Le contexte de cette thèse est la conception d'assistants robotiques aux gestes chirurgicaux guidés par IRM. Cette conception est rendue délicate par l’environnement qui impose des contraintes de compacité, de légèreté et de compatibilité. La présence du patient dans cet environnement impose également des impératifs de sécurité qui limitent les architectures robotiques viables. Cette thèse vise à évaluer le potentiel applicatif des mécanismes de tenségrité, et plus généralement des systèmes précontraints, qui présentent de nombreuses propriétés intéressantes qui justifient d’envisager leur emploi dans ce contexte, notamment pour leur capacité de raideur variable bénéfique à la sécurité du patient. Afin de juger de la pertinence de leur utilisation, nous nous concentrons sur l’analyse, la conception et la commande de ces systèmes peu connus des roboticiens, étapes nécessaires à leur évaluation. Nos contributions incluent le développement d’outils numériques pour permettre leur analyse, de méthodes de synthèse pour générer des architectures à raideur variable adéquates, et de stratégies de commande pour piloter leur configuration et leur raideur. / This thesis is focused on the design of robotic assistants for MRI-guided surgeries. This design is submitted to several constraints due to the MR-environment, such as compactness, lightness, or compatibility. Safety issues related to the patient within the scanner also restrict the choice of suitable robotic solutions. This thesis thus aims at evaluating the applicative potential of tensegrity mechanisms, and more generally prestressed systems, that exhibit numerous interesting properties for this context. In particular, their stiffness can be adjusted, which is opportune for the patient safety. The relevance of our approach is assessed through the analysis, the design and the control of these systems that are required to fulfil their evaluation. Our contributions include the development of numerical tools for their analysis, synthesis methods for the generation of suitable variable stiffness designs, and control strategies for the simultaneous control of their configuration and their stiffness.

Le fuselage des avions de nouvelle génération fera de plus en plus appel aux matériaux composites à matrice organique qui présentent des propriétés spécifiques particulièrement intéressantes. Or les structures aéronautiques sont exposées à de nombreuses exigences et en particulier à celle induite par l'impact de "petits fragments" à haute énergie. Le non percement du fuselage nécessite donc d'adjoindre une fonction de blindage à sa fonction habituelle de tenue mécanique. Par rapport à cette problématique, une approche avec intégration de fonction a été adoptée et a mené au développement d'un matériau composite multifonctionnel dans le cadre de ce travail de recherche. L'étude du comportement sous impact à basse vitesse (essais Charpy) et à haute vitesse (essais au canon à gaz) de composites à matrice organique aéronautiques courants et plus spécifiques au blindage a d'abord été réalisée. Cette étude a permis d'établir le lien entre les constituants des matériaux et les différents modes d'absorption de l'énergie d'impact. Plusieurs paramètres ont été discriminés : nature de la matrice (thermodurcissable - thermoplastique), nature de la fibre (minérale - organique), architecture du renfort (UD - tissée - tricotée), taux de porosité intra-mèche, apport d'éléments spécifiques aux inter-plis. Plusieurs concepts de multimatériaux sont ensuite proposés. Ils ont été définis à partir de combinaisons des différents comportements observés sur matériaux élémentaires et sont basés sur différents scénarii d'endommagement. Ils ont été testés à haute vitesse d'impact. Les observations révèlent une aptitude particulière de la fibre de polypara-phénylène-2,6-benzobisoxazole (PBO) à absorber une grande quantité d'énergie par déformation inélastique, notamment lorsqu'elle est faiblement imprégnée. / Next generation aircraft fuselage will increasingly use polymer matrix composites that exhibit interesting specific properties. Aeronautical structures are exposed to many requirements and amongst them to that induced by the impact of high energy "small fragments". In order to avoid fuselage break through, an armour function has to be added to its usual mechanical function. With respect to this issue, an approach aiming the integration of such function was adopted and led to the development of a multifunctional composite material within this research work. The study of the behaviour under low speed (Charpy tests) and high speed (gas gun tests) impact of common and more specific organic matrix composites dedicated to armour was first performed. This study allowed establishing the link between the material components and the various modes of the impact energy absorption. Several parameters were discriminated: matrix type (thermosetting - thermoplastic), fibre type (mineral - organic), reinforcement architecture (UD - woven - knitted), intra-mesh porosity level, addition of specific inter-ply elements. Several concepts of multimaterials were then proposed. They were defined from combinations of various behaviours observed in the basic materials and are based on different damaging scenarios. They were tested under high speed impact. The observations show a particular aptitude of the polyparaphenylene-2,6-benzobisoxazole (PBO) fibre to absorb a large amount of energy by inelastic deformation, especially when it is poorly impregnated.

