettre en évidence des souches susceptibles de représenter de nouvelles espèces et/ou de nouveaux genres bactériens. Ainsi, la PCR universelle est applicable dans un laboratoire de bactériologie de routine dans les trois objectifs ci-dessus. Elle permet une identification précise des souches bactériennes et l'amélioration du diagnostic des infections associées à des cultures négatives et, par là-même, l'amélioration de la prise en charge des patients. / Broad-range 16S rDNA PCR using universal primers was first developed for phylogenetic purpose since 16S rRNA gene is found in every bacterial species with a conserved function; consequently 16S rRNA gene can be used as a molecular clock for assessing bacterial phylogeny. Broad-range PCR was then applied to medical microbiological diagnosis in two distinct fields: molecular detection and bacteria identification. In the present work, we evaluated the applicability of broad-range PCR as a diagnostic tool in a teaching hospital (Timone Hospital, Marseilles, France). First, we showed that broad-range PCR allows identification of bacteria obtained in culture but misidentified by conventional phenotypic methods. Second, we showed that universal PCR permits bacterial detection in culture-negative infection. Third, we exemplified that using broad-range PCR is a valuable tool to identify new bacterial species and/or genera. Consequently, universal PCR is applicable in routine laboratories in the three above fields; it allows a more accurate identification of bacterial strains and permits to diagnose culture-negative bacterial infections, thus improving patient's management. It also improves our knowledge of infectious diseases together with bacterial diversity and phylogeny. Although universal PCR presents certain limitations (discussed in this work), it remains today the gold-standard for molecular identification and detection in routine laboratories.

Les changements globaux provoquent une disparition accélérée des espèces endémiques. Il apparait crucial de quantifier les risques potentiels d’extinction en relation avec les changements climatiques liés à l’activité anthropique, et particulièrement pour les espèces dont l’aire de répartition est restreinte. Dans ce travail de thèse je me suis intéressé aux effets des changements globaux sur le complexe de la truite du Mexique qui vit dans le nord-ouest du Mexique. Ce complexe représente le groupe des salmonidés avec la distribution la plus méridionale au monde, avec seulement deux taxa décrits : la truite dorée mexicaine (Oncorhynchus chrysogaster) et la truite de San Pedro Mártir (O. mykiss nelsoni).En tant qu’espèce montagnarde d’altitude, ces salmonidés sont très vulnérables aux effets des changements globaux, et particulièrement au changement climatique et à l’introduction d’espèces exotiques pour l’aquaculture, comme la truite arc en ciel. Les objectifs généraux de cette thèse étaient de déterminer les relations entre les processus micro-évolutifs chez la truite mexicaine dorée, ainsi que la structure spatiale de leur habitat qui définissent les risques d’extinction engendrés par les changements globaux.Afin de répondre à ces questions, j’ai appliqué aux écosystèmes de rivières une approche de génétique du paysage intégrant différentes échelles spatiales à différents niveaux taxonomiques, ainsi j’ai appliqué des analyses de génétique des populations, des analyses de système d’information géographique et de modélisation de la distribution des espèces, ainsi que des simulations démo-génétiques.Initialement, les analyses de génétique des populations réalisées sur 11 loci microstallites nous ont permis de mettre en évidence une structure génétique spatialisée pour l’ensemble du complexe des truites mexicaines, ainsi qu’une introgression génétique chez la truite endémique. Ces résultats ont été confirmés par d’autres analyses utilisant un plus grand nombre de microsatellites et de marqueurs SNP. Une étude plus fine centrée sur O. chrysogaster et combinant simulations génétiques et distribution de l’espèce a permis de définir les caractéristiques des paysages de rivières comme les principaux déterminants de la structure génétique des populations natives, voire comme des barrières aux flux de gènes. Pour cette espèce, j’ai également généré une base de données de 9676 SNP grâce aux techniques de séquençage de nouvelles génération et mis en