Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Thèse diffusée initialement dans le cadre d'un projet pilote des Presses de l'Université de Montréal/Centre d'édition numérique UdeM (1997-2008) avec l'autorisation de l'auteur.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Dans le but de fournir une base de référence utile pour les études relatives au développement de la fleur et de la graine chez Cichorium intybus, le développement normal de la fleur, de l’akène et de la graine a été analysé histologiquement. A l’aide du référentiel établi pour le développement floral normal, nous avons pu montrer que la stérilité mâle nucléaire de type « Edith » observée chez la chicorée est associée à des perturbations dans les cellules du tapis et de la couche moyenne ainsi qu’à une dégénérescence des microspores qui a lieu après la formation des tétrades méiotiques. Les ressemblances histologiques entre le mâle stérile « Edith » avec certains mutants d’Arabidopsis thaliana et du riz ont servi dans le choix de gènes candidats lors de l’étude moléculaire de cette stérilité mâle. D’autre part, la stérilité mâle cytoplasmique nommée «524» créée par fusion de protoplastes de tournesol mâle stérile et de chicorée fertile, a aussi été analysée histologiquement. Lors du développement floral chez le mâle stérile « 524 », la dégénérescence des microspores commence avant la première mitose pollinique, si bien qu’à l’anthèse les grains de pollen sont vides; l’anthère reste indéhiscente et ratatinée et les parois des cellules de l’endothécium n’ont pas l’épaississement lignifié caractéristique de ce tissu. Par ailleurs, la caractérisation morphologique du développement floral chez les plantes portant le cytoplasme « 524 » nous a permis de mettre en évidence l’existence d’un mécanisme de restauration de la fertilité mais dont la nature génétique reste à déterminer. Pour le développement de l’akène et de la graine, la chronologie des événements ainsi que la caractérisation morphologique et physiologique des différents stades du développement de l’akène et de la graine ont révélé l’existence d’une variabilité génétique pour la durée du développement de l’akène et la graine chez la chicorée. Le référentiel du développement de l’akène et de l’embryon zygotique pourra servir notamment aux analyses d’expression des gènes candidats qui ont été identifiés pendant les études antérieures sur l’embryogenèse somatique chez la chicorée. / In order to provide a useful reference for morphological studies on flower and seed development in Cichorium intybus, the normal development for these two organs was histologically characterised. With reference to the morphological events during normal flower development, we have shown that nuclear male sterility type "Edith" is associated with disturbances in the tapetum and middle layer cells as well as degeneration of microspores after the formation of meiotic tetrads. Histological resemblance with some mutants in Arabidopsis thaliana and in rice helped for selection of candidate genes for molecular analysis of this male sterility. Moreover, the cytoplasmic male sterility named "524" which was created by fusion of protoplasts from sunflower male sterile and from fertile chicory was also histologically characterised. During flower development in the male sterile “524” degeneration of pollen grains occurs at the first pollen mitosis, so that at anthesis, the pollen grains are empty; the anther locules are unopened and shrivelled and no lignified secondary thickenings are observed in endothecium. Moreover, morphological characterisation of flower development in plants carrying the cytoplasm “524” led us to demonstrate the existence of a mechanism of fertility restoration for which heredity needs to be investigated. For the achene and seed development, the timing of events and morphological and physiological characterisation of developmental stages revealed genetic variability in the duration of achene and seed development in chicory. The reference established for achene and zygotic embryo development will help more particularly analysing expression of genes which have been previously shown to be involved in the somatic embryogenesis process in chicory.

