Dans ce travail, la nanoindentation et la Microscopie à Force Atomique ont été utilisées pour déterminer les caractéristiques mécaniques et morphologiques de l'os cortical aux échelles micro et nanoscopique. Les propriétés mécaniques qui dépendent du temps, élastique et plastique ont été quantifiées par nanoindentation en utilisant une méthode spécifique. Les essais ont été réalisés sur trois différentes espèces d'os cortical. Dans un premier temps, l'os du rat fut utilisé pour quantifier l"évolution des propriétés mécaniques de la croissance à la sénescence. La variation des propriétés mécaniques avec l'âge fut démontrée et sa corrélation avec les propriétés physico-chimiques établie. Les équations de prédiction ont été proposées afin de décrire le comportement mécanique puis pour quantifier un âge de maturation apparent pour chaque propriété. Dans un deuxième temps, le comportement mécanique qui dépend du temps a été examiné sur l'os humain. Les systèmes Haversiens avec différents contenus du minéral furent identifiés à partir d'images ESEM. Les résultats démontrent l'hétérogénéité mécanique des systèmes Haversiens et l'influence des propriétés mécaniques qui dépendent du temps sur l'anisotropie de l'os. Enfin, l'os bovin fut utilisé pour quantifier les effets mécaniques et morphologiques du processus de déminéralisation. Le résidu organique de l'os déminéralisé présente un comportement mécanique quasi-isotrope. Les images AFM montrent que les fibres de collagène sont orientées dans une direction privilégiée. Les données obtenues pourront servir à développer des matériaux biomimétiques et à établir des lois de comportement multi-échelles de l'os cortical. / Bone is a dynamical, anisotropic, hierarchical, inhomogeneous and time-dependent biological material. At the micro and nano scales, their mechanical and structural characterizations are still being a challenging topic. Nanoindentation and Atomic Force Microscopy are used to assess the mechanical and morphological characteristics of cortical bones. Time-dependent, elastic and plastic mechanical properties were computed using the nanoindentation method proposed by (Mazeran et al., 2012). Experiments were performed on different species of bones for different conditions. Wistar rat femoral cortical bone was used to assess the evolution of the mechanical properties in a life span model (from growth to senescence). The variation of the mechanical properties with age was evidenced and their correlation with physico-chemical properties was established. Then, prediction equations were proposed to describe these behaviours. From these equations, it is possible to estimate an apparent maturation age for each mechanical property. Our findings suggest maturation age is earlier and growth rate are higher for elastic properties than for time-dependent mechanical properties. Time-dependent mechanical behaviour of Human femoral cortical bones were assessed considering its heterogeneity. Haversian systems with different apparent mineral content were identified by means of their apparent grey levels obtained from ESEM images. Results prove the mechanical heterogeneity of the Haversian systems and highlight the influence of the time-dependent mechanical properties in the anisotropic behaviour of bone. Bovine femoral cortical bone was used to quantify the mechanical and morphological effects of the demineralization process. Bone seems to have a quasi-isotropic mechanical behaviour after mineral loss. AFM images of the remaining organic components show that collagen fibrils are oriented in a possible privileged direction. According to our knowledge, few investigations have been performed simultaneously on mechanical, morphological and physico-chemical properties of bone. All these results provide a better understanding of the interactions of the collagen-mineral matrix, bone remodelling and their influence especially in the time-dependent mechanical response. Data reported in this work could be useful to develop and to improve multi-scale bone models and multi-scale constitutive laws for cortical bone.

