L’objectif de la thèse est d’étudier le lien entre le prix du pétrole et les performances macroéconomiques dans les pays exportateurs de pétrole. En adoptant une perspective d’économétrie appliquée, nous recourons à plusieurs techniques récentes de l’économétrie des données de panel. Pour cela trois thèmes sont envisagés. Nous identifions d’abord les fondamentaux de la croissance économique dans ces pays exportateurs de pétrole. En tenant compte du caractère dynamique de la croissance, nos résultats mettent en avant le rôle clé de la rente pétrolière dans l’explication de la croissance économique de ces pays. L’étude des interactions met en évidence qu’à court terme, un choc pétrolier positif améliore le compte courant et bénéficie à la croissance économique mais entraîne aussi une appréciation du taux de change dans les pays exportateurs de pétrole. Pour ce qui concerne les interactions hors prix du pétrole, celles-ci sont limitées. Nous montrons ensuite que les fondamentaux du taux de change effectif réel des pays exportateurs de pétrole reposent principalement sur les termes de l’échange, la productivité relative et les dépenses publiques. L’examen des mésalignements de change montre l’existence d’une forte hétérogénéité entre les pays étudiés. Nous montrons que le régime de change fixe est plus approprié pour diminuer l’ampleur des mésalignements dans les pays exportateurs de pétrole. / The aim of the thesis is to study the link between oil prices and macroeconomic performances in oil exporting countries. Adopting an applied econometrics approach, we use recent techniques of panel data econometrics. For this, three themes are envisaged. We identify first the main determinants of economic growth of these countries. Considering the dynamic nature of growth, our results highlight the key role of the oil rent in explaining economic growth in these countries. The study of macroeconomic interactions highlights that, in the short term, a positive oil price shock improves the current account and boosts economic growth but also leads to an appreciation of the exchange rate in oil exporting countries. Regarding the interaction between macroeconomic variables excluding oil prices, we find that they are relatively weak. We then show that the fundamentals of the real effective exchange rates in oil exporting countries are mainly the terms of trade, the relative productivity and government expenditures. The study of exchange rate misalignments shows the existence of a strong heterogeneity among the countries studied. However, our investigations highlight the key role of exchange rate regimes in explaining the magnitude of these exchange rates misalignments. In particular, we show that the fixed exchange rate regime is more appropriate to reduce the magnitude of the exchange rate misalignments in oil-exporting countries.

Ce travail vise la modélisation au niveau système, en langage SystemC-AMS, et la simulation d'un émetteur-récepteur au standard Bluetooth Low Energy (BLE). L'objectif est d'analyser la relation entre les performances, en termes de BER et la consommation d'énergie du transceiver. Le temps de simulation d’un tel système, à partir de cas d’étude (use case) réaliste, est un facteur clé pour le développement d’une telle plateforme. De plus, afin d’obtenir des résultats de simulation le plus précis possible, les modèles « haut niveau » doivent être raffinés à partir de modèles plus bas niveau où de mesure. L'approche dite Meet-in-the-Middle, associée à la méthode de modélisation équivalente en Bande Base (BBE, BaseBand Equivalent), a été choisie pour atteindre les deux conditions requises, à savoir temps de simulation « faible » et précision des résultats. Une simulation globale d'un système de BLE est obtenue en intégrant le modèle de l'émetteur-récepteur dans une plateforme existante développée en SystemC-TLM. La simulation est basée sur un système de communication de deux dispositifs BLE, en utilisant différents scénarios (différents cas d'utilisation de BLE). Dans un premier temps nous avons modélisé et validé chaque bloc d’un transceiver BT. Devant le temps de simulation prohibitif, les blocs RF sont réécrits en utilisant la méthodologie BB, puis raffinés afin de prendre en compte les non-linéarités qui vont impacter le couple consommation, BER. Chaque circuit (chaque modèle) est vérifié séparément, puis une première simulation système (point à point entre un émetteur et un récepteur) est effectuée / This work aims at system-level modelling a defined transceiver for Bluetooth Low energy (BLE) system using SystemC-AMS. The goal is to analyze the relationship between the transceiver performance and the accurate energy consumption. This requires the transceiver model contains system-level simulation speed and the