La lutte pour les ressources est un phénomène qui a débuté dès l'apparition d'organismes reproductifs et dont la description a été initiée par Malthus puis remarquablement synthétisée et étendue à la biologie sous le terme d'évolution par Darwin en 1859 dans « De l'origine des espèces ». Si le concept est ancien à l'échelle des sciences biologiques, il continue à caractériser des domaines à l'époque insoupçonnés par son auteur tels que la virologie. En effet, les virus hautement variables tels que le virus de l'immunodéficience humaine (VIH), de l'hépatite B (VHB) et de l'hépatite C (VHC) sont présents sous forme de quasi espèce au sein de leur environnement réplicatif, c'est à dire qu'une multitude de virus génétiquement proche mais distincts coexistent au sein de cet espace qu'ils doivent partager selon les mêmes règles générales que les êtres vivants. Ainsi, lorsque des pressions de sélection s'exercent (immunitaires, antivirales…), une redistribution des variants majoritaires est observé au bénéfice de variants minoritaires mieux adaptés à cet environnement changeant. La modélisation mathématique et informatique de la capacité mutationnelle et la dynamique d'adaptation des variants minoritaires au travers de 6 études de cohortes de patients infectés, par la technique ultra-sensible de pyroséquençage haut débit associée à des logiciels originaux ont permis de mettre en évidence, caractériser et évaluer l'impact de marqueurs diagnostics permettant de prédire la résistance aux antiviraux mais aussi de caractériser de nouvelles cibles antivirales. / Struggle for resources is a worldwide rule which has been first described by Malthus and extended to whole world of living organisms by Darwin in 1859 in “Origin of species”. Today, this concept has been enlarged to virological field, and is particularly adapted to describe highly variable viruses like Human Immunodeficiency Virus (HIV), Hepatitis B Virus (HBV) and Hepatitis C Virus (HCV) which have a quasispecies distribution in infected patients characterized by the co-existence of a number of distinct but related viral populations. Selection pressure on viral replicative environment (immune, antiviral drug treatment…), generally lead to a redistribution of the viral quasispecies with an increasing of the best adapted minor viral variants at the expense of major viral populations. Mathematical and bioinformatic modelization of this phenomenon through 6 infected patients cohorts by means of ultra-deep sequencing and an original bioinformatic package allowed discovery, characterization and evaluation of new diagnostic markers that could be used to prevent resistance emergence to antiviral drugs and to characterized new therapeutics antiviral targets.

L’évolution actuelle de la société vers un monde de plus en plus numérique et connecté nécessite des liens de communication à la fois haut-débit et bas coûts. A cette fin, les guides d’ondes en plastique proposés ces dernières années visant les bandes de fréquences millimétriques (mm) offrent un compromis performance / coût très attractif.Profitant ainsi de larges bande-passantes de l’ordre de plusieurs gigahertz (GHz), des performances des technologies CMOS avancées aux fréquences mm mais également de tolérances d’assemblage relâchées, des systèmes de communication avec de tels guides d’ondes en plastique pourraient offrir des débits de plusieurs gigabits par seconde (Gb/s) sur des distances de plusieurs mètres de manière abordable.Dans ce travail, la conception d’un guide d’ondes en plastique est tout d’abord présentée en se basant à la fois sur des résultats théoriques et de simulation électromagnétique. Bien que les promesses de faible atténuation aient effectivement été confirmées, certaines limitations du confinement et de la robustesse aux contacts extérieurs sont également apparues. L’ajout d’une mousse protectrice est brièvement investiguée, mais une géométrie innovante de guide présentant des caractéristiques améliorées est principalement détaillée.Des thématiques « systèmes » sont ensuite explorées afin de construire un système de communication utilisant ce nouveau canal de propagation. Une architecture combinant la modulation de phase en quadrature (QPSK) et le multiplexage en fréquence est ainsi introduite. L’interface entre le circuit et le guide d’ondes a par ailleurs été identifiée comme une limitation potentielle à la bande-passante globale du système. Par conséquent, une transition très large-bande a été conçue et testée pour lever ce verrou. De même, en raison des inconvénients des techniques usuelles de démodulation de signaux mm QPSK, une topologie originale utilisant les non-linéarités des oscillateurs à injection a été développée.Enfin, la conception d’un émetteur mm en technologie silicium avancée (CMOS 28 nmFD-SOI) est décrite. Les contributions majeures incluent l’introduction de coupleurs hybrides intégrés à haute-performance ainsi que la réalisation d’un circuit de synchronisation. Celui-ci présente une large plage de capture et permet un fonctionnement à faible bruit de phase lorsque le système est verrouillé sur la cinquième harmonique du signal de référence. Des mesures sur signaux modulés ont également permis de mettre en évidence la capacité de l’émetteur à transmettre des débits très élevés de plusieurs Gb/s. / In a world willfully transitioning to the Digital Age, the thirst for connectivity demands high-speed communication links at low cost. In this context, affordable plastic waveguides have been proposed as a disruptive propagation channel in the