Les glioblastomes sont les tumeurs primitives cérébrales les plus fréquentes chez l’adulte et les plus agressives. L’objectif de cette thèse était de mieux comprendre l’hétérogénéité qui caractérise les glioblastomes et qui pourrait être en partie responsable de leur mauvais pronostic. Ainsi, nous avons mis en évidence une corrélation entre une localisation tumorale et un profil moléculaire particulier. De plus, l’utilisation de deux lignées cellulaires souches de glioblastomes établies au laboratoire, nous a permis de réaliser le criblage d’une banque chimique et de proposer la proscillaridine A, appartenant à la famille des glycosides cardiaques, comme un agent anti-tumoral potentiel. Par ailleurs, nous avons identifié une sialyltransférase, la ST8Sia III, comme responsable de la biosynthèse de l’antigène souche A2B5. La surexpression de la ST8Sia III par les cellules souches cancéreuses fait d’elle une possible cible thérapeutique. L’ensemble des travaux rapportés ici contribue à améliorer les connaissances sur la gliomagenèse, à proposer des cibles thérapeutiques potentielles et de nouvelles stratégies de traitement des glioblastomes. / Glioblastomas are the most frequent and aggressive primary brain tumors in adult. This thesis aimed to better understand the heterogeneity that characterizes glioblastomas and which could be partly responsible for their poor prognosis. We highlighted a relationship between tumor location and a specific molecular profile. Further, using two glioblastoma stem cell lines, we realized the screening of a chemical library and we proposed the proscillaridin A, a cardiac glycoside, as a new anti-tumoral molecule. Besides, we identified a sialyltransferase, ST8sia III, which produces A2B5 antigen. Overexpression recording in cancer stem cells, suggested that ST8Sia III could be considered as a potential therapeutic target. All this work contributes towards a better understanding of gliomagenesis and points out potential therapeutic targets. At last, we propose new therapeutic strategies in glioblastoma.

La quantité de gaz résiduels présents dans le cylindre d’un moteur à combustion interne a une influence important sur son fonctionnement (combustion, rendement, émissions,..) particulièrement en allumage commandé. Aujourd’hui, il est possible de modifier cette quantité, notamment grâce à des systèmes de distribution variable. Cependant, la détermination expérimentale de la quantité de résiduels et l’estimation à partir de modèles numériques restent délicates. L’objectif de cette thèse est de proposer de nouvelles méthodologies pour traiter ces deux problématiques. Un point bibliographique est tout d’abord effectué pour dresser un état de l’art. Il recense les principaux paramètres influençant la quantité de résiduels, les effets des résiduels sur le fonctionnement du moteur, les moyens expérimentaux et les modèles disponibles pour en évaluer la quantité. Un système original est ensuite développé pour mesurer la quantité de résiduels à partir d’un prélèvement gazeux effectué dans le cylindre à la fin de la compression. Les résultats ainsi obtenus sur l’ensemble du champ de fonctionnement d’un moteur automobile atmosphérique à allumage commandé sont ensuite analysés en fonction du régime, de la charge et de la position du déphaseur installé sur l’arbre à came d’admission. Enfin, plusieurs modélisations de la phase de croisement des soupapes en approche 0D/1D sont évaluées. L’approche classique de mélange parfait n’étant pas satisfaisante, de nouvelles approches originales sont proposée et testées. Une approche hybride mêlant mélange parfait et déplacement parfait permet d’obtenir des résultats améliorés, après calibration d’un paramètre en fonction du régime et de la charge du moteur. / The amount of residual gas trapped in the cylinder of an internal combustion engine has a huge influence on its behavior (combustion, efficiency, emission,..), in particular for spark ignition engines. Nowadays, it is possible to modify this amount, in particular with variable valve train. However, the experimental assessment of residual gas content and its evaluation with numerical simulation are still challenging. The objective of this study is to propose new methodologies to improve these two aspects. A bibliographical survey is first proposed to give state of the art. It gathers the main parameters influencing residual gas content, the effects of residual gas on engine behavior, experimental procedures and numerical models available for residual gas content estimation. An original system is then developed to measure the amount of residual gas with an in-cylinder gas sampling triggered at the end of compression stroke. The results, obtained on the whole operating map of a naturally aspirated automotive spark ignition engine, are analyzed with respect to engine rotation speed, load and cam phaser position (intake side). Finally, various modeling of valve overlap with a 0D/1D approach are assessed. The standard “perfect mixing” assumption is not fully satisfactory, so that new assumptions are proposed and tested. A hybrid approach combining “perfect mixing” and “perfect displacement” allows for improved agreement with experiments, after calibration of a model parameter with respect to engine rotation speed and load.