évidence une structure génétique cryptique chez O. chrysogaster. Une approche de génomique du paysage a révélé une influence significative des variables physiques des rivières sur la structuration génétique neutre et adaptative de la truite dorée mexicaine. / The combined effect of different threats has caused an accelerated loss of biodiversity in endemic species. Then, it is crucial to quantify potential extinction risks as consequence of global change related with human activities, especially in range restricted species. An example of that situation is represented by the native Mexican trout complex inhabiting the highlands of northwest Mexico and representing the group of salmonids with the southernmost distribution in the world, with the Mexican golden trout (Oncorhynchus chrysogaster) and the coastal nelson trout (O. mykiss nelsoni) as the only described species for this complex.However, as mountaintop species, these salmonids are highly vulnerable to global change effects, mainly by climate change and the introduction of the exotic rainbow trout for aquaculture purposes. The overall aim of this PhD project is to assess the possible relationships between microevolutionary processes of the Mexican golden trout, as well as the spatial structure of their habitat defining extinction risks derived by global change.To address those questions, a riverscape genetics approach was applied at different spatial scales and taxonomic levels including population genetics analyses based on neutral microsatellite markers and Next Generation Sequencing (NGS), G.I.S. (Geographic Information Systems; riverscape characterizations), species distribution modeling and demo-genetic simulations.Initially, population genetics analyses of 11 microsatellite loci revealed a spatial genetic structure for the entire Mexican trout complex as well as genetic introgression for native trout collected in aquaculture farm proximities, these results were corroborated by other using more microsatellite and SNPs markers. Moreover, focusing on O. chrysogaster, species distribution models and demogetic simulations defined riverscape as the main factor driving native population genetic structure, and as a boundary against exotic introgression. Additionally, 9,676 SNP’s were generated by NGS techniques defining a cryptic genetic structure for O. chrysogaster. Finally, landscape genomics approaches revealed a significant influence of riverscape factors on the neutral and adaptive genetic structure of the species.

Les regroupements d'’animaux forment sans doute l’'un des plus fréquents comportements collectifs et peuvent considérablement varier en taille, en forme et en stabilité. Ces structures émergent souvent de processus simples d’'interattraction, basés sur l’'amplification d'’un signal d'’agrégation.Pour autant, la compréhension de la modulation des décisions collectives selon le contexte social et environnemental nécessite une approche globale et multifactorielle. En outre, la complexité du tissu liant les interactions individuelles, l’'environnement et les structures collectives en résultant reste encore mal connue.Les isopodes terrestres forment un groupe remarquable de crustacés terrestres particulièrement grégaires. Dans un premier volet de ce document, nous nous intéressons à la sensibilité de leur comportement d’'agrégation aux facteurs biotiques (densité de congénères, présence de différentes espèces) et abiotiques (luminosité, présence d’hétérogénéités environnementales). Dans un second volet, nous nous intéresserons aux valeurs adaptatives de leur comportement d’'agrégation, c'’est-à-dire aux bénéfices individuels tirés du groupe, notamment au regard de la dessiccation corporelle.Nos résultats montrent principalement que (1) l’'agrégation chez les isopodes terrestres est le fruit d'’un équilibre entre des préférences individuelles pour les hétérogénéités de l’'environnement et d’'une interattraction sociale. Particulièrement, (2) cette composante sociale se caractérise par une modulation des comportements individuels selon la taille du groupe :le temps passé dans l'’agrégat par chaque individu augmente avec le nombre de congénères suite à un effet synergique d’'attraction et de rétention des congénères. Cet effet est à la base des processus d'’amplification nécessaire à l’'émergence d'’un agrégat (3). Par ailleurs, (4) la forme sigmoïdale des fonctions