Th.--Lett.--Paris 6, 1983.

Thesis Ph. D.--Oxford--University, 2002. / Bibliogr. p. [356]-388. Index.

Les lymphocytes B sont un des éléments essentiels de l’immunité adaptative de par leur fonction de production d’anticorps. In vivo, leur activation est principalement déclenchée par l’engagement de leur récepteur BCR (B cell receptor) associé à des antigènes présents à la surface des cellules voisines. Cette interaction conduit à la formation d'une synapse immunitaire qui coordonne les événements de réorganisation de la signalisation et du cytosquelette qui sont essentiels pour l’extraction et le traitement des antigènes par les lymphocytes B. Deux modèles ont été proposés pour l'extraction d’antigènes : (1) L'étalement des membranes suivie d'une contraction cellulaire et (2) l'extraction mécanique directe des complexes moléculaires BCR-antigène. Selon le premier modèle, la reconnaissance spécifique par le BCR des antigènes liés à la bicouche lipidique, conduit à la contraction du cytosquelette d'actine transportant les antigènes associés au BCR vers le centre de la synapse. Le deuxième modèle résulte d'observations effectuées à l'aide d'un microscope à force atomique, d'antigènes associés à la membrane plasmatique suggérant que la protéine motrice myosine II tire activement sur des complexes BCR-antigène dans des puits enduits de clathrine. Il a également été montré que les antigènes peuvent être internalisés via la sécrétion de protéase à la synapse, mais cette voie ne s'active que si la voie mécanique échoue, typiquement sur des substrats non déformables enduits d'antigènes. Dans cette étude, nous avons développé une méthode pour extraire des modèles de force en utilisant des substrats déformables enduits d'antigènes pour la visualisation directe de la force (microscopie de force de traction, TFM). Nous démontrons l'existence de forces contractiles globales à la périphérie de la synapse et des forces d'attraction locales au centre. Les forces contractiles périphériques dépendent de l'organisation centripète de la myosine II, alors que les forces de traction centrales sont générées par des protubérances de F-actine formées de manière dépendante à la myosine II. Nous avons observé des contractions pulsatives et collectives, qui mettent potentiellement en évidence l'organisation de structures d'actine au centre de la synapse par l'intermédiaire de l'activité de la myosine II par intermittence. Nos résultats proposent donc un modèle unifié pour l'extraction de l'antigène par les lymphocytes B, où la myosine II est nécessaire pour la contraction cellulaire globale ainsi que pour l'internalisation de l'antigène par la régulation locale de la dynamique de l'actine. Il est important de noter que les méthodes et le modèle proposés ici peuvent être généralisés à d'autres systèmes impliquant l’association de molécules associé à une surface pouvant concerner de nombreux processus d’endocytose in vivo. / B cells produce antibodies and are therefore essential effectors of adaptive immunity. In vivo, their activation is mostly triggered by the engagement of their B cell receptor (BCR) with antigens exposed at the surface of neighboring antigen presenting cells. This leads to formation of an immune synapse that coordinates the signaling and cytoskeleton rearrangement events that are essential for B cells to extract and process antigens. Two models have been proposed for extraction of surface-tethered antigens by B cells: (1) Membrane spreading followed by cell contraction and (2) direct mechanical pulling on BCR-antigen molecular complexes. According to the first model, specific recognition by the BCR of antigens bound to supported lipid bilayer leads to contraction of the actin cytoskeleton, transporting BCR-bound antigens towards the centre of the synapse. The second model arose from observations made using atomic force microscopy of antigens tethered to plasma membrane sheets, which suggest the actin based motor protein myosin II actively pulls on BCR-antigen complexes in clathrin coated pits. It has also been shown that antigens can be internalized via protease secretion at the synapse, but this pathway only activate if the mechanical pathway fails, typically on non-deformable antigen coated substrates. In this study, we developed a method for extracting force patterns using antigen-coated substrate deformations for direct force visualization (traction force microscopy, TFM). We demonstrate the existence of global contractile forces at the periphery of the synapse and local pulling forces at its center. Peripheral contractile forces were dependent on the centripetal organization of myosin II, whereas central pulling forces were generated by F-actin protrusions formed in a myosin II-dependent manner. We observed collective pulsatile contractions, potentially underlying the organization of actin structures in the center of the synapse through intermittent myosin II activity. Our results thus propose a unified model for antigen extraction by B cells where myosin II is needed for global cell contractility as well as for antigen internalization through local regulation of actin dynamics. Importantly, the methods and model proposed here may be generalizable to other systems involving surface-tethered molecules, as this model might concern many endocytic processes in vivo.

