A proteína Tau é um importante componente do citoesqueleto neuronal, encontrada fundamentalmente nos axônios e sendo responsável pela estabilização dos microtúbulos. Agregados de proteína Tau em estado hiperfosforilado dão origem aos filamentos helicoidais pareados, que por sua vez integram os emaranhados neurofibrilares. Estes, ao lado das placas senis, representam os achados patológicos característicos da doença de Alzheimer (DA). A superfamília das fosfolipases A2 (PLA2) compreende diversas enzimas que participam de processos fisiológicos importantes, tais como a digestão de fosfolipídios, a remodelação da membrana celular e a geração de mensageiros para a sinalização intracelular. Existem evidências indiretas de que o estado de fosforilação da Tau é modificado pelos produtos metabólicos da PLA2, em processos de neuritogênese e plasticidade sináptica. O presente trabalho tem como objetivo investigar, em culturas primárias de neurônios, os efeitos da inibição da PLA2 sobre o estado de fosforilação da proteína Tau. Foram utilizados inibidores de diferentes subtipos de PLA2 para o tratamento das culturas, sendo os efeitos determinados pelo método de Western Blot, utilizando-se painel de anticorpos direcionados contra a proteína Tau sensíveis ao estado de fosforilação de seus diferentes fosfoepitopos. Nossos achados mostram que a inibição da PLA2 leva a um aumento dose-dependente e específico da fosforilação da Tau no resíduo de Serina 214. Isso sugere que a PLA2 participa da regulação do estado de fosforilação da Tau em neurônios hipocampais por uma via independente da ação da enzima glicogênio sintase quinase (GSK), que é a principal quinase da proteína Tau em neurônios. Essas evidências reforçam o papel da PLA2 na fisiopatologia da DA, na qual a redução da atividade enzimática correlaciona-se com parâmetros clínicos e neuropatológicos da demência. / Tau protein is an important cytoskeleton component, responsible for microtubules stabilization, found basically in axons of neurons. The abnormal aggregation of Tau protein in a hyperphosphorylated state could lead to paired helical filaments, which in turn integrate the neurofibrillary tangles present in many illnesses, such Alzheimer Disease (AD). Together with senile plaques, neurofibrillary tangles represent the histopathological findings of AD. Indirect evidences show that metabolic products of an important family of enzymes, phospholipase A2 (PLA2) are responsible for modifications in neuritogenesis processes, synaptic plasticity and in Tau phosphorylation state. The superfamily of PLA2 comprehends many enzymes important in physiological processes, such as phospholipids digestion, cellular membrane remodeling and messengers of intracellular signaling. This way, the objective of this research is to investigate, in primary neurons cultures, the effect of PLA2 inhibition on Tau phosphorylation state. Cultures were treated with PLA2 inhibitors and the effects were analyzed by western-blot method using specifics antibodies for some Tau phosphorylated residues. Our findings show that the PLA2 inhibition increases Tau phosphorylation in Serine 214 residue in dose-dependent and specific manner. These findings suggest that PLA2 participate in hippocampal neurons Tau phosphorylation regulation, in a glycogen sintase quinase (GSK) independent manner. These evidences strengthen the possible role of PLA2 in the physiopathology of AD and that the reduction of its enzymatic activity is correlated with clinical and neuropathology parameters of dementia.

La maladie d’Alzheimer, de nombreux syndromes parkinsoniens, certaines démences fronto-temporales telle que la maladie de Pick sont des exemples de maladies neurodégénératives appelées « tauopathies » qui sont caractérisées par la présence d’agrégats intracellulaires de protéines Tau dans le cerveau des sujets atteints. La formation de tels agrégats résulterait de l’altération des propriétés et fonctions normales des protéines Tau à réguler et structurer les réseaux de microtubules au sein des axones ; ce qui se traduit par une perte progressive de la masse des microtubules dans les axones, la désorganisation du transport axonal et au final la mort cellulaire. La compréhension des tauopathies passe donc par celle :- de la dynamique des microtubules qui est régie par les mécanismes de l’instabilité dynamique au cours desquels les microtubules alternent en permanence entre une phase de croissance (polymérisation des GTP-tubulines) et de rétrécissement (dissociation des GDP-tubulines);- et des interactions entre protéines Tau – microtubule qui jouent un rôle important dans la polymérisation, la stabilisation des microtubules et l’organisation spatiale du réseau de microtubules dans l’axone.L'objectif de ce travail de thèse est de construire et de consolider les bases qui permettront d'aller vers une modélisation fine de l'interaction des microtubules dynamiques avec une population de protéines Tau. Pour y parvenir, deux problèmes ont été abordés : (i) la dynamique intrinsèque des microtubules, c'est-à-dire en l'absence de protéines Tau et (ii) l'interaction Tau-Microtubule pour des microtubules stabilisés, c'est-à-dire non-dynamiques.Afin d’aborder ces problèmes, le travail de cette thèse a été mené selon deux approches :-Théorique : développements de modèles mathématiques décrivant les différents processus-Simulations numériques : développement de programmes Monte-Carlo (sous Matlab)Les résultats principaux ont été organisés et structurés en deux grandes parties :Développement d’un modèle mésoscopique décrivant l’instabilité dynamique des microtubules à l’échelle de la tubuline (unité fondamentale du microtubule). Ce modèle décrit une instabilité dynamique des microtubules non-Markoviènne dont les caractéristiques sont comparables aux observations expérimentales.2) Développement d’un modèle décrivant la dynamique de décoration d’un microtubule stabilisé (absence d’instabilité dynamique) par une population de protéines Tau. Les caractéristiques de ce modèle sont basées, pour la construction, et comparables aux expériences de cosedimentation et de microscopie électronique. / Alzheimer’s disease, some frontotemporal dementias such as the Pick’s disease are examples of neurodegenerative diseases called "Tauopathies" which are characterized by the presence of intracellular aggregates of Tau-proteins in the brain of patients. The formation of such aggregates would result from the loss of the normal functions of the Tau-proteins to properly organize the microtubule network within the axon ; which leads to a progressive loss of microtubule’s mass within the axons, the disorganization of the axonal transport and at the end, the cell death. To understand the Tauopathies, we have to understand :- the dynamic of microtubules which is controlled by the mechanisms of the dynamic instability in which microtubules switch between a phase of growth (polymerization of GTP) and a phase of shrinkage (dissociation of GDP)- the interaction between Tau-proteins and microtubules which play an important role in the polymerization, stabilization and spatial organization of microtubules within the axonal network.The objective of this work is to build and consolidate the blocks in order to go to precise modeling of the interaction of microtubules with a dynamic population of Tau-proteins. To this purpose, two problems were considered : (i) the intrinsic dynamic of microtubules (i.e., in absence of Tau-proteins) and (ii) the interaction between Tau-proteins and a stabilized-microtubules (i.e., in absence of dynamic instability)In order to this, the work has been done according to two approaches :- Theoretical : development of mathematical models describing the different process.- Simulation : development of Monte-Carlo programs (under Matlab)The main results have been organized in two main parts :1) Development of a mesoscopic model describing the dynamic instability of microtubules at the scale of the tubulin. This model describes the non-Markovian dynamic of microtubules and the characteristics are compatible with the experimental observations.2) Development of a model describing the dynamical decoration of a microtubule by a population of Tau-proteins. The characteristics of the model are based, for the construction, and compatible with the experimental observations.

Tau est une protéine stabilisatrice des microtubules majoritairement exprimée au niveau neuronal qui existe en six isoformes différentes appelées isoformes 3R ou 4R en fonction de l’inclusion de 3 ou 4 séquences répétées dans leur domaine de liaison aux microtubules. Dans une vingtaine de pathologies neurodégénératives appelées tauopathies, des protéines Tau anormalement modifiées s’agrègent formant des lésions intracellulaires appelées dégénérescence neurofibrillaire (DNF). Selon les tauopathies, la morphologie des lésions, leur composition en isoformes ainsi que l’évolution spatio-temporelle de la pathologie diffèrent. Dans la plupart des cas, les tauopathies sont sporadiques mais quelques mutations du gène codant Tau (MAPT) causent des formes familiales de démences fronto-temporales. Dans certaines tauopathies sporadiques comme la maladie d’Alzheimer, la DNF est initiée dans des régions spécifiques et évolue ensuite de manière stéréotypée. Ces stades neuropathologiques sont bien définis, mais les mécanismes expliquant cette évolution restent méconnus. Récemment, certaines études ont proposé que des espèces pathologiques de la protéine Tau sont capables de se déplacer activement de région en région suivant des connections neuro-anatomiques propageant ainsi la pathologie Tau dans le cerveau.Dans ce contexte, nous avons démontré à la fois in vitro, en utilisant un système de chambre microfluidique mais également in vivo dans un nouveau modèle de rat, que la protéine Tau est activement et physiologiquement transférée de cellule en cellule. De manière intéressante, la pathologie Tau qui se développe dans l’hippocampe des rats se propage également de région en région. Ce modèle étant basé sur une technologie de vectorisation virale, nous avons pu tester différentes constructions pour montrer qu’étonnamment, la pathologie Tau induite par des espèces mutées ou des isoformes 3R est restreinte autour du site d’initiation et ne propage pas aussi loin que pour les espèces sauvages 4R. La protéine Tau ainsi que la DNF se propagent donc de cellules en cellules mais les mécanismes expliquant cette propagation restent inconnus. Pour aborder cette question, et connaissant l’importance des vésicules extracellulaires (EVs) dans les mécanismes de communication intercellulaire, nous avons analysé leur implication dans le transfert de la protéine Tau. Nous avons purifié des EVs in vitro depuis des surnageants de culture mais également in vivo depuis des échantillons de liquide céphalorachidien de primates ainsi que des échantillons de fluide interstitiel cérébral de rat. Nous avons ainsi démontré que la protéine Tau est sécrétée de manière physiologique sous forme libre mais également au sein de EVs issues du bourgeonnement de la membrane plasmique nommées ectosomes. Il apparaît aussi qu’en cas de surexpression ou de présence de DNF, la protéine Tau est retrouvée dans des exosomes, des EVs issues de la voie endosomes/lysosomes.Ces résultats nous montrent que la protéine Tau se propage de neurone en neurone physiologiquement mais aussi durant des processus pathologiques. Il semble aussi exister des espèces particulières de protéine Tau plus promptes à se propager que d’autres. Ces différences pourraient en partie expliquer les différents phénotypes observés au sein des tauopathies. Nous avons aussi démontré que la protéine Tau est sécrétée via plusieurs voies de sécrétions qui pourraient refléter différents stades physiopathologiques. Des études complémentaires sont nécessaires notamment pour 1-clairement identifier les mécanismes de sortie et d’entrée de Tau dans les neurones. 