mathématiques sous-jacentes conduisent à effet de seuil densité-dépendant, impliquant un nombre minimum d’'individu pour qu'’un agrégat puisse émerger. Ces règles élémentaires conduisent à une régulation importante de la taille des groupes et de leur distribution spatio-temporelle dans l’'environnement (5). Elles sont également à l’œ'oeuvre dans l’'établissement de groupes mixtes (i.e. composés de plusieurs espèces)dans lesquels nous montrons des processus d'’amplification fortement partagés entre les espèces mais pour lesquels le poids accordé aux informations hétérospécifiques est plus faible (6). Nous discutons de la nature des interactions possiblement impliqués dans l’'émergence des groupes,notamment à travers des modèles de contagion sociale impliquant une mise en repos collective (7). Enfin, (8) nous montrons une relation entre la conformation spatiale des individus agrégés, la taille des groupes et les bénéfices individuels non-linéaires tirés du groupe. L'’ensemble de ces résultats est discuté dans le contexte générique des phénomènes auto-organisés observés chez de nombreux vertébrés et invertébrés grégaires. Nous discutons pour finir de l'’intérêt des isopodes terrestres dans la compréhension du rôle des groupements collectifs dans les transitions écologiques majeures. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Les sols enrichis en éléments traces métalliques, encore appelés sols métallifères, constituent un modèle original pour l’étude des processus écologiques et évolutifs opérant au sein de la végétation qui y est associée. Au Sud-Est de l’Afrique centrale, dans l’ex-province du Katanga, une succession d’affleurements naturels de roches enrichies en cuivre (Cu) et en cobalt (Co), uniques en leur genre à la surface de la terre, forment le très célèbre « Arc Cuprifère Katangais ». De véritables « collines de cuivre », isolées géographiquement dans une matrice de forêt claire, s’étendent sur plus de 300 Km et constituent des écosystèmes remarquables attirant l’attention de chercheurs depuis plus d’un demi-siècle.Les conditions écologiques extrêmes des collines de Cu et de Co, liées principalement à des concentrations métalliques élevées dans les sols (1 000 à 10 000 fois supérieures aux sols normaux), ont sélectionné des végétations hautement originales et uniques composées de métallophytes, aussi appelées cupro-cobaltophytes, pouvant toutefois présenter des niches écologiques très variables. Certaines de ces plantes possèdent même la fascinante particularité d’accumuler le Cu et/ou le Co dans leurs tissus foliaires à des niveaux de concentrations extrêmement toxiques pour des plantes normales, et sont qualifiées arbitrairement d’hyperaccumulatrices. À ce jour, de fortes variations d’accumulation du Cu et du Co encore mal comprises sont observées chez ces cupro-cobaltophytes. Celles-ci pourraient être expliquées par une variation de la disponibilité du Cu et du Co dans les sols, par une variabilité des mécanismes de tolérance au Cu et au Co, et par une variation de la capacité à accumuler ces métaux.Certaines cupro-cobaltophytes sont restreintes de ces habitats métallifères hors-normes, et d’autres se distribuent plus largement, possédant également des populations au sein d’habitats non-métallifères, en savane ou en forêt, sur sol normal. Ces dernières, à plus large distribution écologique, sont qualifiées de cupro-cobaltophytes facultatives, et constituent des modèles biologiques hautement intéressants pour étudier les processus écologiques et évolutifs liés à la tolérance et l’accumulation du Cu et du Co.La biogéochimie, l’écologie et l’évolution de la tolérance et de l’accumulation du Cu et du Co chez les cupro-cobaltophytes facultatives restent à ce jour peu connues, surtout pour le Co. La stratégie de recherche repose sur une approche interdisciplinaire (biogéochimie, écologie fonctionnelle et écologie évolutive) qui s’articule autour de travaux réalisés à la fois sur le terrain et en conditions contrôlées :sur un sol et en hydroponie. Chez une métallophyte facultative modèle à large amplitude écogéographique :Anisopappus chinensis (Asteraceae), la thèse s’attache à :(i) caractériser la variation phénotypique de l’accumulation du Cu et du Co et connaître les facteurs édaphiques qui l’influence, pour mieux comprendre la disponibilité du Cu et du Co dans les sols métallifères, (ii) tester l’influence de