Les biotechnologies basées sur des microorganismes capables de survivre à de fortes doses de rayonnement ionisants et de concentrer les radionucléides constituent une technique attractive pour décontaminer les effluents nucléaires, en particulier du fait du faible volume de déchets générés. En utilisant deux méthodes d’analyses directes et complémentaires que sont la métagénétique et la métaprotéomique, l’inventaire complet de la piscine de refroidissement d’un coeur de réacteur nucléaire (en fonctionnement et à l’arrêt) et d’une piscine de stockage de sources radioactives de cobalt a été réalisé. Les microbiotes sont extrêmement différents entre les deux piscines. Une majorité de Cyanobacteria a été identifiée dans la piscine du réacteur alors qu’une majorité de Proteobacteria l’a été dans la piscine des sources. Durant le fonctionnement du réacteur, une majorité de Variovorax a été identifiée. Certaines espèces de Variovorax sont capables d’utiliser du H2 comme source d’énergie, ce qui peut leur donner un avantage dans un environnement nucléaire aquatique. Parmi les microorganismes isolés de la piscine du réacteur, 46 bactéries ont été identifiées. Leur capacité à résister aux rayonnements gamma et à accumuler l’uranium et le cobalt ont été déterminées. Parmi ces bactéries, six souches ont été capables d’accumuler la totalité de l’uranium d’une solution à 5 μM, et deux d’entre elles ont entièrement accumulé l’uranium d’une solution à 50 μM. Ce travail présente le premier inventaire complet d’une piscine de refroidissement d’un coeur de réacteur nucléaire en fonctionnement. Cette thèse présente des perspectives tant sur le plan industriel avec l’utilisation des microorganismes isolés dans un procédé de biodécontamination d’effluents nucléaires que sur le plan fondamental avec l’élucidation des mécanismes développés par ces microorganismes pour résister aux rayonnements et accumuler les radionucléides. / Biotechnology with microorganisms able to survive high radiation doses and concentrate radionuclides is an attractive technology to decontaminate nuclear effluents with low waste volume. By using two direct and complementary analysis methods, metagenetics and metaproteomics, the complete inventories of microorganisms present in a French nuclear reactor cooling pool (during operation and at shutdown) and in a radioactive 60Co sources storage pool have been performed. The microbiota from the two pools were extremely different, with a majority of Cyanobacteria in the sources storage pool, and Proteobacteria in the reactor pool. Depending on the pools’ conditions a change in the microbiota had been observed. Variovorax was the main genus identified during the reactor’s operation. Some strains of Variovorax are able to use H2 as an energy source, conferring them an advantage in nuclear pools. Several microorganisms have been isolated from the reactor pool. Among them 46 bacteria were identified. Their abilities to resist ionizing radiations and to accumulate specific radionuclides were determined. Several genera studied in this work had never been described concerning their ability to resist radiations or accumulate radionuclides. Six strains could entirely remove uranium from a 5 μM solution and up to 50 μM for two strains. This work presents the first complete inventory of a working nuclear reactor cooling pool. This PhD work opens interesting industrial perspectives as the isolated strains could be implemented in a new nuclear effluents decontamination process and fundamental perspectives as their resistance and radionuclides accumulation pathways could be deciphered.

Les prévalences de l'obésité et du diabète de type 2 sont en nette augmentation et ces deux pathologies sont étroitement liées. Le diabète de type 2 est caractérisé par une incapacité des cellules b du pancréas à sécréter de l'insuline et par un défaut de transport du glucose en réponse à l'insuline dans les tissus insulino-sensibles (ou insulino-résistance, IR) : le muscle squelettique, le cœur et le tissu adipeux. L'utilisation d'un traceur du transport du glucose marqué à l'iode radioactif, le 6DIG, permet d'évaluer l'IR de façon non-invasive dans le cœur et le muscle squelettique. L'objectif de ce travail était d'étudier le développement éventuel de l'IR chez des animaux rendus obèses par des régimes enrichis en lipides et/ou en glucides. Aucune IR n'a été mise en évidence au cours des trois mois d'expérience dans le modèle animal d'obésité induite par régime alimentaire. Des études visant à optimiser le traitement des données obtenues avec le 6DIG ont également été réalisées. Celles-ci nous ont permis de montrer : 1- une amélioration de la reproductibilité de la méthode de mesure de l'IR cardiaque par utilisation de l'analyse factorielle, 2- la faisabilité d'une diminution de la durée des acquisitions de la radioactivité pour la mesure de l'IR musculaire, 3- la nécessité de réaliser des prélèvements sanguins pour l'utilisation de la modélisation mathématique afin de traiter les données. / Prevalence of obesity and type 2 diabetes are in constant augmentation worldwide and these pathologies are closely associated. Type 2 diabetes represents a combination of pancreatic -cell dysfunction and insulin-regulated glucose uptake impairment in insulin-sensitive tissues: heart, skeletal muscles and adipose tissues. The novel tracer of glucose transport [123I]-6DIG allows the non invasive determination of insulin resistance (IR) in the heart and skeletal muscle. The aim of this study was to evaluate the development of IR in rats fed a high-fat and/or high-carbohydrate diets. No insulin resistance was observed during the 3 month of experimentation in our animal model. Study to optimize 6DIG obtained data reduction was also made. The results show: (1) improvement of the method data reduction reproducibility in the heart with factor analysis technique, (2) a possibility to reduce radioactivity acquisition time to muscle IR measurement, (3) the need of blood sample to use mathematical modeling in the data reduction.