La construction de ressources linguistiques arabes riches en informations syntaxiques constitue un enjeu important pour le développement de nouveaux outils de traitement automatique. Cette thèse propose une approche pour la création d’un treebank de l’arabe intégrant des informations d’un type nouveau reposant sur le formalisme des Grammaires de Propriétés. Une propriété syntaxique caractérise une relation pouvant exister entre deux unités d’une certaine structure syntaxique. Cette grammaire est induite automatiquement à partir du treebank arabe ATB, ce qui constitue un enrichissement de cette ressource tout en conservant ses qualités. Cet enrichissement a été également appliqué aux résultats d’analyse d’un analyseur état de l’art du domaine, le Stanford Parser, offrant la possibilité d’une évaluation s’appuyant sur un ensemble de mesures obtenues à partir de cette ressource. Les étiquettes des unités de cette grammaire sont structurées selon une hiérarchie de types permettant la variation de leur degré de granularité, et par conséquent du degré de précision des informations. Nous avons pu ainsi construire, à l’aide de cette grammaire, d’autres ressources linguistiques arabes. En effet, sur la base de cette nouvelle ressource, nous avons développé un analyseur syntaxique probabiliste à base de propriétés syntaxiques, le premier appliqué pour l'arabe. Une grammaire de propriétés lexicalisée probabiliste fait partie de son modèle d’apprentissage pour pouvoir affecter positivement le résultat d’analyse et caractériser ses structures syntaxiques avec les propriétés de ce modèle. Nous avons enfin évalué les résultats obtenus en les comparant à celles du Stanford Parser. / The building of syntactically informative Arabic linguistic resources is a major issue for the development of new machine processing tools. We propose in this thesis to create an Arabic treebank that integrates a new type of information, which is based on the Property Grammar formalism. A syntactic property is a relation between two units of a given syntactic structure. This grammar is automatically induced from the Arabic treebank ATB. We enriched this resource with the property representations of this grammar, while retaining its qualities. We also applied this enrichment to the parsing results of a state-of-the-art analyzer, the Stanford Parser. This provides the possibility of an evaluation using a measure set, which is calculated on this resource. We structured the tags of the units in this grammar according to a type hierarchy. This permit to vary the granularity level of these units, and consequently the accuracy level of the information. We have thus been able to construct, using this grammar, other Arabic linguistic resources. Secondly, based on this new resource, we developed a probabilistic syntactic parser based on syntactic properties. This is the first analyzer of this type that we have applied to Arabic. In the learning model, we integrated a probabilistic lexicalized property grammar that may positively affect the parsing result and describe its syntactic structures with its properties. Finally, we evaluated the parsing results of this approach by comparing them to those of the Stanford Parser.

Le Cloud Computing permet une optimisation des coûts de déploiement et de maintenance des applications. Grâce au cloud, celles-ci peuvent être déployées et reconfigurées en l'espace de quelques minutes. La nécessité pour une application d'être en permanence à la juste taille afin que celle-ci maintienne continuellement une qualité de service suffisante sans pour autant utiliser trop de ressources, requiert de mettre en place l'élasticité des applications dans le cloud. Cependant, l'état de l'art montre que les solutions actuelles de gestion de l'élasticité sont restreintes à des applications multi-tiers tout en limitant fortement les scénarios possibles. Le cloud est effectivement un paradigme jeune et les différents acteurs du marché ont rapidement cherché à offrir l'élasticité. Si cette élasticité présente l'avantage indéniable d'apporter une mise place rapide et simple de l'élasticité, celle-ci n'obéit pas aux besoins de nombreux utilisateurs.Afin de repousser les limites actuelles de l'élasticité, les travaux présentés dans ce manuscrit proposent un outil de spécification de l'élasticité nommé Vulcan. A la fois simple et complet, Vulcan montre qu'il n'existe pas de corrélation entre la complétude de la solution et la complexité de son utilisation. Basé sur une approche autonomique, Vulcan apporte les contributions suivantes : - un modèle d'applications élastiques : celui-ci permet de décrire selon un mode dit "par intention", la façon dont l'application doit évoluer au cours des reconfigurations induites par l'élasticité. Le formalisme de ce modèle est à la base de la simplicité recherchée quant à l'utilisation de la solution.- un algorithme de planification : cet algorithme permet la résolution des différents paramètres lors de l'élasticité tout en offrant une compréhension simple à l'utilisateur de Vulcan.- un prototype qui met en oeuvre l'ensemble des concepts mis en avant dans ce document.Reposant sur des principes à la fois novateurs mais également issus de solutions éprouvées, des expérimentations ont démontré tant les capacités d'intégration de Vulcan vis-à-vis de l'existant, que la viabilité des concepts proposés ou le potentiel de l'approche. Il en ressort une solution générique, sans restriction quant aux applications gérées et qui repousse les limites actuelles en matière d'élasticité. / Cloud computing permits cost optimization of both deployment and maintenance applications. Thanks to the cloud, applications can be deployed and reconfigured in a few minutes. Each application can thus be continuously maintained at a fair size, so that it can continuously maintain a sufficient quality of service without using too many resources. This adaptation is achieved thanks to the feature named « elasticity ». However, the state of the art shows that current solutions for the management of elasticity are restricted to multi-tier applications and do not manage all possible scenarios. The cloud is actually a young paradigm and the various market providers manage to offer elasticity. If the provided elasticity has the undeniable advantage of being a fast and easy mean to manage basic cases, it does not address the needs of many users.To tackle the current limits of elasticity, the work presented in this manuscript propose a tool for the specification of elasticity that is named Vulcan. Besides being simple and complete, Vulcan shows that there is no correlation between the completeness of a solution for the management of elasticity and the complexity of its use. Based on an autonomous approach, Vulcan brings the following contributions :- a model for elastic applications : it is used to describe how an application should evolve over the reconfigurations induced during elasticity. This description is done at a high level said « by intension » thanks to an innovative formalism. The proposed formalism is at the basis of the Vulcan simplicity of use.- a scheduling algorithm : this algorithm resolves various parameters during elasticity while providing to the user of Vulcan an easy comprehension. - a prototype that implements all of the concepts described in this manuscript.Making use of both innovative concepts and principles from proven solutions, Vulcan has shown its capabilities to push the current limits of elasticity.