facteurs chimiques du sol sur la mobilité du Cu et du Co dans les sols et sur l’accumulation foliaire de Cu et de Co, (iii) étudier la réponse adaptative de populations métallicoles et non-métallicoles provenant d’habitats très contrastés, et leur réponse plastique au Co, (iv) examiner la variabilité génétique de la capacité à tolérer et à accumuler le Cu et le Co entre des populations métallicoles et non-métallicoles.Les variations d’accumulation de Cu et de Co observées au sein des populations métallicoles d’A. chinensis seraient en grande partie influencées par la teneur en matière organique et les concentrations totales en manganèse et en fer des sols de la zone racinaire. Le Cu et le Co potentiellement dans la solution du sol ne sembleraient pas être les seules fractions expliquant les variations d’accumulation. Les concentrations de Cu et de Co liées respectivement aux oxydes de manganèse et à la matière organique pourraient également représenter une concentration significativement disponible pour les plantes. En culture, une variation dans la mobilité du Cu et du Co dans le sol n’expliquait pas nécessairement une variation dans les concentrations foliaires mesurées chez A. chinensis. La disponibilité du Cu et du Co en milieu métallifère est un concept difficile à appréhender, élément- et espèce-dépendant, qui serait la résultante d’interactions biogéochimiques complexes à l’échelle de la rhizosphère, impliquant les microorganismes.Il existe une réponse adaptative à la diversité d’habitats chez A. chinensis traduite par des hauteurs de plantes et surfaces de feuilles plus faibles chez les populations métallicoles étudiées. Malgré des sols très contrastés chimiquement entre habitats métallifères et non-métallifères, très peu de variations intraspécifiques de la surface foliaire spécifique et des concentrations foliaires en nutriments ont été observées. La très faible réponse plastique au Co chez les populations étudiées d’A. chinensis semble mettre en évidence une homéostasiedes traits fonctionnels foliaires mesurés, qui pourrait expliquer la large niche écologique de l’espèce.La tolérance au Cu n’est pas un attribut vérifié à l’échelle de l’espèce chez A. chinensis. Celle-ci semblerait s’exprimer dans des conditions édaphiques bien particulières sur les sols métallifères, et pourrait être le fruit de processus rhizosphériques impliquant les microorganismes. Une différenciation génétique de la tolérance au Co a été observée chez les populations métallicoles des sols enrichis en Co. Une relation positive entre le degré de tolérance au Co et le niveau de concentration en Co dans le sol natif existerait. Pour la première fois chez une métallophyte, une variation génétique de l’accumulation de Co a été mise en évidence. L’hyperaccumulation du Cu et du Co chez les métallophytes, à de faibles concentrations disponibles dans les sols, n’existerait pas. Anisopappus chinensis provenant de sols enrichis en Co constitue un matériel végétal remarquable à valoriser, puisque s’exprimant comme une véritable accumulatrice de Co en conditions contrôlées. / Soils enriched in trace metal elements (TE) (i.e. metalliferous soils) constitute original model systems to study ecological and evolutionary processes occurring among their associated vegetation. In Southeastern central Africa (Katanga), a unique succession of natural copper (Cu) and cobalt (Co) outcrops occurs; the so-called “Katangan Copperbelt”. Here, scattered over 300 Km, geographically isolated “copper hills” form remarkable ecosystems that strongly contrast with the surrounding clear forest.Soil Cu and Co concentrations of those hills can be 1000- to 10 000-fold higher than in normal soils. These extreme ecological conditions have selected a unique vegetation of metallophytes, also called cupro-cobaltophytes. Some plants have the fascinating peculiarity to accumulate Cu and Co in their tissues up to extremely phytotoxic concentrations and are called “hyperaccumulators”. High misunderstood inter and intraspecific variations of Cu and Co accumulation are observed within this flora. These variations could be explained by variations in Cu and Co availability in soils, but also by inter and intraspecific variations in Cu and Co tolerance mechanisms and capacity to accumulate Cu and Co.Some cupro-cobaltophytes are restricted to metalliferous habitats (i.e. endemic metallophytes) and some are