En microélectronique, plusieurs tendances telles que l'empilement 3D et l'amincissement de puces amènent des défis thermiques grandissants. Ces défis sont exacerbés lorsqu'appliqués aux appareils mobiles où l'espace et la puissance disponibles pour le refroidissement sont limités. Le but de cette thèse est de développer des outils de conception et méthodes d'implémentation de microcanaux pour le refroidissement microfluidique de puces 2D et 3D avec points chauds destinés aux appareils mobiles.Une méthode de conception pour optimiser la configuration des microcanaux refroidissant une puce est développée utilisant un plan d'expériences numériques. La configuration optimisée propose le refroidissement à une température maximale de 89 °C d'un point chaud de 2 W par un écoulement où la perte de charge est plus petit que 1 kPa. Des prototypes avec différents empilements et distributions de microcanaux sont fabriqués par gravure profonde et apposés par pick-and-place. Un banc de caractérisation et une puce thermique test sont fabriqués pour caractériser expérimentalement les prototypes de refroidissement avec différentes configurations. Un prototype avec microcanaux limités aux alentours des points chauds et reportés sur la face arrière de la puce test atteint une résistance thermique de 2.8 °C/W. Cela est réalisé avec un débit de 9.4 ml/min et des pertes de charges de 19.2 kPa, soit une puissance hydraulique de 3 mW. Ce refroidissement extrait 7.3 W générés sur un seul serpentin à un flux thermique de 1 185 W/cm² pour un coefficient de performance de 2 430. Les résultats de l'optimisation suggèrent que la dissipation thermique soit exploitée en ajoutant des microcanaux en parallèle, plutôt qu'en allongeant les microcanaux. On observe expérimentalement comme numériquement que la résistance liée à la hausse de température du fluide domine la résistance totale. Enfin, il apparaît que les différents empilements ont un effet plus important sur la résistance thermique que les distributions de microcanaux dans les plages observées. / In microelectronics, trends such as 3D stacking and die thinning bring major thermal challenges. Those challenges are exacerbated when applied to mobile devices where the available space and power for cooling are limited. This thesis aims at developing design tools and implementation techniques for microchannels cooling on 2D and 3D chips with hot spots for mobile devices. A design technique to optimize the microchannel configuration for chip cooling is developed using numerical experimentation plans. The optimized configuration suggests a cooling configuration reaching a maximum temperature of 89 °C on a 2 W hot spot, using a flow at a pressure drop plus petit que 1 kPa. Prototypes with different stacking and microchannel distributions are fabricated using deep reactive ion etching process and stacked using pick-and-place technique. A characterization bench and a thermal test chip are fabricated for experimental characterization of the cooling prototypes from various configurations. A prototype with microchannel zones limited to the hot spot vicinity and installed on the backside of the test chip reached a thermal resistance of 2.8 °C/W. This performance is achieved using a flow rate of 9.4 ml/min with a pressure drop of 19.2 kPa, representing a hydraulic power of 3 mW. Such cooling removes 7.3 W generated on a single heat source, representing a heat flux of 1 185 W/cm² for a coefficient of performance of 2 430. The optimization results suggest that the heat spreading is better exploited using parallel microchannels, rather than lengthen microchannels. It is both observed experimentally and numerically that the thermal resistance related to the fluid temperature rise is the major contribution to the total thermal resistance. Finally, it appears that the different stacking effects on thermal resistance are more important than the microchannels distributions in the observed ranges.

