Chez le fœtus de rat, en fin de gestation, le taux de glucocorticoïdes (GC) fœtal présente un pic de secrétion entre le 16ème et le 20ème jour de la vie embryonnaire, phénomène concomitant à l'apparition des centres d'ossification du 17ème au 19ème jour de gestation pour le calvaria et pour le septum nasal, respectivement. Dans le cartilage, les GC modulent l'effet des facteurs insulino-mimétiques (IGF-I et -II) par des mécanismes complexes et mal définis, auxquels nous nous sommes intéressés. Nos résultats montrent que les GC, en concentrations physiologiques, peuvent induire la biominéralisation des matrices extracellulaires des chondrocytes de septum nasal et des ostéoblastes du calvaria de fœtus du rat en culture primaire (augmentation de la phosphatase alcaline, du dépôt minéral, des GAG et du Co I). Dans le septum nasal, cette induction est liée à une régulation différentielle des IGFBP et de leurs fragments de dégradation. Les mécanismes moléculaires gouvernant la différenciation des structures craniofaciales par les GC, en particulier, la régulation des homéogènes de la famille Msx et Dlx par cette hormone, sont peu connus. Une partie de notre travail a donc consisté à décrypter l'effet des GC sur l'expression des gènes Msx-2, Dlx-5 et Runx-2 au cours de la minéralisation de calvaria de fœtus du rat. Nos résultats indiquent que les GC induisent, in vitro et in vivo, dans le calvaria de fœtus de rat, l'expression des homéogènes Msx-2, Dlx5 et du gène maître Runx-2, nécessaires à l'induction d'un marqueur fonctionnel de la biominéralisation, l'ostéocalcine. Dans notre laboratoire, l'implication du gène Msx-1 lors de l'amélogenèse et de la dentinogenèse ainsi que la présence d'un ARN antisens naturel de ce gène ont été montrées chez la souris. Nous avons mis en évidence un homologue de cet ARN AS chez le rat. Nos résultats montrent que ce dernier est exprimé au cours de la biominéralisation du calvaria de fœtus de rat, et permettront d'une part de poursuivre l'étude du rôle de cet ARN AS dans des modèles in vitro et in vivo, et d'autre part, d'aborder les mécanismes d'action de cet ARN AS.

Le Facteur d'Initiation 6 (IF6) est une protéine qui participe, dans plusieurs organismes, à la régulation de la synthèse des autres protéines. Elle a été trouvée aussi dans l'archaebactérie Methanoccoccus Jannascii qui vit au fond de la mer, près des cheminées hydrothermales, où la température atteint 80°C et la pression hydrostatique est entre 250 et 500bar. L'objectif de ce travail a été celui d'étudier pour la première fois les propriétés dynamiques et structurales de la IF6 issue du M.Jannaschii en comparaison avec celles de son homologue présent dans le Saccharomyces cerevisiae qui vit dans des conditions environnementales "normales" (27°C et 1bar). La simulation moléculaire nous a permis de montrer que l'adaptation de ces deux protéines aux conditions physiologiques induit des propriétés dynamiques et structurales similaires: dans leur conditions "naturelles" respectives, les deux protéines montrent des fluctuations structurales très similaires et les temps caractéristiques qui identifient leur propriétés dynamiques subissent les mêmes changements dans la transition d'une condition défavorable vers la condition physiologique. Cette création d' "états correspondants" entre les deux protéines a été étudiée par le modèle de dynamique Brownienne fractionnaire et par une nouvelle méthode pour la caractérisation des structures secondaires des protéines. Cette dernière est présentée en détail avec des brefs exemples d'autres applications. Les données préliminaires obtenues par diffusion de neutrons semblent confirmer les résultats issues des simulations moléculaires.

