Ce manuscrit présente le développement de nouveaux complexes de cuivre conçus comme catalyseurs. Ceux-ci ont été développés en s’inspirant des sites actifs des enzymes à cuivre comme les oxydases à cuivre. Trois complexes binucleaires de cuivre ont été synthétisés et caractérisés, avec une étude approfondie de leur comportement redox pour évaluer leur utilisation potentielle comme catalyseurs de la réduction de l’oxygène. Ces études, couplées avec des analyses spectroscopiques ont démontré l’influence de l’environnement de coordination sur la stabilité des complexes. En fait, quand les centres de Cu(II) sont coordonnés par de ligands trop faibles, ils ont tendance à se réduire spontanément en solution, produisant des mélanges de différentes espèces impossibles à purifier. D’autre part, quand les centre Cu(II) sont stabilisés dans des structures plus rigides le complexe montre des transferts d’électrons plus lents, une caractéristique peu désirable dans le développement de catalyseurs de la réduction de l’oxygène. Pour ces raisons, des ligands plus sophistiqués ont été synthétisés avec le but d’obtenir des complexes trinucléaires de cuivre capables de catalyser efficacement la réaction de réduction de l’oxygène. Un des complexes binucléaires développés a été testé comme catalyseur de transfert de nitrene, en particulier dans la synthèse d’aziridines. Le complexe montre une bonne performance catalytique à la fois sous les formes bis-Cu(II) et bis-Cu(I). L’activité catalytique a été analysée aussi du point de vue mécanistique et des études préliminaires suggèrent la présence de différents mécanismes d’interaction entre les donneurs de nitrene et les deux formes du complexe. / This manuscript presents the development of new copper complexes for catalytic purposes. The design of the complexes takes inspiration from the active sites of multicopper oxidases. Three binuclear copper complexes have been synthesized and characterized, with a focus on their electrochemical behaviour and their potential use as catalysts for oxygen reduction. Spectroscopic and electrochemical studies revealed the importance of the coordination environment on the stability of the complexes. Cu(II) centers coordinated by not strong enough ligands are spontaneously reduced in solution, giving rise to mixtures of different complexes. At the same time more rigid structures capable of stabilising the two copper centers give rise to slow electron transfers, an undesirable characteristic in electrocatalysts. For these reasons more complex ligands have been synthesized, with the aim of obtaining trinuclear copper complexes with good properties as catalysts for dioxygen reduction. One of the binuclear complexes have been tested as oxidation catalyst in nitrene transfer reactions. The complex shows good performance in aziridination catalysis, both in its bis-Cu(II) and bis-Cu(I) forms. The catalytic activity have been analysed also from the mechanistic point of view. Preliminary results suggest different mechanisms of interaction of the reduced and oxidized forms of the complex with the nitrene donors.

La combustion en boucle chimique (CLC) est l'une des technologies appropriées pour produire l'énergie permettant la capture facile de CO2. Dans ce système, le transporteur d'oxygène réagit avec l'agent combustible dans le réacteur de combustion, puis il se dirige vers le réacteur d'oxydation et réagit avec l'oxygène pour retrouver sa première forme. Après la réaction de réduction, le CO2 peut se stocker facilement, puisqu’il est pur et exempte d’azote. Le transporteur d'oxygène en CLC joue un rôle important. Selon la littérature, l’ilménite est l’un des matériaux pouvant jouer le rôle du transporteur, mais il a montré une faible réactivité pour la combustion du CH4. Dans ce projet, nous avons examiné la possibilité d'augmentation la réactivité de l’ilménite par augmentation de sa surface spécifique et l'ajout de NiO. Au total, quatre échantillons ont été préparés par la méthode de broyage, en utilisant un broyeur à billes à basse et à haute énergie. La réactivité de l'ilménite avec CH4 a été déterminée. Les techniques de BET, l’analyse thermogravimétrique (TGA) et la diffraction des Rayons X (XRD) ont été utilisées pour la caractérisation des échantillons. Les résultats ont montré que la grande surface de l'ilménite avec 8 % de NiO mène à une réactivité et une capacité de transfert d'oxygène élevée lorsque le CH4 est utilisé comme combustible. / Chemical looping combustion (CLC) is one the suitable technologies to produce the energy allowing easy capture of CO2. In this system, an oxygen carrier reacts with a fuel agent in the fuel reactor and then it goes toward the oxidation reactor and reacts with oxygen to return to the initial form. After reduction reaction, CO2 can be stored easily since it is almost pure and free from nitrogen. So, the oxygen carrier in CLC plays an important role. Based on the literature, ilmenite has shown low reactivity when CH4 was used as fuel. In this project, increasing the surface area of ilmenite and addition of NiO were explored aiming at increasing the reactivity of ilmenite with CH4. Samples were prepared by mechanical milling , using low and high energy ball milling steps. Different techniques such as BET, thermo gravimetric analysis (TGA) and X-ray diffraction (XRD) were used to characterize the oxygen carrier and its reactivity with CH4. The results showed that the high surface area of ilmenite containing 8 % NiO exhibited high reactivity and high oxygen transfer capacity when CH4 was used as fuel.

