Ulm, Univ. Diss., 2006.

Regensburg, Univ., Diss., 2001.

München, Techn. Univ., Diss., 2004.

Universiẗat, Diss., 2004--Leipzig.

Les objectifs de ce travail visaient à déterminer l'importance qualitative, quantitative et fonctionelle des virus dans le Lac Pavin, en tenant compte des gradients liés à la profondeur. Nous montrons que la dynamique de la diversité de l'abondance et de l'activité lytique du virioplancton du lac est étroitement associée à celle des communautés microbiennes. La prise en compte de l'ensemble de la colonne d'eau indique que la structure des réseaux trophiques microbiens et la place des virus dans ces réseaux dépendent de la profondeur. Finalement, jusqu'à 16% du bactérioplancton serait lysogène. Ce mode de vie, antagoniste à celui lytique, dépend de la disponibilité de l'hôte et serait un mécanisme de survie virale, pouvant avoir une incidence sur l'évolution adaptative des hôtes. Ces résultats montrent que les virus seraient essentiels dans la diversification et l'écologie des communautés microbiennes, et dans les flux de matière et d'énergie circulant dans la colonne d'eau.

Cette thèse est consacrée à l’étude d’une technique innovante de lyse de microorganismes, fondée sur l’utilisation d’impulsions haute tension en milieu aqueux. Cette technique se distingue de l’électroporation qui exploite le champ électrique produit pour dégrader la membrane cellulaire ; dans notre étude les impulsions haute tension permettent la formation d’arcs électriques produisant de multiples phénomènes physico-chimiques qui peuvent entraîner la lyse des microorganismes.L’efficacité du procédé a été évalué sur les microorganismes suivants : des microalgues productrices d’huile (Nannochloropsis gaditana et Phaeodactylum tricornutum) et des bactéries couramment utilisées comme modèles de laboratoire (Escherishia coli et Bacillus subtilis). Dans ces travaux, nous avons montré que les ondes de pression produites sont principalement responsables de la lyse.En fin d’étude, des perspectives sont explorées en vue du développement de systèmes autonomes soit dans le cadre de la bioproduction, soit dans le cadre de l’analyse cellulaire. / This thesis focuses on the study of an innovative technology for microorganisms lysis, based on high voltage pulses generated in an aqueous medium. This technology is different from electroporation which operates thanks to the electric field for damaging cell membranes ; in our study high voltage pulses generate an electric arc leading to various physicochemical phenomena supposed to lyse microorganisms.The technology efficiency is evaluated with the following microorganims : some lipid producting microalgae (Nannochloropsis gaditana and Phaeodactylum tricornutum) and classical laboratory model bacteria (Escherishia coli and Bacillus subtilis). In this work, we found that generated shock waves are mainly responsible of the cells lysis.At the end, the development of self-functioning devices is investigated either for bioproduction or for cell analysis.

Le travail de thèse présenté dans ce manuscrit s'inscrit dans une dynamique d'intégration de matériaux non conventionnels en systèmes microfluidiques. Il vise à démontrer le potentiel du cPDMS, un matériau nanocomposite formé d'une matrice de polydiméthylsiloxane rendu conducteur par l'ajout de nanoparticules de carbone. Compatible avec les procédés technologiques habituels, le cPDMS peut être structuré dans une large gamme d'épaisseurs et de géométries mais présente surtout l'avantage de pouvoir être collé irréversiblement sur verre, PDMS et silicium. Son intégration est parfaitement étanche, rapide à mettre en oeuvre, et très économique. La première partie du manuscrit est consacrée à la caractérisation de ce matériau. Ses propriétés électriques et de surface, pouvant être critiques pour une utilisation en microfluidique, ont été particulièrement étudiées. Les champs électriques offrant de nombreuses possibilités pour réaliser des fonctions clés en microfluidique (détection, séparation, manipulation de fluides ou de particules), nous avons choisi d'évaluer l'intérêt d'électrodes de cPDMS dans deux types d'applications. Les aspects de détection ont d'abord été mis en évidence à l'aide de mesures électrochimiques. Cette méthode a permis à la fois de caractériser la surface du cPDMS tout en validant son utilisation potentielle pour des applications d'analyses électrochimiques. Dans la dernière partie du manuscrit, le matériau a été testé pour la manipulation de particules à travers l'observation de différents phénomènes électrocinétiques. Ceux-ci ont conduit à la mise au point de dispositifs microfluidiques (intégrant des lectrodes de cPDMS) dédiés à la lyse et à l'électrofusion de cellules.