2-comprendre si certaines espèces vont spécifiquement induire la pathologie dans les neurones secondaires et s’il est possible de les bloquer grâce à des thérapies ciblées. Et 3-identifier les raisons qui expliquent les vulnérabilités de certaines populations cellulaires. / Tau is a microtubule-associated protein mainly expressed in neurons. There are six different isoforms of this protein bearing either 3 or 4 microtubule-binding domains and called 3R-Tau or 4R-Tau. During the course of tauopathies, Tau proteins are abnormally modified and aggregate in specific intracellular lesions called neurofibrillary degeneration (NFD). According to tauopathies, the morphology of lesions, their isoforms’ composition and the spatiotemporal evolution of the pathology are different. Moreover, tauopathies are mostly sporadic but some mutations on Tau gene (MAPT) induce rare forms of familial fronto-temporal dementia. In some sporadic tauopathies like Alzheimer’s disease, the NFD is initiated in specific brain areas and evolves stereotypically in well-defined neuropathological stages. The mechanisms underlying such evolutions are mainly unknown but recently, different studies had proposed that some pathological species of Tau protein are able to actively move from region-to-region following neuro-anatomical connections and to spread the Tau pathology intra-cerebrally by this way.Within this context, we have demonstrated either in vitro using a microfluidic chamber system or in vivo using a new rat model, that Tau proteins are actively and physiologically transferred from cell-to-cell. Interestingly, in this model we could also follow the development of the Tau pathology inside the rats’ hippocampus but also its propagation from region-to-region. This model is based on a viral vector technology; therefore, we were able to test different construct and to show that surprisingly, Tau pathology induced by mutated or 3R-Tau species is restricted to the vicinity of the initiation site and do not propagate as far as the wild-type 4R-Tau species.Tau proteins as well as NFD are cell-to-cell propagating but the mechanisms underlying this phenomenon are still unknown. In order to address this point and knowing the significance of extracellular vesicles (EVs) in the intercellular communication mechanisms, we analysed their implication in the transfer of Tau proteins. We purified EVs in vitro from culture supernatants but also in vivo from primates’ cerebrospinal fluid samples and rats’ cerebral interstitial fluid samples. We demonstrated that Tau proteins are secreted physiologically in a free form but also within specific EVs named ectosomes and coming from a budding of the plasma membrane. Also, it seems that when Tau is overexpressed and when NFD is present, Tau proteins are retrieved within EVs named exosomes and derived from the endosomes/lysosomes pathway.These results clearly show that Tau proteins are propagating from neuron to neuron physiologically but also during pathological processes. It seems also that some specific Tau species are more prone to propagate than others. These differences could partly contribute to the different phenotypes observed among tauopathies. We have also demonstrated that Tau proteins are secreted via several pathways of secretion that could reflect different pathophysiological stages. Some complementary studies are needed particularly to 1- clearly identify the cellular mechanisms of Tau exit and entry. 2- to understand if some Tau species will specifically induce Tau pathology in secondary neurons and if it is possible to block this phenomenon thanks to targeted therapy. And 3- to identify the reasons that explain the vulnerability of some specific cell populations to Tau pathology propagation.

As correções perturbativas da QCD aos decaimentos hadrônicos do tau são obtidas a partir da expansão da função de Adler. Acredita-se que esta série é assintótica e melhor entendida quando sua transformada de Borel é considerada. Usamos o método matemático dos Aproximantes de Padé para reconstruir a transformada de Borel da série e extrair informação sobre as correções de ordens mais altas bem como os pólos devidos aos renôrmalons associados com a divergência da série. Primeiramente, testamos o método no limite large-β0 da QCD, onde a série perturbativa é conhecida em todas as ordens. Neste limite observamos que a variação de esquema de renormalização do acoplamento forte, αs, pode ser útil para a construção de aproximantes que convergem mais rapidamente. Aplicamos o método na QCD completa para obtermos previsões sobre as principais características da série. Em QCD a estrutura analítica da transformada de Borel da função de Adler torna as aproximações com Padés menos eficientes, o que se reflete em incertezas maiores. Chegamos ao resultado de 570 ± 285 para o coeficiente do termo α5s. Devido ao fato de a série prevista pelos aproximantes apresentar comportamento divergente de sinal não-alternado, há uma indicação de que singularidades do tipo infra-vermelho contribuem mais para os coeficientes da série em ordens intermediárias. Além disso, apesar de os resultados para a soma de Borel da função δ(0) serem compatíveis com as duas prescrições mais usadas para fixar a escala de renormalização em decaimentos do tau, o Padé apresenta uma leve preferência pela prescrição de ordem fixa (ou FOPT). / Perturbative QCD corrections to hadronic tau decays are obtained from the expansion of the Adler function. This series is believed to be asymptotic and is better understood when its Borel transform is considered. We use the mathematical method of Padé approximants to reconstruct the Borel transformed series and extract information about higher order corrections as well as renormalon poles associated with the divergence of the series. First, the method is tested in the large-β0 limit of QCD, where the perturbative series is known to all orders. In this limit, we observe that the renormalization scheme variation of the strong coupling, αs, can be useful in constructing approximants that converge faster. We apply the method in complete QCD to obtain predictions about the main characteristics of the series. In QCD, the analytical structure of the Borel transform of the Adler function makes the approximations with Padés less efficient, which is reflected in larger uncertainties. We obtain the result 570 ± 285 for the coefficient of the term α5s. The fixed sign nature of the series predicted by the PAs indicates that there is an indication that infrared singularities contribute more to the coefficients of the series in intermediate orders. In addition, although the results for the Borel sum of the function δ(0) are compatible with the two most frequently used prescriptions for setting the renormalization scale in tau decays, Padé approximants show a slight preference for fixed order prescription (or FOPT).