Pas de résumé / Cryptococcal meningitis (CM), caused by an encapsulated yeast is a leading cause of AIDS related opportunistic infection in adults in sub-Saharan Africa and a major driver of mortality, second to tuberculosis. We aimed at optimising the management of AIDS-related cryptococcal meningitis in Cameroon through interventional studies. As such, we designed and performed three studies on the role of cryptococcal antigen (CrAg) in CM diagnosis, contributed in a major phase III non-inferiority clinical trial for inductive treatment of CM in the African setting and analysed the trial participants’ tolerability of the antifungals used in the trial. We also contributed in a review on the long-term prognosis of CM and finally in an advocacy paper for CM to be recognised as a neglected tropical disease. In Cameroon, serum CrAg detection, a major risk factor for incident CM in AIDS patient is prevalent in 7.5% of patients initiating antiretroviral therapy (ART) at less than 100 CD4 cells/μL, of whom 45% have cerebrospinal fluid (CSF) evidence of asymptomatic CM. The new Biosynex CryptoPS test for CrAg detection is comparable to the IMMY lateral flow assay test and shows promise for correctly classifying patients with high serum CrAg titre, a predictor of confirmed CM. Post CrAg screening, enhanced adherence to ART and to fluconazole-based pre-emptive therapy to CrAg positive patients who present with no CM is effective in preventing incident CM within the first year of ART. In HIV patients presenting with symptoms of central nervous system disease, compared to Indian ink staining and/or culture of CSF, serum CrAg detection is highly presumptive of CM and CSF CrAg detection is diagnostic of first episode of CM. In African patients with confirmed CM, inductive therapy based on oral fluconazole-flucytosine combination or seven-day amphotericin B-flucytosine combination are as effective and more tolerated than standard fourteen-day amphotericin B-flucytosine combination. In spite advances in HIV care, mortality due to CM remains unacceptably high warranting CM to be recognised as a neglected tropical disease for which targeted resources need to be allocated to reduce HIV-related mortality. Overall, in Cameroon, putting in place of local pragmatic algorithms based on the availability of simple but highly performant diagnostic tools and sustainable recommended treatment are indispensable to decrease AIDS-associated CM-related morbidity and mortality.

Texte remanié de: Diss.--University of Amsterdam. / Trad. du néerlandais. Bibliogr. p. 287-310.

À partir d'une analyse épistémologico-langagière de trois débats scientifiques mettant au travail des concepts relevant de la biologie fonctionnaliste (nutrition dans une classe de 3e) et de la biologie historique (mécanismes de l'évolution dans une classe de première ES ; ancêtre hypothétique commun dans un groupe d'étudiants préparant le concours de recrutement de professeur des écoles), notre recherche vise à comprendre comment les pratiques de savoir et les pratiques langagières des élèves s'articulent étroitement pour permettre une problématisation scolaire visant des apprentissages biologiques. Le type d'analyse mené a permis d'expliciter les liens qui existent entre l'activité de problématisation des élèves, la dynamique de construction d'une explication en biologie et la secondarisation des textes produits oralement par les élèves. Nous avons distingué plusieurs niveaux de problématisation et précisé la fonction des obstacles par rapport au processus de problématisation.