Après déshydration, les boues biologiques présentent en moyenne une siccité de 30%, ce qui pose d'importants problèmes environnementaux. Afin de comprendre les mécanismes physico-chimiques de rétention d'eau dans ces boues, nous les avons modélisées par une souche bactérienne pure présentant la particularité de produire ou non des surstructures, suivant sa température de culture. Les suspensions bactériennes ainsi obtenues ont été floculées par du polyéthylèneimine de différentes masses moléculaires. Des mesures de densité optique, mobilité électrophorétique, conductivité, pH, absorbance, granulométrie, ainsi que des observations en MET et AFM ont été effectuées. Cela nous a permis de caractériser la structure des agrégats ainsi obtenus et d'évaluer les influences relatives de la masse moléculaire du polymère ainsi que de sa concentration et de la présence/absence de surstructures sur l'agrégation de cellules bactériennes. Des mesures d'élasticité, de constante de raideur et de pression de turgescence ont été effectuées par spectroscopie de force, ce qui nous a permis de caractériser les propriétés nanomécaniques des agrégats. Dans un second temps, les suspensions floculées ont été déshydratées par centrifugation, procédé mis en oeuvre dans certaines station d'épuration. Des mesures d'élasticité et de viscosité (gradient de cisaillement infini) ont été effectuées par rhéologie. La corrélation de celles-ci avec des mesures de siccité nous a permis de conclure à un impact important des surstructures, de la masse moléculaire et de la concentration en polymère sur la déshydratation des boues biologiques / After dewatering, a biological sludge still contains an average water content of 70%, thus causing huge environmental problems. To achieve a better understanding of the mechanisms underlying physicochemical interactions inducing water retention in the sludge, the bacterial sludge was modeled by a pure strain producing or not surface appendages, depending on the growth temperature. These bacterial suspensions were flocculated by polyethyleneimine of various molecular weights. Measurements of optical density, electrophoretic mobility, conductivity, pH, absorbance, particle size, as well as AFM and TEM observations were performed. This allowed to characterize aggregates structures and to estimate the influence of molecular weight and concentration of polymer and presence/absence of surface appendages. Measurements of elasticity, spring constant and turgor pressure were carried out by force spectroscopy allowing to characterize nanomechanical properties of aggregates. In a second step, a dewatering of these flocculated suspensions was performed by centrifugation, process used in some wastewater treatment plants. Measurements of elasticity and viscosity were carried out by rheology. Correlations with dryness measurements allowed to conclude that the presence/absence of surface appendages, and also the molecular weight and concentration of the polymer have a significant impact on biological sludge dewatering

Anfang der 90er Jahre entwickelten sich neue pharmakologische Behandlungsstrategien des akuten Myokardinfarktes durch GP IIb/IIIa- Rezeptorantagonisten. Der optimale Zeitpunkt der Administration und die Wahl des Therapieregimes ist Diskussionsstoff. Ziel dieses Konzeptes ist es, mit der Verlagerung des Therapiebeginns in die Prähospitalphase die Zeit bis zur Reperfusion des Infarktareals zu minimieren. Die Schaffung einer Hotline zum Kardiologen bietet dem Notarzt fachlichen Rat. Bestehen keine logistischen Hindernisse innerhalb von 60 Minuten wird eine Herzkatheteruntersuchung, bei Überschreiten wird die Kombinationslysetherapie mit interventioneller Versorgung des Infarktgefäßes binnen 24 Stunden durchgeführt. Ziel der Datenanalyse war nachzuweisen, ob die Sterblichkeit von bis zu 15% im Vergleich zu Registerstudien gleicher Konzeption niedriger und die Krankenhausverweildauer von 12 Tagen kürzer ist. Im Erfassungszeitraum wurden 347 Patienten, davon 254 Männer (73%) und 93 Frauen (27%) behandelt. Das Alter im Median betrug 62 Jahre. 57 (16%) Patienten wurden prähospital lysiert, 81 (20%) inhospital. 218 (63%) wurden mittels primärer interventioneller Therapie behandelt. Die Aufenthaltsdauer im Krankenhaus aller Patienten betrug 6 Tage. Der Aufenthalt im Median auf der Intensivstation betrug in der Gruppe der lysierten Patienten 1,0 Tage (prähospital 0,8 vs inhospital 1,3 Tage), in der primären Herzkathetergruppe 0,9 Tage. 8 MACE traten auf. Die Kankenhausmortalität betrug 6,3 %, in der Gruppe der mittels Lyse behandelten Patienten 9,3% (prähospital 12,3%, inhospital 6,9%) und in der primär interventionell versorgten Gruppe 4,6%. Die Mortalität der initial hämodynamisch stabilen Patienten lag unter 3%. Die 180 Tage Mortalität betrug gesamt 10,8%, in der Lyse Gruppe 11,7% (prähospital 14,0% vs. inhospital 9,9%) und 9,2% in der interventionell behandelten Gruppe. Zu keinem Zeitpunkt bestanden signifikante Unterschiede. Die aggressive Therapie des akuten Myokardinfarkts beinhaltet diesen Daten zufolge kein Risiko für die Patienten und zeigt im Vergleich zu Registerstudien ähnlicher Konzeption eine niedrigere Krankenhaussterblichkeit und eine kürzere Krankenhausverweildauer. Diese Arbeit ist der Erinnerung an meinem geschätzten Freund und Kollegen Oberarzt Dr. med. Torsten Thieme gewidmet, der viel zu früh verstorben ist. / In the early 90’s a new class of agents blocking the GPIIb/IIIa-receptors on the platelet surface was developed capable of speeding up pharmacological reopening of infarct related arteries. The optimal time of administration remains subject of discussion. Despite these advantages hospital mortality in great registries is still more than 15% and hospital stay 12 days. By January 1st, 1999 a hotline between ambulance car and the interventional cardiologist was instituted. In each case management with either immediate PCI under GPIIb/IIIa-inhibition or half dose thrombolytics and full dose GPIIb/IIIa-inhibitors, if possible, started out of hospital. The approach was to see if the mortality was lower and the hospital stay shorter than in comparable registries. During September 1999 – December 2001 347 patients aged 26 to 92 years (60 plus minus 13) were treated. Median age was 62 years. There were 93 female (27%) and 254 male patients (73%). 57 (16%) patients received out of hospital thrombolysis, 81 (20%) were treated inhospital and 218 (63%) patients underwent primary cardiac catheterization. Overall inhospital median stay was 6.0 days. The median ICU-time for all thrombolysed patient was 1,0 days (prehospital 0,8 vs inhospital 1,3 days) and in the interventionally treated group 0,9 days. In all patients .8 MACE events occurred. Overall hospital mortality was 6,3 %, in the group of thrombolysed patients 9,3% (prehospital 12,3%, inhospital 6,9%). Shock excluded mortality was below 3%. 346/347 patients reached 180 days of follow-up. 180 days mortality overall was 10,8%, for the thrombolysed group 11,7% (prehospital 14,0% vs. inhospital 9,9%) and 9,2% in the interventionally treated group. There was no statistical significant difference. The time optimized individualized treatment assignment to pharmacological therapy followed by routine facilitated PCI within 24 hours is an approach that is more aggressive than currently recommended in the guidelines, but seems to offer further improvements of outcome with no further riscs for patients with AMI in comparison to other registries. This work is published in memory of my beloved friend and colleague Torsten Thieme, MD, who died much to young.