low-level design block power consumption and other RF specifications. The Meet-in-the-Middle approach and the Baseband Equivalent method are chosen to achieve the two requirements above. A global simulation of a complete BLE system is achieved by integrating the transceiver model into a SystemC-TLM described BLE system model which contains the higher-than-PHY levels. The simulation is based on a two BLE devices communication system and is run with different BLE use cases. The transceiver Bit-Error-Rate and the energy estimation are obtained at the end of the simulation. First, we modelled and validated each block of a BT transceiver. In front of the prohibitive simulation time, the RF blocks are rewritten by using the BBE methodology, and then refined in order to take into account the non-linearities, which are going to impact the couple consumption, BER. Each circuit (each model) is separately verified, and then a first BLE system simulation (point-to-point between a transmitter and a receiver) has been executed. Finally, the BER is finally estimated. This platform fulfills our expectations, the simulation time is suitable and the results have been validated with the circuit measurement offered by Riviera Waves Company. Finally, two versions of the same transceiver architecture are modelled, simulated and compared

Suite aux changements climatiques, de nouveaux paysages reflétant les interactions entre les processus naturels et les activités humaines inappropriées sont apparus en Tunisie Méridionale. L’érosion éolienne en est l’une des manifestations les plus remarquables. Au cours de cette thèse, une méthodologie opérationnelle et validée (méthode du transect permanent) a été mise au point pour la caractérisation des états de surfaces éolisés et la quantification du bilan sédimentaire d’un transect d’environ 500m de longueur sur une période de deux ans. A l’échelle spatiale, la cartographie des Unités Eoliennes : zones de départ, transit et dépôt de sable a été élaborée. Un essai de caractérisation radiométrique des zones de dépôt ensablées a été ensuite tenté pour l’analyse diachronique des changements survenus durant plus de 35 ans. A l’échelle stationnelle, la méthode du transect permanent permet le calcul diachronique des bilans sédimentaires et la comparaison simultanée des changements des Complexes d’Etat de Surface. La seule observation des états de surface éolisés est insuffisante pour déterminer le fonctionnement éolien précis d’une région, elle induit à des erreurs d’interprétation sur les processus sédimentaires en cours.A l’échelle spatiale, les cartes des Unités Eoliennes permettent de déterminer la vulnérabilité du milieu face aux processus de déflation, transport et dépôt. De plus, la caractérisation des zones ensablées par des indices radiométriques n’est pas évidente avec des images de 30 m de résolution. Les analyses statistiques effectuées ont montré que l’indice de couleur est le plus indiqué pour ce genre d’étude. Le calcul des taux de changement entre deux images de dates successives permet d’estimer l’évolution temporelle des espaces ensablés et la distribution spatiale des zones nouvellement ensablées sur plus de 35 ans. / Under the effect of climate change, new landscapes reflecting the interactions between natural processes and human inappropriate activities appeared in Southern Tunisia. Wind erosion is one of the most important events. In this thesis, operational and validated methodology (the permanent transect method) has been developed for the characterization of Surfaces States and quantification of the sediment balance of a 500 m length transect over a period of two years. On spatial scale, mapping of the Aeolian units of deflation, transit and sand deposit was developed. Radiometric characterization of sand accumulations was then tried for the detection of changes that occurred within more than 35 years.At the site level, the permanent transect method enabeled the diachronic sedimentary balance calculation and the comparison of the Surface states changes. The single observation of these areas is insufficient to determine the real eolian process of a region ; moreover it induces to errors of interpretation on the sedimentary process.At the spatial scale, maps of the Aeolian units enabeled to determine the vulnerability of the environment to the process of deflation, transport and deposition. In addition, the characterization of sand accumulations by radiometric indices is not obvious within 30 m resolution images. The statistical analyses have shown that Color Index is the most indicated for this type of study. The calculation of the rates of change between two successive dates images allows to estimate the sandy spaces evolution and their spatial distribution for more than 35 years.