Le silicium est un matériau étudié depuis plusieurs années comme une sérieuse alternative au graphite dans les batteries Li-ion. Ce travail de thèse vise à développer des approches alternatives et complémentaires à celles déjà existantes afin de mieux comprendre les mécanismes de lithiation et de dégradation. L'analyse croisée entre plusieurs techniques, principalement FIB-ToF-SIMS, Auger, XPS et FIB-MEB, point central de l'étude, nécessite la mise en place de protocoles spécifiques prenant en compte la forte réactivité des échantillons lithiés. En premier lieu, un couplage entre ToF-SIMS et XPS sur des couches minces de silicium, permet de mettre en évidence la présence d'une phase riche en lithium ségrégée à l'interface entre la couche de matériau actif et le collecteur de courant en cuivre. Un mécanisme particulier de lithiation du silicium, basé sur l'existence de chemins de diffusion rapide pour le lithium, est suggéré. La réalisation de coupes FIB effectuées in situ dans la chambre d'analyse du ToF-SIMS sur des électrodes à base de poudre micrométrique de Si permet ensuite de proposer un mécanisme de lithiation analogue à celui mis en évidence précédemment. En outre, la présence de grains déconnectés du réseau percolant de l'électrode au cours du cyclage et piégeant le lithium est mise en évidence et contribue à la défaillance rapide de la batterie. Enfin, la méthodologie développée est appliquée à l'étude d'électrodes composées de Si nanométrique et de composite Si/C. Elle participe à l'établissement d'un modèle de croissance de SEI à la surface de grains de silicium nanométriques et permet d'identifier les raisons de la défaillance de ces électrodes. / Silicon is a serious option to replace graphite in anodes for Li-ion batteries since it offers a specific capacity almost ten times higher. However, silicon anodes suffer from a drastic capacity fading, making it unusable after a few cycles. The work presented here aims at the development of new alternative and complementary approaches to those currently used, in order to better understand lithiation and degradation mechanisms. These methods are based on cross-analysis between several surface characterizations techniques, including FIB-ToF-SIMS, AES, XPS and FIB-MEB, which require specific procedures to deal with the extreme sensitivity of lithiated materials. Coupling XPS and ToF-SIMS on silicon thin films revealed the presence of a Li-rich phase segregated at the interface between silicon and Cu current collector. A mechanism based on fast diffusion paths for lithium is suggested. In situ FIB milling, performed in the analysis chamber of the ToF-SIMS on anodes using micrometer-sized silicon particles, revealed a similar mechanism involving fast diffusion paths for lithium. Additional TEM observations suggest that, in the case of micrometer-sized particles, these paths result from sub-grain boundaries. Additionally, the presence of Li trapped in Si particles which are disconnected from the conductive grid along cycling is shown, contributing to the poor battery lifespan. Finally, the developed method has been applied to electrodes based on nanometer-sized Si particles and Si/C composite. Despite of the small size of the involved particles, it is possible to get information about SEI growth on the surface of nano-sized silicon particles and to identify causes of failure.

Les protozoaires parasites du genre Leishmania infectent de très nombreuses espèces de mammifères à travers le Monde. Transmis par des insectes vecteurs, ces pathogènes sont endémiques dans une centaine de pays et chez l'Homme l'incidence de la maladie est estimée à environ 2 millions de nouveaux cas chaque année. Les questions qui se posent aujourd'hui sur les modalités de reproduction et d'échanges génétiques chez ces protozoaires sont multiples. Elles ont des prolongements sur l'évolution, l'adaptation à de nouveaux cycles, la virulence, l'identification spécifique, la taxonomie ou la prise en charge thérapeutique.Au cours de ce travail, nous avons d'abord eu pour objectif d'aborder ces questions par une analyse génétique globale de toutes les espèces de Leishmania d'Eurasie et d'Afrique par une approche de type MLSA (MultiLocus Sequence Analysis) à partir d'un jeu de plus de 220 souches provenant de 43 pays. Nous avons ensuite essayé de comprendre en participant à l'analyse de données isoenzymatiques de plus de 2200 souches de Leishmania viscérotropes quelle pouvait être la structuration de ce groupe controversé. Enfin, à partir de données sur un foyer très restreint de l'espèce anthoponotique Leishmania tropica, nous avons contribué à l'analyse des données de caractérisation isoenzymatique de cette population et à l'étude des possibles cycles de transmission.Nos résultats mettent en évidence un certain nombre de points importants. Ils montrent d'abord que les différentes espèces de Leishmania présentes en Afrique