Ce mémoire est composé de trois parties distinctes. La première partie consiste en un recueil de fragments, L'Œil de la libellule. Constitué de réflexions, d'aphorismes, de poèmes, de micro-fictions et autres textes brefs, ce recueil explore par facettes des questionnements existentiels, en lien notamment avec la nature humaine, la mémoire, la perception du monde, les relations amoureuses et familiales, la solitude et l'écriture. La seconde partie est un essai critique portant sur les liens unissant écriture fragmentaire, mémoire, mort et survie dans Le Cœur secret de l'horloge d'Elias Canetti. Plus précisément, je discuterai de la stratégie employée par l'auteur pour, d'une part, s'assurer la postérité littéraire, et d'autre part, atteindre l'immortalité par la métamorphose. La troisième partie est un court essai portant sur la notion de doute sous-jacente à l'écriture fragmentaire. J'y effectuerai un retour sur ma propre démarche et y tracerai quelques liens avec l'œuvre de Canetti et d'autres auteurs de fragments.

Cette thèse préparée au CEA Leti, Minatec Campus, Grenoble, et à l’IMS, Bordeaux, s’inscrit dans le thème du traitement de l’information pour des données protéomiques. Nous cherchons à reconstruire des profils protéiques à partir des données issues de chaînes d’analyse complexes associant chromatographie liquide et spectrométrie de masse. Or, les signaux cibles sont des mesures de traces peptidiques qui sont de faible niveau dans un environnement très complexe et perturbé. Ceci nous a conduits à étudier des outils statistiques adaptés. Ces perturbations peuvent provenir des instruments de mesure (variabilité technique) ou des individus (variabilité biologique). Le modèle hiérarchique de l’acquisition des données permet d’inclure ces variabilités explicitement dans la modélisation probabiliste directe. La mise en place d’une méthodologie problèmes inverses permet ensuite d’estimer les grandeurs d’intérêt. Dans cette thèse, nous avons étudié trois types de problèmes inverses associés aux opérations suivantes: 1. la quantification de protéines cibles, vue comme l’estimation de la concentration protéique, 2. l’apprentissage supervisé à partir d’une cohorte multi-classe, vu comme l’estimation des paramètres des classes, et 3. la classification à partir des connaissances sur les classes, vue comme l’estimation de la classe à laquelle appartient un nouvel échantillon.La résolution des problèmes inverses se fait dans le cadre des méthodes statistiques bayésiennes, en ayant recours pour les calculs numériques aux méthodes d’échantillonnage stochastique (Monte Carlo Chaîne de Markov). / This thesis has been prepared at the CEA Leti, Minatec Campus, (Grenoble, France) and the IMS (Bordeaux, France) in the context of information and signal processing of proteomic data. The aim is to reconstruct the proteomic profile from the data provided by complex analytical workflow combining a spectrometer and a chromatograph. The signals are measurements of peptide traces which have low amplitude within a complex and noisy background. Therefore, adapted statistical signal processing methods are required. The uncertainty can be of technical nature (instruments, measurements) or of biological nature (individuals, “patients”). A hierarchical model, describing the forward problem of data acquisition, allows for includingexplicitly those variability sources within the probabilistic model. The use of the inverse problem methodology, finally, leads us to the estimation of the parameters of interest. In this thesis, we have studied three types of inverse problems for the following applications:1. quantification of targeted proteins, seen as estimation of the protein concentration,2. supervised training from a labelled cohort, seen as estimation of distribution parameters for each class,3. classification given the knowledge about the classes, seen as estimation of the class a biological sample belongs to.We solve these inverse problems within a Bayesian framework, resorting to stochastic sampling methods (Monte Carlo Markov Chain) for computation.