Pseudomonas aeruginosa et Yersinia pestis sont responsables d'infections graves chez les individus immunodéprimés et de la peste, respectivement. Leur pathogénicité repose sur de nombreux facteurs de virulence dont le système de sécrétion de type III (SST3) qui a une action prépondérante lors d'infections aiguës. Le SST3 est composé d'une base ancrée dans la double membrane bactérienne, d'une aiguille creuse érigée à la surface et d'un pore de translocation inséré dans la membrane de la cellule hôte permettant à la bactérie d'y injecter des toxines. L'objet de cette thèse est l'étude de l'interactome de l'antigène protecteur V, PcrV chez P. aeruginosa et LcrV chez Y. pestis. Celui-ci est situé au sommet de l'aiguille et est nécessaire au processus de translocation des toxines. L'étude des propriétés biochimiques de la protéine in vitro nous a permis de mettre en évidence sa capacité à former des oligomères présentant une structure en forme d'anneaux. Les multimères ont été observés par chromatographie d'exclusion de taille, gel natif, spectrométrie de masse native et MET. Leur formation est dépendante de la présence de l'hélice α12 C terminale de PcrV et de l'intégrité de ses résidus hydrophobes. Le processus d'assemblage de la protéine est nécessaire à sa fonction in vivo : des mutants qui sont incapables d'oligomériser perdent leur cytotoxicité envers les cellules eucaryotes. <br />Puis, l'interaction directe entre PcrV et la sous unité formant l'aiguille, PscF, a été mise en évidence in vitro par co-purification. De plus, deux mutants ponctuels de PscF dont le phénotype présente un défaut de translocation se sont montrés défectueux pour la liaison avec PcrV. Enfin, l'hélice C terminale de PscF est échangeable avec l'hélice α12 C terminale de PcrV comme l'atteste la capacité de polymérisation d'un hybride créé entre ces deux protéines, suggérant un rôle de celle-ci dans la formation du complexe F-V. L'ensemble de ces études montre que l'assemblage multimérique des antigènes V ainsi que leur position au sommet de l'aiguille sont des éléments essentiels à leur fonction, avec un rôle prépondérant de l'hélice α12 C terminale de PcrV. Ces conclusions pourraient permettre de mieux cibler les développements futurs de nouveaux vaccins ou agents antimicrobiens.

L'éventail thérapeutique utilisé en chimiothérapie antitumorale fait appel à des molécules ayant un indice thérapeutique limité dû à leur faible sélectivité d'action. C'est pourquoi nous développons au laboratoire de nouvelles approches pour guider la conception d'agents antitumoraux plus sélectifs. Cette approche s'intègre dans un design rationnel de ligands de l'ADN qui inhibent l'activité de liaison à l'ADN de facteurs de transcription afin de réguler l'expression de certains gènes.<br />Les dérivés DB, retenus pour cette étude, sont des molécules synthétisées par les Prs David Boykin et David Wilson (Atlanta) qui se fixent sur des séquences spécifiques dans le petit sillon de l'ADN. Ainsi, le composé diphényl-furane DB75 se lie en monomère à des séquences riches en paires de bases AT, alors que le dérivé phényl-furane-benzimidazole DB293 reconnaît la séquence 5'-ATGA en dimère. Cette reconnaissance «séquence-spécifique» pourrait cibler spécifiquement des interactions ADN-facteurs de transcription impliquées dans la régulation des gènes et la prolifération cellulaire.<br />Dans cette optique notre travail a été de déterminer la spécificité d'interaction à l'ADN de nouvelles molécules et d'en évaluer leur distribution cellulaire afin de pouvoir, dans un second temps, étudier la modulation de la liaison à l'ADN de facteur de transcription après fixation des dérivés.<br />Ainsi, nous nous sommes tout d'abord intéressés à la distribution cellulaire des composés DB dérivant du DB75 et du DB293 afin de déterminer s'ils pénètrent efficacement dans la cellule et se dirigent vers l'ADN nucléaire. Les résultats obtenus valident ceux publiés précédemment (Lansiaux et al., 2002a, 2002b) et montrent le faible impact des modifications du corps polycyclique sur la distribution des composés DB. Ainsi, les composés diphényl-furanes substitués sur le cycle furane, pénètrent efficacement dans le noyau alors que seules certaines substitutions sur les groupements phényles empêchent la molécule de pénétrer dans le noyau. Les conséquences cellulaires sont surprenantes puisque ces derniers composés présentent une très bonne cytotoxicité. Dans un second temps, nous avons étudié la spécificité et l'affinité de ces dérivés pour l'ADN. Nous avons ainsi découvert de nouveaux ligands des sites riches en paires de bases AT et des séquences ATGA qui ont permis de compléter nos connaissances des relations structure/affinité de ces composés.