et en Eurasie se répartissent en sept groupes distincts, recouvrant partiellement les dix espèces définies jusqu'ici sur des critères essentiellement biochimiques. Le système multilocus que nous avons développé s'avère plus résolutif que celui basé sur les isoenzymes. La mise en place d'un schéma MLST pour l'identification des souches pourrait être une contribution significative à la prise en charge thérapeutique des Leishmanioses de l'Ancien Monde. D'un point de vue taxonomique et épidémiologique, les trois espèces viscérotropes séparées jusqu'ici (L. infantum, L. donovani et L. archibaldi) apparaissent former un continuum génétique (complexe d'espèces). Nos analyses des données isoenzymatiques élargie à 2200 souches vont dans le même sens.Nos résultats montrent également que les sept loci génomiques étudiés par MLSA présentent une congruence phylogénétique remarquable. Ceci est en défaveur d'éventuels échanges génétiques et de recombinaisons entre les différentes espèces, contrairement à ce qui était supposé jusqu'ici. Potentiellement fréquente, l'hybridation inter-spécifique ne contribuerait pourtant pas à l'évolution des génotypes et serait un évènement transitoire, instable, incapable de se fixer dans les génomes. Il sera cependant sans doute indispensable d'explorer de façon exhaustive différents modèles avant d'en tirer des conclusions définitives.Enfin l'étude des corrélations entre structuration génétique et distance géographique révèle à la fois la focalisation de très nombreux génotypes mais également une dispersion très forte de certains autres, sans qu'on puisse proposer pour l'instant d'hypothèse robuste pour rendre compte de ces différences. Dans le même sens, notre analyse de données isoenzymatiques de souches de L. tropica provenant du même micro-foyer palestinien semble montrer une hétérogénéité intra-spécifique qui pourrait reposer malgré la proximité géographique sur des cycles parasitaires différenciés. / Parasitic protozoa of the Leishmania genus infect many mammal species throughout the world. Transmitted by insect vectors, these pathogens are endemic in a hundred countries. In humans, the incidence of the disease is estimated at about 2 million new cases each year. Today, multiple issues arise on the modes of reproduction and genetic exchanges among these protozoa. They have implications on evolution, adaptation to new cycles, virulence, specific identification, taxonomy or therapeutic management.In this work, we first aimed at addressing these issues through a comprehensive genetic analysis of all Leishmania species from Eurasia and Africa, using a MLSA (MultiLocus Sequence Analysis)-based approach, from a dataset of more than 220 strains from 43 countries. We then tried to understand the structuration of this controversial group by participating in the isozyme data analysis of more than 2200 strains of viscerotropic Leishmania. Finally, using data from a very small focus of the anthoponotic species Leishmania tropica, we contributed to the analysis of isozyme characterization of this population and to the study of possible transmission cycles.Our results highlight a number of important points. They first show that the different Leishmania species found in Africa and Eurasia are divided into seven distinct groups, partially overlapping the ten species identified so far mainly on biochemical criteria. The multilocus system we developed is more resolutive than that based on isozymes. Implementing a MLST scheme for strain identification could contribute significantly to the therapeutic management of leishmaniases in the Old World. From taxonomic and epidemiological points of view, three viscerotropic species which were separated so far (L. infantum, L. archibaldi, L. donovani) appear to form a genetic continuum (species complex). Our analyzes of isozyme data extended to 2200 strains are in line with this conclusion. Our results also show a remarkable phylogenetic congruence of the seven genomic loci studied by MLSA. This does not support potential genetic exchanges and recombinations between different species, contrary to what was assumed so far. Potentially frequent, inter-specific hybridization would not contribute to the evolution of genotypes and would be a transient and unstable event, unable to settle in genomes. However, it will probably be necessary to explore different models exhaustively before drawing definitive conclusions.Finally, the study of correlations between geographic distance and genetic structuration revealed the focus of many genotypes but also a very high dispersion of some others, even if no convincing hypothesis can be made to explain such differences. In the same way, our analysis of isozyme data of L. tropica strains from the same Palestinian micro-focus seems to show an intra-specific heterogeneity which could be due to differentiated parasitic cycles, despite the geographical proximity.