La migration latérale est reconnue comme un processus majeur à préserver pour le bon fonctionnement des écosystèmes aquatiques. Ce travail explore sa variabilité spatiale dans le Sud-Est de la France en appui à la mise en œuvre de la Directive Cadre sur l’Eau.Une première partie développe un cadre méthodologique et des outils géomatiques pour la caractérisation géomorphologique et l’analyse multi-scalaire des systèmes fluviaux à partir de données disponibles à large échelle. Un premier article présente la démarche générale basée sur l’agrégation et la désagrégation spatiale d’objets vectoriels. Un second article aborde spécifiquement le problème de l’agrégation spatiale et vise à comparer des techniques statistiques pour la sectorisation d’un continuum en tronçons homogènes. Des exemples illustrent l’intérêt et les limites des outils développés.Une seconde partie porte sur la régionalisation de la dynamique latérale des lits fluviaux. Un troisième article caractérise et modélise son intensité à partir de variables simples à extraire à l'échelle régionale. Il montre qu’elle est structurée spatialement et positivement corrélée à la puissance fluviale. Néanmoins, des limites inhérentes à la modélisation empirique et la nécessaire prise en compte de variables complémentaires à l’échelle régionale émergent (apport sédimentaire notamment). Un quatrième article porte spécifiquement sur les lits à tresses et montre que près de la moitié des 1200 kilomètres recensés avant la construction des grandes infrastructures ont disparu du fait de pressions anthropiques directes et indirectes. Il révèle par ailleurs la grande diversité géomorphologique de ce style fluvial dans le bassin rhodanien. / The channel migration is a key process for preserving the aquatic ecosystem functioning. This work explores its spatial variability throughout the South-East French hydrographic network for the implementation of the European Water Framework Directive.A first part develops a methodological framework and geomatic tools for the characterization and analysis of the fluvial systems for a range of scales from spatially continuous data available at the large scale. A first paper introduces the methodological framework based on the spatial disaggregation and aggregation of geographical objects. A second paper focuses specifically on the aggregating problem and aims to compare statistical techniques for delineating homogeneous reaches along a continuum. Examples illustrate the potentialities and limits of the tools we developed. A second part focuses on the regionalization of the channel migration. A third paper characterizes and models the migration rates from simple variables that can be extracted at the large scale. We show that the migration rate is spatially organized and positively controlled by the gross stream power. Nevertheless, limits of the regional-scale empirical modeling emerge, as well as additional variables that should be integrated (particularly the sediment supply). A fourth paper focuses specifically on braided rivers and shows that near the half of the 1200 kilometers censed prior to the major infrastructure construction disappeared due to direct and indirect human impacts. It also reveals the high geomorphic diversity of the contemporary braided rivers in the Rhône basin.

M.H.A. Davis a introduit les processus markoviens déterministes par morceaux (PDMP) comme une classe générale de modèles stochastiques non diffusifs, donnant lieu à des trajectoires déterministes ponctuées, à des instants aléatoires, par des sauts aléatoires. Dans cette thèse, nous présentons et analysons des estimateurs non paramétriques des lois conditionnelles des deux aléas intervenant dans la dynamique de tels processus. Plus précisément, dans le cadre d'une observation en temps long de la trajectoire d'un PDMP, nous présentons des estimateurs de la densité conditionnelle des temps inter-sauts et du noyau de Markov qui gouverne la loi des sauts. Nous établissons des résultats de convergence pour nos estimateurs. Des simulations numériques pour différentes applications illustrent nos résultats. Nous proposons également un estimateur du taux de saut pour des processus de renouvellement, ainsi qu'une méthode d'approximation numérique pour un modèle de régression semi-paramétrique. / Piecewise-deterministic Markov processes (PDMP’s) have been introduced by M.H.A. Davis as a general family of non-diffusion stochastic models, involving deterministic motion punctuated by random jumps at random times. In this thesis, we propose and analyze nonparametric estimation methods for both the features governing the randomness of such a process. More precisely, we present estimators of the conditional density of the inter-jumping times and of the transition kernel for a PDMP observed within a long time interval. We establish some convergence results for both the proposed estimators. In addition, numerical simulations illustrate our theoretical results. Furthermore, we propose an estimator for the jump rate of a nonhomogeneous renewal process and a numerical approximation method based on optimal quantization for a semiparametric regression model.