Les biopuces à ADN permettent d’étudier à une échelle génomique une très grande variété de questions sur la physiologie et la différenciation cellulaires. Elles ont ainsi contribué de manière considérable aux progrès récents de nombreux domaines de la biologie et occuperont bientôt une place de choix dans le secteur du diagnostic médical. C’est la levure Saccharomyces cerevisiae qui a servi de modèle pour le développement de la première biopuce génomique. L’application de cette approche à la levure a permis d’explorer sous un angle nouveau l’étude de ses différents états de différenciation, de son cycle cellulaire, et de sa capacité d’adaptation à diverses conditions nutritionnelles ou à des conditions environnementales induisant un stress cellulaire. Plusieurs études ont plus particulièrement examiné la réponse des cellules de levure à une carence en azote ou en acides aminés. Cependant, une étude systématique de la réponse transcriptionnelle de la cellule aux différentes sources d’azote n’a jamais été entreprise en croissance confinée à l'état de régime. S. cerevisiae est capable d’utiliser plus d’une vingtaine de substances en tant que sources uniques d’azote pour la croissance. On distingue parmi les sources d’azote celles qui permettent une croissance optimale, appelées « bonnes » sources d’azote, des autres, appelées « mauvaises » sources d’azote. La levure possède plusieurs systèmes de régulation lui permettant de s'adapter à la condition azotée. Au niveau transcriptionnel, on recense trois régulations générales – la NCR (répression catabolique azotée), le GAAC (le contrôle général de la biosynthèse des acides aminés) et le système SPS (Ssy1-Ptr3-Ssy5) – et une multitude de régulations plus spécifiques. En utilisant la technique des puces à ADN, nous avons généré une matrice d'expression de l'ensemble des gènes de la levure en croissance confinée à l'état de régime dans un milieu de culture contenant une parmi 21 sources d'azote différentes. Nous avons pu ainsi recenser systématiquement 506 gènes soumis à une régulation transcriptionnelle dépendante de l'azote. En nous basant sur ces résultats, nous avons pu décrire l'ensemble des régulations transcriptionnelles engagées dans l'adaptation à la source d'azote fournie dans le milieu de culture. Parallèlement, nous avons défini deux grands groupes de sources d'azote en fonction du transcriptome de S. cerevisiae. Le premier groupe rassemble les composés qui exercent une répression catabolique azotée forte et dont la liste a été complétée. Fait nouveau, nous montrons que ces mêmes composés enclenchent aussi l'activation de la réponse aux protéines mal repliées (UPR). Au contraire, lorsque la source d'azote appartient au second groupe que nous avons défini, non seulement la croissance des levures est plus lente, la NCR levée et la réponse aux protéines mal repliées réprimée, mais nous montrons de façon inattendue que le contrôle général de la biosynthèse des acides aminés est activé. Plusieurs autres régulations qui ne sont pas impliquées dans le métabolisme azoté présentent un comportement différent en fonction de la source d'azote fournie. C'est le cas notamment des gènes dont l’expression est régulée selon l’apport en zinc et qui sont moins exprimés sur le milieu urée. De même, les gènes impliqués dans les résistances multiples aux drogues sont activés par le tryptophane. En confrontant nos résultats à ceux obtenus dans le cadre de travaux indépendants, nous avons proposé plus d'une cinquantaine de nouveaux gènes cibles de la NCR. Beaucoup d'entre eux n'ont jamais été caractérisés expérimentalement. En utilisant des techniques avancées d'analyse de séquences primaires de protéines, nous avons pu proposer une fonction pour plusieurs de ces gènes. Ces analyses bioinformatiques et la réalisation d’expériences complémentaires à l’aide de biopuces à ADN nous ont permis de proposer que l'un d'entre eux code pour une protéine impliquée dans la déstabilisation d'ARN messagers lors de la carence azotée. Nous avons aussi identifié plusieurs nouveaux gènes appartenant à des régulons spécifiquement activés en réponse à un nombre restreint de sources d'azote. Il est probable que ces gènes soient impliqués dans le catabolisme des sources d'azote sur lesquelles ils sont activés.