millimeter-wave (mmW) range. Benefiting from multi gigahertz (GHz) bandwidths and mmW capabilities of advanced CMOS technologies as well as relaxed assembly tolerances requirements, cost-effective communication systems based on plastic waveguides could offer multi gigabits per second (Gb/s) data rates over several meters distances.In this work, the design of plastic waveguide channels is first discussed using both a theoretical approach and Electromagnetic (EM) simulations. Although low attenuation promises have been confirmed, some limitations are also highlighted, especially as regards confinement ability and robustness to external contacts. Solutions involving foam coating are briefly investigated and an innovative plastic waveguide design demonstrating improved characteristics is introduced.System-level topics are then explored in order to build a communication system using the previously presented channel. A new architecture, which combines Quadrature Phase Shift Keying (QPSK) and frequency multiplexing, is found to be much more suitable. The transition from the circuit to the plastic waveguide has also been identified as a potential bandwidth bottleneck. Consequently, a wideband microstrip to WR-12 transition has been designed. Another limitation concerning the demodulation of QPSK mmW signals is investigated and an original topology using the non-linearities of Injection Locked Oscillators (ILO) has been developed.Finally, the design of a mmW transmitter in an advanced silicon technology node (CMOS 28 nm FD-SOI) is described. Major contributions include the introduction of high-performance integrated hybrid couplers and the realization of a wide locking range synchronization circuit enabling low phase-noise operation when locked on the fifth harmonic of a reference signal. Measurements on modulated signals have validated the transmitter high data-rate capability of several Gb/s.

Cette recherche s’interroge sur les pratiques et les usages d’Internet et de Windows Live Messenger. Elle dresse un panorama des usages d’Internet et de WLM chez l’adolescent et analyse leur appropriation dans une phase où l’individu est en expérimentation et en quête d’identités sociale et culturelle. Nous étudions les spécificités de WLM et les types de sociabilité qui se tissent par son biais. Les résultats mettent en évidence la permanence ou l’évolution des pratiques des objets étudiés. Nous nous interrogeons sur les traits permettant de définir, socialement et techniquement la « culture jeune » et mettons en exergue un ensemble de critères spécifiques à la diffusion et à l’appropriation d’un dispositif par les adolescents. Comprendre et analyser l’usage social de WLM permet de saisir les termes relationnels de son insertion et les changements sociaux et culturels induits par les pratiques. Pour cela, le corpus est constitué de deux enquêtes séparées de 3 ans auprès de collégiens, lycéens et étudiants de Côte d’Or. D’un point de vue théorique, le travail s’appuie sur la sociologie des usages et permet d’étudier Internet et la WLM comme des dispositifs socio-techniques. Cette perspective questionne les concepts de culture numérique, de fractures numériques et sociales, d’usage social et de lien social. Une dernière partie de cette thèse établie des préconisations de développement des TIC en Bourgogne et en zone rurale. Nous avons procédé à trois entretiens avec les sénateurs de Côte d’Or afin d’avoir la vision politique d’acteurs de terrains locaux et nationaux, sur le rôle et les enjeux des TIC dans l’aménagement du territoire et dans leurs implications au service du lien social et de la cohésion sociale. / This thesis examines the practices and uses of the Internet and of Windows Live Messenger. It charts out different uses of the Internet and WLM among young people, and analyses the way they are adopted, at a time when the individual is experimenting with social and cultural identities. It deals with the specificities of WLM, and the types of sociability associated with it. The results of the study show that practices linked to the objects studied evolve in some areas, while remaining stable in others. The thesis seeks to establish the key traits which go to make up, socially and technically « young people’s culture », and lays out the different criteria specific to the propagation and adoption of a technical artifact by young people. Understanding and analyzing the social uses of WLM allows us to identify the relational context surrounding its insertion and the social and cultural evolutions implied by associated practices. For this reason, the study is based on a corpus composed of two empirical data-sets, recorded three years apart, involving middle-school, high-school and university students from the Côte d’Or region of Burgundy. From a theoretical viewpoint, the study is based on user sociology and approaches the Internet and WLM as social and technical artifacts. This perspective questions the concepts of digital culture, of digital and social divides, of social use and of social relations. A final part of the thesis applies the findings to the development of ICT in Burgundy and in rural regions, in the form of a set of guidelines. A series of three interviews were conducted with local politicians elected to the French senate, in order to establish the vision of political leaders both on local and national levels, concerning the role and the issues surrounding ICT from the point of view of urban development, and their implications, in terms of social relations, for maintaining social cohesion.