Le peptide bactérien chimiotactique fMLP active les fonctions du neutrophile dont la production de radicaux libres oxygénés, tels que l'anion superoxide (O2") essentiel à la réponse anti-microbienne. Cependant, au cours de l'inflammation, notamment chronique, ces radicaux peuvent participer au processus des lésions tissulaires, en particulier si leur production persiste. D'autre part, divers facteurs présents au foyer inflammatoire activent également les neutrophiles tout en retardant leur apoptose constitutive. L'objectif de cette étude est de caractériser les mécanismes de régulation jouant un rôle dans les réponses du neutrophile humain au fMLP, et plus particulièrement son métabolisme oxydatif dans des conditions pro-inflammatoires prolongées, favorisant sa survie.

"Thèse en cotutelle, Université Laval, Québec, Philosophiæ doctor (Ph. D.), Canada et Université Claude Bernard Lyon 1 Villeurbanne, France." / L’apnée du sommeil (AS) induit des variations constantes d'oxygénation artérielle (hypoxie intermittente – HI) qui affectent environ 5 à 7 % de la population. Il se produit une augmentation du stress oxydatif (production d’espèces réactives de l’oxygène - ROS), augmentant les risques cardiovasculaires, neurologiques et métaboliques. Les études épidémiologiques démontrent que la prévalence d'AS est inférieure chez les femmes que chez les hommes, mais après la ménopause la prévalence augmente pour atteindre le même niveau que chez les hommes. L'oestradiol (E2) est un puissant agent antioxydant, mais son rôle éventuel dans le traitement ou la prévention de l'AS n'est pas exploité. Toutefois, l’oestradiol (associé ou non à la progestérone) permet de réduire l'AS chez les femmes ménopausées. Les ROS peuvent être produites par les mitochondries, la NADPH oxydase et/ou la Xanthine oxydase. La mitochondrie est le plus important producteur de ROS (90% de l'oxygène consommé) et son dysfonctionnement est très préjudiciable. L’oestradiol est une cible de la mitochondrie à travers ses récepteurs nucléaires alpha et bêta (ERa et ERβ) qui sont capables de moduler le fonctionnement de la mitochondrie et diminuer la production de ROS. Nous avons testé l’hypothèse dans un modèle animal ovariectomisé exposé à une HI, que l’estradiol et ses agonistes spécifiques ERa et Erβ sont capables de limiter le stress oxydatif cérébral, la dysfonction mitochondriale et l’apparition des désordres systémiques. Nos résultats ont permis de montrer que l’estradiol est capable d’éviter l’augmentation de la pression artérielle et la survenue de désordres respiratoires causés par l’HI. De plus, l’HI augmente le stress oxydatif cérébral en augmentant l’activité d’enzymes pro-oxydantes et en diminuant l’activité d’enzymes antioxydantes. L’estradiol permet de prévenir l’augmentation du stress oxydatif. On retrouve également une dysfonction de la chaine respiratoire mitochondriale dans le cortex en HI qui est préservée de manière différente par le traitement avec les modulateurs sélectifs des récepteurs ERa et ERβ (SERMs). Nous avons montré que ERβ joue un rôle dans le contrôle cardio-respiratoire et la fonction mitochondriale dans le cerveau. Nos résultats apportent une meilleure compréhension du rôle de l’estradiol comme agent protecteur contre l’apnée du sommeil et ses conséquences associées. L’utilisation d’agonistes spécifiques nous renseigne sur le rôle que tient chaque récepteur dans la protection induite par l’estradiol contre la dysfonction mitochondriale. L’utilisation du remplacement hormonal avec de l’estradiol ou des SERMs peut constituer une thérapie efficace contre l’apnée du sommeil et ses conséquences. / Sleep apnea (SA) induces constant changes of arterial oxygenation (Intermittent hypoxia - IH) that affect about 5 to 7% of the general population. IH increases oxidative stress (production of reactive oxygen species – ROS) and lead to cardiovascular, neurological and metabolic risks. Epidemiological studies show that the prevalence of SA is lower in women than in men, but after menopause the prevalence increases to the same level that in men. Estradiol (E2) is a potent antioxidant, but its potential role in the treatment or prevention of SA is not exploited. However, estradiol (with or without progesterone) can reduce SA in postmenopausal women. ROS can be produced by mitochondria, NADPH oxidase and/or Xanthine oxidase. Mitochondria is the most important producer of ROS (90% of oxygen consumed) and its dysfunction is very detrimental. Estradiol is a target of mitochondria through its mitochondria alpha and beta (ERa et