Les noyaux riches en neutrons de masse A=100-110 constituent une région de grand intérêt pour l'étude de la structure nucléaire loin de la stabilité. De précédentes études de cette région de masse ont déjà révélé la complexité de l'évolution de la collectivité et de la déformation dans les chaînes isotopiques de Zr, Mo, Ru et Pd. Afin d'étendre les données expérimentales sur la collectivité à des états de plus haut spin et à des noyaux plus riches en neutrons, des temps de vie d'états excités ont été mesurés dans des noyaux produits par une réaction de fusion-fission en cinématique inverse au GANIL. Les fragments de fission étaient séparés et identifiés en A et Z grâce au spectromètre magnétique de grande acceptance VAMOS tandis que le rayonnement gamma était détecté dans l'ensemble de détecteurs germanium EXOGAM. Environ vingt temps de vie d'états 2+, 4+ et 6+ ont été extraits à l'aide du plunger de Cologne. Cette expérience représente la première mesure RDDS dans des fragments de fission identifiés évènement par évènement à la fois en A et Z.Cette étude des noyaux de masse A=100-110 est complétée par des calculs auto-cohérents de champ moyen et au-delà avec la force de Gogny (D1S). La structure des états fondamentaux et excités est décrite dans le cadre du modèle de Hartree-Fock-Bogoliubov avec des contraintes sur les déformations axiale et triaxiale. Les excitations individuelles sont étudiées par des calculs bloqués et les états de haut spin sont décrits dans l'approximation du champ tournant. Enfin, la méthode de la coordonnée génératrice approchée par un hamiltonien collectif en cinq dimensions (5DCH) est appliquée aux états collectifs de basse énergie. Les résultats sont comparés aux mesures de la collectivité. / Neutron-rich nuclei of mass A=100-110 are of great interest for the study of nuclear structure far from stability. Previous experimental and theoretical studies suggest a complex evolution of deformation and collectivity in the isotopic chains of Zr, Mo, Ru and Pd.In order to extend information on the evolution of the collectivity towards higher spin states and more neutron-rich nuclei, lifetimes of excited states were measured in nuclei produced through a fusion-fission reaction in inverse kinematic at GANIL. Fission fragments were separated and identified in both A and Z with the high acceptance magnetic spectrometer VAMOS while the EXOGAM germanium detectors array was used for the coincident gamma-ray detection. Lifetimes of about twenty excited states were extracted using the plunger device of Cologne. This is the first RDDS measurement on fission fragments which are identified in A and Z on an event-by-event basis. The study of this mass region is completed by theoretical calculations using self consistent mean field and beyond mean field methods implemented with the Gogny force (D1S). The structure of the ground states and the excited states is described with Hartree-Fock-Bogoliubov calculations with constraints placed on the axial and triaxial deformations. Individual excitations are investigated through blocking calculations and the high spin states are studied through cranking calculations. Finally, an approximated generator coordinate method (GCM+GOA) using the 5DCH hamiltonian is used to describe the low energy collective states and to interpret the experimental evolution of the collectivity.

L'étude de l'irradiation dans le système moléculaire à l'échelle du nanomètre est un domaine d'investigation innovant des sciences des radiations. Le Dispositif d'Irradiation d'Agrégats Moléculaires (DIAM) est conçu en vue les conséquences de l'irradiation dans des petits systèmes moléculaires modèles comme les agrégats d'eau protonés. L'irradiation provoque la fragmentation en plusieurs fragments neutres ou chargés. La technique de spectrométrie de masse COINTOF (Correlated Ion and Neutral Time of Flight) permet la détection corrélées des fragments neutres et chargés issus de la dissociation d'un système moléculaire préalablement sélectionné en masse et en vitesse. Les données collectées sont traitées et structurées pour permettre l'analyse statistique des corrélations sur un grand nombre d'événements de fragmentation. Parallèlement à l'identification des canaux de fragmentation, la technique COINTOF permet la mesure de leur rapport de branchement et de leur section efficace. La méthode est présentée pour la dissociation induite par collision sur un atome d'argon, d'agrégats d'eau protonés H+(H2O)n:[2;7], accélérés à 8keV. L'efficacité de détection, information déterminante pour la production de données quantitatives, est mesurée à partir des données et étudiée en fonction de la distribution l'amplitude des signaux de détection. Enfin, un nouveau système de cible constituée de nanogouttes de gaz rares a été développé / The study of irradiation in molecular systems at the nanometer scale is an innovative field of research in radiation sciences. The DIAM set-up (Dispositif d'Irradiation d'Agrégats Moléculaires) is designed in order to observe and to characterize the consequences of radiation action on model molecular nanosystems such as protonated water clusters. Irradiation induces the