<br />Afin de déterminer si cette famille de ligands peut moduler sélectivement l'activité de liaison à l'ADN de facteurs de transcription, un criblage en mode compétitif de l'activité de 54 facteurs de transcription a été réalisé avec le DB293. Pour cela nous avons utilisé une approche innovante basée sur le principe des macroarrays : les membranes Transignal/Protein/DNA array I. Nous avons mis en évidence l'inhibition de la fixation de Pit-1 et Brn-3, deux facteurs de transcription à domaine POU dont les sites consensus contiennent un site riche en paires de bases AT et la séquence 5'-ATGA. Cependant, la seule présence d'un site 5'-ATGA ne prévient pas l'inhibition de l'activité de liaison à l'ADN par le DB293 puisque le facteur de transcription IRF-1 présentant aussi un site 5'-ATGA dans son site consensus n'est pas inhibé par le DB293. Nous avons montré que le DB293 interagit en dimère aux séquences 5'-ATGA des sites consensus Brn-3 et Pit-1 mais pas sur celui de IRF-1.<br />En parallèle, un ciblage de facteurs de transcription associés de manière privilégiée à un cancer donné et se liant au même type de séquence que les composés DB a orienté notre étude sur le complexe de transcription PBX/HoxA9. Ce complexe protéique se lie à une séquence nucléotidique à la fois riche en paire de base AT et contenant un site ATGA. Les membres de ce complexe sont sur-exprimés ou transloqués dans bon nombre de leucémies aiguës myéloïdes, lymphoïdes ou de syndromes myéloprolifératifs. Des tests d'interaction protéine/ADN nous ont permis de sélectionner des composés empêchant la fixation de HoxA9 sur sa séquence ADN cible. Les premiers résultats prometteurs dans la cellule montrent une toxicité induite par nos dérivés sur des cellules dont la prolifération est dépendante de l'activité de HoxA9 alors que cette toxicité est moindre dans des cellules n'exprimant pas HoxA9. Des tests clonogéniques effectués sur des cellules de moelle osseuse transformées par HoxA9 montrent un effet antiprolifératif du composé sélectionné qui est plus important sur les progéniteurs les moins engagés dans les voies de différentiation hématopoïétique.<br /><br />De plus, le criblage de nouvelles séries de molécules dicationiques a permis d'identifier 3 nouveaux composés, les dérivés DB1255, DB1242 et RT-29 qui se lient à des séquences originales riches en paires de base GC. Il s'avère que le composé DB1255 inhibe efficacement la fixation du facteur de transcription Erg sur son site consensus EBS.<br /><br />Cette étude montre pour la première fois l'inhibition de la fixation de facteurs de transcription par les composés DB et ouvre ainsi de nombreuses pistes prometteuses dans l'inhibition spécifiques de facteurs de transcription impliquées dans des processus de tumorogenèse.

Le bon fonctionnement de notre organisme repose sur de nombreux réseaux de communication intercellulaires (neurotransmetteurs, hormones, facteurs de croissance, lymphokines, molécules d'adhésion, etc.) prolongés par les voies de signalisation intracellulaires. Les signaux moléculaires sont des ligands reconnus par des récepteurs exprimés à la surface des cellules cibles. La fixation du ligand à son récepteur déclenche des voies de signalisation intracellulaires qui commandent la réponse fonctionnelle. Mes travaux scientifiques m'ont conduit à étudier diverses voies de signalisation intracellulaires qui seront évoquées dans cette HDR avec une emphase particulière sur les études les plus récentes.<br />Les cellules de la réponse immune cellulaire, les lymphocytes T, reconnaissent leur antigène spécifique à l'aide d'un récepteur multi-protéique, le complexe TCR/CD3. Le contrôle de son expression de surface est essentiel car le nombre de récepteurs stimulés par l'antigène et la durée de cette interaction déterminent la réponse fonctionnelle. Au cours de ma thèse au Centre d'Immunologie de Marseille-Luminy, j'ai participé à l'étude des mécanismes qui contrôlent l'expression de surface du récepteur et son internalisation suite à l'interaction avec l'antigène. Ces travaux ont permis 1) de corroborer que l'expression de surface du complexe TCR/CD3 est dépendante de l'assemblage complet de toutes les sous-unités qui le composent, 2) et surtout d'aborder le lien entre voies de signalisation associées au complexe TCR/CD3 et son internalisation stimulées par la liaison d'un ligand spécifique.