ERβ) that are able to modulate mitochondrial function and decrease ROS production. We tested the hypothesis in ovariectomized animal model exposed to IH, that estradiol and its specific receptor ERa and ERβ agonists are able to limit cerebral oxidative stress, mitochondrial dysfunction and the appearance of systemic disorders Our results have shown that estradiol is able to avoid the increase of blood pressure and the occurrence of respiratory disorders caused by IH. Furthermore, IH increases cerebral oxidative stress by increasing activity of pro-oxidant enzymes and decreasing activity of antioxidant enzymes. Estradiol prevents against the increase of oxidative stress. There is also a mitochondrial respiratory chain dysfunction in the cortex by IH, that is preserved differently by treatment with selective ERa and ERβ receptor modulators (SERMs). We have shown that ERβ plays an important role in cardiorespiratory control and mitochondrial function in the brain. Our results provide a better understanding of the role of estradiol as a protective agent against sleep apnea and its associated consequences. The use of specific agonists informs us on the role of each receptors in estradiol-induced protection against mitochondrial dysfunction. The use of hormone replacement with estradiol or SERMs may be an effective therapy against sleep apnea and its consequences.

Ce travail a pour but de comprendre les effets de deux principaux défauts liés à l’oxygène, les complexes bore-oxygène et les donneurs thermiques, sur les propriétés électriques et photovoltaïques du silicium. Plus particulièrement, les interactions des impuretés isovalentes, connues pour modifier la distribution spatiale de l’oxygène, avec ces défauts ont été étudiées. Deux protocoles expérimentaux ont d’abord été développés pour évaluer la dégradation de la durée de vie des porteurs de charge sous éclairement dans le silicium riche en fer. Ensuite, il a été mis en évidence que l’introduction de germanium et d’étain en très grande quantité dans le silicium n’influence pas de façon significative le rendement de conversion des cellules. Cependant, contrairement à ce qui a été récemment avancé dans la littérature, aucune limitation due au co-dopage au germanium ou à l’étain de la dégradation sous éclairement des performances photovoltaïques n’a été observée. Par contre, il a été montré que le carbone entraîne un ralentissement de la dégradation due aux complexes bore-oxygène. Egalement, contrairement à l’étain qui n’influence pas la génération des donneurs thermiques, le germanium conduit à un ralentissement de la formation de ces défauts. Une expression empirique a été proposée pour rendre compte de cet effet, et ce pour une large gamme de teneurs en germanium. Enfin, dans le silicium très dopé et très compensé, la génération des donneurs thermiques est identique au cas du silicium standard. Ceci constitue un résultat marquant puisqu’il permet de valider par l’expérience le fait que la formation des donneurs thermiques est limitée par la teneur en électrons. / This study aims at understanding the effects of two main defects related to oxygen, the boron-oxygen complexes (responsible for light-induced degradation of the carrier lifetime) and the thermal donors (among other things, responsible for variations of the conductivity), on the electric and photovoltaic properties of silicon. More precisely, the interactions of isovalent impurities, known for modifying the oxygen spatial distribution, with these defects were studied. Two experimental protocols were first developed to evaluate the light-induced degradation of the carrier lifetime in iron-rich silicon. Then, the introduction in silicon of germanium and tin in high quantity were shown not to significantly influence the conversion efficiency of the cells. However, contrary to recent studies from the literature, no reduction due to germanium co-doping or to tin co-doping of the light-induced degradation of the photovoltaic performances was observed. However carbon was shown to lead to a slowdown of the degradation due to boron-oxygen complexes. Moreover contrary to tin which has no influence on the thermal donor generation, germanium slows down their formation. An empirical expression has been proposed to take into account this effect for a large range of germanium concentrations. Eventually in highly doped and compensated silicon, the thermal donor generation is identical as in conventional silicon, which experimentally confirms that the thermal donor formation is limited by the electron density.