Résumé : Nous avons d’abord souhaité, dans ce travail de thèse, préciser les mécanismes moléculaires conduisant à l'expression ectopique du récepteur du GIP (glucose-dependent insulinotropic polypeptide receptor, GIPR) dans des adénomes somatotropes provenant de patients présentant une acromégalie avec une réponse paradoxale (stimulation) de l’hormone de croissance au glucose par voie orale. Nous avons montré que l’expression ectopique de GIPR se produit par une activation transcriptionnelle hypomorphe du gène GIPR associée à des anomalies de méthylation dans le corps du gène. L’activation de la voie AMP cyclique par le GIP postprandial dans les adénomes exprimant le GIPR peut représenter un mécanisme alternatif de la tumorigenèse somatotrope en l’absence de mutations de l’oncogène GNAS.Nous rapportons d’autre part une analyse cytogénétique approfondie des adénomes somatotropes, qui nous a permis de définir deux groupes d'adénomes, un groupe à faible altération du nombre de copies et un groupe à forte altération du nombre de copies. Deux tumeurs présentaient des réarrangements chromosomiques complexes avec une signature typique de chromothripsis, et une architecture sous-clonale incluant jusqu’à six populations cellulaires différentes, témoignant d’une hétérogénéité intratumorale importante.Dans une collection d'adénomes hypophysaires invasifs comportant la portion intrasellaire et la portion envahissante le sinus caverneux, nous avons montré par RNA-seq des profils d'expression génique divergents, apportant des arguments supplémentaires en faveur de l'hétérogénéité intratumorale dans ces tumeurs bénignes. Les échantillons tumoraux provenant de portions invasives ont montré une surexpression de la voie de transition épithélio-mésenchymateuse et des marqueurs de cellules souches cancéreuses soulignant leur rôle potentiel dans l’acquisition du phénotype invasif des cellules adénomateuses hypophysaires. / AbstractIn this work, we explored the molecular mechanisms of ectopic glucose-dependent insulinotropic polypeptide receptor (GIPR) expression in somatotroph adenomas from patients with acromegaly displaying a paradoxical GH increase to oral glucose. We showed that ectopic GIPR expression occurs through hypomorphic transcriptional activation of GIPR gene likely driven by DNA methylation changes. Activation of the cAMP pathway by postprandial GIP may represent an alternative tumorigenic mechanism in GIPR expressing somatotroph adenomas without driver mutations in GNAS oncogene. Cytogenetic profiling defined two groups of adenomas, a low-copy-number alteration (CNA) group and a high-CNA group.Two tumor samples displayed complex chromosomal rearrangements compatible with chromothripsis and showed subclonal architecture with up to six distinct cell population in each tumor, demonstrating an important intratumor heterogeneity.In a collection of invasive pituitary adenomas including the non-invasive intrasellar portions and the portions invading the cavernous sinuses, we showed by RNA-seq different gene expression profiles, providing supplemental evidence for the intratumoral heterogeneity in these benign tumors. Tumor samples from invasive portions showed up-regulation of the epithelial-mesenchymal transition pathway and increased expression of cancer stem-cell markers highlighting their potential role in pituitary tumor cell invasive behavior.

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L’objectif est la construction numérique d’un modèle 3D régional de la plaine de Sidi Bouzid permettant la quantification du transfert hydrique et du rôle des crues sur le processus de recharge. Des simulations numériques de l’écoulement ont été réalisées à l’aide de Feflow et validées par des données mesurées in situ. Une conceptualisation des paramètres d’entrée a été réalisée afin de contourner l’absence de données mesurées. L'hétérogénéité de la zone non saturée a un impact significatif sur la variation du flux vertical et la propagation du front d’humidité. Les résultats obtenus en 1D ont été spatialisés à l’échelle de la plaine avec l’objectif de quantifier l’ensemble des flux d’écoulements. L’originalité réside, d’une part, dans la détermination des conditions aux limites appliquées à la surface du sol à partir des hydrogrammes des crues enregistrés et, d’autre part, au modèle conceptuel limitant l’évaporation. Le modèle hydrodynamique a mis en évidence que le bilan hydrique est fortement excédentaire. Les simulations de l’écoulement ont montré que l’approche des épandages de crues au niveau des périmètres surestime la recharge artificielle de la nappe. / The aim of this study is to set up a 3D regional model to quantify water flux in unsaturated-saturated zones and the role of floods on the recharge process. Therefore, numerical flow simulations were conducted using the finite element Feflow that will be validated by measured data. A conceptualization of input parameters was carried out to overcome the absence of measured data. The heterogeneity of the vadose zone have a significant impact on the variation of the vertical flow, the residence time and the propagation of wetting front in the unsaturated zone. The results obtained in 1D were then used to quantify groundwater recharge of the entire area of the study site. The original approach is to derive the time-dependent hydraulic boundary condition of water level at the soil surface of the spreading perimeters by measured flood hydrographs and to develop a limited conceptual model of water uptake by evaporation. The hydrodynamic model showed that the water balance is very important. Flow simulations have shown that the perimeter flooding approach overestimates the artificial recharge of the aquifer.