fragmentation of the nanosystem in several neutral and charged fragments. The COINTOF (Correlated Ion and Neutral fragments Time of Flight) mass spectrometry techniques allows the correlated detection of the neutral and charged fragments resulting from the dissociation of a mass and velocity selected molecular system. The data processing is performed before the statistical analysis of the fragment production over a large number of fragmentation events. In parallel with the fragmentation channel identification, branching ratio and cross sections are measured with the COINTOF technique. The method is presented here for the collision induced dissociation on argon atoms of protonated water clusters H+(H2O)n, n=2-7, accelerated at 8keV. The detection efficiency, key parameter for the production of quantitative results, is measured from the set of data itself and studied as a function of the amplitude distribution of the detection signal. Finally, a new set-up for production of rare-gas nanodroplets target has been developed

Doctor of Philosophy / Department of Physics / Brett D. Esry / The nuclear rotational period of the simplest molecule H[subscript]2[superscript]+ is about 550 fs, which is more than 35 times longer than its vibrational period of 15 fs. The rotational time scale is also much longer than widely available ultra short laser pulses which have 10 fs or less duration. The large difference in rotational period and ultra short laser pulse duration raises questions about the importance of nuclear rotation in theoretical studies of H[subscript]2[superscript]+ dissociation by these pulses. In most studies, reduced-dimensionality calculations are performed by freezing the molecular axis in one direction, referred to as the aligned model. We have systematically compared the aligned model with our full-dimensionality results for total dissociation probability and field-free dynamics of the dissociating fragments. The agreement between the two is only qualitative even for ultra short 10 fs pulses. Post-pulse dynamics of the bound wave function show rotational revivals. Significant alignment of H[subscript]2[superscript]+ occurs at these revivals. Our theoretical formulation to solve the time-dependent Schrodinger equation is an important step forward to make quantitative comparison between theory and experiment. We accurately calculate observables such as kinetic energy, angular, and momentum distributions. Reduced-dimensionality calculations cannot predict momentum distributions. Our theoretical approach presents the first momentum distribution of H[subscript]2[superscript]+ dissociation by few cycle laser pulses. These observables can be directly compared to the experiment. After taking into account averaging steps over the experimental conditions, we find remarkable agreement between the theory and experiment. Thus, our theoretical formulation can make predictions. In H[subscript]2[superscript]+ dissociation by pulses less than 10 fs, an asymmetry in the momentum distribution occurs by the interference of different pathways contributing to the same energy. The asymmetry, however, becomes negligible after averaging over experimental conditions. In a proposed pump-probe scheme, we predict an order of magnitude enhancement in the asymmetry and are optimistic that it can be observed.

The generation of recombinant antibodies (Abs) using phage display is a proven method to obtain a large variety of Abs that bind with high affinity to a given antigen. Traditionally, the generation of single-chain Abs depends on the use of recombinant proteins in several stages of the procedure. This can be a problem, especially in the case of cell-surface receptors, because Abs generated and selected against recombinant proteins may not bind the same protein expressed on a cell surface in its native form and because the expression of some receptors as recombinant proteins is problematic. To overcome these difficulties, we developed a strategy to generate single-chain Abs that does not require the use of recombinant protein at any stage of the procedure. In this strategy, stably transfected cells are used for the immunization of mice, measuring Ab responses to immunization, panning the phage library, high-throughput screening of arrayed phage clones, and characterization of recombinant single-chain variable regions. This strategy was used to generate a panel of single-chain Abs specific for the innate immunity receptor Toll-like receptor 2. Once generated, individual single-chain variable regions were subcloned into an expression vector allowing the production of recombinant Abs in insect cells, thus avoiding the contamination of recombinant Abs with microbial products. This cell-based system efficiently generates Abs that bind to native molecules on the cell surface, bypasses the requirement of recombinant protein production, and avoids risks of microbial component contamination. / Dissertation