Le campagnol terrestre, Arvicola terrestris, occasionne en France, lors de ses pullulations cycliques interannuelles, d’importants dégâts aux prairies de montagne. Un groupe de travail constitué des équipes de recherche de l’Université de Franche-Comté (UFC), de l’INRA (Centre de Biologie et de Gestion des Populations) et d’organismes agricoles (Fédération Régionale de Défense contre les Organismes Nuisibles de Franche-Comté, FREDON), ont privilégié une approche « systémique » dans laquelle les interactions entre les campagnols, leur habitat (paysage, prédateurs) et les pratiques agricoles sont analysées de façon hiérarchisées (spatialement et temporellement). Un des objectifs est de mettre en évidence le plus grand nombre possible de facteurs de contrôle sur lesquels il est possible d’agir, et l'échelle à laquelle ces actions sont pertinentes. Ces études ont permis d’initier une stratégie, expérimentée avec succès, notamment en Franche-Comté et en Auvergne, et qui privilégie la lutte raisonnée. Il subsiste néanmoins des zones d’ombre relatives à la compréhension du cycle, notamment concernant les déterminants de la phase de déclin. Le rôle du cortège de pathogènes (parmi lesquels certains peuvent être transmis à l’homme) reste pour l’instant sujet de débat dans la littérature scientifique. La compréhension des facteurs clés déterminant cette phase devrait permettre aux éleveurs de mieux anticiper les impacts économiques et adopter les stratégies de contrôles des population les plus adéquates. Objectifs de la thèse (1) Tester les hypothèses des pathogènes et de la sénescence pour expliquer le déclin démographique. (2) Rechercher des indicateurs biologiques (diversité des pathogènes et/ou indicateurs immunitaires) qui permettent de prédire les phases de déclin et d’anticiper des mesures agricoles appropriées pour restaurer les prairies. (3) Evaluer le rôle de la transition entre la phase de forte densité et de déclin démographique pour l’émergence de pathogènes circulants par les populations de campagnols et responsables de maladies humaines. Méthodologie générale Des suivis de populations avec des prélèvements réguliers (mensuels) seront réalisés sur plusieurs populations (répliquats) dans la période qui encadre le déclin démographique. Des méthodes fondées sur le séquençage à haut débit (NGS : Next Generation Sequencing) pour l’épidémiologie permettent d’établir des catalogues complets des pathogènes (virus, bactéries, parasites) hébergées par les populations, et d’en mesurer les prévalences. / Context In France, during cyclic population surges, water voles, Arvicola terrestri, cause extensive damage to mountain grassland. A working group consisting of researchers from the University of Franche-Comté (UFC), INRA (Centre de Biologie et de Gestion des Populations) agricultural organizations (Fédération Régionale de Défense contre les Organismes Nuisibles de Franche-Comté, FREDON) are working on systems approach in which interactions between voles, their habitat (landscape, predators) and agricultural practices are analysed hierarchically (in space and time). One of the objectives is to highlight the largest possible number of control factors on which it is possible to act, and the scale at which these actions are relevant. These studies have helped initiate a strategy, successfully tested in Franche-Comté and in Auvergne, which promotes the integrated control of water vole populations. Nevertheless, there are still grey areas in the understanding of the cycle, particularly on the determinants of the decline phase. The role of pathogen communities (some species may even be transmitted to humans) so far remains the subject of debate in the scientific literature. The understanding of the key factors determining this phase should allow farmers to better anticipate economic impacts and to adopt optimal strategies for vole population control Objectives: (1) To test the pathogens and senescence hypotheses in order to explain the population decline. (2) To look for biological indicators (diversity of pathogens and / or immune indicators) that may predict the decline phase in order to anticipate appropriate measures to restore grasslands. (3) To assess the role of the transition between high population density phase and the decline phase for the emergence of pathogens in vole populations that may cause human diseases.General Methodology Population monitoring with regular (monthly) sampling will be made on several populations (replicates) in the period that brackets the vole population declines. Methods based on Next Generation Sequencing (NGS) makes it possible to establish extensive catalogues of pathogens (viruses, bacteria, other parasites) hosted by vole populations and to measure the prevalence.