Francisella tularensis est une bactérie à Gram négatif intracellulaire facultative, agent causal de la tularémie. Cette zoonose est induite principalement par deux sous espèces : F. tularensis subsp. tularensis (type A) et F. tularensis subsp. holarctica (type B) retrouvées respectivement en Amérique du Nord et dans tout l’hémisphère Nord. Cette seconde sous espèce, moins virulente que la première induit majoritairement des formes cliniques de sévérité moyenne à modérée dites ganglionnaires. Leur traitement est basé sur l’utilisation des antibiotiques de la classe des fluoroquinolones ou des tetracyclines, l’utilisation des aminosides étant réservée aux formes graves. Les adénopathies évoluent cependant souvent vers la suppuration et la chronicité (20 à 40% des cas), malgré l’administration d’un traitement antibiotique adapté.Les travaux réalisés visent à étudier l’hypothèse de l’émergence de la résistance bactérienne chez Francisella, expliquant ces échecs thérapeutiques. Ils sont basés sur le développement et l’étude d’un modèle d’évolution in vitro de la bactérie en présence de ciprofloxacine, une fluoroquinolone. Nos travaux ont confirmé la capacité de la bactérie à évoluer vers un haut niveau de résistance à ces antibiotiques, corrélée à l’accumulation de mutations dans les gènes codant pour les topoïsomérases de type II. De plus, nous avons observé la présence sur l’ensemble des souches de F. tularensis subsp. holarctica d’un niveau de résistance cliniquement significatif induit par des mutations modifiant la sous-unité GyrA de l’ADN gyrase sur les acides aminés en position 83 et 87. La recherche de ce marqueur dans des prélèvements de patient en échec thérapeutique suite à divers traitements antibiotiques s’est avérée infructueuse.Après avoir vérifié l’action de l’antibiotique sur les bactéries dans le compartiment intracellulaire (fibroblates), nous avons recherché les autres mutations induites lors de l’évolution de Francisella en présence de fluoroquinolones. Cette étude a permis l’implication de plusieurs systèmes de transports transmembranaires dans la résistance antibiotique. Nous avons également révélé l’existence d’une seconde cible majeure impliquée dans le métabolisme du fer de la bactérie. L’altération de cette cible (FupA/B) en plus d’être associée à une augmentation de la résistance aux fluoroquinolones est corrélée à une forte diminution de la capacité de la bactérie à se multiplier dans les cellules phagocytaires. / Francisella tularensis is a gram-negative facultative intracellular bacterium, causing tularemia. This zoonosis is mainly related to two subspecies: F. tularensis subsp. tularensis (type A) and F. tularensis subsp. holarctica (type B) in North America and throughout the Northern Hemisphere, respectively. Infections with this second subspecies, less virulent than the first one, predominantly induce glandular clinical forms of mild to moderate severity. Their treatment is based on antibiotherapy using a fluoroquinolone or a tetracycline. The use of aminoglycosides is reserved for severe clinical forms. The lymph nodes infection, however, often become chronic (20 to 40% of cases), despite administration of an appropriate antibiotic treatment.The aim of this study was to verify the hypothesis of the emergence of bacterial resistance in Francisella, which could explain treatment failures. It is based on the development and study of an in vitro evolutionary experiment of the bacterium in the presence of ciprofloxacin, a fluoroquinolone. Our work confirmed the bacterium's ability to evolve towards a high-level of resistance to fluoroquinolones, this evolution being correlated with the accumulation of mutations in the genes encoding for type II topoisomerases. In addition, we observed in all strains of F. tularensis subsp. holarctica resistant to fluoroquinolones at a clinically significant level, the presence of mutations altering the GyrA subunit of DNA gyrase at amino acids positions 83 and 87. The research of this marker in clinical samples from patients with treatment failure following appropriate antibiotic treatment was however unsuccessful.After checking the action of antibiotics on bacteria internalized in the intracellular compartment in fibroblast cells, we looked for other mutations induced during the evolution of Francisella to resistance to fluoroquinolones. This study unveiled the involvement of several transmembrane transport systems in antibiotic resistance. We also revealed the existence of a second major target involved in Francisella iron metabolism. The alteration of this target (FupA/B), in addition to being associated with an increase in fluoroquinolone resistance, is correlated with a sharp decrease in the ability of the bacteria to multiply in phagocytic cells.

L’émergence de bactéries multirésistantes aux antibiotiques conduit la médecine humaine et vétérinaire à des impasses thérapeutiques. L’usage abusif des ATBs accélère et accentue fortement le processus d’antibiorésistance. Le but de mon travail de thèse était d’apporter une solution au problème de surconsommation d’ATBs en médecine vétérinaire, particulièrement dans les élevages, tout en garantissant la santé animale. Nous avons développé une approche de thérapie combinatoire basée sur l’association d’ATBs déjà existants avec des molécules adjuvantes. Nous avons ainsi évalué l’activité de différents dérivés polyaminés d’origine naturelle sur des pathogènes dits « ESKAPE » qui présentent une relevance clinique majeure en médecine humaine. Ces différentes études ont permis de développer des protocoles de criblage, mais également des méthodes permettant d’élucider leur impact sur la physiologie bactérienne.Nous avons testé l’activité de ces composés en combinaison avec le florfénicol, ATB couramment utilisé pour traiter les infections respiratoires chez le porc. Après avoir identifié un adjuvant au florfénicol, nous avons pu déterminer son mode d’action par différentes méthodes de fluorescence et de bioluminescence. Nous avons pu démontrer que le composé permet de potentialiser l’activité de l’ATB par une action membranotrope et par une inhibition de l'efflux, augmentant ainsi la concentration intracellulaire en ATB, mais également par une inhibition de la force proton motrice (FPM). La motricité flagellaire des bactéries, est un facteur de virulence fonctionnant avec la FPM nous avons pu mettre en évidence une inhibition de la mobilité par le composé. / The constant increase of multidrug resistant bacteria is leaving clinicians and veterinarians with very limited options to treat bacterial infections. The main goal of my work was find a chemical solution to reduce the use of antibiotics in veterinary medicine, especially in swines, without affecting the health of the livestock. To achieve this goal, we have developed a drug combination approach based on the association of antibiotics with chemosensitizers, herein called adjuvants, some of which were polyamines derivatives from natural sources. To provide the proof of concept, combination of several derivatives from different chemical sources (marine sponges and plants) have been tested ex vivo on « ESKAPE » pathogens, which are among the most urgent bacterial threats. Results from these studies allowed us to develop procedures for screening antibacterial activities and methodologies for understanding the impact of the selected adjuvants on bacterial physiology.Florfenicol is a widely used antibiotic to treat respiratory infections in swine. Therefore, derivatives were further assessed in combination with florfenicol, and florfenicol adjuvants were identified. The mode of action of one chosen adjuvant on bacterial membranes was further investigated by using fluorescence and bioluminescence methods. Data showed that this molecule was able to potentiate the antibiotic activity by increasing its intracellular concentration (membranotrope activity and inhibition of efflux) but also causes inner membrane depolarization. Flagellar motility represents an important virulence factor which use PMF, and we showed a diminution of the motility's halo with our compound.