Le questionnement initial de ce mémoire s’intéresse, du point de vue du questionnement curriculaire, à l’usage des logiciels de visualisation moléculaire (VM) dans l’enseignement des sciences de la vie et de la Terre (SVT) en France. La réalisation d’une revue de littérature sur l’enseignement à l’aide de la VM a fait émerger que les logiciels de VM peuvent aider à cet enseignement. Cependant, nous n’avons pas trouvé d’étude qui s’intéresse aux usages des logiciels de VM dans l’enseignement. Le terme « usage » se réfère ici à une habitude contrairement au terme « utilisation » qui a une connotation ponctuelle. Ainsi, nous avons mis en place une méthodologie composite en nous appuyant sur les questions curriculaires (Martinand, 2000) afin de mieux connaître les usages des logiciels de VM. Nous avons appréhendé le curriculum prescrit à travers l’analyse des programmes officiels depuis le début des années 1990, l’analyse des sujets du baccalauréat et l’analyse des rapports de concours de recrutement des enseignants (agrégation et CAPES). Nous avons inféré le curriculum potentiel à travers l’étude de manuels scolaires, les formations académiques, les sites académiques, les « traces » trouvées sur le web et des entretiens avec des enseignants. Nous avons inféré le curriculum co-produit à travers des observations en classe et des entretiens avec des enseignants. Enfin, nous avons réalisé un entretien avec un acteur ayant joué un rôle majeur dans l’introduction de ces logiciels afin de mieux comprendre les processus à l’œuvre dans l’usage de ces logiciels. Nous sommes arrivés à la conclusion qu’il semble y avoir une « saturation » de l’usage de ces logiciels. Elle se traduit par un usage ayant peu varié ces dix dernières années qui consiste en un usage pour un ou deux TP par an pour chaque classe du lycée. Les activités qui utilisent ces logiciels semblent être très guidées (protocolaires) et apparaissent mettre très peu l’accent sur l’aspect modèle des représentations moléculaires, se contentant plutôt de donner à voir ces représentations. Alors qu’à l’origine, ces logiciels ont été introduits pour amener les pratiques scientifiques en classe, nous pouvons nous interroger sur cette saturation. Pour savoir si c’était le cas des autres logiciels en SVT, nous avons étudié leur usage en reprenant la méthodologie utilisée précédemment. Ainsi, il apparaît que l’usage de ces logiciels, comme ceux des logiciels de VM, semble réservé à une ou deux séances dans l’année au travers d’activités qui semblent assez protocolaires. Enfin, nous avons noté un contraste entre la volonté affichée d’incorporer les TIC dans l’éducation et un usage que nous avons inféré où cet usage semble en décalage avec les attentes du programme. Nous avons également envisagé la possibilité de penser de nouvelles activités grâce aux pratiques scientifiques de référence en lien avec la VM. Pour cela, nous avons analysé des articles scientifiques, réalisé des entretiens avec des chercheurs et effectué un stage de 3 semaines dans un laboratoire. Il apparaît qu’il semble préférable de se recentrer au lycée sur des activités visant à acquérir les fondamentaux concernant la VM et d’envisager plutôt des activités d’investigation pour le début du supérieur. / The initial question of this thesis focuses, from a curriculum questioning point of view, on the use of molecular visualization (MV) software in the teaching of “sciences de la vie et de la Terre” (SVT) in France which are the equivalent of biology and geology. The achievement of a literature review about teaching using the MV made it clear that MV software can help this teaching. However, we did not find any study focusing on the uses of MV software in education. We developed a composite methodology relying on curricular issues (Martinand, 2000) to get a better understanding of the uses of VM software. We apprehended the prescribed curriculum through the analysis of official programs since the early 1990s, the analysis of baccalaureate subjects and analysis of reports of competitives examinations to be a teacher (agrégation and CAPES). We inferred the potential curriculum through the study of textbooks, academic training, academic sites, the "traces" found on the web and interviews with teachers. We inferred the curriculum co-produced through classroom observations and interviews with teachers. Finally, we conducted an interview with an actor who played a major part in the introduction of these software to understand better the processes involved in the use of these software. We got to the conclusion that there seems to be a "saturation" of the use of these software. It results in a use with little change in the last ten years that consists of a use for one or two practical works per year for each class of the high school. Activities that use these software seem to be very guided (protocol) and appear to put very little emphasis on the molecular aspect of molecular representations, instead simply give to see these representations. While originally, these programs have been introduced to bring scientific practices in the classroom, we may question this saturation. To determine if this was the case with other software in biology, we studied their use in using the methodology previously used. Thus, it appears that the use of these software, such as MV software seems restricted to one or two sessions a year through activities that seem quite formal (very guided). Finally, we noted a contrast between the declared will to incorporate ICT in education and a use we inferred where this practice seems at odds with the expectations of the program. We also considered the possibility of thinking of new activities through scientific practices of reference in relation to the MV. In order to do this, we analyzed scientific articles, conducted interviews with researchers and completed an internship for 3 weeks in a laboratory. It appears that it would seem preferable to focus in high school on activities to acquire the fundamentals concerning the MV and rather consider investigative activities for the beginning of the university.