widely distributed, with populations on normal soils (i.e. facultative metallophytes). These latter are of high interest to study the ecology and evolution of Cu and Co tolerance and accumulation.Biogeochemistry, ecology and evolution of Cu and Co tolerance and accumulation in facultative cupro-cobaltophytes remains poorly understood, especially for Co. Research strategy was to develop a transdisciplinary approach (biogeochemistry, functional ecology and evolutionary ecology) based on field works and experiments (using soil or nutrient solution). For Anisopappus chinensis (Asteraceae), a broad-niched and geographically widespread facultative metallophyte chosen as model species, this PhD thesis aims at: (i) investigate the phenotypic variation of Cu and Co accumulation, and the influencing soil chemical factors, to understand better Cu and Co availability in metalliferous soils, (ii) test the influence of soil chemical factors on Cu and Co mobility in soil and accumulation, (iii) studyadaptive response of metallicolous (M) and non-metallicolous (NM) populations from contrasted habitats, and their plastic response to Co, (iv) examine the genetic variation in Cu and Co tolerance and accumulation between M and NM populations.Copper and Co accumulation variations among M populations of A. chinensis are clearly influenced by organic matter content and soil total manganese and iron concentrations in the rooting zone. Mobile Cu and Co concentrations, potentially in the soil solution, would not only explain Cu and Co accumulation variations. Copper and Co bound to respectively manganese oxides and organic matter could also represent Cu and Co available concentrations for plants. In experimental conditions, variations in Cu and Co mobility would not necessary explained variations in foliar Cu and Co concentrations in A. chinensis. Copper and Co availability is a complex element- and species-specific mechanism, closely related to all biogeochemical processes that occur in the rhizosphere. Important role of microorganisms is expected.Adaptive response to habitats has been highlighted for A. chinensis. Metallicolous plants had consistently lower height and leaf size than NM plants. Despite strong contrast in the soil chemistry between metalliferous and non-metalliferous habitats, very few variations in specific leaf area and leaf nutrient concentrations was observed between M and NM populations. The low plastic response to Co seems to reveal homeostasis of the studied functional leaf traits, which might explain the broad ecological niche of the species.Tolerance to Cu is not constitutive of A. chinensis and would be express under specific growth conditions in nature. Expression of Cu tolerance could be the result of specific soil-plant-microorganisms processes. Genetic differentiation in Co tolerance has been demonstrated in M populations from Co-enriched soils. Positive relationship between the level of tolerance to Co and the concentration of Co in the native soil may exist. Genetic variability of Co accumulation has been demonstrated for the first time in a metallophyte. Cu and Co hyperaccumulation at low available concentration in the soil would not exist in metallophytes. Anisopappus chinensis form Co-enriched soils expressed as a genuine Co accumulator and thus, constitute an interesting valuable biological model. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

La maladie d'Alzheimer (MA) est la forme la plus fréquente de démence chez les personnes âgées. L'une de ses caractéristiques est la formation extracellulaire de plaques séniles dans le cerveau des malades, composées du peptide Amyloïde-ß (Aß) sous forme agrégée et d'ions métalliques tels que le cuivre. Le peptide Aß forme un complexe avec les ions cuivre, capable de catalyser la formation d'espèces réactives de l'oxygène (ERO), en présence d'un réducteur tel que l'ascorbate. Ces espèces oxydantes sont délétères pour les molécules environnantes, ainsi que pour le peptide Aß lui-même. Etant proche du site de production des ERO, Aß est une cible privilégiée, notamment pour le radical hydroxyle HO*. L'objectif de ce travail a été d'étudier la réaction de production des ERO par le système Aß/Cu/ascorbate, de caractériser les dommages oxydatifs subis par Aß et d'évaluer les conséquences de l'oxydation de Aß sur la production des ERO, la coordination des ions métalliques et