Au cours de ma thèse, j’ai développé et mis en place de nouvelles méthodes utilisant les récentes technologies du séquençage à très haut débit, des outils bioinformatiques et du «reciprocal allele-specifique RNA interference » (rasRNAi) dans l’objectif d’identifier les facteurs génétiques et non génétiques responsables de la résistance du moustique Anopheles gambiae aux parasites du paludisme murin Plasmodium berghei. J’ai mis en place une stratégie d’identification des polymorphismes dans les lignées résistantes et sensibles afin de sélectionner des marqueurs génétiques pour de futures analyses génétiques et lister les gènes polymorphiques. J’ai contribué à l’élaboration de nouvelles sondes ARN double-brin (dsRNAs) allèle spécifique pour la méthode du rasRNAi en identifiant le processus de découpage du dsRNA injecté chez des moustiques par l’analyse des petits ARNs séquencés issus du dsRNA injecté. J’ai élaboré un pipeline pour identifier la composition du microbiote des lignées sensibles et résistantes dans le but de les comparer. / During my PhD, I developed and implemented new methods and tools using the latest technologies of the Next Generation Sequencing, bioinformatics tools and the « reciprocal allele-specific RNA interference » (rasRNAi) method with the aim of identifying genetic and non-genetic factors responsible for the resistance of the mosquito Anopheles gambiae to the mouse malaria parasites Plasmodium berghei. I have implemented a strategy for identifying polymorphisms in the resistant and susceptible lines to (1) select genetic markers for future genetic analysis and (2) list the polymorphicgenes. I contributed to the development of a new allele-specific dsRNA probe for the rasRNAi method by identifying how mosquitoes process the injected dsRNA by the analysis of sequenced small RNAs from the injected dsRNA. I developed a pipeline to identify the microbiota composition in susceptible and resistant lines in order to compare them.