Avec plus de 1000 génomes complets disponibles (la grande majorité venant de bactéries), les analyses comparatives de génomes deviennent indispensables pour leurs annotations fonctionnelles, ainsi que pour la compréhension de leur structure et leur évolution, et s'appliquent par exemple en phylogénomique ou au design des vaccins. L'une des approches de plus utilisées pour comparer des génomes est l'alignement de leurs séquences d'ADN, i.e. alignement de génomes complets, c'est à dire identifier les régions de similarité en s'affranchissant de toute annotation. Malgré des améliorations significatives durant les dernières années, des outils performants pour cette approche ainsi que des méthodes pour l'estimation de la qualité des résultats qu'elle produit, en particulier sur les génomes bactériens, restent encore à développer. Outre leurs grandes tailles qui rendent les solutions classiques basées sur la programmation dynamique inutilisables, l'alignement de génomes complets posent des difficultés supplémentaires dues à leur évolution particulière, comprenant: la divergence, qui estompe les similarités entre les séquences, le réordonnancent des portions génomiques (réarrangements), ou l'acquisition de matériel génétique extérieur, qui produit des régions non alignables entres les séquences, e.g. transfert horizontal des gènes, phages. En conséquence, les solutions pour l'alignement de génomes sont des heuristiques, dont la plus commune est appelée stratégie basée sur des ancres. Cette stratégie commence par identifier un ensemble initial de régions de similarité (phase 1). Ensuite une phase de chaînage sélectionne un sous-ensemble (non-chevauchantes et généralement colinéaires) de ces similarités de poids maximal, nommées ancres (phase 2). Les phases 1 et 2 sont appliquées de manière récursive sur les régions encore non-alignées (phase 3). La dernière phase consiste en l'application systématique des outils d'alignement classiques sur toutes les régions courtes qui n'ont pas encore été alignées. Cette thèse adresse plusieurs problèmes liés à l'alignement de génomes complets dont: l'évaluation de la qualité des résultats produits par les outils d'alignement et l'amélioration de la stratégie basée sur des ancres. Premièrement, nous avons créé un protocole pour évaluer la qualité des résultats d'alignement, contenant des mesures de calcul quantitatives et qualitatives, dont certaines basées sur des connaissances biologiques. Une analyse de la qualité des alignements produits par deux des principaux outils existants sur des paires de génomes bactériens intra-espèces révèle leurs limitations: des similarités non détectées et des portions d'alignement incorrectes. À partir de ces résultats, qui suggèrent un manque de sensibilité et spécificité, nous proposons un nouvel outil pour l'alignement deux à deux de génomes complets, YOC, qui implémente une version simplifiée de la stratégie basée sur des ancres, contenant seulement deux phases. Dans la phase 1, YOC améliore la sensibilité en utilisant comme ancres, pour la première fois dans cette stratégie, des similarités locales basées sur des graines espacées, capables de détecter des similarités plus longues dans des régions plus divergentes. Cette phase est suivie par une méthode de chainage adaptée aux similarités locales, un nouveau type de chaînage colinéaire, permettant des chevauchements proportionnels. Nous avons donné une formulation de ce nouveau problème et réalisé un premier algorithme. L'algorithme, qui adopte une approche de programmation dynamique basée sur le paradigme de la ``sweep-line'', donne une solution optimale, i.e. est exacte, et s'exécute en temps quadratique. Nous avons montré que cet algorithme, comparé au chainage colinéaire classique, améliore les résultats sur des génomes bactériens, tout en restant aussi efficace en pratique. / With more than 1000 complete genomes available (among which, the vast majority come from bacteria), comparative genomic analysis become essential for the functional annotation of genomes, the understanding of their structure and evolution and have applications in phylogenomics or vaccine design. One of the main approaches for comparing genomes is by aligning their DNA sequences, i.e. whole genome alignment (WGA), which means identifying the similarity regions without any prior annotation knowledge. Despite the significant improvements during the last years, reliable tools for WGA and methodology for estimating its quality, in particular for bacterial genomes, still need to be designed. Besides their extremely large lengths that make classical dynamic programming alignment methods unsuitable, aligning whole genomes involves several additional difficulties, due to the mechanisms through which genomes evolve: the divergence, which let sequence sim ilarity vanish over time, the reordering of genomic segments (rearrangements), or the acquisition of external genetic material generating regions that are unalignable between sequences, e.g. horizontal gene transfer, phages. Therefore, whole genome alignment tools implement heuristics, among which the most common is the anchor based strategy. It starts by detecting an initial set of similarity regions (phase 1), and, through a chaining phase (phase 2), selects a non-overlapping maximum-weighted, usually collinear, subset of those similarities, called anchors. Phases 1 and 2 are recursively