Le travail de thèse présenté dans ce manuscrit s’inscrit dans une dynamique d’intégration de matériaux non conventionnels en systèmes microfluidiques. Il vise à démontrer le potentiel du cPDMS, un matériau nanocomposite formé d’une matrice de polydiméthylsiloxane rendu conducteur par l’ajout de nanoparticules de carbone. Compatible avec les procédés technologiques habituels, le cPDMS peut être structuré dans une large gamme d’épaisseurs et de géométries mais présente surtout l’avantage de pouvoir être collé irréversiblement sur verre, PDMS et silicium. Son intégration est parfaitement étanche, rapide à mettre en oeuvre, et très économique. La première partie du manuscrit est consacrée à la caractérisation de ce matériau. Ses propriétés électriques et de surface, pouvant être critiques pour une utilisation en microfluidique, ont été particulièrement étudiées. Les champs électriques offrant de nombreuses possibilités pour réaliser des fonctions clés en microfluidique (détection, séparation, manipulation de fluides ou de particules), nous avons choisi d’évaluer l’intérêt d’électrodes de cPDMS dans deux types d’applications. Les aspects de détection ont d’abord été mis en évidence à l’aide de mesures électrochimiques. Cette méthode a permis à la fois de caractériser la surface du cPDMS tout en validant son utilisation potentielle pour des applications d’analyses électrochimiques. Dans la dernière partie du manuscrit, le matériau a été testé pour la manipulation de particules à travers l’observation de différents phénomènes électrocinétiques. Ceux-ci ont conduit à la mise au point de dispositifs microfluidiques (intégrant des lectrodes de cPDMS) dédiés à la lyse et à l’électrofusion de cellules. / The work presented in this thesis deals with the integration of non-conventional materials in microfluidic systems. It aims to demonstrate the potential of cPDMS, a conductive nanocomposite material made up of polydimethylsiloxane matrix mixed with carbon nanoparticles. Compatible with the usual technological processes such as soft lithography, cPDMS can be microstructured in a large range of thicknesses and geometries. Moreover, cPDMS can be quickly, irreversibly and perfectly sealed to glass, PDMS and silicon substrates, something that is not possible for conventional metallic electrodes. The first part of the manuscript is centered on the characterization of this material. Its electrical and surface properties that may turn out critical for microfluidic applications have been particularly studied. Electric fields present many opportunities to perform key functions in microfluidic (detection, separation, fluid or particles handling). We have chosen to assess the potential of cPDMS electrodes for two kinds of applications. Aspects of detection were first demonstrated using cyclic voltammetry measurements. This electrochemical method has enabled both to characterize the cPDMS surface while validating its potential as an electrochemical analysis tool. In the last part of this manuscript, cPDMS was tested for the electrokinetic manipulation of particles through thre study of different electrical fields with induced phenomena. This has led to the development of microfluidic devices (integrating cPDMS electrodes) designed for cell lysis and cells electrofusion.