L’hépatite B chronique touche environ 257 millions de personnes dans le monde. La perte de l’antigène HBs (AgHBs), marqueur de guérison fonctionnelle, n’est que très rarement observée, même sous traitement antiviral (3-16 %). Les protéines d’enveloppe du virus de l’hépatite B (VHB), formant l’AgHBs, sont très variables et cruciales pour le pouvoir infectieux du virus de l’hépatite B (VHB) et la physiopathologie. Nous avons émis l’hypothèse que cette variabilité pourrait expliquer, au moins partiellement, l’évolution de l’infection par le VHB, évaluée par la clairance de l’AgHBs, chez des patients traités ou non par analogues nucléos(t)idiques anti-VHB. Chez 29 patients infectés par différents génotypes du VHB (A, C et D), présentant différents profils cliniques (infection aigüe ou chronique, co-infection VHB/VIH) et thérapeutiques, une très grande variabilité des protéines d’enveloppe du VHB a été mise en évidence. Chez ces patients, la persistance de l’AgHBs était corrélée avec la présence de mutations et délétions localisées dans des régions des protéines d’enveloppe virale jouant un rôle important dans la reconnaissance du virus par le système immunitaire. Ces résultats renforcent l’hypothèse que l’étude des protéines d’enveloppe du VHB pourrait mettre en évidence des signatures moléculaires influençant le fitness du VHB et par conséquent l’évolution clinique de la maladie liée à l’infection par le VHB / Chronic hepatitis B affects about 257 million people worldwide. The loss of HBS antigen (HBsAg), a marker of the functional cure, is very rarely observed, even on anti-HBV treatment (3-16%). The hepatitis B virus (HBV) envelope proteins (HBsAg) are highly variable and crucial for the viral infectivity and pathogeny. We hypothesized that the HBV variability in the envelope proteins could explain, at least partially, the evolution of HBV infection, evaluated by HBsAg clearance, in patients treated or not by anti-HBV nucleos(t)idic analogues. For 29 patients infected with different HBV genotypes (A, C and D), presenting different clinical profiles (acute or chronic infection, HBV/HIV co-infection) and therapies, a very high variability of HBV envelope proteins was observed. In these patients, the persistence of HBsAg was correlated with the presence of mutations and deletions located in areas that play a key role in the viral recognition by the immune system. These results reinforce the hypothesis that the study of HBV envelope proteins could highlight molecular signatures influencing HBV fitness which would subsequently modify the clinical evolution of HBV-related disease

Le secteur du tri des déchets est en pleine expansion. De par la nature de leurs activités, les centres de tri des déchets sont une source d’émission de bioaérosols dont l’exposition peut entrainer diverses troubles sur la santé des travailleurs. La composition des bioaérosols dans les centres de tri est peu documentée. Dans ce contexte, les objectifs de la thèse étaient de caractériser et de déployer dans un centre de tri (pour un suivi d’un an) une méthode d’analyse de la biodiversité microbienne dans les bioaérosols par séquençage à haut débit. Les travaux ont permis de connaitre les avantages et les limites de plusieurs méthodes d’analyse de la biodiversité et de mettre en lumière la nécessité de standardiser un processus de mesure dans le cadre d’études de comparaison. Le suivi de la biodiversité microbienne dans les bioaérosols émis en centre de tri a permis de mettre en évidence la grande complexité et la variabilité des taxons bactériens et fongiques à différents postes de l’entreprise. L’analyse statistique a mis en évidence le caractère multifactoriel de la variation et de la composition des bioaérosols émis en environnement professionnel. La quantité importante de données a permis d’améliorer les connaissances sur la composition des bioaérosols émis en centre de tri des déchets et sur la stratégie de prélèvement à adopter pour une évaluation du risque biologique représentative de l’entreprise / The waste sorting activities is constantly increasing. Due to the nature of their activities, waste sorting plants are a source of bioaerosol emissions whose exposure can lead to various health problems for workers. The composition of bioaerosols in sorting centers is poorly documented. In this context, the aims of the thesis were to characterize and deploy in a sorting center (for a follow- up of one year) a method of analysis of microbial biodiversity in bioaerosols using high throughput sequencing. The work provided information about the advantages and the limits of several methods of analysis of the biodiversity and highlighted the need to standardize a process of measurements for comparative studies. The monitoring of microbial biodiversity in bioaerosols emitted in a sorting plant revealed the high complexity and the variability of bacterial and fungal taxa at different places in the company. Statistical analysis highlighted the multifactorial nature of the variation and composition of bioaerosols emitted in this occupational environment. The large amount of collected data improved the knowledge on the composition of bioaerosols emitted in the waste sorting plant and the sampling strategy to be conducted for a representative biological risk assessment in the company