l'agrégation. Différentes techniques spectroscopiques ont été utilisées, notamment la spectrométrie de masse (MS), la spectroscopie de fluorescence, la résonnance paramagnétique électronique (RPE) et l'absorption de rayons X (XANES). Les sites d'oxydation du peptide Aß ont été étudiés par spectrométrie de masse (MS et MS/MS). Grâce à l'utilisation des outils de la protéomique et de la spectrométrie de masse à haute-résolution (HRMS), les acides aminés oxydés du peptide Aß ont été identifiés. Ainsi, Asp1, His13 et His14 sont les cibles privilégiées de l'attaque de HO*. Ce résultat était attendu puisque ces résidus sont impliqués dans la coordination du cuivre, par l'intermédiaire duquel les ERO sont directement générées. L'impact de l'oxydation du peptide sur la coordination des ions métalliques Cu(II), Cu(I) et Zn(II), la production de ERO ainsi que sur l'agrégation du peptide a été étudié. Les résultats ont montré que l'oxydation du peptide induit un changement de coordination du Zn(II) ainsi que des deux états d'oxydation du cuivre, menant à une augmentation de la production de ERO. De plus, l'oxydation de Aß a également un impact sur l'agrégation, ne privilégiant pas la formation de fibrilles. Le mode de coordination du complexe Cu-Aß lors de la production des ERO a été déduit de l'étude d'une série de peptides Aß comprenant un ou plusieurs acides aminés mutés. L'hypothèse proposant que les acides aminés oxydés sont ceux liés au cuivre lors de la production des ERO (Asp1, His13 et 14) a été renforcée, la mutation de Asp1 ou des deux His13 et 14 ayant un impact direct sur la production des ERO. Enfin, les effets pro- et anti-oxydants de l'ascorbate ont été étudiés, montrant que, sur le système Cu-Aß, l'ascorbate n'exerce ses propriétés anti-oxydantes qu'à forte concentration pour les molécules environnantes, mais qu'il n'a aucun effet protecteur sur le peptide Aß lui-même. / Alzheimer's Disease (AD) is the most frequent for of dementia in the elderly. A hallmark of AD is the extracellular formation of senile plaques in the brain of AD subjects, composed of the Amyloid-ß peptide (Aß) under aggregated form with metal ions such as copper ions. Aß can form a complex with copper ions, able to catalyze reactive oxygen species (ROS) formation in the presence of a reducing agent such as ascorbate. These oxidative species can oxidize the surrounding molecules and the Aß peptide itself. Being close to the production site of ROS, Aß is the preferential target, especially for the hydroxyl radical HO*. The aim of this work was to study the ROS production by the Aß/Cu/ascorbate system, to characterize the oxidation undergone by Aß and to evaluate the consequences of Aß oxidation on ROS production, metal ions coordination and aggregation. Several spectroscopic techniques have been used, in particular mass spectrometry (MS), fluorescence spectroscopy, electron paramagnetic resonance (EPR) and X-Ray absorption spectroscopy (XANES). The oxidation sites of Aß have been studied by mass spectrometry (MS and MS/MS). Thanks to the use of proteomic tools and high-resolution mass spectrometry (HRMS), the oxidized amino acid residues have been identified. Asp1, His 13 and His14 have been found to be the preferential targets for HO* on Aß. This result was expected as these residues are involved in copper coordination, from which the ROS are generated. The impact of Aß oxidation on Cu(II), Cu(I) and Zn(II) on metal ions coordination, on ROS production and on Aß aggregation has been studied. Results have shown that Aß oxidation induces a change of coordination of Zn(II) as well as Cu(II) and Cu(I), leading to an increase of ROS production. Moreover, Aß oxidation has also an impact on aggregation, as it does not favor fibrils formation. The Cu-Aß binding mode during ROS production has been deduced from the study of a series of mutated Aß peptides. The hypothesis, in which the amino acid residues bound to Cu during the ROS production are the oxidized one (Asp1, His 13 and His14) has been corroborated by the results of this study, the mutation of Asp1 or the two His having an impact on ROS production. Finally, the pro- and antioxidants effects of ascorbate have been investigated, showing that, on the Cu-Aß system, ascorbate only has antioxidant properties at high concentration for surrounding molecules, but does not exhibit any protecting effect on Aß itself.