Le temps de la décroissance de l'activité radioactive de certains radionucléides contenus dans les déchets nucléaires, en dessous d'un seuil considéré comme acceptable, se compte parfois jusqu'en centaines de milliers d'années. Comment les salarié.es de l'Agence Nationale pour la gestion des Déchets Radioactifs (Andra) montrent la sûreté d'un dépôt géologique de ces déchets sur de telles temporalités ? C'est à cette question qu'entreprend de répondre cette thèse, à partir d'une étude des archives de cette agence et d'observation menées au sein de celle-ci.Cette thèse est d'abord une histoire sociale des pratiques savantes mobilisées, depuis les années 1980 jusqu'à 2013, pour étudier l'évolution d'un stockage (géologie, étude des matériaux, simulation numérique...) Elle analyse également le rôle de la recherche dans le gouvernement de l'aval du cycle nucléaire depuis la loi de 1991 qui, en France, encadre la gestion des déchets nucléaires.Bien que l'évacuation géologique soit la seule solution de gestion envisagée pour les déchets radioactifs, la dissociation entre les recherches menées dans le laboratoire souterrain de Bure et leur finalité a permis à l'Andra de s'implanter localement. Cependant, l'Andra se heurte à l'impossibilité épistémique d'appréhender exhaustivement l'évolution d'un stockage sur des centaines de milliers d'années. Désormais, les recherches accompagnent l'implantation du stockage, transformant sans cesse la compréhension de son comportement. Alors que la démonstration publique de la sûreté d'un stockage devient une condition d'acceptation d'un tel ouvrage, l'Andra abandonne peu à peu la prétention à produire une preuve formelle sur le modèle d'une démonstration mathématique : à partir des années 2000, la sûreté repose sur un « faisceau d'arguments » apportant la garantie d'une certaine maîtrise de l'évolution du stockage. Enfin, cette thèse montre au prix de quelles hypothèses la gestion des déchets nucléaires a été promue, durant les années 2000, comme un exemple parfait de démocratie technique. / It takes up to hundreds of thousands of years for the radioactivity contained in some nuclear waste to decrease under acceptable threshold. How engineers and scientists from the French agency for nuclear waste management (Andra) prove the safety of an underground disposal on such a temporality? Based on the study of the Andra's archives and on internal observation, this thesis intends to address and answer the above question.This thesis is first and foremost a social history of scientific practices used to study the evolution of storage (geology, materials science, numerical simulation...) between the 1980’s and 2013. It's also a study of the role of research in governing the back end of the nuclear fuel cycle, after the French law of 1991 provided nuclear waste management with legal framework. Burying nuclear waste is the only option to manage them. However, the distinction between the research undertaken in Bure underground laboratory and their purpose, has allowed Andra's siting. Engineers and scientists from this agency are faced with the epistemic inability to understand exhaustively the evolution of storage during hundreds of thousands years. The progress of the project and researches work jointly and the pursuit of science constantly disrupts the understanding of the storage evolution. When, in the 1990s, the public demonstration of storage safety became a condition of its acceptance, the Andra progressively gave up the idea that a formal demonstration, like a mathematical one, could be produced. Since the 2000s, the storage safety has been based on a “cluster of arguments” which ensures a degree of control over the deposit evolution. Finally, this thesis shows how the French nuclear waste management has been promoted as a prime example of technical democracy.