Um dos objetivos deste trabalho foi avaliar e comparar a taxa de prenhez de receptoras bovinas nulíparas, após transferência de embriões fecundados in vitro ou in vivo, associados ou não a um embrião partenogenético. Um total de 239 novilhas foram utilizadas, e as médias das taxas de prenhez aos 30 (TP30d) e 60 dias (TP 60d), foram comparadas em arranjo fatorial 8x2 entre G1 e G2 (fecundados in vitro), e em análise fatorial 3x2, entre G3 e G4 (fecundados in vivo). O delineamento utilizado foi: G1) transferência de 1 embrião fecundado in vitro (n=86); G2) transferência de 1 embrião partenogenético associado a 1 embrião fecundado in vitro (n=81); G3) transferência de 1 embrião fecundado in vivo (n=36) e G4) transferência de 1 embrião partenogenético associado a 1 embrião fecundado in vivo (n=36). A taxa de prenhez aos 30 dias para o G1 foi de 31,3% (27/86) e do G2 de 37,0% (30/81); P= 0,28. Para o G3, de 55,5% (20/36) e G4, de 75,0% (27/36); P=0,09. Não houve diferença (P=0,92) para taxa de prenhez aos 60 dias para o G1 em relação ao G2, com taxas de 24,6% (22/86) e 28,2% (23/81); respectivamente. Também não houve diferença (P=0,08) aos 60 dias para o grupo G3 em relação ao G4, com taxas de 44,4 % (16/36) e 61,1% (22/36), respectivamente. As perdas embrionárias no período foram de 14,81% para o G1, 33,34% para o G2, 25,00% para o G3 e 18,52% para o G4. As médias de peso ao nascimento dos animais pertencentes ao G1 e G2, foram de 26,3 Kg (±1,2; n=6) e 28,8 Kg (±2,1; n=7) respectivamente. As médias dos dias de gestação das receptoras dos grupos G1e G2 foram de 290 dias (±2,1) e 292,8 dias (±1,1) respectivamente. Para avaliar o embrião partenogenético em relação aos embriões fecundados in vitro após 9 dias de cultivo embrionário, foi determinado os resultados para as seguintes variáveis dependentes: taxa de clivagem, taxa de blastocisto, taxa de blastocisto eclodido, número de núcleos e freqüência do RNAm do IFN-&tau; em 6 sessões de produção embrionária. Os resultados foram analisados em fatorial 6x2. Foi observada diferença (P<0.05) nas taxas de clivagem, blastocisto e eclosão entre os tratamentos, houve diferença entre número de núcleos, 231 para os fecundados e 156 para os partenogenéticos (P=0.001), e para a expressão do gene do IFN-&tau;, os embriões partenogenéticos expressaram mais o gene do IFN em relação aos fecundados (P=0.001). Finalmente, Western blots foram realizados para identificar a proteína do IFN-&tau; bovino em embriões fecundados e partenogenéticos após 12 dias de cultivo. Bandas correspondente ao IFN-&tau; foram encontradas nos meios de cultivo onde permaneceram os embriões fecundados e partenogenéticos com peso molecular médio de 24 kDa. Não se detectou uma banda específica ao IFN-&tau; nos extratos embrionários. Tendo em vista o apresentado, conclui-se que apesar dos embriões partenogenéticos expressarem o gene e secretarem a proteína do IFN-&tau;, a transferência de um embrião partenogenético, associado a embriões fecundados in vitro ou in vivo, não favoreceu (P<0.05) ao aumento da taxa de prenhez, mas não prejudicou o desenvolvimento da gestação a termo em bovinos. / The aim of this work was to evaluate the bovine pregnancies rate of in vitro and in vivo produced embryos associated or not to a parthenogenetic embryo in heifers. Two hundred thirty nine recipients were used. The average of pregnancies rate were compared between G1 and G2 (in vitro) and between G3 and G4. (in vivo). The groups were: G1) 1 in vitro fertilized embryo (n=86); G2) 1 parthenogenetic embryo associated with 1 in vitro fertilized embryo (n=81); G3) 1 in vivo fertilized embryo (n=36) and G4) 1 parthenogenetic embryo associated with 1 in vivo fertilized embryo (n=36). Pregnancy rate at day 30 for G1 was 31.3% (27/86) similar to G2 37.0% (30/81); P=0.28. Group 3 rate was 55.5% (20/36) and also similar to G4, 75.0% (27/36); P=0.09. There was no difference (P=0.92) to pregnancy rate at day 60 for G1 compared with G2. The G1 and G2 rates were 26.74% (23/86) and G2 24.69% (20/81) respectively. Also, there were no difference (P=0.08) between G3 and G4. The G3 and G4 rates were 44.4 % (16/36) and 61.1% (22/36) respectively. The embryonic loss in this period was 14.81% for G1, 33.34% for G2, 25.00% for G3 and 18.52% for G4. The calf average weight of these animals from G1 and G2 were respectively 26.3Kg (±1.2; n=6) and 28.8 Kg (±2.1; n=7). The average pregnancy length of the recipients from G1 and G2 were respectively 290 days (±2.1) and 292.8 days (±1.1). To evaluate the parthenogenetic embryo quality, the cleavage rate, blastocyts rate, hatching rate, the number of nuclei, immunocitochemistry for IFN-, and the mRNA frequency of IFN-&tau; was determined in 9 days harvesting parthenogenetic and in vitro fertilized embryos. Difference (P<0.05) was observed in cleaveage, blastocysts and hatching rates, nuclei counting between fertilized embryo (n=231) compared to the parthenogenetic embryo (n=156) and the mRNA relative quantification of the IFN-&tau; gene showed that fertilized embryos have lower expression compared to parthenogenetic embryo (P<0.01). Finally, the western blots analysis for IFN-&tau; protein was performed in 12 days harvested embryos. Bands for IFN-&tau; were found in culture medium from fertilized and parthenogenetic embryos with average molecular weight of 24 kDa. The IFN-&tau; specific protein was not found in the embryonic extracts. In view of the presented results we conclude that despite the production and secretion of IFN-&tau; the association of the parthenogenetic embryo with the fertilized embryo do not favored the pregnancy establishment, however do not interfered in the development of bovine pregnancy to term.