La présence excessive des phosphates est la cause de l’apparition du problème d’eutrophisation dans les eaux douces et responsable de la détérioration des écosystèmes aquatiques. Différents procédés de traitement des eaux (biologique, physico-chimique) permettent l’élimination des phosphates. L’objectif global de cette thèse est l’étude des mécanismes physico chimiques associés à la rétention des phosphates par sorption sur des produits d’oxydation de la limaille de fer micrométrique et le développement du procédé correspondant. Le choix de ce matériau réside dans sa disponibilité, son faible coût et l’absence de toxicité dans les conditions mises en oeuvre. Afin de pouvoir par la suite proposer un système de traitement opérationnel, dans un premier temps des séries d’expériences en batch ont été menées pour évaluer l’efficacité de la limaille de fer et ces sous-produits synthétisés pour l’élimination des phosphates. L’influence des conditions expérimentales (vieillissement ou phase de pré-conditionnement, concentrations en oxygène dissous, en nitrates, sulfates, matière organique, pH initial, force ionique, vitesse d’agitation) a été évaluée. En parallèle des caractérisations physico chimiques des solides ont été menées dans le but de déterminer la nature et les caractéristiques des sous-produits synthétisés. Dans un second temps, des études en réacteur continu ont été réalisées dans une démarche de complexité croissante pour comprendre le fonctionnement des colonnes garnies de sable/limaille de fer. Les sous-produits synthétisés et relargués en solution en conditions contrôlées (teneur en oxygène dissous ; vieillissement de 40h et 6j) ont montré une plus faible capacité de piégeage pour l’élimination des phosphates (2,3 à 3,8 mgP/gFe) en comparaison avec la capacité retenue par la totalité du système Fe0/sous-produits, dont les capacités ont pu atteindre 35 mgP/gFe. La durée de l’oxydation avant contact avec les phosphates (vieillissement) a une influence remarquable sur l’efficacité de la limaille de fer. Au-delà de 24h, plus le temps de vieillissement est grand, plus l’efficacité des sous-produits diminue, ce qui est expliqué par l’augmentation de la cristallinité des sous-produits de la limaille de fer, ces derniers étant moins réactifs que les formes amorphes. Cependant, une phase de pré-conditionnement d’une durée comprise entre 2h et 24h améliore nettement la rétention des phosphates par la limaille de fer car elle permet la génération d’une couche d’oxydes active en fonction du temps à la surface. Le contact direct de la limaille avec les phosphates, étant donné leur rôle dans la passivation, conduit à limiter la corrosion par la formation d’une couche de passivation compacte à la surface de la limaille de fer. La couche d’oxydes à la surface de la limaille de fer et les sous-produits relargués en solution sont formés par un mélange de lépidocrocite, maghémtite et /ou magnétite et des traces de goethite. Le mécanisme d’élimination des phosphates à la surface des sous-produits se base sur une adsorption spécifique par formation d’un complexe de sphère interne. La distribution des phosphates le long de la colonne a montré une forte dépendance de la concentration en oxygène dissous; elle évolue au cours du temps, elle est hétérogène en début d’expérimentation, puis devient homogène à saturation, avec une capacité maximale de 152 mgP/gFe dans les conditions opératoires appliquées ([P] = 20mg/L, [NaCl] = 0,01M, T° = 22°C, v = 0,12m/h). L’analyse du support solide a confirmé les résultats relatifs à la distribution des phosphates dans les réacteurs et a montré que les phosphates sont majoritairement associés aux fractions amorphes du fer. L’ensemble des résultats obtenus confirme l’intérêt d’utiliser la limaille de fer pour le traitement des phosphates dans les eaux. / The excessive presence of phosphate in water is the cause of the occurrence of the problem of eutrophication in freshwater represented by the deterioration of the aquatic ecosystem. Various water treatment processes allow the removal of phosphate (biological and physico-chemical). The global objective of this thesis is the study of the physico-chemical mechanisms associated with phosphate removal from water using iron byproducts synthesized from the oxidation of micrometric zero valent iron and the development of corresponding process. Zero valent iron was chosen for its availability, low cost, and the absence of toxicity under the conditions applied. In order to subsequently propose an operational processing system, firstly a series of batch experiments were conducted to evaluate the efficacy of iron filings and its by-products synthesized for the elimination of phosphate. The influence of experimental conditions (aging or pre-conditioning phase, dissolved oxygen, nitrates, sulfates, organic matter, initial pH, ionic strength, stirring rate) was studied. In parallel physico-chemical characterizations of the solid were conducted in order to determine the nature and characteristics of synthesized byproducts. Secondly, continuous reactor studies were conducted in an increasingly complex approach in order to understand the behavior and performance of the columns packed with sand/ZVI. The synthesized byproducts flaked into the solution (under controlled conditions of oxygen and aging time 40h, 6g) showed a lower capacity trapping for phosphate removal (2.3 to 3.8 mgP/gFe) compared to phosphate removal capacity of the entire system Fe0/by-products, whose capacity can reach 35 mgP/gFe. The oxidation phase prior to the contact with phosphate (aging time) has a remarkable influence on the efficiency of iron filings. Beyond the preconditioning phase of 24 hours, as aging time increases, the efficiency of the byproducts decreases, which