Le sepsis est une dérégulation de la réponse de l’hôte à une infection, associé à un dysfonctionnement des organes engageant le pronostic vital du patient. Plus de 30 millions de cas et 5 millions de décès sont estimés par an dans le monde. Le diagnostic du sepsis est basé sur des signes cliniques non spécifiques et la longue procédure d’identification des pathogènes responsables de l’infection. L’objectif de cette étude est de développer et d’évaluer le potentiel de la spectroscopie vibrationnelle appliquée au sérum pour améliorer le diagnostic du sepsis. Les défis inhérents à la nature de l’échantillon et à la technique de même que certains paramètres pré-analytiques ont été évalués pour assurer la qualité des données. Les variations de contenu en eau des échantillons après séchage pouvant affecter la discrimination des données, ont été corrigées en testant différentes méthodes. Enfin, des sérums de patients septicémiques (n=380) collectés avant chirurgie et jusqu’à 3 jours avant et le jour du diagnostic ont été analysés. Les échantillons du groupe contrôle (n=353) collectés suivant la même cinétique, provenant de patients ayant un profil similaire en termes d’âge, de sexe, de procédure chirurgicale subie mais n’ayant pas développé de sepsis et des échantillons (n=180) de patients atteints d’un syndrome de réponse inflammatoire systémique collectés avant chirurgie et le jour du diagnostic ont également été analysés. Les données acquises ont été exploitées par méthodes chimiométriques pour discriminer des zones spectrales reflétant des différences de composition moléculaire avec des sensibilités et spécificités supérieures à 70% malgré l’influence de l’eau résiduelle. / Sepsis is a dysregulated host response to an infection that causes life-threatening organ dysfunction. Each year, over 30 million cases and 5 million deaths are estimated worldwide. Diagnosis of sepsis is based on non-specific clinical signs and time consuming positive identification of the causative pathogen. The objective of this study is to develop and evaluate the potential of vibrational spectroscopy applied to human serum to improve diagnosis of sepsis. Challenges of serum spectroscopy inherent to the sample nature and preparation as well as to the technique have been assessed to determine the most suitable methodological approach. Then, some aspects of the pre-analytical phase have been addressed in order to standardise protocols in sample handling and preparation for spectral acquisitions to ensure quality and reproducibility of spectral data collected. Different methods have been tested to correct water content variations in dried serum, which can impact on data discrimination. Finally, based upon the developed methodology, patient serum samples (n=380) collected before surgery, up to 3 days before sepsis diagnosis, and on the day of sepsis diagnosis have been analysed. Control serum samples (n=353) from age/ sex/ procedure-matched patients who did not go on to develop sepsis have been also analysed over similar timeframes post-surgery as well as samples (n=180) from patients with systemic inflammatory response syndrome. Spectral data acquired have been interrogated by chemometric methods to identify spectral zones reflecting differences in molecular composition allowing discrimination with over 70% of sensitivities and specificities despite water interferences.

Un biomarqueur est une molécule (ou un ensemble de molécules) présente dans l’organisme qui témoigne de l’apparition d’un processus pathologique. Il permet ainsi de dépister une maladie, d’en prédire sa gravité ou encore d’évaluer l’efficacité d’un traitement. Les liquides biologiques représentent des milieux de choix pour la recherche de biomarqueurs en pathologie humaine car leur collection est habituelle dans la prise en charge des patients et moins invasive comparée aux biopsies d’organes ou de tissus. Dans cette thèse, nous nous sommes intéressés plus particulièrement aux exosomes présents dans ces liquides biologiques. Les exosomes sont des nanovésicules dont le diamètre est compris entre 30 et 100 nanomètres. Ils sont sécrétés par tous les types cellulaires et contiennent des protéines cytoplasmiques et membranaires spécifiques de leur cellule d’origine. L’intérêt