Les microorganismes constituent la plus grande diversité du monde vivant et restent encore largement méconnus. La compréhension du fonctionnement des écosystèmes et les rôles joués par les microorganismes reste un enjeu majeur de l'écologie microbienne. Le développement de nouvelles approches de génomique permet d'appréhender la complexité de ces systèmes. Dans ce contexte, les puces à ADN représentent des outils à haut débit de choix capables de suivre l'expression ou la présence de plusieurs milliers de gènes en une seule expérience. Cependant, l'une des étapes les plus difficiles, de part sa complexité et la quantité de données à traiter, est la sélection de sondes qui doivent être à la fois sensibles et spécifiques. Pour répondre à ces besoins en termes de performance et de qualité, d'une part, nous avons développé un algorithme de conception de sondes pour biopuces phylogénétiques que nous avons entièrement déployé sur la grille de calcul européenne EGEE, et d'autre part, nous avons proposé un deuxième algorithme pour biopuces fonctionnelles que nous avons déployé sur un cluster. Les deux algorithmes ont nécessité une phase importante d'ingénierie logicielle. Nous avons donc proposé une démarche d'ingénierie dirigée par les modèles (IDM) et notamment de transformation de modèle pour résoudre le problème de traduction inverse d'oligopeptide. Les deux algorithmes sont destinés à une utilisation massive et permettent de concevoir tout type de sondes

La technologie des microarrays demeure à ce jour un outil important pour la mesure de l'expression génique. Au-delà de la technologie elle-même, l'analyse des données provenant des microarrays constitue un problème statistique complexe, ce qui explique la myriade de méthodes proposées pour le pré-traitement et en particulier, l'analyse de l'expression différentielle. Toutefois, l'absence de données de calibration ou de méthodologie de comparaison appropriée a empêché l'émergence d'un consensus quant aux méthodes d'analyse optimales. En conséquence, la décision de l'analyste de choisir telle méthode plutôt qu'une autre se fera la plupart du temps de façon subjective, en se basant par exemple sur la facilité d'utilisation, l'accès au logiciel ou la popularité. Ce mémoire présente une approche nouvelle au problème de la comparaison des méthodes d'analyse de l'expression différentielle. Plus de 800 pipelines d'analyse sont appliqués à plus d'une centaine d'expériences sur deux plateformes Affymetrix différentes. La performance de chacun des pipelines est évaluée en calculant le niveau moyen de co-régulation par l'entremise de scores d'enrichissements pour différentes collections de signatures moléculaires. L'approche comparative proposée repose donc sur un ensemble varié de données biologiques pertinentes, ne confond pas la reproductibilité avec l'exactitude et peut facilement être appliquée à de nouvelles méthodes. Parmi les méthodes testées, la supériorité de la sommarisation FARMS et de la statistique de l'expression différentielle TREAT est sans équivoque. De plus, les résultats obtenus quant à la statistique d'expression différentielle corroborent les conclusions d'autres études récentes à propos de l'importance de prendre en compte la grandeur du changement en plus de sa significativité statistique. / Microarrays remain an important tool for the measurement of gene expression, and a myriad of methods for their pre-processing or statistical testing of differential expression has been proposed in the past. However, insufficient and sometimes contradictory evidence has prevented the emergence of a strong consensus over a preferred methodology. This leaves microarray practitioners to somewhat arbitrarily decide which method should be used to analyze their data. Here we present a novel approach to the problem of comparing methods for the identification of differentially expressed genes. Over eight hundred analytic pipelines were applied to more than a hundred independent microarray experiments. The accuracy of each analytic pipeline was assessed by measuring the average level of co-regulation uncovered across all data sets. This analysis thus relies on a varied set of biologically relevant data, does not confound reproducibility for accuracy and can easily be extended to future analytic pipelines. This procedure identified FARMS summarization and the TREAT gene ordering statistic as algorithms significantly more accurate than other alternatives. Most interestingly, our results corroborate recent findings about the importance of taking the magnitude of change into account along with an assessment of statistical significance.

Notre travail s’est intéressé aux anomalies du développement embryonnaire d’origine génétique en étudiant : -d’une part des patients associant des malformations congénitales multiples plus ou moins associées à un retard mental et à un syndrome dysmorphique, -et d’autre part des patients présentant un phénotype particulier : le spectre oculo-auriculo-vertébral (OAVS) incluant le syndrome de Goldenhar. L’analyse a consisté en l’étude pangénomique de ces patients au moyen de puces à ADN (CGH-array), dans le but d’identifier de nouveaux remaniements chromosomiques avec anomalie du nombre de copies. Nous avons identifié différentes régions variantes et analysé pour chacune leur caractère pathogène potentiel en fonction de leur nature, de leur taille, de leur caractère hérité ou de novo, de leur contenu en gènes et en polymorphismes du nombre de copies, des éléments déjà décrits dans les bases de données et la littérature. Les régions variantes identifiées ont été vérifiées par d’autres techniques de recherche d’anomalies de dosage génique. L’ensemble de ces résultats permet de formuler des hypothèses quant à de nouveaux gènes candidats pour plusieurs symptômes observés, et pour l’OAVS. Ils permettent d’ajouter de nouvelles données à l’ensemble des anomalies décrites depuis quelques années grâce à ces techniques innovantes. / Our work focused on embryonic development abnormalities of genetic origin by studying: - patients with multiple congenital malformations associated or not associated with mental retardation and a dysmorphic syndrome; - patients presenting with the oculo-auriculo-vertebral spectrum (OAVS) that includes the Goldenhar syndrome. Patients were analysed by array-CGH in order to identifying novel chromosomal rearrangements with copy number abnormalities. We have identified several chromosomal regions with copy number variations and analysed for each of those their pathogenic potential, according to their nature, size, either inherited or de novo status, genes and copy number polymorphisms content, and data already reported both in databases and in the literature. The existence of a copy number variation was confirmed by other experimental approaches able to detect gene dosage abnormalities. Our results allowed discussing the possible involvement of candidate genes with respect to the symptoms observed in the patients and to OAVS. They also allowed to add new data to the growing field of copy number variations gathered over the recent years.