Au cours de ce travail, nous nous sommes attachés à étudier certaines réponses cellulaires secondaires à l’activation des récepteurs purinergiques P2X dans deux modèles différents, les macrophages péritonéaux et les cellules des glandes sous-maxillaires. Ces cellules contribuent à notre immunité innée, soit tournée vers l’intérieur (macrophages), soit vers l’extérieur (glandes sous-maxillaires).<p><p>Nous avons dans un premier temps confirmé par Western blot et par des dosages de la concentration intracellulaire de calcium ([Ca2+]i) que les deux types de cellules étudiés expriment des récepteurs P2X4 et P2X7 fonctionnels.<p><p>Nous nous sommes alors concentrés sur deux réponses impliquées dans la protection de l’hôte contre les agressions et l’élimination de pathogènes :la production d’espèces réactives de l’oxygène (ROS) ainsi que la sécrétion de la cytokine pro-inflammatoire interleukine-1beta (IL-1beta). Nos résultats montrent que la production de ROS en réponse à l’ATP extracellulaire est secondaire à l’activation d’une NADPH oxydase dans les deux types de cellules. Cette réponse est médiée par les récepteurs P2X7 ainsi que, dans les macrophages, par d’autres récepteurs purinergiques comme par exemple les récepteurs P2X4 et des récepteurs P2Y. Dans les glandes exocrines, contrairement aux macrophages, la protéine kinase C ainsi que ERK1/2 interviennent dans l’activation de la NADPH oxydase. <p><p>Par la suite nous avons comparé la régulation de l’expression et de la sécrétion d’IL-1beta par les macrophages et les glandes sous-maxillaires. Nous avons observé que l’IL-1beta est présente dans la salive collectée chez des souris injectées par de la pilocarpine. Des analyses par ELISA, RT-PCR et Western blot montrent que la cytokine est exprimée de manière constitutive par les cellules acineuses et ductales des glandes sous-maxillaires, à un niveau plus élevé que dans les macrophages. Contrairement aux cellules phagocytaires, l’expression de la cytokine dans les cellules des glandes salivaires n’est pas augmentée suite à la stimulation par des lipopolysaccharides. De même, dans ces cellules l’ATP n’a pas provoqué la sécrétion d’IL-1beta malgré l’efflux de K+ secondaire à l’activation des récepteurs P2X7. <p><p>Dans une dernière série d’expériences nous avons évalué les effets du peptide antimicrobien CRAMP sur les macrophages murins. Le CRAMP a inhibé toutes les réponses secondaires à l’activation des récepteurs P2X7 (ouverture du canal cationique, formation de pore, production de ROS, libération d’IL-1beta, d’acide oléique et de lactate déshydrogénase). L’inhibition par le CRAMP de l’augmentation de la [Ca2+]i en réponse à l’ATP n’était pas médiée par les récepteurs aux peptides formylés car les agonistes de ces récepteurs n’ont pas bloqué cette augmentation. Le CRAMP n’a pas eu d’effet sur l’augmentation de la [Ca2+]i secondaire à l’activation des récepteurs P2X4 par une combinaison d’ATP et d’ivermectine.<p><p>Nos expériences ont révélé que les récepteurs P2X7 sont couplés à diverses voies de signalisation dans les macrophages et dans les glandes exocrines. Les voies activées diffèrent en fonction du type de cellules. Nous avons également conclu que les peptides antimicrobiens de la famille de cathélicidines ne sont pas des agonistes universels des récepteurs P2X7.<p><p><p><p><p> / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques / info:eu-repo/semantics/nonPublished

L’objectif de ces travaux de thèse est la reconnaissance automatique des espèces d’arbres à partir de scans laser terrestres, information indispensable en inventaire forestier. Pour y répondre, nous proposons différentes méthodes de reconnaissance d’espèce basées sur la texture géométrique 3D des écorces.Ces différentes méthodes utilisent la séquence de traitement suivante : une étape de prétraitement, une étape de segmentation, une étape d’extraction des caractéristiques et une dernière étape de classification. Elles sont fondées sur les données 3D ou bien sur des images de profondeur extraites à partir des nuages de points 3D des troncs d’arbres en utilisant une surface de