is explained by the increases of the crystallinity of the by-products over time, as being less reactive than amorphous forms. However, the pre-conditioning time between 2h and 24 hours improves clearly the retention of phosphate by ZVI as this phase allows the synthesis of an active oxide layer. Direct contact between the iron fillings and phosphate, taking into account their role in the passivation, leads to a limitation of the corrosion by forming a compact passive layer at the surface of ZVI. The oxide layer at the surface of ZVI and the byproducts flaked off to the solution are formed by a mixture of lepidocrocite, maghemtite and/or magnetite and traces of goethite. The phosphate removal on the surface of the byproducts is based on a specific adsorption by forming an inner sphere complex. The reactivity in the columns showed a strong dependence on the presence and the concentration of oxygen; the decrease in phosphate retention along the column, evolves over time from heterogeneous towards a homogeneous trapping of P with a maximum capacity of 152 mgP/gFe in the applied process conditions ([P] = 20mg / L, [NaCl] = 0.01 M, T = 22 ° C, v = 0.12M / h). The solid support analysis also confirmed the results related to the distribution of phosphate along the reactors, and showed that phosphate are predominantly associated with amorphous iron fractions.The overall results confirm the interest of using iron filings for the treatment of phosphate in water.

Biologically controlled mineralization implies that organisms devote a part of their physiological activity to build up a specific mineralized skeleton. A preliminary comprehensive general view of the morphology and physiology of a given organism is therefore required before trying to understand where and how its biomineralizing system functions. Furthermore, the entire biomineralization sequence is not mediated by purely inorganic mineralogical rules but rather by a cellular machinery. Accordingly, a mineralogical characterization should be linked to a histological and cytological investigation of mineralizing cells to understand how a skeleton is produced. In the present thesis, we developed such a multi-disciplinary approach of some biomineralization processes of the massive basal skeleton in a few Recent hypercalcified sponges, likely survivors from Palaeozoic and early Mesozoic seas.<p>The three first chapters of this thesis are dedicated to the Mediterranean Calcarea Petrobiona massiliana, a conveniently accessible living hypercalcified sponge whereas all other Recent hypercalcified species are tropical and less easily reached. This model species permitted an initial morphological approach followed by an integrated biological and mineralogical study of biomineralization mechanisms. The fourth chapter aims at the comparative mineralogical study of the basal skeleton of eight tropical Recent hypercalcified demonsponges.<p>In the first chapter, important modifications and/or morphogenesis at the tissular or cellular level in response to life cycle phases and environmental conditions were depicted in specimens of Petrobiona massiliana. A survey of “storage cells” filling trabecular tracts, which are specific to P. massiliana, suggested that these cells may provide energy and a pool of toti- or pluripotent cells able to restructure the aquiferous system and repopulate cell types like pinacocytes. This potentiality of "storage cells would allow the sponge to sustain important physiological activities, like calcification, along its life cycle. Furthermore, basopinacocytes, cells delineating basally the soft tissue from the underlying basal skeleton, were identified through ultrastructural observations as the most probable cell type involved in the formation of the basal skeleton.<p>In the second chapter, the skeleton was found to be composed of ca. 50 to 100 nm crystallized grains as the smallest skeletal units, likely initially deposited in a mushy amorphous state. TEM and SEM observations further highlighted that these submicronic grains were assembled in clusters or fibres, the later even laterally associated into bundles. A model of crystallization propagation through amorphous submicronic granular units is proposed to explain the single-crystal feature of these micron-scale structural units, as demonstrated by selected area electron diffraction (SAED) in TEM. Finally, these units were assembled into a defined microstructure forming flattened growth layers called "sclerodermites", which superposed to produce the massive basal skeleton. In addition, X-ray diffraction (XRD) and energy electron loss spectroscopy (EELS) analyses highlighted respectively heterogeneous concentration and spatial distribution of Mg and Ca ions in the skeleton and structural units. This characterization highlighted mineralogical features, not conforming to the inorganic principles, and presuming a highly biologically regulated construction of the basal skeleton.<p>Accordingly, in the third chapter, it arose that the endomembrane system of basopinacocytes might play a dual function in the production and transport of both mineralizing ions and organic matrices. Combining partial decalcification methods with histochemical dyes and observing ultra-thin sections of the mature basal skeleton in TEM, very spatially and functionally diverse organic matrix components were found to occur in growing and mature portions of the skeleton. The following model of biomineralization was proposed for Petrobiona massiliana: basopinacocytes would use the endomembrane system pathway to produce and carry organic-coated submicronic amorphous grains in a mushy state within intracellular vesicles. These would then be released through the basal cell membrane toward the growing layer of the skeleton, where a highly structured gel-like organic framework, rich in sulfated/acidic GAGs-rich macromolecules, secreted by basopinacocytes, would ensure their assemblage into oriented fibres or clusters.