L'équipe Inolivent oeuvre dans le domaine de la ventilation liquidienne totale (VLT), une technique de ventilation expérimentale pour traiter des détresses respiratoires aiguës en utilisant un liquide respirable. Sur les prototypes de l'équipe Inolivent, ce liquide, un perfluorocarbone (PFC), est oxygéné et débarrassé du gaz carbonique à l'aide d'un oxygénateur à bulles avec une membrane flexible perforée.L'efficacité de ces échanges gazeux est partiellement connue. Le présent ouvrage définit des critères de performances sur ces échanges gazeux et évalue ces critères sous différentes conditions avec une approche théorique, des tests expérimentaux en laboratoire et des tests en expérimentations animales. Les oxygénateurs à bulles utilisés par l'équipe Inolivent sont évalués selon leurs caractéristiques et comparés aux oxygénateurs à membrane également utilisés en VLT. Les critères qui qualifient le mieux la performance des oxygénateurs sont le coefficient de transfert de matière multiplié par la surface d'échange (k[indice inférieur L] M ) et la constante de temps ([tau]). Les résultats expérimentaux en laboratoire et en expérimentations animales concordent ensembles et sont cohérents avec l'approche théorique. Les performances de l'oxygénateur du quatrième prototype (Inolivent-4) sont jugées adéquates avec un débit d'O[indice inférieur 2] de 4 l/min avec une membrane de 470 trous. Avec ces conditions, on évalue le k[indice inférieur L] M minimum (3.13 x 10[indice supérieur -5] m[indice supérieur 3]/s) qui doit être atteint dans la conception d'un oxygénateur à bulles en VLT.L'oxygénateur d'Inolivent-4 maintient une fraction partielle d'oxygène (FiO[indice inférieur 2]) dans le PFC de 0.94 à 0.98 lors d'expérimentations animales. Ces valeurs permettent d'obtenir des pressions partielles de CO[indice inférieur 2] inférieures à 45 mmHg au niveau du sang artériel (PaCO[indice inférieur 2]). De plus, la variation de FiO[indice inférieur 2] permet de diminuer la pression partielle d'O[indice inférieur 2] dans le sang artériel (PaO[indice inférieur 2]) entre 80 et 100 mmHg. Des pistes d'améliorations pour la conception des oxygénateurs à bulles en VLT sont proposées notamment la diminution du diamètre de l'oxygénateur et la diminution du volume de PFC en fonction du maintien de la PaCO[indice inférieur 2].