<br />Le récepteur aux poly-immunoglobulines (pIgR) exprimé à la surface des cellules épithéliales qui tapissent la cavité interne de nos organes transcytose les anticorps sécrétés dans le milieu basal vers le lumen. Ainsi, ce récepteur approvisionne-t-il continuellement les sécrétions mucosales en anticorps (pIgA et pIgM). La forte augmentation de la quantité d'anticorps produits en réponse à une infection nécessite un transport accru de ces anticorps vers les surfaces mucosales à protéger. Pendant mon stage post-doctoral à UCSF (University of California, San Francisco) j'ai contribué 1) à montrer que la liaison des pIgA au pIgR stimulait une voie de signalisation, 2) à décrire au niveau moléculaire le fonctionnement de cette voie de signalisation, 3) à montrer in vivo que cette voie de signalisation stimule fortement la transcytose des pIgAs.<br />Les épithéliums représentent une barrière à la pénétration d'agents pathogènes mais également une surface d'échange avec le milieu extérieur. Pour accomplir leurs fonctions les cellules épithéliales maintiennent un phénotype polarisé avec un coté orienté vers les tissus sous-jacents (pôle basal) et un autre tourné vers le milieu extérieur (pôle apical). Ces cellules doivent établir entre elles des contacts physiques pour maintenir la cohésion de l'ensemble du tissu qu'elles constituent. Les contacts cellulaires sont assurés par des molécules d'adhésion (E-cadhérine) qui se comportent comme des récepteurs couplés à des voies de signalisation transduisant notamment des signaux qui participent au maintien de la polarité épithéliale. Depuis mon arrivée à l'IPMC (Institut de Pharmacologie Moléculaire et Cellulaire), j'ai mis au jour une nouvelle voie de signalisation associée aux molécules de E-cadhérine qui comprend un facteur d'échange (EFA6) et son substrat la petite protéine G Arf6. Cette voie de régulation contrôle notamment la mise en place de la structure moléculaire, appelée jonction étroite, qui régule les échanges paracellulaires de l'épithélium et contribue à la polarité épithéliale. EFA6, connecté à deux voies de signalisation qui agissent de façon coordonnée, participe à l'organisation du cytosquelette d'actine qui soutient la jonction étroite. Par ailleurs, nous avons trouvé que le niveau d'expression d'EFA6 est étroitement régulé pendant le développement de la polarité. Cette régulation post-traductionnelle est assurée par la machinerie de dégradation cytosolique appelée système ubiquitine-protéasome. Nous avons identifié certains acteurs de cette voie de régulation et commencé de montrer son importance pour le développement et le maintien de la polarité épithéliale. Les résultats les plus récents pointent vers un rôle de ces protéines dans les cancers épithéliaux qui se caractérisent toujours par une perte de la polarité cellulaire.

Pour les problèmes linéaires, différentes démarches existent pour estimer la qualité de la solution éléments finis. Elles conduisent généralement à l'estimation d'une norme de l'erreur globale. Mais le choix d'une précision globale fondée sur une norme du déplacement est souvent délicat car il n'y a pas de lien direct quantitatif avec une erreur sur des quantités mécaniques locales (appelées quantités d'intérêt) ayant un intérêt pour l'ingénieur. L'objectif de ce travail est de développer et de mettre en oeuvre dans Code_Aster une méthode d'estimation d'erreur en quantité d'intérêt pour le calcul de structures industrielles.<br /><br />Une étude bibliographique a permis de situer l'état de l'art et de faire le point sur les méthodes d'estimation d'erreur globale et locale et sur les techniques d'adaptation de maillages afin de déterminer celles qui sont les plus adaptées pour le calcul de structures en milieu industriel.<br /><br />Ensuite, une comparaison a été faite afin de déterminer la pertinence de l'utilisation de l'erreur en quantité d'intérêt dans un processus adaptatif par rapport à l'utilisation de l'erreur en norme de l'énergie, d'un raffinement uniforme ou d'un raffinement local dans la zone d'intérêt. L'étude a montré que l'utilisation de l'erreur en quantités d'intérêt est la stratégie qui permet toujours d'obtenir la meilleure précision pour un nombre d'éléments donné : cette stratégie est la plus pertinente dans un contexte de calcul de structures industrielles.