Les arthropodes vecteurs sont hématophages et peuvent assurer la transmission biologique active d'un agent pathogène responsable de maladies humaines ou animales. La lutte anti-vectorielle et la surveillance épidémiologique des vecteurs sont essentielles dans la stratégie de lutte contre les maladies vectorielles. Disposer d'outils d'identification précis, fiable et rapides des vecteurs et des pathogènes associés est indispensable. Ainsi dans ce projet nous avons évalué l'utilisation du MALDI-TOF MS pour identifier les arthropodes vecteurs ainsi que la détection des pathogènes associés. La première partie de notre travail consistait à utiliser MALDI TOF pour identifier les tiques, moustiques et les puces. Nous avons déterminé quelle partie du spécimen permettait d'obtenir une reproductibilité des spectres et une identification correcte par des tests à l'aveugle après création d'une base de données de référence. La deuxième partie consistait à utiliser le MALDI-TOF MS pour détecter des Rcikettsies associés aux tiques dont Rickettsia conorii et R. slovaca, deux pathogènes humains transmis respectivement par Rhipicephalus sanguineus et Dermacentor marginatus. Des variations spectrales étaient obtenues entre les spécimens infectés et non infectés, avec des masses spécifiques liés à l'infection des tiques par les rickettsies. La technique d'identification était validée par des tests à l'aveugle. Les résultats obtenus permettent de conclure que le MALDI TOF pourra être utilisé dans l'avenir pour identifier les tiques prélevées chez des patients, les arthropodes vecteurs lors des enquêtes entomologiques et préciser la prévalence d'infection de ces arthropodes. / Arthropods are vectors bloodsucking and can ensure the active biological transmission of a pathogen responsible of human or veterinary diseases. The vector control and vectors epidemiological surveillance are essential in the strategy against the vectors-borne diseases. Accurate, reliable and rapid identification of vectors and associated pathogens are essential. Thus, in this project we evaluated the use of MALDI-TOF MS for the arthropods vectors identification as well as for the detection of associated pathogens. This proteomics technology emerged since few years ago and is currently used in routine for bacteria identification in many microbiology laboratories. In the first part of our work, we used the MALDI TOF to identify the tick, mosquito and flea species. For each arthropod, we determined which part allowed obtaining reproducible spectra by MALDI TOF and correct identification by blind test, after reference database creation. The second part consisted to use the MALDI-TOF MS to detect the associated Rickettsia in ticks including Rickettsia conorii and R. slovaca, two human pathogens transmitted by Rhipicephalus sanguineus and respectively Dermacentors marginatus. The spectral variations were obtained between infected and non infected specimens with specific masses related to the tick infection by Rickettsia. The identification technique of not or infected ticks was validated by blind tests. The obtained results allowed concluding that the MALDI-TOF MS could be used in the future to identify the ticks removed from patient, the arthropods vectors and during entomological survey and determine the prevalence of infection of these arthropods.