Le virus de l'hépatite B (VHB) est un virus enveloppé composé d'un ADN partiellement double brin (ADNrc) contenu dans une capside icosahédrique. Le VHB est responsable d'infections aiguës et chroniques. VHB est non cytopathique mais l’inflammation chronique entraîne une fibrose hépatique, une cirrhose et un carcinome hépatocellulaire. Le VHB se réplique via un intermédiaire à ARN. La transcription nécessite que l'ADNrc soit convertit en un ADN circulaire clos de manière covalente (ADNccc). Cet ADNccc sert de matrice pour la transcription de l'ARN prégénomique (ARNpg), qui est spécifiquement encapsidé grâce aux interactions entre la polymérase virale, l'ARNpg et la protéine core (Cp) qui forme la capside. La polymérase rétrotranscrit l'ARNpg en ADN monocaténaire puis en ADNrc, conduisant à des matrices de capside matures (MatC). Cp avec 185 aa contient un domaine N-terminal structuré, et un domaine C-terminal (CTD) flexible. Le CTD comprend deux signaux de localisation nucléaire (NLS) et un domaine de liaison avec l’importin β (IBB). Le CTD est orienté vers l'intérieur de la capside de part son interaction avec les acides nucléiques simples brins tandis qu'il est exposé vers l'extérieur dans les capsides vides (EmpC) et les MatC. De plus Cp étant surexprimée, cela conduit à l'assemblage des EmpC. Le VHB doit délivrer son génome dans le noyau des cellules infectées pour sa réplication. Le transport nucléaire est médié par la capside qui interagit avec les récepteurs d'import. L’équipe a démontré préalablement que ce transport a besoin des récepteurs Importin α (Imp.α) et Importin β (Imp.β) en induisant le transport des capsides au panier nucléaire où elle est stoppée par l'interaction avec la nucléoporine 153 (Nup153). Nous avons démontré que l’Imp.α, mais pas l'Imp.β, se lie aux MatC suggérant que seule la partie du CTD qui contient les NLS est exposée à l’extérieur des MatC. En comparaison, nous avons analysé les EmpC en collaboration avec Adam Zlotnick (Université d'Indiana, États-Unis) et démontré que les EmpC sont capables de lier directement l'Imp.β. Cette interaction qui est plus forte que l’interaction avec l'Imp.α s'effectue via la reconnaissance du domaine IBB du CTD, ce qui implique une exposition totale du CTD à l'extérieur de la capside. Nous avons aussi montré que la liaison avec l'Imp.β à des concentrations très élevées fournit des forces de déstabilisation menant au désassemblage des EmpC. La libération du génome dans le panier nucléaire implique que l’interaction entre les MatC et Nup153 participe au désassemblage de la capside. Afin de valider cette hypothèse, nous avons exposé des MatC dont le génome est radiomarqué avec un fragment de Nup153 contenant le domaine clé, montré pour interagir avec la capside, en présence de nucléases. Nous avons mis en évidence qu'en présence de ce fragment, les MatC restent stables. Cela suggère la nécessité de facteurs cellulaires additionnels pour le désassemblage des MatC. Cette conclusion est conforme avec nos résultats sur noyaux isolés, dans lesquels nous avons observé une localisation nucléaire des capsides laissant supposer que les facteurs cellulaires nécessaires au désassemblage des MatC sont nucléaires. Afin d'étudier plus en détail l'étape de désassemblage et la libération du génome viral, nous avons mis au point un système permettant de suivre en temps réel le devenir du génome viral. / The Hepatitis B Virus (HBV) is an enveloped virus containing a partially double stranded DNA genome (rcDNA). HBV causes acute and chronic infections. HBV is not cytotoxic but chronic inflammation leads to liver fibrosis, cirrhosis and hepatocellular carcinoma. HBV replicates via an RNA intermediate, which is transcribed from a covalently closed circular form of the viral DNA (cccDNA). This pregenomic RNA is specifically encapsidated into the capsid by interaction with the viral polymerase, which also interacts with the core protein (Cp), forming the capsid. The polymerase retrotranscribes the pregenomic RNA into single stranded DNA and subsequently partially double stranded DNA resulting in mature capsids (MatC). Cp is an 185 aa long polypeptide