majeur des exosomes isolés à partir des liquides biologiques, est qu’ils constituent une source de biomarqueurs. Ils peuvent donc être assimilés à une « biopsie liquide ». L’analyse des exosomes pourrait compléter utilement des examens classiques de dépistage, de diagnostic et de suivi d’une pathologie. Dans le cadre de projet de cette thèse, nous avons appliqué des techniques de protéomique à haut débit pour l’analyse des exosomes. Nous nous sommes tout d’abord intéressés à l’analyse du profil protéique des exosomes urinaires dans le contexte de deux pathologies du tractus urinaire : la cystinurie et le cancer du rein. La cystinurie est une néphropathie lithiasique d’origine génétique pour laquelle il y a peu de marqueurs biologiques pouvant prédire son évolution vers l’insuffisance rénale terminale. Nous avons développé une méthode de préparation des exosomes urinaire permettant d’analyser de façon reproductible leurs profils protéiques. Nous avons appliqué cette méthode à huit patients cystinuriques et comparé les résultats aux profils obtenus chez dix sujets sains. Un panel de 38 protéines différentiellement exprimé dans les exosomes des patients a été identifié et en partie validé par Western blot. Concernant le cancer du rein à cellules claires pour lequel le diagnostic nécessite des prélèvements invasifs par biopsie, nous avons analysé les exosomes urinaires de huit patients avant et après néphrectomie. Nous avons ainsi pu mettre en évidence un panel de 25 protéines surexprimées dans les exosomes des patients. Enfin, le dernier volet de cette thèse a été consacré à l’analyse des exosomes du lavage broncho-alvéolaire provenant de patients MV, maladie d’origine génétique qui atteint principalement les poumons. L’analyse des exosomes de lavage broncho-alvéolaire pourrait permettre de donner un éclairage nouveau sur la physiopathologie de la maladie. Nous avons réalisé la comparaison des profils protéiques des exosomes de quatre patients MV, et six patients asthmatiques. L’ensemble des résultats obtenus au cours de cette thèse montre que l’analyse protéomique des exosomes issus de fluides biologiques peut aider la recherche de biomarqueurs diagnostics ou pronostics de maladies. / A biomarker is a molecule (or a cluster of molecule) which will reflect the occurrence of a pathological state, giving us the ability to detect a disease, to predict its severity or to assess drug efficiency. Biological fluids are the golden standards for biomarker research in human as they are routinely collected for patients’ follow-up and are less invasive than biopsies. During my PhD, I focused on exosomes that can be found in these biological fluids. Exosomes are nanovesicles with a diameter ranging between 30 and 100 nanometers. Exosomes are secreted by all cell types and harbor cytoplasmic and membranous proteins specific of their cells of origins. One of the major interest of exosomes enriched from biological fluids is that they represent a valuable source of biomarkers. They can be considered as a « liquid biopsy ». Their analysis could complete classical diagnosis and follow-up tools. In this project, we applied high resolution, high throughput proteomic techniques for exosomes analysis. We firstly focused on protein profiles in urinary exosomes in the context of two urinary tract diseases: cystinuria and kidney cancer. Cystinuria is an inherited autosomal recessive disease that is characterized by the formation of cystine stones in the kidneys. To date, there are no markers to predict the evolution toward end stage renal disease. We developed a method to prepare exosomes in order to reproducibly analyze their protein profiles. We applied this method to eight cystinuria patients and compared their profiles to those of ten healthy subjects. A panel of 38 differentially expressed proteins in patients were found and validated by western blots. We also applied this method to patients with clear cell renal cell carcinoma, for which invasive biopsies are necessary for clear diagnosis. We analyzed urinary exosomes form eight patients before and after nephrectomy. We were able to highlight 25 overexpressed proteins in patients’ exosomes. Eventually, the last part of my thesis was dedicated to the analysis of exosomes enriched from bronchoalveolar lavage fluid collected in cystic fibrosis patients, a disease that affects mostly the lungs. Bronchoalveolar lavage fluid exosomes analysis could give a new insight on the mechanisms of this disease. We compared protein profiles in exosomes from four cystic fibrosis patients and six asthmatic patients. The whole point of this work is to show that proteomic analysis of exosomes isolated from biological fluids could become a golden standard for the discovery of diagnosis or prognosis biomarkers.