ALFA (Absolute Luminosity for ATLAS) vise à mesurer la luminosité absolue pour l'expérience ATLAS avec une incertitude de 2 - 3\% et la section efficace totale. La luminosité est reliée au nombre d’événements. Plus la luminosité est élevée, plus le nombre d’événements est élevé. C'est donc une quantité importante pour les collisionneurs en général et notamment pour le LHC (Large Hadron Collider). LHC est constitué de deux faisceaux circulant dans deux chambres à vide différentes et collisionnant aux quatre points d'interaction où les principales expériences de physique sont positionnées (ATLAS, CMS, ALICE et LHCb). Les détecteurs constituant ALFA insérés dans des Pots Romains sont positionnés à 240 m de distance du point d'intéraction d'ATLAS après six quadrîpoles et deux dipôles qui constituent la partie de ligne faisceau utile à ALFA et localisée sur le LHC.Les détecteurs sont constitués de fibres scintillantes pour détecter les protons élastiques issus du Point d'Interaction. Ces protons sont transportés au travers des différents aimants qui constituent la ligne de faisceau considérée et qui nécessite une optimisation des paramètres optiques pour les besoins de la mesure. Nous appellerons les optiques fort β, les optiques utilisées durant les périodes expérimentales dédiées à ALFA. Les paramètres des optiques fort β ont été simulés afin de remplir le cahier des charges demandé pour ALFA et elles ont été testées sur le LHC en 2011 et 2012 pendant un certain nombre de périodes expérimentales spécifiques aux optiques fort β sur le LHC.Ces périodes expérimentales se sont terminées en 2013 avant l'arrêt du LHC. Les paramètres optiques ont été mesurés et comparés aux simulations.Certains paramètres ayant des valeurs bien meilleures que celles attendues. Cela a aussi permis de regardes quelques incertitudes sur les paramètres optiques et d'évaluer l'impact de certains de ces paramètres sur la mesure de section efficace totale. / ALFA (Absolute Luminosity For ATLAS) aims at measuring the absolute luminosity for the ATLAS experiment with an incertitude down to 2-3 \% and the total elastic cross section. The luminosity is related to the number of events, the highest the luminosity, the highest the number of events. This is, then, an important quantity for colliders like LHC (Large Hadron Collider). LHC is made of two beams circulating in two different beam pipes and colliding at four interaction points where the four physics experiments are located (ATLAS, CMS, ALICE, LHCb). ALFA detectors inserted into Roman Pots (RPs), have been placed around ATLAS at 240 m distance from the collision point (IP1) after six quadrupoles magnets and two dipoles defining the ALFA beam line which is part of the LHC ring.The detectors are made of scintillating optics fibers to catch elastic protons generated at IP1. These protons are tracked through the LHC magnets beam line which needs to be optimized in terms of optics parameters. We call high β optics, the optics used for special ALFA runs measurements. The high β optics parameters have been simulated to fulfill the ALFA requirements and have been tested on LHC in 2011 and 2012 during a certain number of LHC special runs. It has ended at the end of 2013. The parameters have been measured and compared with simulations. Some of them achieving a better value than expected. It allowed us to calculate systematic uncertainties and to evaluate the impact of some optics parameters on the total elastic cross section measurement.