Cette thèse s'inscrit dans le contexte des premières années d'exploitation du Large Hadron Collider (LHC). Cet appareil monumental a été construit dans le but d'explorer la physique de l'infiniment petit à l'échelle du TeV. Un des objectifs majeurs du LHC est la recherche du boson de Higgs. Sa découverte validerait le mécanisme de brisure de symétrie électrofaible, au travers duquel les bosons W et Z acquièrent leur masse. L'expérience Compact Muon Solenoid (CMS) analyse les collisions de protons du LHC. Leur fréquence élevée (20 MHz) permet d'observer des phénomènes rares, comme la production et la désintégration d'un boson de Higgs, mais elle nécessite alors une sélection rapide des collisions intéressantes, par un système de déclenchement. Les ressources informatiques disponibles pour le stockage et l'analyse des données imposent une limite au taux de déclenchement : la bande passante, répartie entre les différents signaux physiques, doit donc être optimisée. Dans un premier temps, j'ai étudié le déclenchement sur les électrons : ils constituent une signature claire dans l'environnement hadronique intense du LHC et permettent à la fois des mesures de haute précision et la recherche de signaux rares. Ils font partie des états finaux étudiés par un grand nombre d'analyses (Higgs, électrofaible, etc.). Dès les premières collisions en 2010, la présence de signaux anormaux dans l'électronique de lecture du calorimètre électromagnétique (ECAL) constituait une source d'augmentation incontrôlée du taux de déclenchement. En effet, leur taux de production augmentait avec l'énergie et l'intensité des collisions : ils étaient susceptibles de saturer la bande passante dès 2011, affectant gravement les performances de physique de CMS. J'ai optimisé l'algorithme d'élimination de ces signaux en conservant une excellente efficacité de déclenchement sur les électrons, pour les prises de données en 2011. D'autre part, l'intensité croissante des collisions au LHC fait perdre leur transparence aux cristaux du ECAL, induisant une inefficacité de déclenchement. La mise en place de corrections hebdomadaires de l'étalonnage du système de déclenchement a permis de compenser cette inefficacité. Dans un second temps, j'ai participé à la recherche du boson de Higgs dans son mode de désintégration en deux leptons tau. Cette analyse est la seule qui puisse actuellement vérifier le couplage du boson de Higgs aux leptons. Le lepton tau se désintégrant soit en lepton plus léger (électron ou muon), soit en hadrons, six états finaux sont possibles. Je me suis concentré sur les états finaux semi-leptoniques (électron/muon et hadrons), où la signification statistique du signal est maximale. Les algorithmes de déclenchement dédiés à cette analyse sélectionnent un lepton (électron ou muon) et un « tau hadronique » d'impulsions transverses élevées. Cependant, cette sélection élimine la moitié du signal, ce qui a motivé la mise en place d'algorithmes sélectionnant des leptons de basse impulsion, incluant une coupure sur l'énergie transverse manquante. Celle-ci limite le taux de déclenchement et sélectionne des évènements contenant des neutrinos, caractéristiques des désintégrations du lepton tau. Les distributions de masse invariante des processus de bruit de fond et de signal permettent de quantifier la compatibilité entre les données et la présence ou l'absence du signal. La combinaison de l'ensemble des états finaux conduit à l'observation d'un excès d'évènements sur un large intervalle de masse. Sa signification statistique vaut 3,2 déviations standard à 125 GeV ; la masse du boson mesurée dans ce canal vaut 122 ± 7 GeV. Cette mesure constitue la toute première évidence d'un couplage entre le boson de Higgs et le lepton tau. / This thesis fits into the first operating years of the Large Hadron Collider. This monumental machine was built to explore the infinitesimal structure of matter at the multi-TeV scale. The LHC aimed primarily at searching for the Higgs boson, the discovery of which would confirm the electroweak symmetry breaking model. This mechanism, which provides W and Z bosons with a mass, describes the transition from a unified electroweak interaction to a weak interaction (short range) and an electromagnetic interaction (infinite range). The LHC's proton collisions, operated at a 50 ns period, are analysed by 4 large detectors, including the Compact Muon Solenoid (CMS). This small period allows to observe very rare phenomena, such as the Higgs boson production and decay, but it requires a fast online selection of the interesting collisions: the trigger system. The computing resources available for the data's storage and analysis set a limit to the trigger rate. Therefore the bandwidth, which is split into several physics signals, must be optimised. Firstly, I studied the electron trigger: electrons are a clear signature in the intense hadronic environment within the LHC and allow a high measurement accuracy, as well as a search for rare signals. Besides, they are part of the final states investigated by a large number of analyses (Higgs, electroweak, etc). From the first collisions in 2010, anomalous signals in the CMS electromagnetic calorimeter (ECAL) were