En plongée, lors d’une décompression, une partie des gaz dissous dans l’organisme est éliminée sous formede bulles qui peuvent être à l’origine d’accidents parfois sévères. Des modèles mathématiques permettentde déterminer des procédures de décompression par paliers fiables mais ne s’appliquent que pour certainesconfigurations de plongée (profondeur, durée, gaz respirés). Une extrapolation de ces modèles à denouveaux types d’exposition comme la plongée profonde aux mélanges est actuellement hasardeuse. Onsuppose ici qu’une modélisation biophysique des mécanismes de la décompression doit apporter dessolutions préventives plus sures, même pour des expositions moins explorées combinant azote et hélium.Deux modèles ont été élaborés pour la prévention des accidents articulaires et neurologiques, formesd’accident les plus fréquentes. Ils ont été corrélés à partir de bases de données et d’analyses de risqueexistantes. Tous deux permettent de représenter l’apparition de symptômes tardifs. Pour l’accidentarticulaire, on montre 1/ l’impact de la diffusion intra-tissulaire (entre un tendon et son voisinage) de gazinerte sur la dynamique d’amplification de la phase gazeuse générée 2/ une augmentation quantifiable durisque d’accident avec le volume de gaz généré 3/ une faible efficacité des paliers 4/ une efficacité modéréede la respiration d’oxygène pur aux paliers proches de la surface. Pour les accidents neurologiques, lemodèle global proposé permet d’estimer le volume instantané des microbulles formées dans les tissus(muscles et graisses) et transférées (via le système lymphatique par ex) dans le sang veineux de retour. Lasurcharge du filtre pulmonaire par les bulles est supposée être un événement précurseur dans la genèse del’accident. La méthode de corrélation du modèle, originale, utilise notamment des campagnes d’écoutes debulles circulantes par système Doppler après plongées, dont une dédiée à cette thèse. Il ressort de cesinvestigations que I/ le risque d’accident peut être relié au volume des bulles transféré dans le sang sur unepériode donnée II/ l’introduction de paliers profonds ne diminue pas le risque III/ la respiration d’oxygènepur aux paliers est très efficace pour réduire ce risque. Un deuxième modèle neurologique dédié à laprévention des accidents médullaires se produisant rapidement après la décompression et à la déterminationdes premiers paliers requis est aussi proposé. L’ensemble de ces trois modélisations offre des perspectivesde prévention intéressantes. / During a scuba diving decompression, a part of the gas that is dissolved in the body is eliminated throughbubbles that can generate potentially severe forms of decompression sickness (DCS). Known mathematicalmodels allow the determination of safe decompression procedures by stages but can only be applied for alimited range of diving configurations (pressure, duration, breathing gas). An extrapolation of these modelsto new expositions such as deep/short dives using mixtures is currently hazardous. In the presented work itis deemed that a biophysical modeling of the decompression mechanisms can produce safer preventivesolutions even for less explored expositions combining nitrogen and helium. Two models have beendeveloped for the prevention of articular and neurological DCS, which are the most frequent forms ofinjury. Existing database and risk analyses have been used to correlate the models. Both predict potentialdelays for the occurrence of DCS symptoms after a decompression. For the articular model it is shown that1/ the intratissular diffusion of inert gases between a target tendon and its neighborhood impacts theamplification dynamics of the generated gas phase 2/ the more the generated gas volume, the bigger theDCS risk 3/ stages of short and moderate durations have a low efficiency 4/ the efficiency of pure oxygenbreathing in order to reduce the risk during the shallow stages is moderated. For neurological DCS, theproposed global model allows estimation of the instantaneous volume of microbubbles that are formed intissues (muscles and adipose tissues) and that are transferred via the lymphatic system for instance in thevenous blood. The overload of the pulmonary filter by bubbles is assumed to be a primary event in the DCSpathogenesis. The original model correlation method uses in particular the recording of circulating bubblessignals through Doppler detections campaigns. One of these campaigns is dedicated to the presented thesiswork. The analysis leads to the following conclusions: I/ the DCS risk is linked to the total bubbles volumethat is transferred into the blood over a given period II/ the introduction of deep stages does not decreasethe risk III/ the breathing of pure oxygen during the shallow stages is very efficient in reducing this risk. Asecond neurological model is proposed: it is dedicated to the prevention of spinal cord DCS forms whichoccur early after the decompression and to the determination of the first required stops. The threedeveloped models give interesting prevention perspectives.