La gestion des maladies infectieuses dans la faune sauvage se heurte à de nombreuses limites, et le développement de stratégies efficaces représente un défi de taille. Pour atteindre cet objectif, une compréhension fine des facteurs influençant la transmission et la persistance de l’infection est nécessaire. Parmi ces facteurs, l’hétérogénéité de transmission est une caractéristique importante des populations sauvages. En effet, la diversité des comportements, des structures sociales et spatiales, ou encore des espèces peut conduire à des contributions très variables au nombre de nouvelles infections. Par conséquent, quantifier l’hétérogénéité de transmission pourrait permettre d’améliorer l’efficacité des mesures de gestion sanitaire dans la faune sauvage, en ciblant les individus ou les unités de population qui sont responsables de la majorité des évènements de transmission. L’objectif de cette thèse était d’améliorer les connaissances sur la gestion des maladies infectieuses dans des populations sauvages hétérogènes, en utilisant la brucellose à Brucella melitensis dans une population de bouquetin des Alpes (Capra ibex) comme modèle d’étude. En effet, la biologie de la brucellose et l’écologie de l’espèce hôte se prêtent bien à l’existence et donc à l’étude d’une hétérogénéité de transmission à différentes échelles. A l’aide de cultures bactériennes, nous avons tout d’abord montré que seulement 58 % des individus séropositifs sont à risque d’excréter la brucellose, et que ce risque diminue avec l’âge. Ensuite, mettant à profit l’existence d’informations détaillées sur la dynamique de population et le comportement du bouquetin, et de données épidémiologiques dans la population d’étude, nous avons développé un modèle individu-centré afin de quantifier l’hétérogénéité individuelle et spatiale de la transmission. Nous avons démontré que la transmission de la brucellose était hétérogène entre individus, les femelles provoquant environ 90% des nouvelles infections, et entre unités spatiales, plus de 80% des cas de transmission ayant lieu dans les trois sous-unités socio-spatiales qui forment la zone cœur du massif. Nous avons également estimé l’évolution temporelle de la séroprévalence et de la force d’infection, en utilisant différents modèles statistiques. Les résultats suggèrent que l’importante opération de capture menée en 2015, avec test systématique et élimination des individus séropositifs, a permis de diminuer la transmission de la brucellose dans la population. Sur la base de l’ensemble de ces résultats, nous avons évalués une série de stratégies de gestion sanitaire qui pourraient être utilisées à l’avenir dans la population. Les résultats, issus du modèle individu-centré, confirment que la stratégie prioritaire devrait être d’éliminer le plus d’individus séropositifs, et que cibler les femelles et/ou la zone cœur permet d’améliorer l’efficacité des mesures. Bien qu’il n’y ait pas de solution évidente pour la gestion de la brucellose dans notre cas d’étude, les stratégies de gestion ciblées sont très prometteuses et permettent de raffiner les mesures sanitaires classiquement utilisées. Il est donc primordial de bien comprendre l’hétérogénéité de transmission dans les populations sauvages infectées, et de rechercher des stratégies ciblées qui peuvent permettre d’améliorer la gestion en termes d’efficacité et d’acceptabilité / The management of infectious diseases in wildlife reservoirs is particularly challenging and faces several limitations. The development of appropriate management strategies requires a detailed understanding of the factors affecting the transmission and persistence of the infectious agent in the population. Among these factors, heterogeneity of transmission is a common characteristic in natural host-pathogen systems. Indeed, wild animals express a broad range of behaviours, are organised in a variety of social and spatial structures, occupy many areas with very different characteristics and belong to a large diversity of species. Such heterogeneities, from between-individuals to between-species, may result in different contributions to the overall number of new cases of infections. Thus, understanding transmission heterogeneity could provide valuable insights on how to effectively manage these systems, by targeting the individuals or areas that are responsible for most transmissions. The aim of this thesis was to provide insights on the monitoring and management of infectious diseases in heterogeneous wild populations, using Brucella melitensis infection in a French population of wild Alpine ibex (Capra ibex) as a case study. The biology of brucellosis and