applied on yet unaligned regions (phase 3). The last phase (phase 4) consists in systematically applying classical alignment tools to all short regions still left unaligned.This thesis addresses several problems related to whole genome alignment: the evaluation of the quality of results given by WGA tools and the improvement of the classical anchor based strategy. We first designed a protocol for evaluating the quality of alignment results, based on both computational and biological measures. An evaluation of the results given by two state of the art WGA tools on pairs of intra-species bacterial genomes revealed their shortcomings: the failure of detecting some of the similarities between sequences and the misalignment of some regions. Based on these results, which imply a lack in both sensitivity and specificity, we propose a novel, pairwise whole genome alignment tool, YOC, implementing a simplified two-phase version of the anchor strategy. In phase 1, YOC improves sensitivity by using as anchors, for the first time, local similarities based on spaced seeds that are capable of detecting larger similarity regions in divergent sequences. This ph ase is followed by a chaining method adapted to local similarities, a novel type of collinear chaining, allowing for proportional overlaps. We give a formulation for this novel problem and provide the first algorithm for it. The algorithm, implementing a dynamic programming approach based on the sweep-line paradigm, is exact and runs in quadratic time. We show that, compared to classical collinear chaining, chaining with overlaps improves on real bacterial data, while remaining almost as efficient in practice. Our novel tool, YOC, is evaluated together with other four WGA tools on a dataset composed of 694 pairs of intra-species bacterial genomes. The results show that YOC improves on divergent cases by detecting more distant similarities and by avoiding misaligned regions. In conclusion, YOC should be easier to apply automatically and systematically to incoming genomes, for it does not require a post-filtering step to detect misalignment and is less complex to calibrate.

Au cours de ce travail, nous avons développé des voies de synthèses convergentes et énantiosélectives en vue de préparer des analogues pyrrolidiniques des alcaloïdes de Lobelia comme nouveaux ligands des récepteurs nicotiniques à l’acétylcholine. Deux familles de ligands ont été réalisées par des méthodes d’élongation mono- ou bi-directionnelle basées respectivement sur des stratégies de désymétrisation précoce ou tardive au départ du succinaldéhyde.La première partie de ce manuscrit aborde la conception d’hybrides de lobéline, nicotine et d’agonistes naturels. Ces structures originales ont été obtenues diastéréosélectivement grâce à un intermédiaire commun issu d’une élongation monodirectionnelle du succinaldéhyde. Cette voie exploitera la chimie des iminiums masqués. La mise au point de cette synthèse s’est enrichie par la découverte et la valorisation d’une nouvelle famille de ligands chimériques.La seconde partie étudie la voie d’élongation bidirectionnelle basée sur des réactions de double aza-Michael suivies de la réduction désymétrisante tardive de pyrrolidines 2,5-phénacyl méso et pseudo-méso. Cette stratégie asymétrique s’inscrit dans une démarche d’économie d’atomes et d’étapes. La perspective majeure de ce travail est l’évaluation par électrophysiologie sur différents sous-types de récepteurs à l’acétylcholine d’une sélection de ligands hybrides.Les études de RSA menées sur ces familles de composés de haute homologie structurale permettront in fine d’améliorer les modèles prédictifs décrivant les transitions allostériques des récepteurs nicotiniques à l’acétylcholine / During this PhD work, convergent and diastereoselective routes for the preparation of pyrrolidine Lobelia alkaloid analogues have been developed as novel neuronal nicotinic receptor ligands. Two families of ligands have been synthesized by a strategy of mono- or bi-directional elongation of the succinaldehyde including early or late desymmetrization process respectively.The first part of this manuscript is dedicated to the preparation of hybrids of lobeline, nicotine and other natural agonists. These original structures have been diastereoselectively obtained thanks to a common intermediate resulting of the mono-elongation of succinaldehyde. This synthetic pathway uses the chemistry of masked iminium. The development of this strategy has been enriched by the discovery and the valorisation of a new chimeric ligand family.The second part studies the “bidirectional” elongation route, based on a ring-closing double aza-Michael reaction followed by the desymmetrizing reduction of meso and pseudo-meso 2,5-diphenacyl pyrrolidines. This asymmetric strategy constitutes a step- and atom-economical approach. The major perspective of this work is the biological evaluation of selected ligands by electrophysiology made on different nAChR subtypes.The SAR studies realized on these structurally homologue ligand families could allow the improvement of the predictive molecular models describing the allosteric conformations of the nAChRs.