La thèse a consisté à concevoir et expérimenter un recours au support virtuel dans une stratégie d'enseignement visant chez l'élève à la compréhension et à la mémorisation à moyen terme du mouvement de flexion-extension du bras.<br />Des supports virtuels utilisant des images différentes (dessin, schéma et photo animée) ont été élaborés sous forme de simulations. L'analyse a essentiellement portée sur l'utilisation seule ou en complément d'un modèle matériel de ces simulations auprès des élèves de 8 à 10 ans de plusieurs écoles élémentaires parisiennes.<br />Les résultats montrent que plus l'image se rapproche du réel meilleure est l'acquisition des concepts liés au phénomène. En ce qui concerne la complémentarité du matériel et du virtuel, la simulation informatique est moins efficace seule qu'utilisée en complément du support matériel, cette complémentarité fonctionnant mieux dans l'ordre matériel puis virtuel.

Cette thèse s’intéresse aux processus de construction des inégalités scolaires dans la discipline d’enseignement des Sciences de la Vie et de la Terre (SVT), généralement moins soupçonnée que d’autres d’y participer. Elle s’appuie sur les travaux de didactique qui postulent que les savoirs scientifiques proposés en classe doivent être fondés en raison pour mettre au jour la façon dont les formes disciplinaires des SVT, rencontrées par les élèves en 6ème, peuvent participer à produire passivement et activement des apprentissages inégaux et ainsi, conduire les élèves à produire des consciences disciplinaires de pertinence inégale. Une analyse qualitative de textes officiels et de manuels de SVT depuis 1958 permet de mettre au jour les évolutions de la forme disciplinaire à enseigner. Cette dernière s’adresse aujourd’hui à un élève autonome qui doit construire, par lui-même, des savoirs permettant de comprendre des phénomènes biologiques. Ces évolutions rendent l’accès aux savoirs scientifiques difficile pour les élèves qui n’ont que l’école pour y parvenir. Cette approche socio-historique est complétée par une étude synchronique visant à comparer les formes disciplinaires enseignées dans des établissements socialement contrastés. Elles sont analysées quantitativement à partir de la trace qu’elles laissent dans les cahiers des élèves. Selon les contextes, les formes ne sollicitent pas les mêmes types de savoirs, d’opérations de pensée et d’écrits. Ces sollicitations différentielles semblent ainsi participer activement à l’inégale appréhension par les élèves des spécificités de la discipline SVT. / This thesis deals with the processes leading to the development of inequalities at school in the teaching of life sciences, subject often thought not to be relevant on this point. It accounts for studies taking place within the theoretical framework of the problematization, stating that scientific knowledge in the classroom should be based on reason in order to expose how the forms of life sciences as a subject might generate, actively and passively, teaching inequalities. These, in turn, would lead the pupils to develop unequally suited disciplinary awareness. The qualitative analysis of life sciences textbooks and curricula since 1958 shows the evolutions of the subject, and how, today, pupils have to acquire by themselves knowledge essential to the understanding of biological phenomena. These evolutions impede the pupils relying only on school for the construction of their scientific knowledge. This socio-historical approach is completed with a synchronic study aiming at comparing forms of the subjects taught in socially diverse schools. Their quantitative analysis is based on content from the pupils’ notebooks. Depending on the context, forms of the subject don’t solicit and trigger the same knowledge, thinking and writing skills. These differences thus seem to actively contribute to the discrepancies on how pupils apprehend the specificities of life sciences.

Ce mémoire examine les contenus d'enseignement d'une discipline scolaire de l'enseignement général secondaire français, les sciences de la vie et de la Terre (SVT). Il vise, plus précisément, à questionner la prise en charge curriculaire de la génomique et de la postgénomique et de leurs enjeux de formation par les programmes d'enseignement pour les SVT. Différentes pratiques sociales relevant de la génomique et de la post-génomique ont été identifiées et caractérisées : des pratiques de recherche scientifique, de production industrielle et agricole, des pratiques médicales et citoyennes. La prise en charge de ces pratiques sociales a été interrogée d'un double point de vue : celui des pratiques sélectionnées comme référence pour les contenus et les visées des programmes de SVT et celui du mode d'agencement disciplinaire de ces contenus et visées. Les résultats montrent que si les pratiques de recherche en génomique et post-génomique n'ont pas été sélectionnées, des pratiques contribuant à mieux les appréhender, ainsi que des pratiques industrielles, agricoles, médicales et citoyennes relevant de la génomique et de la post-génomique, ont été, elles, retenues comme référence pour les contenus et visées des programmes. L'examen de leur mode d'agencement met en évidence des mises en forme et en cohérence spécifiques, soulignant le caractère original de la construction des programmes pour les SVT, comme discipline scolaire « en directives ».