the ecology of Alpine ibex makes this case study a good candidate for transmission heterogeneity at several levels. Using bacterial examinations, we first established that only 58% of seropositive individuals were at risk to excrete Brucella, and that this risk decreased with increasing age. Then, we took advantage of detailed information available on ibex population dynamics, behaviour, and habitat use, and on epidemiological surveys, to build an individual-based model in order to quantify heterogeneity at the individual and spatial levels. The transmission is extremely heterogeneous between individuals, with females generating around 90% of the new cases of brucellosis infection, and between spatial units, three of the five socio-spatial units (the core area) accounting for more than 80% of brucellosis transmission. Using statistical models to estimate the temporal dynamics of the seroprevalence and of the force of infection in the population, we found evidence that the massive captures with test-and-remove operations that were conducted in 2015 managed to reduce brucellosis transmission in the population. Based on these results, we evaluated several predictive disease management strategies in the individual-based model. Our results confirmed that the primary strategy should be to remove as many seropositive individuals as possible, and that strategies targeting females and/or the core area are more effective than untargeted management. Although there is no silver bullet for the management of brucellosis in the population of study, targeted strategies offer a wide range of promising refinements to classical sanitary measures. We therefore encourage to look for heterogeneity in other infection-wildlife systems and to evaluate potential targeted strategies for improving management schemes in terms of efficiency and acceptability

Le cancer du sein est une pathologie fréquente pour lequel les examens TEP/TDM au ¹⁸F-FDG et IRM mammaire sont fréquemment réalisés en routine. Il existe cependant une sous-utilisation des informations apportées par chacune de ces techniques d'imagerie. En pratique, l’interprétation de ces examens est principalement basée sur l’analyse visuelle et l'analyse « quantitative » se résume généralement au SUVmax seul en TEP/TDM et à l’étude du rehaussement du signal après injection de produit de contraste en IRM mammaire (DCE-MRI). L’arrivée de nouvelles machines hybrides TEP/ IRM, nous a amené à évaluer l'apport d’une quantification avancée des images issues de chacune de ces modalités séparément et en combinaison. Cela rejoint un domaine en expansion « la radiomique » qui consiste à extraire un grand nombre de caractéristiques quantitatives des images médicales pour décrypter l’hétérogénéité tumorale ou améliorer la prédiction du pronostic.L’objectif de notre travail était d’étudier l’apport des données radiomiques extraites de l’imagerie TEP au ¹⁸F-FDG et de l’IRM avec injection de produit de contraste réalisées avant traitement pour caractériser l’hétérogénéité tumorale dans le cancer du sein, en prenant en compte les différents sous-types moléculaires de cancer du sein, à savoir les tumeurs luminales (Lum A, Lum B HER2- et Lum B HER2+), triple-négatives et HER2+. Une importance particulière a été portée sur la valeur prédictive des informations radiomiques extraites de ces 2 techniques d’imagerie pour prédire le pronostic dans un groupe de patientes traitées par chimiothérapie néo-adjuvante. L’influence de variations physiologiques telles que l’âge sur le calcul des données radiomiques dans le tissu mammaire normal et cancéreux séparément a également été explorée, de même que la variabilité multicentrique des index radiomiques. L’extraction de ces données radiomiques a été effectuée grace au logiciel LiFex développé au sein du laboratoire IMIV sur une base de données-patientes recueillie en rétrospective.Nous avons rapporté pour la première fois l’influence de l’âge sur le calcul des indices « radiomiques » en TEP dans le tissu mammaire sain dans 2 institutions différentes mais aussi dans les tumeurs mammaires notamment celle triple-négatives. Des associations significatives entre le « phénotype tumoral radiomique » en imagerie TEP et IRM et des données pronostiques reconnues dans le cancer du sein ont été mises en évidence. En outre, nous avons démontré l’existence d’une grande variabilité pour le « profil radiomique » en TEP parmi les tumeurs présentant le même sous-type moléculaire. Cela suggére l’existence d’informations non-redondantes au sein du « phénotype tumoral métabolique » de chaque tumeur mammaire défini par les données radiomiques. L’exploration