a source of uncontrolled trigger rate increase. Indeed, their production rate increased along with the collisions' energy and intensity: they were likely to saturate the bandwidth as early as 2011, crippling drastically the CMS physics performances. I optimised the anomalous signal rejection algorithm, while conserving an excellent electron triggering efficiency, as regards the data collected in 2011. Moreover, the increasing intensity of the LHC collisions causes a loss of transparency in the ECAL crystals. The setting-up of weekly corrections to the ECAL trigger calibration helped make up for the inefficiency caused by this loss of transparency. Secondly, I contributed to the search for the Higgs boson decaying to 2 tau leptons. So far, this analysis proved to be the only possible method to check the coupling of the Higgs boson to leptons. The tau lepton decays either into lighter leptons (electron or muon), or into hadrons: hence the study of six final states. I focused on the semileptonic final states, in which the expected signal is the most statistically significant. The trigger algorithms dedicated to this analysis select a lepton and a hadronic tau, with high transverse momenta. However, this selection removes half of the signal, which motivated the elaboration of new algorithms selecting low momenta leptons, including a cut on the missing transverse energy. This cut helps controlling the trigger rate and selects events containing neutrinos, which are a distinguishing feature of the tau lepton decay. The invariant mass distributions for all background and signal processes allow to quantify the compatibility between the acquired data and the presence of a signal. The combination of all final states leads to the observation of an excess of events over a large mass range. Its statistical significance is 3,2 standard deviations at 125 GeV ; the boson mass measured in this channel is 122 ± 7 GeV. This measurement is the first evidence for a coupling between the Higgs boson and the tau lepton.

As correções perturbativas da QCD aos decaimentos hadrônicos do tau são obtidas a partir da expansão da função de Adler. Acredita-se que esta série é assintótica e melhor entendida quando sua transformada de Borel é considerada. Usamos o método matemático dos Aproximantes de Padé para reconstruir a transformada de Borel da série e extrair informação sobre as correções de ordens mais altas bem como os pólos devidos aos renôrmalons associados com a divergência da série. Primeiramente, testamos o método no limite large-&beta;0 da QCD, onde a série perturbativa é conhecida em todas as ordens. Neste limite observamos que a variação de esquema de renormalização do acoplamento forte, &alpha;s, pode ser útil para a construção de aproximantes que convergem mais rapidamente. Aplicamos o método na QCD completa para obtermos previsões sobre as principais características da série. Em QCD a estrutura analítica da transformada de Borel da função de Adler torna as aproximações com Padés menos eficientes, o que se reflete em incertezas maiores. Chegamos ao resultado de 570 &plusmn; 285 para o coeficiente do termo &alpha;5s. Devido ao fato de a série prevista pelos aproximantes apresentar comportamento divergente de sinal não-alternado, há uma indicação de que singularidades do tipo infra-vermelho contribuem mais para os coeficientes da série em ordens intermediárias. Além disso, apesar de os resultados para a soma de Borel da função &delta;(0) serem compatíveis com as duas prescrições mais usadas para fixar a escala de renormalização em decaimentos do tau, o Padé apresenta uma leve preferência pela prescrição de ordem fixa (ou FOPT). / Perturbative QCD corrections to hadronic tau decays are obtained from the expansion of the Adler function. This series is believed to be asymptotic and is better understood when its Borel transform is considered. We use the mathematical method of Padé approximants to reconstruct the Borel transformed series and extract information about higher order corrections as well as renormalon poles associated with the divergence of the series. First, the method is tested in the large-&beta;0 limit of QCD, where the perturbative series is known to all orders. In this limit, we observe that the renormalization scheme variation of the strong coupling, &alpha;s, can be useful in constructing approximants that converge faster. We apply the method in complete QCD to obtain predictions about the main characteristics of the series. In QCD, the analytical structure of the Borel transform of the Adler function makes the approximations with Padés less efficient, which is reflected in larger uncertainties. We obtain the result 570 &plusmn; 285 for the coefficient of the term &alpha;5s. The fixed sign nature of the series predicted by the PAs indicates that there is an indication that infrared singularities contribute more to the coefficients of the series in intermediate orders. In addition, although the results for the Borel sum of the function &delta;(0) are compatible with the two most frequently used prescriptions for setting the renormalization scale in tau decays, Padé approximants show a slight preference for fixed order prescription (or FOPT).