<br /><br />Compte tenu des résultats précédents, une méthode d'estimation d'erreur en quantité d'intérêt a été développée et implémentée dans Code_Aster. Elle est basée sur la relation fondamentale de l'erreur en quantité d'intérêt et sur un estimateur d'erreur globale en norme de l'énergie de type résidus explicites. Cet estimateur ne permettant pas d'accéder à des bornes de l'erreur mais à une valeur approchée, il s'apparente donc à un indicateur d'erreur. Pour réaliser cette estimation, la résolution d'un problème dual est nécessaire. Les chargements de ce problème, particulier pour chaque quantité d'intérêt considérée, sont fournis pour de nombreuses quantités d'intérêt (notamment pour la contrainte de Von Mises). Le calcul final de l'erreur en quantité d'intérêt, à partir du calcul primal et du calcul dual est automatique. Une quantité d'intérêt pour l'estimation de l'erreur sur les facteurs d'intensité des contraintes a également été développée en 2D et 3D. Des exemples numériques ont montré le bon comportement de cet indicateur pour guider un processus d'adaptation de maillage pour les différentes quantités d'intérêt.<br /><br />Enfin, la stratégie de contrôle d'erreur développée a été utilisée, avec Code_Aster, dans le cadre d'études de structures industrielles. Deux études effectuées au département AMA, à EDF R&D sont présentées. La première consiste à étudier la contrainte de Von Mises dans un rotor HP, la seconde s'intéresse à la contrainte verticale dans les goujons d'un assemblage boulonné.

Ces dernières années ont vu l'émergence de nouveaux composants micro-ondes, les micro-commutateurs MEMS RF, possédant des performances très attrayantes pour de nombreux domaines d'application : spatial, automobile, téléphonie mobile& Cependant, une problématique majeure retarde actuellement leur industrialisation : leur fiabilité. Ce manuscrit de thèse a pour but principal de mettre en place les procédures d'investigation de la fiabilité des MEMS RF comprenant le développement des outils matériels et méthodologiques permettant d'analyser et de modéliser les phénomènes régissant la fiabilité de ces composants. Le premier chapitre effectue un état de l'art critique des bancs de tests et des résultats publiés par les laboratoires internationaux travaillant sur la fiabilité des MEMS RF. Le second chapitre détaille le banc de fiabilité développé dans le cadre de nos travaux. Nous présentons les différentes parties le constituant ainsi que les mesures des propriétés des MEMS RF qu'elles permettent d'effectuer en vue d'analyser leur fiabilité. Le troisième chapitre se focalise sur la méthodologie mise en place en vue d'étudier la fiabilité des micro-commutateurs capacitifs. Cette méthodologie est basée sur la détection et l'analyse des modes de défaillance d'une part et sur la modélisation du mécanisme de défaillance d'autre part. Nous proposons ainsi un modèle du chargement du diélectrique, principale cause de défaillance de ce type de composants, et introduisons un facteur de mérite de la fiabilité des MEMS RF permettant une évaluation comparative de leur durée de vie. Dans un quatrième chapitre, nous présentons les trois axes de recherche sur lesquels des études préliminaires ont été effectuées en vue d'améliorer la fiabilité des MEMS RF capacitifs : l'optimisation technologique, l'optimisation de la commande et l'optimisation de la topologie des micro-commutateurs

A partir dune approche du type modélisation physique, on sintéresse à la quantification des interactions, appelées couramment « effets de groupe », qui peuvent se développer entre les micropieux rapprochés sous sollicitations monotones et cycliques verticales.<br />Dans le cas monotone, leffet de groupe est étudié à partir du comportement dune inclusion générique au sein dun groupe en interaction avec des inclusions adjacentes. Les résultats montrent un effet de groupe positif sur le frottement latéral et négatif sur la résistance en pointe. Dans le cas des chargements cycliques, deux cas sont considérés à savoir les chargements à force contrôlée destinés à établir des diagrammes de stabilité cyclique et les chargements à déplacement contrôlé pour les mécanismes de dégradation. Pour les premiers, laugmentation du nombre dinclusions montre un effet positif et pour les seconds, les résultats montrent un effet de groupe positif sur le frottement latéral et négatif sur la pointe.