de cette variabilité s’est révélée intéressante pour améliorer la prédiction de la réponse histologique chez les patientes avec des tumeurs triple-négatives traitées par chimiothérapie néo-adjuvante. Par ailleurs, les mesures effectuées dans la région mammaire péri-tumorale chez les patientes traitées par chimiothérapie néo-adjuvante se sont montrées prédictives pour les patientes avec des tumeurs Lum B HER2-. En IRM nous avons montré l’importance de standardiser la méthode de mesure des caractéristiques radiomiques. Nous avons observé que les caractéristiques radiomiques issues des images DCE-MRI étaient moins associées aux caractéristiques moléculaires des tumeurs et avaient une valeur prédictive moindre. Nous avons également proposé une nouvelle méthode relativement standardisée pour le calcul des données radiomiques en IRM mammaire avec des résultats intéressants mais cette méthode doit encore être optimisée. Cependant, nos résultats suggèrent que les données extraites de la totalité du volume tumorale en IRM compléteraient efficacement les caractéristiques radiomiques TEP et le sous-type moléculaire pour prédire la réponse à la chimiothérapie néo-adjuvante. / Breast cancer is a common disease for which ¹⁸F-FDG PET/CT and breast MRI are frequently performed in routine practice. However, the different information provided by each of these imaging techniques are currently under-exploited. Indeed, in routine the interpretation of these scans is mainly based on visual analysis whereas the « quantitative » analysis of PET/CT data is generally limited to the sole use of the SUVmax while in breast MRI, simple parameters to characterize tumor enhancement after injection of contrast medium are used. The advent of PET/MRI machines, calls for an evaluation of the contribution of a more advanced quantification of each of the modalities separately and in combination in the setting of breast cancer. This is along with the concept of « Radiomics » a field currently expanding and which consists in extracting many quantitative characteristics from medical images used in clinical practice to decipher tumor heterogeneity or improve prediction of prognosis. The aim of our work was to study the contribution of radiomic data extracted from ¹⁸F-FDG PET and MRI imaging with contrast injection to characterize tumor heterogeneity in breast cancer taking into account the different molecular subtypes of breast cancer, namely luminal (Lum A, Lum B HER2- and Lum B HER2 +), triple-negative and HER2 + tumors. In this context, we focused on the prediction of prognosis in patients treated with neo-adjuvant chemotherapy. The influence of physiological variations such as age on the calculation of radiomic data in normal breast and breast tumors separately was also explored, as well as the multi-center variability of radioman features. Radiomic features were extracted using the LiFex software developed within IMIV laboratory. The patient database used for the studies were all retrospective data. We reported for the first time the influence of age on the values of radiomic features in healthy breast tissue in patients recruited from 2 different institutions but also in breast tumors especially those with a triple-negative subtype. Similarly, significant associations between the radiomic tumor phenotype in PET and MRI imaging and well-established prognostic factors in breast cancer have been identified. In addition, we showed a large variability in the PET « radiomic profile » of breast tumors with similar breast cancer subtype suggesting complementary information within their metabolic phenotype defined by radiomic features. Moreover, taking into account this variability has been shown to be of particular interest in improving the prediction of pathological response in patients with triple-negative tumors treated with neoadjuvant chemotherapy. A peri-tumoral breast tissue region satellite to the breast tumor was also investigated and appeared to bear some prognostic information in patients with Lum B HER2- tumors treated with neoadjuvant chemotherapy. In MR, we demonstrated the need to harmonize the methods for radiomic feature calculation. Overall, we observed that radiomic features derived from MR were less informative about the molecular features of the tumors than radiomic features extracted from PET data and were of lower prognostic value. Yet, the combination of the enhanced tumor volume in MR with a PET radiomic feature and the tumor molecular subtype yielded enhanced the accuracy with which response to neoadjuvant therapy could be predicted compared to features from one modality only or molecular subtype only.