Les signatures histopathologiques de principales maladies neurodégénératives - maladie d'Alzheimer et la maladie de Parkinson - sont les enchevêtrements neurofibrillaires formés par la protéine tau et les corps de Lewy, formés par l'α-synucleine agrégée. Les mécanismes précis du repliement et de l'agrégation de ces protéines, pour la protéine tau comme pour l'α-synucleine, ne sont pas totalement compris à ce jour. Ici, nous nous sommes intéressés à cette question en utilisant des modèles in vitro et in vivo. En étudiant l'agrégation tau in vitro, nous avons mis en évidence un nouvel auto- assemblage réversible de tau, qui dépend de la température et de la présence d’ions zinc, et qui est a priori différent de l'agrégation de tau en présence d'inducteurs d'agrégation tels que l'héparine. Ce processus pourrait néanmoins être impliqué dans les premières étapes de l'agrégation pathologique de tau. Dans une deuxième partie nous avons développé des modèles murin pour étudier les dysfonctionnement de l’α-synucleine. Nous avons montré que l’α-synucleine est directement impliquée dans le développement embryonnaire de régions spécifiques du système nerveux, et qu'elle a des propriétés modulatrices seulement sur les neurones dopaminergiques de la substantia nigra, qui sont touchés dans la maladie de Parkinson.Les résultats obtenus dans nos études de deux protéines qui subissent une agrégation pathogène et forment des inclusions intracellulaires ont contribué à la compréhension des processus moléculaires et cellulaires associés à la dégénérescence neuronale, ce qui fournira de nouvelles pistes pour développer de nouvelles stratégies de thérapies de maladies neurodégénératives. / The histopathological hallmarks of the most common neurodegenerative diseases – Alzheimer’s disease and Parkinson’s disease are neurofibrillary tangles formed by tau protein and Lewy bodies inclusions formed by aggregated α-synuclein. The formation and accumulation of these proteins into inclusions cause functional disruptions of the cytoskeleton and leads to neuronal degeneration. The precise mechanisms of tau and synuclein misfolding and aggregation leading to those cellulare incluses, even though very studied, are not fully understood neither for tau protein nor for α-synuclein.Here we have addressed this question using both in vitro and in vivo models. Investigating tau aggregation in vitro, we have found a reversible self-assembly of tau, which depends on temperature and is induced by zinc ions, which is different from the tau aggregation in the presence of aggregation-inducers such as heparin. This process could be implicated in the first steps of tau pathological aggregation. In a second part, we have developed a mouse model for studying the α-synuclein dysfunction. We have shown that α- synuclein is directly involved in the embryonic development of the specific regions of the nervous system, and that it has modulating effect only on the populations of dopaminergic neurons of substantia nigra, which are affected in Parkinson’s disease.Results obtained in our studies of two proteins that undergo pathogenic aggregation and form intracellular inclusions contributed to understanding of molecular and cellular processes associated with neuronal degeneration, which is important for the development of new disease-modifying therapies of neurodegenerative disorders.

La maladie d'Alzheimer (MA) est une pathologie neurodégénérative principalement caractérisée par la présence de dépôts amyloïdes et d'enchevêtrements neurofibrillaires composés de protéines tau hyperphosphorylées. Tau est une protéine associée aux microtubules qui possède de nombreux sites de phosphorylation pouvant être phosphorylés par différentes kinases. En plus de la pathologie tau, on observe également dans le cerveau des patients atteints de la MA, une apparition précoce d’altérations métaboliques ainsi qu’une perte synaptique qui est à l’origine du développement des troubles cognitifs. En effet, les synapses sont des connexions neuronales essentielles pour la formation de la mémoire qui nécessitent une importante quantité d’énergie pour maintenir leurs fonctions. Depuis plusieurs années, des études suggèrent que l’AMPK – senseur métabolique essentiel des cellules – pourrait être impliquée dans le développement de la MA. En effet, des travaux réalisés in vitro ont permis de montrer que l’AMPK est une kinase de tau. Par ailleurs, il a été mis en évidence que chez les patients atteints de la MA, l’AMPK est dérégulée dans les neurones en dégénérescence où elle co-localise avec les protéines tau hyperphosphorylées. Enfin, des études menées dans notre équipe ont également permis de mettre en évidence que suite à une activation synaptique, l'AMPK restaure les niveaux d'énergie des neurones laissant ainsi supposer qu'une dérégulation de son activité pourrait avoir un impact néfaste sur le métabolisme neuronal. Au vu de ces données, les objectifs de mon projet de thèse ont donc été de déterminer l'impact d'une dérégulation de l’AMPK neuronale sur la pathologie tau, la perte synaptique et le métabolisme énergétique neuronal dans un modèle de culture primaire de neurones et in vivo chez la souris. La réalisation de ces objectifs nous a permis de démontrer (1) que l'AMPK régule la phosphorylation et la pathologie tau, (2) que la dérégulation de l’AMPK induit une diminution du nombre des synapses ainsi qu'une perte de la fonctionnalité du réseau neuronal, via une voie de signalisation impliquant l’autophagie