Les futurs systèmes de radiocommunications devront proposer des services nécessitant des transferts de données à haut débit, tout en garantissant une grande mobilité aux utilisateurs. Pour y parvenir, de nouvelles techniques de traitement de signal doivent être mises en oeuvre. Une de ces approches constituant actuellement un axe important de la recherche dans ce domaine est la technique MC-CDMA. Cette dernière repose sur la combinaison de deux techniques : les modulations à porteuses multiples et l'étalement de spectre. Les travaux de recherche présentés dans cette thèse ont pour buts l'étude et l'optimisation des systèmes de communications mettant en oeuvre cette technique MC-CDMA.<br /><br />Après une présentation générale des différentes façons de combiner les techniques de modulations à porteuses multiples et d'étalement de spectre, les performances des systèmes MC-CDMA sont présentées sur des canaux de Rayleigh et BRAN dans le cas de détection mono-utilisateur et multi-utilisateur.<br /><br />Puis, l'influence des codes d'étalement sur la variation de la dynamique de l'enveloppe du signal émis, et sur l'interférence produite par la cohabitation des données de plusieurs utilisateurs sur les mêmes ressources fréquentielles et temporelles est étudiée. Pour cela, nous nous sommes intéressés aux variations de l'enveloppe des sisgnaux MC-CDMA à travers l'étude du facteur de crête et du facteur de crête global. Ces quantités permettent d'estimer les fluctuations du signal transmis respectivement en voie montante et descendante. En ce qui concerne la minimisation de l'interférence d'accès multiple, une technique reposant sur l'allocation des séquences d'étalement est décrite et plusieurs critères de sélection des codes d'étalement sont proposés.<br /><br />Enfin, une attention particulière est portée à l'optimisation de la voie montante des systèmes MC-CDMA. Afin d'éviter l'insertion de Nu jeux de sous-porteuses pilotes servant à estimer les Nu canaux de la voie montante, une solution reposant sur le principe de la réciprocité du canal radiomobile est ici proposée. Cette alternative consiste à effectuer une prédistorsion du signal utile dans le terminal avant son émission. Deux variantes sont envisagées, la première repose sur un multiplexage temporel des voies montante et descendante alors que la seconde repose sur un multiplexage fréquentiel de ces deux voies.

La cellule est un milieu très concentré où les interactions entre macromolécules, même faibles, jouent un grand rôle dans leur solubilité et dans l'assemblage des complexes labiles assurant les fonctions biologiques. Les interactions faibles entre protéines déterminant la non-idéalité de leurs solutions vont aussi gouverner leur cristallisation.<br />Dans quelle mesure les interactions protéine – solvant influencent-elles les interactions protéine – protéine ? Nous avons mis en relation ces deux types d'interactions pour la malate déshydrogénase (Hm MalDH) de Haloarcula marismortui, protéine halophile très acide qui a des solvatations variées et très riches en eau et en sel.<br />Nous avons développé une nouvelle méthode de détermination du second coefficient du viriel A2 par la modélisation des profils de vitesse de sédimentation en ultracentrifugation analytique, qui permet l'étude de solvants complexes.<br />Les interactions protéine – protéine de la Hm MalDH en divers sels ont été caractérisées par diffusion de neutrons ou de rayons X aux petits angles. Les A2 et les facteurs de structure en solution ont été modélisés par des potentiels d'interaction de type DLVO. Les interactions répulsives sont principalement dues au terme de volume exclu et dans une moindre mesure au terme électrostatique. Les interactions attractives sont qualitativement corrélées à des valeurs positives ou négatives des paramètres d'interaction préférentielle avec le sel. Ces résultats permettent d'expliquer l'adaptation moléculaire des protéines halophiles qui doivent ainsi avoir une solvatation riche en sel pour rester soluble à haut sel.<br />La cristallisation par dilution de la Hm MalDH dans des mélanges sel – MPD (méthyl-2-pentanediol-2,4) résulte d'une lente évolution des interactions protéine – protéine, de répulsives à modérément attractives. Le MPD modifie les interactions protéine – protéine en divers sels en ajoutant une attraction qui est liée à la répulsion du MPD par les charges de la protéine.