Afin de répondre à des besoins croissants de performance et de fiabilité des systèmes sur puce embarqués pour satisfaire aux applications de plus en plus complexes, de nouveaux paradigmes architecturaux et structures de communication auto-adaptatives et auto-organisées sont à élaborer. Ces nouveaux systèmes de calcul intègrent au sein d'une même puce électronique plusieurs centaines d'éléments de calcul (systèmes sur puce multiprocesseur - MPSoC) et doivent permettre la mise à disposition d'une puissance de calcul parallèle suffisante tout en bénéficiant d'une grande flexibilité et d'une grande adaptabilité. Le but est de répondre aux évolutions des traitements distribués caractérisant le contexte évolutif du fonctionnement des systèmes. Actuellement, les performances de tels systèmes reposent sur une autonomie et une intelligence permettant de déployer et de redéployer les modules de calcul en temps réel en fonction de la demande de traitement et de la puissance de calcul. Elle dépend également des supports de communication entre les blocs de calcul afin de fournir une bande passante et une adaptabilité élevée pour une efficacité du parallélisme potentiel de la puissance de calcul disponible des MPSoC. De plus, l'apparition de la technologie FPGA reconfigurable dynamiquement a ouvert de nouvelles approches permettant aux MPSoC d'adapter leurs constituants en cours de fonctionnement, et de répondre aux besoins croissants d'adaptabilité et de flexibilité. C'est dans ce contexte du besoin primordial de flexibilité, de puissance de calcul et de bande passante qu'est apparue une nouvelle approche de conception des systèmes communicants, auto-organisés et auto-adaptatifs basés sur des nœuds de calcul reconfigurables. Ces derniers sont constitués de réseaux embarqués sur puce (NoC) permettant l'interconnexion optimisée d'un grand nombre d'éléments de calcul au sein d'une même puce, tout en assurant l'exigence d'une tolérance aux fautes et d'un compromis entre les performances de communication et les ressources d'interconnexion. Ces travaux de thèse ont pour objectif d'apporter des solutions architecturales innovantes pour la SdF des systèmes MPSoC en réseau basés sur la technologie FPGA, et configurés selon une structure distribuée et auto-organisée. L'objectif est d'obtenir des systèmes sur puce performants et fiables intégrant des techniques de détection, de localisation et de correction d'erreurs au sein de leurs structures NoC reconfigurables ou adaptatifs. La principale difficulté réside dans l'identification et la distinction entre des erreurs réelles et des fonctionnements variables ou adaptatifs des éléments constituants ces nœuds en réseau. Ces travaux ont permis de réaliser un réseau de nœuds reconfigurables à base de FPGA intégrant des structures NoC dynamiques, capables de s'auto-organiser et de s'auto-tester dans le but d'obtenir une maintenabilité maximale du fonctionnement du système dans un contexte en réseau. Dans ces travaux, un système communicant multi-nœuds MPSoC reconfigurable capable d'échanger et d'interagir a été développé, permettant ainsi une gestion avancée de tâches, la création et l'auto-gestion de mécanismes de tolérance aux fautes. Différentes techniques sont combinées et permettent d'identifier et localiser avec précision les éléments défaillants d'une telle structure dans le but de les corriger ou de les isoler pour prévenir toutes défaillances du système. Elles ont été validées au travers de nombreuses simulations matérielles afin d'estimer leur capacité de détection et de localisation des sources d'erreurs au sein d'un réseau. De même, des synthèses logiques du système intégrant les différentes solutions proposées sont analysées en termes de performances et de ressources logiques consommées dans le cas de la technologie FPGA / The need of growing performance and reliability of embedded System-on-Chips SoCs are increasing constantly to meet the requirements of applications becoming more and more complexes, new architectural processing paradigms and communication structures based in particular on self-adaptive and self-organizing structures have emerged. These new computing systems integrate within a single chip of hundreds of computing or processing elements (Multiprocessor Systems on Chip - MPSoC) allowing to feature a high level of parallel processing while providing high flexibility or adaptability. The goal is to change possible configurations of the distributed processing characterizing the evolving context of the networked systems. Nowadays, the performance of these systems relies on autonomous and intelligence allowing to deploy and redeploy the compute modules in real time to the request processing and computing power, the communication medium and data exchange between interconnected processing elements to provide bandwidth scalability and high efficiency for the potential parallelism of the available computing power of MPSoC. Moreover, the emergence of the partial reconfigurable FPGA technology allows to the MPSoC to adapt their elements during its operation in order to meet the system requirements. In this context, flexibility, computing power and high bandwidth requirements lead new approach to the design of self-organized and self-adaptive communication systems based Network-on-Chips (NoC). The aim is to allow the interconnection of a large number of elements in the same