Anticiper l’impact de fluctuations environnementales de nature climatique ou alimentaire est un enjeu crucial dans les systèmes de productions animales, et plus particulièrement sur la volaille. Cette influence de l’environnement sur les phénotypes passe en partie par des phénomènes épigénétiques, notamment la méthylation de l’ADN, et qui peuvent intervenir dans la régulation de l'expression des gènes. Ce sont des mécanismes qui n'affectent pas la séquence d'ADN mais qui peuvent être transmis par la mitose ou la méiose. Ces interactions entre épigénomes et expression des gènes sont de plus en plus étudiées dans les modèles animaux et chez les plantes. Cependant, les mécanismes de régulation de l'expression du génome par la méthylation de l’ADN sont assez peu connus chez les oiseaux. Ce travail de thèse repose sur deux dispositifs expérimentaux réalisés chez la poule, le but étant de caractériser le méthylome par séquençage haut-débit. Les profils de méthylation le long du génome, et le lien avec l’expression, sont établis d’abord par un séquençage tout-génome (WGBS) au sein d’embryons entiers, puis par un séquençage d'une sous-représentation du génome (RRBS) au sein d’hypothalamus d’individus adultes. À ce jour, aucune étude d'analyses de méthylome par RRBS chez la poule n'a été publiée. Ces deux analyses sont réalisées grâce au développement d'un pipeline bioinformatique, optimisé, disponible à la communauté scientifique. Globalement, le profil de méthylation chez la poule est similaire à ce qui est connu chez les mammifères : les îlots CpG - régions riches en dinucléotides CG, souvent peu méthylées, qui ponctuent le génome principalement dans les régions promotrices des gènes - sont globalement peu méthylés dans les promoteurs sur les données WGBS et RRBS. Les analyses du méthylome des embryons ont confirmé l'absence d'un phénomène de compensation de dose sur les chromosomes sexuels, ou la présence sur le chromosome Z d'une région hyperméthylée. Les analyses des données RRBS révèlent une hyperméthylation globale des CG sur le génome, suggérant une réponse de la méthylation à un stress environnemental. Sur les données WGBS, le niveau de méthylation dans le promoteur est négativement corrélé à l'expression du gène associé. Une méthylation allèle spécifique est également détectée entre les lignées, phénomène mis en évidence pour la première fois chez la poule et dont la fréquence est comparable à ce qui a été observé chez l'Homme. Sur les données RRBS, des résultats préliminaires de la réponse du méthylome aux stress environnementaux montrent le caractère complexe de cette relation. L’utilisation d’aliments moins énergétiques entraînerait une plus grande mobilisation des réserves lipidiques, tandis que les individus soumis à un stress à la chaleur ont un poids corporel plus léger. Une intégration de ces données à des mesures phénotypiques permettrait de faire le lien entre méthylation et environnement. Au-delà de l'aspect fondamental de cette thèse, l'application plus concrète de ces connaissances peut s'appliquer aux systèmes d'élevage pour obtenir des animaux mieux adaptés à l’environnement, en améliorant les caractères de production / Anticipating the impact of environmental changes (on climate and feed) is a crucial issue for livestock production systems, including poultry. The influence of the environment on phenotypes is partly mediated by epigenetic phenomena, including DNA methylation, which may be involved in the regulation of gene expression. These mechanisms do not affect the DNA sequence but can be inherited by mitosis or meiosis. The interactions between epigenomes and gene expression are increasingly being studied in animal models and in plants. However, the mechanisms of regulation of genome expression through DNA methylation are relatively unknown in birds. This thesis work is based on two experimental devices realized in chicken aiming to characterize the methylome by high-throughput sequencing. The methylation patterns across the genome, and their link with expression, were first established by whole-genome bisulfite sequencing (WGBS) in whole embryos, following a reduced representation bisulfite sequencing (RRBS) from hypothalamus of adults. To date, no specific chicken RRBS study has been published. These two analyses were carried out by developing an optimized bioinformatics pipeline, available for scientific community. Overall, the pattern of methylation in chicken is like those in mammals: CpG islands - dinucleotides CG-rich regions which are often poorly methylated, and which are found mainly in the promoter regions of the genome - are generally poorly methylated in promoters on WGBS and RRBS data. Embryo methylome analyses confirmed the absence of a dose-compensation phenomenon on sex chromosomes, or the presence of a hypermethylated region on the Z chromosome. The analyses of RRBS data revealed an overall hypermethylation of CGs across the genome, suggesting a methylation response to environmental stress. From the analysis of WGBS data, we found that the level of methylation in promoters was negatively correlated with the expression of the associated gene. For the first time, a specific allele methylation was also detected between chicken lines whose frequency is comparable to that observed in humans. On the RRBS data, preliminary results of the methylome response to environmental stresses showed the complex nature of this relationship. The use of a low-energy diet would led to greater mobilization of body fat, while individuals with heat stress had a lighter body weight. Integrating these data with phenotypic measurements would allow to link methylation and environment. Beyond the fundamental aspect of this thesis, the method developed in this work could be applied to livestock systems to breed animals better adapted to a changing environment, by improving production traits.