[pt] Um espectrômetro de massa tipo tempo-de-vôo, montado no Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (Campinas - SP), foi utilizado para analisar os íons dessorvidos de uma amostra de amônia condensada (temperaturas de análise: 25 a 150 K) ao ser impactada por fragmentos de fissão do 252Cf. O espectrômetro permite identificar e determinar as abundâncias das espécies iônicas dessorvidas. Quanto à parte teórica, foram feitos cálculos para determinar as estruturas mais estáveis dos agregados de NH3 e para determinar suas dinâmicas de emissão de íons secundários observados na parte experimental. A amônia foi escolhida por sua semelhança com a água, uma molécula muito bem estudada. Outra razão é o atual interesse em determinar a formação de compostos orgânicos nas superfícies de corpos interestelares, uma vez que está comprovada a presença da amônia naquelas superfícies. Nos espectros obtidos observa-se a formação de agregados de amônia que podem ser representados por (NH3)nNHm ± com n = 0-30 e m = 0-5, para íons positivos, e com n = 0- 3 para íons negativos. Uma forma de evidenciar a possibilidade de formação de novos compostos foi realizar experiências com a mistura NH3-CO, com a mesma montagem experimental utilizada para a amônia. Observa-se no espectro obtido (antes da sublimação do CO a 30 K) linhas de massa resultantes de reações primárias que correspondem a íons moleculares híbridos com estrutura CnOmHl+.Os cálculos teóricos referentes às estruturas dos agregados foram realizados través do programa Jaguar 5.5 e Jaguar 6.0. O objetivo é determinar as estruturas mais estáveis dos agregados iônicos da amônia através da teoria DFT (Teoria do Funcional de Densidade) por meio da minimização da energia. Encontrou-se uma relação direta entre as estabilidades determinadas e as abundâncias relativas no espectro de massa. Finalmente foram realizados cálculos com o modelo teórico de dessorção iônica induzida por elétrons. Os resultados de distribuição de velocidades e energias foram comparados com os dados experimentais dos agregados da amônia (n = 0, 4), apresentando uma concordância razoável em valor absoluto, mas moderada em forma. / [en] A time-of-flight mass spectrometer, mounted at the Laboratório National de Luz Síncrotron (Campinas - SP), was used to analyze desorbed ions of a condensed ammonia sample (analyzing temperatures: 25 - 150 K) being impacted by 252Cf fission fragments . The spectrometer allows identifying and determining the relative yields of ionic desorbed species. Besides, it had been made theoretical calculations to determine the most stable cluster structures as well as to determine the emission dynamics of NH3 clusters observed in the experimental part. The ammonia was chosen because of its similarity with the water molecule (very well studied). Another reason is the current interest in determining the organic compounds formation in the interstellar surfaces, now that it is proven the presence of ammonia in those surfaces. The measured spectra show the formation of ammonia clusters that can be represented by (NH3)nNHm ± with n = 0 - 30 and m = 0 - 5 for positive ions, and n = 0 - 3 for negative ones. One way to evidence the formation possibility of new compound is to perform experiments with CO-NH3 mixture samples, using the same experimental set up used for the ammonia. In the spectrum measured before CO sublimation (30 K), mass lines, product of primary reactions, corresponding to hybrid molecular ions having the CnOmHl + structure were observed. Theoretical calculations referring to cluster structures had been carried out using the programs Jaguar 5,5 and Jaguar 6.0. The objective is to determine the most stable structures of the ammonia clusters through the Density Functional Theory (DFT) by means of energy minimizations. A direct relation between the computed stabilities and the relative abundances in the mass spectra was found. Finally calculations with the Secondary Electron Induced Desorption (SEID) model had been carried out. Results of velocity and energy distributions had been compared with the experimental data of ammonia clusters (n = 0, 4), presenting a good agreement in absolute values but moderate agreement in shape.

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