La cryopréservation engendre des dégradations variables de l’activité biologique et des fonctionnalités des bactéries lactiques, notamment chez Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus, un starter de l’industrie laitière. Le but de ce travail a été d’identifier les marqueurs cellulaires de cryorésitance et de cryosensibilité afin de mieux comprendre les mécanismes de dégradation sous-jacents et d’améliorer les performances industrielles des bactéries lactiques. La cryopresérvation a ici été considérée comme une combination de deux stress majoritaires : froid et osmotique. Une attention particulière a été portée à l’analyse de la membrane cellulaire, un site majeur de dégradation lié à la congélation, mais également à la paroi cellulaire et aux protéines. De plus, les cellules ont été analysées à différentes échelles d’observation, de la population jusqu’à la cellule unique, afin de quantifier l’hétérogénéité des propriétés cellulaires existant au sein de populations. Dans une première partie de ce travail, des conditions de culture ont été comparées pour identifier deux souches de L. bulgaricus présentant des résistances contrastées vis-à-vis de la congélation. Une analyse génomique comparative des souches a également été menée dans le but de fournir des pistes de compréhension de ces comportements différents. Dans une seconde partie, des propriétés membranaires des cellules ont été évaluées en réponse aux stress froid et osmotique : composition en acides gras, organisation au niveau des chaînes d’acides gras et des têtes phospholipidiques, et fluidité.Leur fluidité membranaire a également été caractérisée à une échelle subcellulaire par microscopie de fluorescence au moyen du rayonnement synchrotron, permettant la quantification des hétérogénéités inter- et intra-cellulaires. Enfin, un développement technique et méthodologique a été entrepris afin de permettre l’analyse de bactéries individuelles en milieu aqueux par spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier, et ainsi leur signature biochimique en conditions natives. Ces approches complémentaires et multidisciplinaires ont révélé l’existence de propriétés et d’organisation différentes de la membrane des deux souches de L. bulgaricus. Différents types d’interaction entre les molécules cryoprotectrices du milieu extracellulaire et la membrane des deux souches a été proposé, pouvant être à l’origine des dommages causés à la souche sensible. De plus, une hétérogénéité plus importante au sein de la population sensible a été identifiée, attribuée à des différences en termes de composition biochimique et d’organisation au niveau de la membrane et de la paroi. Finalement, ce travail suggère quelques marqueurs cellulaires d’évaluation de la cryorésistance des bactéries lactiques, et fournit des méthodes de caractérisation de l’hétérogénéité biochimique au sein des populations. Ceux-ci pourraient être appliqués à l’étude de toute autre étape critique du procédé de production des bactéries lactiques, et pourraient être utiles pour aller vers la production de ferments homogènes au niveau de leur résistance. / Cryopreservation leads to variable degradation of the biological activity and functionality among lactic acid bacteria (LAB), particularly Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus, a dairy starter of industrial relevance. The aim of this work was to identify cellular markers of cryoresistance or cryosensitivity for better understanding the mechanisms of cell cryoinjury and increasing LAB industrial performances. Cryopreservation was here considered as a combination of cold and osmotic stresses. A particular focus was given to the analysis of the cell membrane, recognised as a primary site of cryoinjury, but also of the cell wall and proteins. Moreover, cells were analysed from the population level down to the single-cell level to quantify the heterogeneity of cell properties within populations. In the first part of this work, bacterial cultivation conditions were compared to identify two L. bulgaricus strains with markedly different cell cryoresistance. Moreover, a comparative genomic analysis of the strains was performed to provide some clues for the explanation of their different behaviours. In the second part of this work, the membrane properties were evaluated in response to the cold and osmotic stresses: fatty acid composition, organisation of fatty acyl and phospholipid headgroups, and fluidity.Subcellular membrane fluidity was also characterised by fluorescence microscopy using synchrotron radiation, enabling the quantification of inter- and intra-cellular heterogeneities. Finally, original methodological and technical developments were undertaken to achieve the analysis of individual bacterial cells in an aqueous environment by Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy, for the analysis of the biochemical signature of cells under native conditions. These complementary multidisciplinary approaches revealed different properties and organisation of the membrane of both L. bulgaricus strains. It was proposed that different types of interaction between cryoprotectants of the extracellular matrix and the membrane of both strains could be at the origin of cryoinjury for the sensitive strain. Moreover, a high population heterogeneity characterised the cryosensitive strain, ascribed to differences in terms of biochemical composition and organisation of the membrane and cell wall. Altogether, this work suggests some cellular markers to evaluate LAB cryoresistance and provides methods to characterize population biochemical heterogeneity. These could be applied to any other stressful step of their production process, and should be useful for future production of homogeneous populations of resistant LAB.