et (3) que la dérégulation de l’AMPK entraine des perturbations du métabolisme énergétique neuronal. En conclusion, ce travail de thèse a permis d’apporter une meilleure compréhension sur le rôle de la dérégulation de l’AMPK dans le développement des différentes caractéristiques de la MA. Dans l’ensemble, ces données laissent fortement suggérer que l’AMPK pourrait faire le lien entre les dysfonctionnements métaboliques et l’ensemble des altérations qui se mettent en place au cours de la MA. / Alzheimer's disease (AD) is a neurodegenerative disorder mainly characterized by the presence of amyloid deposits and neurofibrillary tangles composed of hyperphosphorylated tau proteins. Tau is a microtubule-associated protein that bears many phosphorylation sites which can be phosphorylated by different kinases. Beside tau pathology, AD is also characterized by cerebral metabolic alterations and synaptic loss, the latter being responsible for the development of cognitive disorders. Indeed, synapses are essential for memory formation and require a large amount of energy to maintain their functions. Interestingly, studies have suggested that AMP-activated protein kinase (AMPK) – a crucial intracellular metabolic sensor – could be involved in the development of AD. Indeed, in vitro studies have shown that AMPK is a tau kinase. In addition, AMPK is deregulated in degenerating neurons of AD patients brain where it co-localizes with hyperphosphorylated tau proteins. Additionally, studies carried out in our team showed that upon synaptic activation, AMPK activity is essential to maintain neuronal energy levels thus suggesting that a deregulation of its activity could have harmful impact on neuronal metabolism. On the basis of these data, the objectives of this thesis were to determine the impact of neuronal AMPK deregulation on tau pathology, synaptic loss and neuronal energy metabolism in primary neurons and in vivo in mice. The achievement of these objectives allowed us to demonstrate (1) that AMPK regulated tau phosphorylation and pathology (2) that AMPK deregulation caused a decrease of synapses number as well as a loss of neuronal networks functionality, through a signaling pathway involving autophagy and (3) that AMPK deregulation impacted on neuronal energy metabolism. In conclusion, this thesis has provided a better understanding of the role of AMPK deregulation in the development of different hallmarks of AD. Altogether, these data strongly suggest that AMPK could be the link between neuronal metabolism dysfunctions and the development of the alteration that occur during AD.

Optische Pinzetten stellen neuartige Werkzeuge in der Biophysik dar, die sich durch eine außerordentliche Präzision auszeichnen. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit werden verfeinerte Bildanalysetechniken vorgestellt und neu entwickelt, die es erlauben, die Position eines Mikropartikels mit einer zeitlichen Auflösung von 0,017 s und einer Genauigkeit von ±2nm in lateraler und in axialer Richtung zu bestimmen. Dies ermöglicht eine Kraftauflösung von bis zu ±50 fN. Damit sind die Voraussetzungen für die Untersuchung von Rezeptor/Ligand-Wechselwirkungen auf der Ebene einzelner Bindungsereignisse gegeben. In der vorliegenden Arbeit werden die Wechselwirkungen zwischen den phosphorylierungsspezifischen Antikörpern HPT-101, HPT-104 und HPT-110 und Tau-Peptiden mit verschiedenen Phosphorylierungsmustern sowie zwischen DNA und den Proteinen TmHU und oPrPC untersucht. Die Wechselwirkungen zwischen Tau-Peptiden und Antikörpern werden jeweils anhand ihrer Bindungshäufigkeit sowie der Verteilung der Abrisskräfte charakterisiert. Mit einem aus der Literatur bekannten, theoretischen Modell werden folgende Bindungsparameter bestimmt: Lebenszeit der unbelasteten Bindung, charakteristische Länge und freie Aktivierungsenergie der Dissoziation. Im Einklang mit Ergebnissen einer immunochemischen Messung werden spezifische Wechselwirkungen zwischen HPT-101 und dem biphosphorylierten Tau-Peptid sowie zwischen HPT-104 bzw. HPT-110 und den Peptiden, die eine Phosphorylierung an Thr231 bzw. Ser235 enthalten, beobachtet. Zusätzlich ermöglicht die Einzelmolekülmethode auch eine detaillierte Charakterisierung der unspezifischen Wechselwirkungen mit den Tau-Peptiden, welche das jeweilige spezifisch erkannte Phosphorylierungsmuster nicht beinhalten. Der zweite Teil der Arbeit befasst sich mit dem Einfluss der Proteine TmHU und oPrPC auf einen einzelnen, mit konstanter Kraft gehaltenen DNA-Strang. Der zeitliche Verlauf der TmHU-induzierten Kondensationsreaktion wird bei Kräften zwischen 2 pN und 40 pN sowie in Abhängigkeit von der Proteinkonzentration untersucht. Bei kleinen Kräften ist eine Verkürzung in zwei Phasen auf bis zu 30% der Konturlänge zu beobachten. Unter zusätzlicher Einbeziehung der Ergebnisse einer SMD-Simulation sowie einer rasterkraftmikroskopischen Untersuchung kann die erste Phase der Verkürzung einer primären Anbindung von TmHU zugeordnet werden. Die zweite Reaktionsphase entspricht hingegen vermutlich der Ausbildung einer Überstruktur. Die Wechselwirkung von oPrPC mit DNA wird zusätzlich mit einer kombinierten Anordnung aus Nanokapillare und optischer Pinzette untersucht. Dabei zeigt sich, dass ein Protein/DNA-Komplex ausgebildet wird, der eine negative Oberflächenladung aufweist und sich in seinem Volumen und seiner Ladung von reiner DNA unterscheidet. Allerdings hat oPrPC keinen Einfluss auf den Ende-zu-Ende-Abstand bzw. die Elastizität der DNA.