device while maintaining fault tolerance requirement and a compromise between parallel processing capacity of the MPSoC, communication performance, interconnection resources and tradeoff between performance and logical resources. This thesis work aims to provide innovative architectural solutions for networked fault tolerant MPSoC based on FPGA technology and configured as a distributed and self-organized structure. The objective is to obtain performance and reliable systems on chips incorporating detection, localization and correction of errors in their reconfigurable or adaptive NoC structures where the main difficulty lies in the identification and distinction between real errors and adaptive properties in these network nodes. More precisely, this work consists to perform a networked node based on reconfigurable FPGA which integrates dynamic or adaptive NoC capable of self-organized and self-test in order to achieve maximum maintainability of system operation in a networked environment (WSN). In this work, we developed a reconfigurable multi-node system based on MPSoC which can exchange and interact, allowing an efficient task management and self-management of fault tolerance mechanisms. Different techniques are combined and used to identify and precisely locate faulty elements of such a structure in order to correct or isolate them in order to prevent failures of the system. Validations through the many hardware simulations to estimate their capacity of detecting and locating sources of error within a network have been presented. Likewise, synthesized logic systems incorporating the various proposed solutions are analyzed in terms of performance and logic resources in the case of FPGA technology

Les mesures des niveaux d'expression de tous les gènes d'un génome requièrent une analyse<br />statistique afin d'obtenir des conclusions fiables. Les biologistes ont du mal à faire un choix dans la<br />foule de méthodes existantes. Afin de déterminer quelle méthode est la plus adéquate pour la<br />problématique abordée, des comparaisons de méthodes d'analyse disponibles sont nécessaires.<br />Actuellement les critères de comparaison se révèlent soit lacunaires ou soit non pertinents du point de<br />vue biologique.<br />Nous avons introduit un nouveau critère biologique de comparaison des méthodes d'analyse du<br />transcriptome fondé sur une structure des génomes bactériens : les opérons. Les gènes d'un opéron<br />sont généralement transcrits sur un même ARNm. Si un gène d'un opéron bactérien est identifié, les<br />autres gènes de l'opéron devraient l'être également. Nous avons ainsi comparé des méthodes<br />d'analyse appliquées au transcriptome : l'ACP et l'ACI, respectivement analyses en composantes<br />principales et indépendantes, l'ANOVA, analyse de variance, la régression des moindres carrés<br />partiels PLS et différents t-tests. Chaque méthode aborde le nuage de données d'un point de vue<br />différent ce qui donne des résultats complémentaires. Globalement, l'ACI a fourni les meilleurs<br />résultats tant en sensibilité qu'en terme de précision.<br />Un autre aspect, en plein développement, de l'analyse du transcriptome est la méta-analyse de<br />données d'origines diverses malgré les biais inhérents à cette technologie. Généralement ces métaanalyses<br />visent à préciser les résultats concernant des gènes différentiellement exprimés ou coexprimés.<br />Elles ouvrent également la possibilité d'étudier de nouveaux champs en biologie. Nous<br />avons utilisé des données de transcriptome indépendantes afin d'étudier l'organisation de l'expression<br />des gènes et, ainsi, celle du chromosome bactérien. L'étude du transcriptome de trois bactéries, B.<br />subtilis, E. coli et S. meliloti a révélé des corrélations d'expression à longue distance valables quel que<br />soit le gène étudié. Les structures en opéron se manifestent clairement au travers de cette étude, qui<br />a également permis de préciser que la co-expression de gènes proches s'étend au-delà des opérons<br />dans une région qui se répand jusqu'à une centaine de gènes.<br />Pour conclure, l'analyse du transcriptome n'a pas réellement nécessité la mise au point de méthodes<br />d'analyse statistiques spécifiques. Cependant, elle permet d'aborder de nouveaux horizons dans la<br />biologie, et notamment l'organisation chromosomique du génome bactérien.

Ce mémoire de thèse porte sur le couplage d'une cavité microsphère accordable avec des atomes piégés magnétiquement par une « puce à atomes ».<br /><br />Pour réaliser une interaction atome-champ contrôlée, il est nécessaire de rendre la microsphère accordable. Par l'application d'une contrainte mécanique sur la sphère, nous avons pu accorder un mode de galerie sur 400 GHz. De plus, en miniaturisant le<br />dispositif de couplage, nous pouvons exciter un mode de la sphère dans une chambre ultra-vide, où les atomes froids sont manipulés.<br /><br />D'autre part, une puce multi-couches nous permet de réaliser un convoyeur magnétique, transportant les atomes entre une zone de chargement du piège et la cavité, soit sur une distance de 6 cm à une vitesse de 10 cm/s. En effectuant 2 allers-retours,<br />les atomes ont parcouru une distance totale de 24 cm. Ce transport d'atomes piégés nous permet de résoudre l'un des principaux problèmes du couplage d'atomes froids<br />avec les modes d'une microsphère.