référence.Nous avons étudié et testé différentes approches de segmentation sur des images de profondeur représentant la texture géométrique de l'écorce. Ces approches posent des problèmes de sur-Segmentation et d'introduction de bruit. Pour cette raison, nous proposons une nouvelle approche de segmentation des nuages de points 3D : « Burst Wind Segmentation », inspirée des lignes de partage des eaux. Cette dernière réussit, dans la majorité des cas, à extraire des cicatrices caractéristiques qui sont ensuite comparées à un dictionnaire des cicatrices (« ScarBook ») pour discriminer les espèces d’arbres.Une grande variété de caractéristiques est extraite à partir des régions segmentées par les différentes méthodes proposées. Ces caractéristiques représentent le niveau de rugosité, la forme globale des régions segmentées, la saillance et la courbure du contour, la distribution des points de contour, la distribution de la forme selon différents angles,...Enfin, pour la classification des caractéristiques visuelles, les forêts aléatoires (Random Forest) de Leo Breiman et Adèle Cutler sont utilisées dans une approche à deux étapes : sélection des variables importantes, puis classification croisée avec les variables retenues, seulement.L’écorce de l’arbre change avec l'accroissement en diamètre ; nous avons donc étudié différents critères de variabilité naturelle et nous avons testé nos approches sur une base qui présente cette variabilité. Le taux de bonne classification dépasse 96% dans toutes les approches de segmentation proposées mais les meilleurs résultats sont atteints avec la nouvelle approche de segmentation « Burst Wind Segmentation » étant donné que cette approche réussit mieux à extraire les cicatrices, utilise un dictionnaire de cicatrices et a été évaluée sur une plus grande variété de caractéristiques de forme, de courbure, de saillance et de rugosité. / The objective of the thesis is the automatic recognition of tree species from Terrestrial LiDAR data. This information is essential for forest inventory. As an answer, we propose different recognition methods based on the 3D geometric texture of the bark.These methods use the following processing steps: a preprocessing step, a segmentation step, a feature extraction step and a final classification step. They are based on the 3D data or on depth images built from 3D point clouds of tree trunks using a reference surface.We have investigated and tested several segmentation approaches on depth images representing the geometric texture of the bark. These approaches have the disadvantages of over segmentation and are quite sensitive to noises. For this reason, we propose a new 3D point cloud segmentation approach inspired by the watershed technique that we have called «Burst Wind Segmentation». Our approach succeed in extracting in most cases the characteristic scars that are next compared to those stored in a dictionary («ScarBook») in order to determine the tree species.A large variety of characteristics is extracted from the regions segmented by the different methods proposed. These characteristics are the roughness, the global shape of the segmented regions, the saliency and the curvature of the contour, the distribution of the contour points, the distribution of the shape according to the different orientations.Finally, for the classification of the visual characteristics, the Random Forest method by Leo Breiman and Adèle Cutler is used in a two steps approach: selection of the most important variables and cross classification with the selected variables.The bark of the tree changes with the trunk diameter. We have thus studied different natural variability criteria and we have tested our approaches on a test set that includes this variability. The accuracy rate is over 96% for all the proposed segmentation approaches but the best result is obtained with the «Burst Wind Segmentation» one due to the fact that this approach can better extract the scars, it uses a dictionary of scars for recognition, and it has been evaluated on a greater variety of shapes, curvatures, saliency and roughness.