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

La capacité de Brucella suis, un microorganisme strictement aérobique, a s'adapter aux taux d'oxygène faible est un processus essentiel pour la virulence et la persistance bactérienne. Le manque d'oxygène est une condition hostile à laquelle les bactéries sont confrontées lors de la pénétration de l'hôte et pour établir leur niche replicative et la phase de persistance. Cette bactérie possède plusieurs mécanismes par laquelle elle s'adapte à cette condition. Elle peut utiliser un régulateur transcriptionel de la famille de FnrN dépendant de l'oxygène, deux cytochromes oxydases de haute affinité pour l'oxygène et une voie complète de denitrification pour résister au manque d'oxygène. Ce travail a démontré que la respiration oxydative et la denitrification peuvent être simultanément utilisés par B. suis sous microaerobiosis. RegBA, un système à deux composants chez B. suis, a été aussi identifié nécessaire dans l'adaptation bactérienne au manque d'oxygène. Ce dernier a été démontré à coordonner le contrôle des systèmes respiratoires précédemment évoqués. Un schéma de régulation global chez B. suis des voies respiratoires par le régulateur transcriptionel RegA a été suggéré : lors de la variation de l'état redox, la cytochrome bd oxidase jouerait un rôle dans la transmission d'un signal à RegB le senseur de la histidine kinase. De plus, RegA a été identifié essentiel pour la persistance de B. suis in vivo chez la souris dans les organes avec des teneurs faible en oxygène. RegA est supposé être impliqué dans l'installation de la phase de persistance bactérienne durant l'infection chronique. Cette étude a aussi identifié le rôle potentiel de RegA dans la régulation de nombreux gènes impliqués durant la phase de persistance. En utilisant une analyse transcriptomique, comparant les taux d'hybridation chez les souches sauvage et muté dans un modèle in vitro qui imite les conditions d'une infection chronique correspondant a un manque de nutriment et d'oxygène, 447 gènes avec un taux d'hybridation ≥ 2, ont été détectés réguler par RegA. Chez la souche sauvage, 45% et 55 % des gènes étaient régulés et réprimés par RegA chez la souche sauvage, respectivement. 14% des résultats du transcriptome a été choisi pour la validation génétique par RT-qPCR. RegA induit l'expression de gènes impliqués dans le métabolisme d'énergie y compris des gènes de la respiration oxidative, ce qui confirme qu'il interagit dans l'adaptation bactérienne au manque d'oxygène. RegA réprime des gènes impliqués dans la réplication d'ADN, la biogenèse de l'enveloppe et la division cellulaire, de même certains gènes dans le métabolisme d'énergie, ce qui suggère son effet sur la multiplication et l'adaptation bactérienne à l'hypoxie qui existe durant la phase de persistance. RegA a été démontré a réprimer les facteurs de virulence l'operon virB ainsi que son régulateur VjbR. De plus, cette étude a évalué le rôle de deux gènes BR1614 et BR1510 régulés par RegA et impliqués dans le métabolisme des acides gras. Dans les expériences in vivo chez la souris ont démontré que les deux gènes sont essentiels pour la survie, la multiplication et la persistance bactérienne. En conclusion, RegA régule, directement et indirectement, l'expression de gènes qui codent pour la traduction, la transcription, la production d'énergie et la conversion, la réparation d'ADN et de protéine. Ces résultats suggèrent un rôle majeur pour RegA dans la persistance bactérienne pendant la brucellose. 12% du génome de B. suis est sous le contrôle de RegA ce qui indique qu'il est un régulateur global comme son PrrA d'homologue dans Rhodobacter sphearoides. / The capacity of Brucella suis, a strictly aerobic microorganisms, to adapt to low oxygen level is of high importance as it is a required and an essential process for bacterial establishment of virulence and persistence. Oxygen deficiency is a hostile condition to which bacteria are faced when they penetrate the host and reach their replicative niche as well as the persistence phase. This bacterium possesses several mechanisms that answer remarkably to this condition. It can use an oxygen-dependent transcriptional regulator of the FnrN family, two high-oxygen-affinity terminal oxidases, and a complete denitrification pathway to resist various conditions of oxygen deficiency. This work has demonstrated that the oxidative respiration and denitrification can be simultaneously used by B. suis under microaerobiosis. RegBA, a two component systems in B. suis, was also identified to be necessary in bacterial adaptation to oxygen deficiency as it was demonstrated to coordinate the control of the respiratory systems mentioned previously. A scheme for global regulation of B. suis respiratory pathways by the transcriptional regulator RegA was suggested: under redox variation, the cytochrome bd ubiquinol oxidase would play a role in the transmission of a signal to the histidine sensor kinase RegB. RegA in addition was found to be essential for B. suis persistence in vivo in mice within low oxygenated organs. RegA is thus assumed to be involved in the establishment of bacterial persistence during chronic infections. This study also investigated the potential control of RegA in the regulation of numerous genes during the persistence phase. By using a microarray assay comparing wild-type and ∆regA mutant strains, in an in vitro model that mimic the conditions of a chronic infection corresponding to nutrient and oxygen deficiency, 447 genes with a cutoff of the level of hybridization intensities ≥2, were detected regulated by RegA. In the wild-type strain, 45% and 55 % of the genes were up-regulated and down-regulated in wildtype strain, respectively. 14% of the microarray results were selected for genetic validation by RT-qPCR. RegA induced the expression of some genes involved in energy metabolism including the oxidative respiratory genes confirming that it interacts in bacterial adaptation to oxygen deficiency. RegA down-regulated genes involved in DNA replication, cellular division cell envelope biogenesis as well as certain genes in energy metabolism suggesting its impact on bacterial multiplication and adaptation to hypoxia as it enters into the persistence phase. RegA was also found to down-regulate virulence factors such as the virB operon as well as its regulator VjbR. Moreover, this study evaluated the role of two genes BR1614 and BR1510 regulated by RegA and found implicated in fatty acid metabolism. In vivo experiments in mice demonstrated that both genes are required for bacterial survival, multiplication and persistence. In conclusion, RegA was found to regulate, directly and indirectly, the expression of genes that encode for functions in translation, general transcription, energy production and conversion, repair of DNA and protein which represent its high importance and major role in bacterial persistence during brucellosis. 12% of the genome of B. suis is under the control of RegA which makes it a global regulator such as his homologue PrrA in Rhodobacter sphearoides.