<p>In the fourth chapter, the basal skeleton of eight tropical Recent hypercalcified species belonging to demosponges: Acanthochaetetes wellsi, Willardia caicosensis, Astrosclera willeyana, Ceratoporella nicholsoni, Goreauiella auriculata, Hispidopetra miniana, Stromatospongia norae and Calcifibrospongia actinostromarioides, were compared. Some mineralogical nano- to submicronic patterns already observed in the Calcarea P. massiliana, appeared as general features: the occurrence of submicronic granular units, their coherent assemblage into monocrystalline fibres and bundles and the likely presence of organic material around all structural units. Additional features brought new insights in our comprehension of biomineralization mechanisms in hypercalcified sponges. Among them, micro-twin and stacking-fault planes aligned with the fibres/bundles axis and crossing over submicronic granular units characterized the skeleton of most aragonitic species. This highly supports the crystallization propagation model proposed for P. massiliana, although it additionally suggests that it should occur only after the oriented assemblage of submicronic grains. Furthermore, lighter transverse striations separated by few nanometres occurred systematically in fibres and bundles of the eight basal skeletons investigated, suggesting the involvement of nanoscale intracrystalline fibrils in the biological control.<p>In conclusion, this comparative study of nine Recent hypercalcified sponges belonging to phylogenetically distant taxa resulted in the proposition of a shared biomineralization model based on the production of micron and submicron-scale structural units to build up macro-scale basal skeletons under a high biological control. We suggest that the cellular toolkit used for the biologically controlled biomineralization in these sponges is very ancient<p>and was already developed by their early Palaeozoic ancestors. Furthermore, this model supports recent concepts of calcium carbonate biomineralization developed for example in corals, molluscs and echinoderms, suggesting an even more universal and ancestral character of initial biomineralization mechanisms in all Metazoa producing a calcium carbonate skeleton.<p><p>La minéralisation biologiquement contrôlée implique qu’un organisme consacre une partie de son activité physiologique à l'élaboration de son squelette. La connaissance de sa morphologie et de sa physiologie est donc une étape préliminaire indispensable pour comprendre les mécanismes de formation de celui-ci. L’entièreté du processus de biominéralisation ne dépend pas simplement de principes fondamentaux issus de la minéralogie inorganique mais aussi de mécanismes cellulaires particuliers. La caractérisation minéralogique d'un squelette devrait donc être systématiquement liée à une étude histologique et cytologique des cellules impliquées dans la formation du biominéral. La thèse présentée ici a suivi une telle approche multidisciplinaire de certains mécanismes de biominéralisation du squelette basal de plusieurs éponges hypercalcifiées actuelles, considérées comme reliques d'espèces plus anciennes du Paléozoïque et Mésozoïque.<p>Les trois premiers chapitres de cette thèse concernent l'espèce calcaire de Méditerranée, Petrobiona massiliana, une éponge hypercalcifiée actuelle plus accessible que d'autres principalement distribuées dans les mers tropicales. Une approche de sa morphologie générale a été réalisée en préliminaire à une étude de ses mécanismes de biominéralisation, intégrant une caractérisation minéralogique et biologique. Le quatrième chapitre compare d’un point de vue minéralogique le squelette basal de huit autres espèces hypercalcifiées tropicales appartenant aux démosponges.<p>Au cours du premier chapitre, d'importantes modifications morphogénétiques à l'échelle tissulaire et cellulaire, liées à certaines phases du cycle biologique et aux conditions environnementales, ont ainsi été mises en évidence chez Petrobiona massiliana. Par l'observation de modifications de l'organisation et de l'ultrastructure des cellules de réserves remplissant les cordons trabéculaires, structures spécifiques de l'espèce, un rôle dans l'approvisionnement nutritif des cellules de l'éponge ainsi qu'un caractère toti- ou pluripotent leur ont été conférés. Les fonctions potentielles de ces cellules dites de réserves pourraient permettre à l'éponge de maintenir des activités physiologiques importantes, telles que la calcification, au cours de son cycle vital. Finalement, l'analyse ultrastructurale des tissus de P. massiliana a permis d'identifier les basopinacocytes, cellules délimitant les tissus mous du squelette basal, comme le type cellulaire ayant le plus de probabilité d'être impliqué dans la formation de ce dernier.<p>Dans le deuxième chapitre, des granules de 50 à 100 nm de diamètre se sont avérés les plus petites unités structurales du squelette basal de Petrobiona massiliana, probablement déposées initialement dans un état amorphe à consistance molle. Des observations en MEB et MET ont mis en évidence l'assemblage de ces granules en amas ou fibres, ces dernières étant elles-mêmes latéralement associées en faisceaux. Un modèle impliquant la propagation de la<p>cristallisation au travers de ces assemblages de granules submicroniques a été établi pour expliquer le caractère monocristallin des unités microstructurales, démontré par diffraction électronique en MET. Leur assemblage en une microstructure particulière produisant des couches\ / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished