Dans l’histoire évolutive, deux gènes paralogues sont issus d’un évènement de duplication de leur ancêtre commun. Les gènes paralogues sont caractérisés par des duplications globales de génome (WGD) ou à petite échelle (SSD) et par leur datation. Les WGDs ont lieu à deux reprises à la base de la lignée des vertébrés. Les évènements de SSD ont lieu à plusieurs moments pouvant être plus récents, plus anciens ou contemporain de la période des évènements de WGD. La rétention des paralogues dans le génome, associée à une divergence de l’expression spatiale est une contribution importante pour l’augmentation de la complexité de l’organisme au cours de l’évolution. Certaines études ont montré que les duplications anciennes seraient plus associées aux maladies. L’objectif de la première partie de la thèse est de créer une ressource sur les paralogues en collectant et en analysant différentes annotations. Nous avons construit une ressource robuste de paralogues humains à partir de listes publiées mais aussi à partir d’annotations externes. L’exploration de différentes annotations nous a permis d’identifier une identité de séquence élevée entre gènes paralogues pouvant biaiser la mesure d’expression des gènes et diminuer leur expression. L’objectif de la seconde partie, est d’explorer l’expression spatiale et la co- expression des paralogues au sein du cerveau humain, à partir des données RNA-seq du consortium GTEx. Les données d’expression GTEx de 13 tissus cérébraux, nous ont permis de montrer que la datation récente mais aussi que le type SSD contribuaient à une expression plus tissu-spécifique. Nous avons utilisé l’analyse de la co-expression (WGCNA) afin de regrouper les paralogues possédant une expression similaire au travers des tissus et nous avons pu suggérer une co-expression des SSD récents. Nos études sur les maladies ont montré que les SSD récents accumulaient des mutations associées à des maladies cérébrales. Finalement, nous avons trouvé que la co-expression des paralogues et leur tissu-spécificité au travers des régions cérébrales pouvaient enrichir nos connaissances sur les gènes associés à des maladies cérébrales. / In evolution history, two paralogous genes originate from the duplication event of a common ancestor gene. Paralogous genes are characterized by whole genome (WGD) or small-scale (SSD) duplications and their duplication date. The WGDs happened twice in the early vertebrate lineage. SSD events take place at any moment in evolutionary history and can be younger, older or dating to the same period than WGD events. Retention of paralogs in the genome associated with divergence of spatial expression is an important contributor to the increase of organism complexity through evolution. Different studies found that old duplications are more associated with diseases. The objective of the first part of the thesis is to create a resource on paralogs by collecting and analyzing annotations. We built a robust resource of human paralogs from published lists of paralogous genes and also from external annotations. Annotation exploration allowed us to identify a high sequence identity between paralogous genes impacting the gene expression measurement from RNA-seq data and decreasing the gene expression. The objective of the second part is to explore spatial expression and co-expression of paralogs in the human brain, from the GTEx consortium RNA-seq data. The GTEx expression data of 13 brain tissues allowed us to show that duplication youth and SSD type contributed to a more tissue-specific expression. We used co-expression analyses (WGCNA) to group paralogs with similar expression across tissues and we suggested the co-expression of younger SSDs. Our disease studies showed the younger SSD accumulation of mutations associated with brain diseases. We finally found that paralog co-expression and their tissue-specificity across brain regions could enrich information of known brain disease-associated genes.

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

La méthylation de l’adénine en position 58 des ARNt (m1A58) est présente dans les trois domaines de vie et joue un rôle crucial chez plusieurs organismes. Sa formation est catalysée par la méthyltransférase SAM-dépendante TrmI. Alors que chez les eucaryotes et les bactéries, TrmI est site-spécifique pour l’adénine en position 58, chez l’archée Pyrococcus abyssi, TrmI est région-spécifique puisqu’elle catalyse également la méthylation de l’adénine en position 57. Nous nous sommes intéressés à cette enzyme, PabTrmI, pour comprendre cette différence de spécificité par rapport à ses homologues eucaryotes et bactériens.La structure cristallographique de l'enzyme, en complexe avec son cofacteur SAM ainsi qu’avec le produit de la réaction, la SAH, nous a conduit à construire différents mutants de la protéine et de son substrat ARNt. Nous avons ainsi montré que His78, située à l’entrée du site actif, est mobile et est importante pour l’efficacité catalytique de PabTrmI. L’analyse des positions de méthylation par spectrométrie de masse, simple et en tandem, montre qu’une partie de la région-spécificité de l’enzyme pour certains ARNt de P. abyssi, est liée à la présence de trois adénines consécutives, PabTrmI ne méthylant que la première adénine d’une séquence AA.En vue d’étudier les cinétiques rapides du mécanisme de retournement de la base de l’ARNt par l’enzyme région-spécifique PabTrmI et l’enzyme bactérienne site-spécifique TthTrmI de T. thermophilus, nous avons vérifié dans un premier temps, par spectrométrie de masse, qu’un mini-ARNt, constitué de la tige acceptrice et de la tige-boucle T, est substrat de TrmI. / The methylation of adenine 58 in the T-loop of tRNAs (m1A58) is a modification present in all three domains of life. An important biological role for m1A58 has been demonstrated in different organisms. Its formation is catalyzed by the SAM-dependent methyltransferase TrmI. In contrast to bacterial and eukaryotic tRNA m1A58 methyltransferases that are site-specific, the homologous archaeal enzyme from Pyrococcus abyssi is region-specific, since it catalyzes the formation of m1A also at the adjacent position 57. A structural and biochemical study of this enzyme, PabTrmI, was undertaken to shed light on the origin of the multisite recognition mechanism.First, we determined the crystal structure of PabTrmI in complex with its cofactor SAM and the reaction product SAH. These structures enabled us to construct both protein and tRNA mutants. We show that His78, which lies near the active site, is mobile and important for catalytic efficiency of PabTrmI. The analysis of the méthylation positions, by mass spectrometry, shows that at least part of the enzyme region-specificity for several P. abyssi tRNAs, is related to the presence of three consecutive adenines, with the enzyme modifying the first adenine of an AA sequence.To investigate the mechanism of tRNA base flipping by the region-specific enzyme PabTrmI and the site-specific bacterial enzyme TthTrmI of T. thermophilus, we checked, as a first step, by mass spectrometry, that a mini-tRNA, formed from the acceptor stem and the T-arm, was substrate of TrmI.

Cette thèse a consisté à développer une nouvelle stratégie analytique en utilisant le couplage chromatographie liquide - spectrométrie de masse (LC-MSn) afin d’identifier dans les huiles et corps gras, les triglycérides (TAGs) et leur régio-spécificité. Cette méthodologie analytique générale a été appliquée à 8 huiles de graine de résineux en particulier, à l’huile de pignon de Pinus Koraiensis car ses TAGs sont constitués d’acides gras, possédant une double liaison en position Δ5, non-méthylène alternée, susceptibles de jouer un rôle anti-cholestérol chez l’homme.La thèse se décompose en quatre chapitres: les deux premiers, bibliographiques, traitent respectivement de la taxonomie des 8 résineux étudiés, de la composition en acide gras (AG) de leur graine et des techniques analytiques déjà décrites pour caractériser les TAGs. Le troisième chapitre, expérimental, est dédié au développement de nouvelles stratégies analytiques NARP-LC-MSn mises en place pour identifier les TAGs présents dans les huiles et plus particulièrement à l’huile de pignon de Pinus Koraiensis. Grâce à l’ajout post colonne de sel d’argent, il a été possible de déterminer de manière non ambigüe la structure de tous les TAGs d’un lipide, même ceux présents en faible quantité, par Ag+-NARP-LC-MS mais aussi de déterminer la structure de chaque AG constitutif d’un TAG par fragmentation de l’adduit moléculaire par Ag+-NARP-LC-MS2. Le problème de la distinction des TAGs ayant la même masse moléculaire, les mêmes longueurs de chaine mais des positions de double liaisons différentes, a été résolu en développant une méthode d’identification des TAGs à partir des lois de rétention chromatographiques qui relient linéairement le logarithme du facteur de rétention de chaque TAG soit au nombre total de carbone soit au nombre total de double liaisons. Cette étude a permis d’identifier 22 nouveaux TAGs parmi un nombre total de 58 TAGs caractérisés. Elle a amené la preuve que le résidu AG saturé à 17 atomes de carbone est ramifié et non linéaire. Elle a mis en évidence la présence de trois AGs constitutifs qui n’ont jamais été décrit: 19:1, 19:2 et 24:0 dans l’huile de pignon de Pinus Koraiensis. Le quatrième chapitre porte sur le développement de trois méthodes de détermination de la régiospécificité des TAGs, grâce à la seule SM: (1) une méthode Ag+-NARP-LC-ESI-MS2 utilisant les rapports des ions diglycériques des TAGs. Il en ressort que cette méthode n’est pas assez fiable pour déterminer la structure des TAGs. (2) la seconde méthode fait appel à des expériences MS4/ MS5 sur les adduits argent des TAGs. Elle s’avère pertinente à condition d’avoir à disposition les couples de TAGs standards. (3) enfin une troisième méthode, utilisant la MS2, s’appuie sur le principe de la méthode de dissociation compétitive d’une paire [TAGref – Li -TAG]+. En utilisant la méthode des ajouts dosés il est montré qu’elle ne nécessite que de la disponibilité d’un seul des deux TAGs stéréoisomères comme standard.Ces méthodes originales ont permis, malgré leurs limites respectives de caractériser la régiospécificité d’un certain nombre de TAGs présents dans l’huile de graine de Pinus Koraiensis. / This thesis consisted of developing a new analytical strategy using liquid chromatography coupled with mass spectrometry (LC-MSn) to identify in oils and fats, triglycerides (TAGs) and their regio-specificity. The general analytical methodology was applied to 8 conifers seed oils, in particular, the seed oil of Pinus koraiensis. These conifer seed oils differ from common edible vegetable oils by having a series of unusual polyunsaturated fatty acids (UPIFA) with a polymethylene-interrupted (PMI) double bond system and a double bond at the 5 position which may have anti-cholesterol properties. This thesis is composed of four chapters: the two first chapters, literature review, are devoted respectively to TAGs of the 8 resinous seed oils studied and analytical techniques already used. The third chapter is dedicated to the development of a new analytical strategy combining HPLC with mass spectrometry method to identify TAGs in Pinus Koraiensis seed oil. Thanks to post column addition of silver salt, it was possible to determine the TAGs present by Ag+-NARP-LC-MS and also the fatty acids composition of the TAGs by Ag+-NARP-LC-MS2. Concerning the distinction between TAGs with the same mass, same chain length but differing positions of double bond on fatty acid chain, it was determined by chromatographic retention rules which link linearly the logarithm of retention factor of each TAG to the total carbon number or the total number of double bonds. This study has identified 22 new TAGs from a total of 58 TAGs characterized. It confirmed the knowledge that the saturated fatty acid with 17 carbon atoms is branched, not linear. It highlighted the presence of three constituent fatty acids that have never been described: 19:1, 19:2 and 24:0 in the seed oil of Pinus koraiensis. The last experimental part is devoted to the regiospecificity determination of TAGs. Three methodologies were developed. The first one used the ratios of diacylglycerol ions of TAGs but was not reliable enough. The second method used the LC-MS4 experiments (It is relevant if they have available couples of TAG standards). Finally, a third method, using MS2, based on the principle of the method of competitive dissociation of a pair [TAGref - Li-TAG] +. Using the method of standard additions it has been shown that it requires the availability of one of the two stereoisomers TAGs as a standard.These methods provide a significantly different approach to regioisomer characterization of TAGs and overcome most of the shortcomings of existing methodologies.

L’alternane-saccharase (ASR) de Leuconostoc citreum NRRL B-1355 est une glucane-saccharase appartenant à la famille 70 des glycoside hydrolases (GH70). Cette α-transglucosylase utilise le saccharose, substrat peu coûteux et abondant, pour catalyser la formation d’un polymère d’α-glucane composé de liaisons osidiques α-1,6 et α-1,3 alternées dans la chaîne principale et appelé alternane. Avec une température optimale de 45°C, l’ASR est parmi les glucane-saccharases les plus stables. Afin d’avoir une meilleure compréhension des déterminants de la spécificité de liaison, de la polymérisation et de la plus haute stabilité de l’ASR, nous avons résolu la structure de cette enzyme. Notre étude par mutagénèse dirigée combinée à du docking moléculaire suggère que la spécificité de liaison est contrôlée par le positionnement de l’accepteur dans l’un ou l’autre des sous-sites +2 ou +2’. Des complexes de l’ASR avec différents ligands ont également mis en évidence un site signature de l’enzyme. Ce site est impliqué dans la formation du polymère d’alternane et pourrait servir de pont facilitant l’élongation processive de l’alternane. Enfin, nos travaux préliminaires indiquent que le domaine C pourrait être impliqué dans la stabilité de ces enzymes. Nos résultats ouvrent des nouvelles pistes d’investigation concernant l’étude des relations structure-fonction des glucane-saccharases et la conception de polymères de structure et propriétés physico-chimiques contrôlées. / The alternansucrase (ASR) from Leuconostoc citreum NRRL B-1355 is a glucansucrase belonging to the family 70 of glycoside hydrolases (GH70). This α-transglucosylase uses a cheap and abundant molecule, sucrose, to catalyze the formation of a unique α-glucan polymer made of alternating α-1,6 and α-1,3 linkages in the main chain, called alternan. With a 45°C optimum temperature, ASR is among the most stable glucansucrases to date. To get a deeper insight in ASR determinants involved in linkage specificity, polymerization and stability, we have solved the unliganded 3D structure of this enzyme at 2.8 Å. Coupled to mutagenesis and molecular docking, our results suggest the alternance to be governed by the acceptor positioning in either +2 or +2’ subsite, and the key contributions of Trp675 or Asp772 residue, respectively. Complexes of ASR with various sugar ligands were also obtained and highlighted a site never identified in any other GH70 enzymes. This site is uniquely found in alternansucrase and could act as a bridge between the domain V and the active site facilitating alternan processive elongation. Finally, the construction and characterization of chimera enzymes suggested domain C to be involved in enzyme stability. Overall, our results improved our knowledge on the structure-function relationship of ASR and open new paths for the conception of polymers with controlled structures and physicochemical properties

Le but de cette thèse était de créer des modèles pour deux applications qui apparaissent couramment en chimie séparative, à savoir la séparation solide-liquide et la séparation liquide-liquide. L'avantage de la modélisation est manifeste dans les deux cas. L'étude fondamentale des propriétés des ions et de leur solvatation dans les milieux complexes, en tenant compte de façon simplifié des différents effets mis en jeu, nous a permis de construire un cadre qui utile aussi bien aux chimistes en laboratoire qu’aux ingénieurs lors de la conception des procédés. Nous avons adapté cette stratégie sur deux systèmes différents, qui peuvent tous deux être considérés comme complexes. Le premier système modèle pour étudier la séparation solide-liquide était des nanotubes de TiO2 dispersés dans une solution aqueuse. Ce système a été étudié au moyen de la Théorie de la Fonctionnelle de la Densité Classique couplée à une méthode de régulation de charge, au sein de l'ensemble Grand-Canonique. La méthode s'est avérée efficace pour établir la description complète des propriétés de charge des nanotubes de TiO2. Dans ce cas, nous nous sommes intéressés à obtenir la description de l'ion à l'intérieur des nanotubes chargés sous l'influence du champ électrique (créé par les nanotubes). Les calculs ont prédit des effets tels que la différence de charge de surface entre la surface externe et la surface interne, ou la violation de l'électroneutralité à l'intérieur des nanotubes. Il a été démontré que le modèle était en accord avec les données expérimentales. De plus, la méthode peut être utilisée directement pour prédire diverses techniques de titrage. Une simple généralisation de l'approche proposée permettra d'étudier l'efficacité d'adsorption réelle du procédé de séparation solide-liquide. Le second système modèle concerne l'étude du procédé d'extraction liquide-liquide et il comprend trois parties distinctes. Les trois parties ont été consacrées aux cas des extractants non ioniques, puis acides (échangeurs d'ions), et enfin aux mélanges synergiques d'extractants. Un modèle simple de thermodynamique statistique, dans lequel nous avons incorporé certains des concepts bien établis en chimie colloïdale, a fourni une approche de type matière molle pour calculer le processus à l'échelle de l'ingénieur. Nous avons développé une approche classique d'équilibres simples pour une compréhension plus large et plus intuitive de la formation des agrégats polydisperses dans l'extraction liquide-liquide. La principale conclusion présentée est que l’on doit proposer un nouveau paradigme pour la chimie : à l'équilibre, de nombreux agrégats de composition très différente mais similaires en énergie libre, coexistent. Avec la polydispersité obtenue, nous avons ainsi proposé un outil pour étudier un comportement plus "global" de l'extraction liquide-liquide. Cela nous a poussés à passer des considérations classiques d'isothermes d'extraction à celles plus précises des " cartes " d’extraction. Un grand soin a été apporté à l'étude de la synergie puisqu'il s'agit d'une important question depuis 60 ans dans la communauté scientifique et industrielle de la séparation. A notre connaissance, la première rationalisation quantitative de la synergie d’extraction a été proposée dans le cadre de cette thèse. Les effets sous-jacents des contrôles enthalpique et entropique sur la structuration des phases organiques ont été découplés et étudiés en détail. Nous espérons que cette thèse a démontré l'importance de la modélisation mésoscopique sur des exemples pratiques utilisés à la fois par les chimistes et les ingénieurs. / The object of this thesis was to create models for two applications which readily appear in separation chemistry, namely the solid-liquid and the liquid-liquid extractions. The benefit of modelling in both cases is twofold. Studying the fundamental properties of ions and their solvation properties in the complex media, and simplifying the expression for important effects, enables us to construct the framework which can be used by both chemists in the laboratory, as well as the chemical engineers in the process design. For two applications we adapted two different systems, both of which can be considered as complex. The model system to study the solid-liquid separation were TiO$_{mathrm{2}}$ nanotubes dispersed in the aqueous solution. This system was studied by the means of Classical Density Functional Theory coupled with the charge regulation method, within the Grand-canonical ensemble. Indeed, the method proved to be successful in establishing the full description of the charge properties of TiO$_{mathrm{2}}$ nanotubes. In this case, we were interested in obtaining the description of ion inside the charged nanotubes under influence by the electric field (exhibited by nanotubes). Calculations predicted effects such as the difference in surface charge between the outer and the inner surface, or the violation of electroneutrality inside the nanotubes. It was demonstrated that the model was in the agreement with the experimental data. Moreover, the method can be directly used to predict titration for various techniques. A simple generalization of the proposed approach can be used to study the actual adsorption efficiency of the solid-liquid separation process. The model system to study the liquid-liquid extraction process included three distinct parts. The three parts were devoted to the cases on non-ionic, acidic ion exchangers, and finally the synergistic mixtures of extractants. Simple bulk statistical thermodynamics model, in which we incorporated some of the well-established concepts in colloidal chemistry provided a soft-matter approach for the calculation of actual engineering-scale processes. Were have expanded a classical simple equilibria approach to broader, more intuitive polydisperse aggregates formation that underlines the liquid-liquid extraction. The key finding can be presented as a current opinion or newly-proposed paradigm: at equilibrium, many aggregates completely different in composition but similar in free energy coexist. With obtained polydispersity, we were equipped with a tool to study a more 'global' behavior of liquid-liquid extraction. This urged us to pass our considerations of historical extraction isotherms to extraction 'maps'. Great care was devoted to the study of synergy since it is a 60-year old ongoing question in the separation industrial and science community. To our best knowledge, the first quantitative rationalization total synergistic extraction was proposed within this thesis. Underlying effects of enthalpy and entropy control on the organic phase structuring were decoupled and studied in detail. Hopefully, this thesis demonstrated the importance of mesoscopic modelling to assist both chemists and chemical engineers in practical examples.

Les insectes parasitoïdes emploient un mode de vie particulier situé à mi-chemin entre prédation et parasitisme. Ce sont des insectes qui effectuent leur développement larvaire aux dépends d'un autre arthropode, généralement un insecte, qui va mourir à l'issue de l'interaction. Comme pour tout parasite obligatoire, le succès reproducteur d'un parasitoïde dépend en grande partie de sa capacité à infester avec succès son hôte. De son côté, l'hôte étant totalement consommé avant d'avoir laissé une descendance en cas de réussite parasitaire, son succès reproducteur dépend de sa capacité à échapper au parasitisme. Au niveau immunitaire, la réponse de la plupart des insectes aux corps étrangers tels que les œufs de parasitoïdes est la réaction d'encapsulement, qui consiste en l'élaboration d'une capsule multicellulaire mélanisée autour de l'intrus. En réponse à ce mécanisme de résistance, de nombreuses adaptations visant à éviter l'encapsulement, appelées stratégies de virulence, ont été sélectionnées au cours de l'histoire évolutive des parasitoïdes. L'issue de l'interaction entre un parasitoïde et son hôte est donc fortement influencée par les adaptations réciproques des espèces hôtes et parasitoïdes considérées, mais aussi par les variations de virulence et de résistance existant au sein de chaque espèce, un aspect qui a été négligé jusqu'à présent. <br />Le travail de thèse présenté ici porte sur les variations de virulence du parasitoïde et les variations de résistance de l'hôte à l'origine de variations dans l'issue du parasitisme dans le modèle Leptopilina boulardi - Drosophila yakuba. Deux lignées du parasitoïde L. boulardi, présentant des capacités de virulence contrastées vis à vis de l'hôte D. yakuba, ont été étudiées et comparées pour leur comportement de sélection d'hôte et leur stratégie de virulence. Les résultats obtenus suggèrent une relation entre capacités de virulence et comportement de choix d'hôte chez L. boulardi et démontrent l'existence chez une même espèce de parasitoïde de stratégies parasitaires différentes utilisées contre deux espèces hôtes. Les effets physiologiques du parasitisme sur l'immunité de l'hôte sont décrits et l'étude de la nature des facteurs de virulence est abordée. Les bases génétiques et physiologiques de la variation de résistance à L. boulardi chez l'hôte D. yakuba ont été par ailleurs étudiées à l'aide de deux lignées hôtes respectivement sensible et résistante. <br />L'ensemble des données obtenues au cours de cette thèse ont été comparées avec les données disponibles dans le modèle L. boulardi - D. melanogaster dans une approche permettant d'aborder les problèmes de spécificité d'hôte au niveau physiologique et moléculaire.

Nous présentons une méthode d'aide à la décision pour la définition d'un système éolien qui prend en compte les composants du système, les spécificités du vent et du réseau de distribution proche du site. La démarche globale utilisée permet, par l'utilisation des outils de l'analyse fonctionnelle et par l'analyse des flux fonctionnels, de mettre en place des modèles utiles pour l'aide à la décision en définition préliminaire d'un système éolien. L'ensemble complet de solutions est déterminé par un moteur d'inférence CSP (Constraint Satisfaction Problem) qui recherche la satisfaction de toutes les contraintes. La capacité intrinsèque d'un modèle à produire une aide à la décision en conception préliminaire est estimée au travers des quatre caractéristiques suivantes : la parcimonie, l'exactitude, la précision et la spécialisation du modèle. Le modèle global intègre des connaissances issues du fabricant, du distributeur et de l'investisseur pour calculer les critères qui permettent de discriminer les alternatives de conception. Une alternative est définie par un site (vent et réseau) et une architecture du système éolien (7 variables de conception). Les critères, nécessaires à la prise de décision, calculés sont : le coût du kWh produit, la quantité de l'énergie produite, le coût total actualisé du projet. Concernant la connexion au réseau, nous avons pris en compte les variations lentes de la tension et le phénomène de Flickers. Nous avons cherché, en premier lieu, à déterminer le taux maximal de pénétration de la production éolienne dans un réseau de distribution donné. En deuxième lieu, nous avons examiné deux alternatives de solution pour l'amélioration de l'intégration des systèmes éoliens dans les réseaux de distribution, c'est-à-dire l'intégration d'un système du contrôle de la puissance réactive et l'intégration d'un système de stockage inertiel. La solution du stockage inertiel malgré un avantage lié au service système semble être plus coûteuse que le contrôle de la puissance réactive pour cette application. Nous avons montré l'intérêt de l'intégration des spécificités du site d'implantation dans le processus de prise de décision au travers d'une application sur trois sites différents (un site méditerranéen, et deux du nord de l'Europe). Les gains obtenus sur le coût du kWh sont importants pour les sites méditerranéens et la plupart des variables de conception influencent fortement ce coût. L'étude a également montré la possibilité d'adapter les choix technologiques au contexte du réseau dans le site. Le taux de pénétration peut être augmenté considérablement pour les sites dont le rapport X/R est grand en utilisant des systèmes à vitesse variable.

La compréhension clinique et le traitement des maladies cardiovasculaires est extrêmement complexe. Pour chaque patient, les cardiologues sont confrontés à des difficultés pour déterminer la pathologie, choisir une thérapie ou encore sélectionner les patients susceptibles de bien répondre à un traitement donné. Afin de fournir une aide additionnelle aux cardiologues, de nombreuses équipes de recherche étudient la possibilité de planifier de telles thérapies grâce à des modèles biophysiques du cœur. Ils formulent l'hypothèse que l'on peut combiner les données fonctionnelles et anatomiques afin de créer des modèles cardiaques personnalisés à chaque patient qui auraient le potentiel de prédire les bénéfices des différentes thérapies. Les simulations électromécaniques du cœur sont basées sur des modèles informatiques qui peuvent représenter la géométrie, le mouvement et la propagation d'ondes électriques pendant un cycle cardiaque avec suffisamment de précision. L'intégration d'information anatomique, mécanique et électrophysiologique pour un patient donné est essentielle pour construire ce type de modèle.Dans cette thèse, nous présentons tout d'abord les méthodes de personnalisations géométriques, cinématiques et électrophysiologiques nécessaires à toutes modélisations mécaniques. Nous utilisons ensuite le modèle électromécanique de Bestel-Clément-Sorine qui a déjà prouvé avoir un bon réalisme sans être trop complexe au vu des données disponibles. Nous commençons par détailler la nouvelle implémentation de ce modèle dans une plateforme efficace de simulation médicale ayant l'avantage d'être libre et interactive, puis nous analysons les résultats de la simulation par une étude de sensibilité complète.Dans un deuxième temps, nous étudions la possibilité de personnaliser les paramètres mécaniques de ce modèle à partir d'images médicales (IRM). Pour cela, nous proposons en premier lieu une méthode automatique de calibration qui estime les paramètres mécaniques globaux à partir de courbes de pressions et volumes. Cette technique testée sur 6 volontaires et 2 cas pathologiques nous a permis de faire une étude de spécificité qui consiste à déterminer les paramètres pertinents capables de différencier les cas pathologiques des cas sains.Une fois initialisés à ces valeurs calibrées, les paramètres sont personnalisés localement avec un algorithme d'optimisation plus complexe. Le " Reduced Order Unscented Kalman Filtering " est utilisé pour estimer les contractilités de toutes les zones AHA du ventricule gauche à partir des volumes régionaux extraits des séquences d'images IRM. Cette stratégie de personnalisation a été validée et testée sur plusieurs cas pathologiques et volontaires. Ces différentes contributions ont montré des résultats prometteurs tout au long de cette thèse et certains sont déjà utilisés pour quelques études de recherche.

Les domaines PDZ reconnaissent des motifs C-terminaux (PBMs), à l'origine de nombreuses interactions qui sont souvent impliquées dans la régulation de la polarité cellulaire. Dans cette thèse, nous avons étudié divers aspects de la spécificité des interactions PDZ-PBM. Nous avons mis en évidence les faibles performances de deux prédicteurs d'interaction entre PDZs et PBMs, considérés sous leurs formes les plus courtes. Ensuite, nous avons développé des protocoles basés sur les méthodes BIAcore et HoldUp pour valider expérimentalement et à grande échelle des prédicteurs d'interaction PDZ-PBM et pour étudier l'influence du contexte de séquence (comme les séquences flanquantes ou les domaines voisins) des PDZs et des PBMs sur l'affinité et la spécificité de leurs interactions. Nous avons identifié des interactions potentielles impliquant les protéines humaines à PDZ MAGI1 et SCRIB soulignant leur implication dans les réseaux de signalisation des protéines G. Une revue de la littérature, combinée avec nos propres résultats, a révélé des mécanismes par lesquels le contexte de séquence influence les affinités et spécificités des interactions impliquant les PDZs. Nous avons discuté ces mécanismes dans une revue publiée. Les connaissances obtenues à partir de cette thèse pourront influencer positivement de futures études sur les interactions PDZ-PBM, en particulier, et sur les interactions domaine-motif linéaire en général.