comprising a N-terminal assembly domain, and a flexible C-terminal domain (CTD). The CTD includes two overlapping nuclear localization signals (NLS) of eight aa and an Importin ß Binding Domain (IBB) of 34 aa. The CTD is fixed in the interior of the capsid by interacting with single stranded nucleic acids but translocates to the exterior in MatC and empty capsids (EmpC). Cp is over expressed leading to assembly of EmpC. The virus has to deliver its genome into the nucleus of infected cells for replication. Nuclear transport is mediated by the capsid that interacts with nuclear import receptors. The group has recently shown that MatC need either both, importin  (Imp.) and importin ß (Imp.ß), or Imp.ß alone for transport of the capsids into the nuclear basket. In this structure where genome liberation likely occurs, the transport of the capsid is arrested by interaction between the capsid and the nucleoporin Nup153. In the thesis we demonstrate that MatC binds to Imp.α but not Imp.ß, suggesting that only the part of the CTD, which contains the NLSs is exposed on capsids’ surface. In collaboration with the Adam Zlotnick (Indiana University, U.S.A.) we showed that EmpC, in contrast, bind Imp.β directly without Imp.α acting as an adaptor. This interaction, which is stronger than the one of Imp. occurs needs IBB exposure, meaning that the entire CTD becomes externalized. Furthermore, exposure to very high Imp.ß concentration led to EmpC destabilization. The genome release within the nuclear basket implies that Nup153 is involved in genome liberation from MatC. To verify this hypothesis we used MatC with a radioactively labeled genome, which were exposed to the capsid binding-Nup153 fragment. Investigating the accessibility of the genome to nucleases we found that the Nup153 fragment had no impact on capsids stability, suggesting the need of cellular factors driving disassembly. This conclusion is in agreement with our observation that MatC added to isolated nuclei resulted in nuclear capsid entry, which requires disassembly. To further study the disassembly step and the consequent release of the viral genome, we developed a system to directly visualize the viral genome allowing investigations of genome uncoating in real time. The system is based on the cooperative binding of a fluorescent fusion protein between the bacterial protein OR with GFP to a double stranded DNA sequence called Anch. Using this model we showed that infection of OR-GFP-expressing hepatoma cells with HBV containing a modified Anch genome allowed monitoring genome release into the nucleus. In future, this system may help identifying factors involved in genome release and repair and to decipher their molecular interactions.

La spectroscopie gamma est une sonde très précise de la structure nucléaire interne des noyaux. Elle permet de fixer les niveaux d'énergie autorisés par la mécanique quantique, de déterminer les nombres quantiques caractéristiques (spin et parité) ainsi que la durée de vie de certains états. Créés avec une énergie d'excitation élevée et à haut moment angulaire par réaction de fusion-évaporation, quel que soit le type de faisceau, leur spectre de désexcitation peut s'avérer très complexe à établir expérimentalement mais aussi à interpréter théoriquement. L'étude de séquences de désexcitation caractéristiques,<br>notamment par une certaine régularité, est ainsi naturellement privilégiée.Le chapitre qui suit cette introduction s'arrête sur ces structures particulières associées à différents modes de rotation du noyau. Plusieurs résultats seront ainsi exposés issus d'expériences en partie ou fortement réalisées, analysées et interprétées dans le groupe de Lyon. La rotation collective des noyaux déformés, voire superdéformés, sera illustrée par la mise en évidence de bande de rotation respectivement dans les régions de masse A $simeq$ 130 et A $simeq$ 190. La région de masse A $simeq$ 190 est doublement à l'honneur, pour détailler un autre mode singulier de rotation dit “magnétique”. Enfin quelques mots évoqueront la recherche de formes tétraédrales, un projet initié et piloté par un groupe Strasbourgeois.