Cette thèse porte sur l'écophysiologie et la physiologie d'une bactérie hyperthermophile et microaérophile, Aquifex aeolicus, cultivée dans différentes conditions d'oxygénation. Au cours de ce travail, trois systèmes expérimentaux (jarres, microcosmes et fermenteur) ont été testés : (1) le nouveau système de jarres qui été mis au point est muni de microplaques de 24 puits couplé à un robot. Il permet d'étudier un grand nombre de facteurs trophiques ou de formulations de milieux de cultures tout en conservant une atmosphère de composition constante, (2) pour l'étude de facteurs trophiques gazeux, l'utilisation des microcosmes a été montrée peu adaptée, amenant même dans certains cas, à des interprétations erronées, et, 3) le fermenteur reste le meilleur outil pour étudier l'influence de la concentration en O2 dissous (pO2) sur le métabolisme d'A. aeolicus. A partir des cinétiques de croissance obtenues en fermenteur, il a été établi que la densité de biomasse est constante et que la vitesse de croissance est maximale pour une pO2 comprise, respectivement, entre 0.006 et 6 mg/L et, entre 1 et 2 mg/L. Pour des pO2 supérieures à 2 mg/L, il a été montré que l'oxygène a un effet toxique sur la croissance d'A. aeolicus. Pour des conditions optimales d'oxygénation (pO2=1.5 mg/L) et lorsque l'H2 (100 mL/min) limite la croissance, le catabolisme énergétique est alors dévié vers la consommation du thiosulfate. En effet, pour les débits d'H2 de 450 et 100 mL/min, d'une part 97 et 79 % de l'O2 sont respectivement réduits par l'hydrogène et d'autre part 3 et 21 % de l'O2 sont respectivement réduits par le thiosulfate. / This manuscript addresses the physiology and ecophysiology of the microaerophilic hyperthermophilic bacterium Aquifex aeolicus, grown under different oxygen-supply conditions. Three experimental systems, jar, microcosm and fermentor were tested in those experiments: (1) a newly-engineered jar system containing 24-well microplates coupled to an automated controller. This system allows to study a broad spectrum of trophic factors or culture media formulations while maintaining a constant atmospheric composition; (2) microcosm systems were, here, proved ill-adapted to studying gas-phase trophic factors, and in some cases even to leading to false interpretations; 3) the fermentor system remains the best tool to studying the influence of dissolved O2 concentration (pO2) on A. aeolicus metabolism. Based on in-fermentor growth kinetic curves, we established that biomass density was maximum and constant at a pO2 in the range 0.006 to 6 mg/L and growth rate was maximum at a pO2 of about 2 mg/L. At a pO2 over 2 mg/L, oxygen level had a toxic effect on A. aeolicus growth. Under optimal oxygen supply (pO2 = 1.5 mg/L) and when H2 (100 mL/min) is the growth-limiting factor, energy catabolism is diverted towards thiosulfate consumption: at H2 flow-rates of 450 and 100 mL/min, 97% and 79% of O2 is reduced by hydrogen while 3% and 21% of O2 is reduced by thiosulfate, respectively. Under over-oxygenation conditions (pO2 = 10.5 and 12 mg/L), growth was correlated to high thiosulfate consumption whereas the expression of genes encoding hydrogenases was significantly downregulated and hydrogenase activity was null.