Depuis une dizaine d’années, l’évolution de la puissance des ordinateurs a permis de développer l’utilisation, dans les études d’ingénierie, des simulations 3D CFD (Computational Fluid Dynamics) pour l’étude de l’atmosphère à petite échelle, en particulier pour la dispersion de polluants sur des sites industriels et urbains complexes. Compte tenu de la complexité des domaines à étudier et des ressources de calcul généralement disponibles, ces études sont la plupart du temps réalisées à l’aide des modèles RANS (Reynolds Averaged Navier-Stokes), et particulièrement avec le modèle de fermeture k – e. Différents travaux de validation de l’approche RANS k – e ont mis en évidence quelques limitations à reproduire la dynamique de l’écoulement et de la dispersion dans des configurations géométriques complexes. Le travail de recherche réalisé dans le cadre de cette thèse a pour objectif une caractérisation expérimentale fine de l’écoulement et de la dispersion turbulente autour d’un obstacle bidimensionnel placé dans une couche limite de surface, afin d’évaluer la validité des modèles RANS en vue de leur application pour l’étude de la dispersion atmosphérique.Dans un premier temps, nous avons utilisé des techniques d’anémométrie à fil chaud, d’anémométrie laser Doppler et d’anémométrie par image de particules, pour déterminer le champ de vitesse dans une couche limite de surface rugueuse et autour d’un obstacle bidimensionnel de section carrée. Une attention particulière a été portée sur l’analyse des termes de l’équation évolutive de l’énergie cinétique turbulente (ECT) et sur la détermination de la viscosité turbulente vt. Différentes approches ont également été utilisées pour estimer le taux de dissipation e de l’énergie cinétique turbulente. Nous avons mis en évidence que ces différentes approches fournissent des résultats comparables dans le cas de la couche limite, tandis que seule la technique estimant e comme le résidu de l’ECT est applicable dans le sillage de l’obstacle. De plus, nos mesures ont permis d’évaluer les paramétrisations du modèle k – e et de montrer que la valeur du coefficient Cμ = 0.09 ne semble pas adaptée dans le cas de la couche limite, conduisant à une surestimation de vt, alors que cette valeur apparait plus adaptée dans le cas de l’obstacle. Une étude de sensibilité, portant la détermination de la constante σk du modèle k – e, indique une contribution non négligeable des termes de corrélation entre la vitesse et la pression dans le sillage de l’obstacle.Dans un deuxième temps, nous avons étudié la dispersion d’un scalaire passif, en mesurant les différents moments statistiques de la concentration, au moyen d’un détecteur à ionisation de flamme. Nous avons également déterminé les flux turbulents de masse, par un couplage entre les mesures de vitesse et de concentration, en prenant soin de contrôler les influences réciproques des deux techniques de mesure. Ces mesures nous ont permis de tester la validité de différents modèles de fermeture de l’équation d’advection-diffusion pour estimer les flux dans le sens vertical et dans le sens longitudinal. Nous avons également pu déterminer expérimentalement le coefficient de diffusivité turbulente Dt, nous permettant d’évaluer un nombre de Schmidt turbulent Sct, afin de mettre en évidence que la valeur Sct = 0.7 est adaptée à la majorité des zones étudiées, excepté dans la zone de recirculation induite par l’obstacle. Enfin, nous nous sommes intéressés aux différents termes de l’équation de la variance de la concentration et plus particulièrement à son taux de dissipation. À nouveau, les mesures nous ont permis de tester un modèle de fermeture disponible dans la littérature et de montrer la bonne cohérence entre le modèle et l’expérience. / In the last decades, there has been an increasing use of Computational Fluid Dynamics (CFD)simulations to evaluate the impact of atmospheric pollutants dispersion in within industrial and urban sites. Given the high geometrical complexity of these sites, these simulations are mainly performed adopting a Reynolds Averaged Navier-Stokes (RANS) approach and using k−e closure models. As is well known from previous studies, RANS k−e simulations are affected by some limitations that prevent them correctly reproducing the dynamics of the flow and the pollutant dispersion in complex geometrical configurations. The aim of the PhD is to provide a detailed experimental characterization of the flow and the turbulent dispersion around an idealized two-dimensional obstacle placed within a boundary layer flow. This is subsequently used to analyse the reliability of RANS closure models as predictive tools for the atmospheric dispersion of airborne pollutants. Initially we focus on the flow dynamics of a boundary layer flow developing over a rough wall and in the wake of a 2D obstacle. The velocity field is investigated experimentally by means of different measurement techniques, namely Hot Wire Anemometry (HWA), Laser Doppler Anemometry (LDA) and Stereo-Particle Imagery Velocimetry (PIV). A particular attention was devoted to the estimate of the turbulent viscosity nt as well as of the terms composing the turbulent kinetic energy budget (TKE), including its rate of dissipation e which was determined adopting different approaches. These measurements allowed us to analyse the accuracy of the parameterizations included in a standard k−e closure model. Our analysis show that a value of the coefficient Cμ = 0.09 leads to significant overestimation of nt in a boundary layer flow. Conversely, adopting Cμ = 0.09 provides a good agreement between modeled and direct estimates of nt in the wake of the obstacle. As a second step, we studied the dispersion of a passive scalar emitted by a ground level line source. To that purpose we measured the first four order moments of the concentration probability density function by mean of a flame ionization detector (FID). Furthermore, the coupling of the FID system with the LDA or HWA system allowed us to directly measure the turbulent mass transfer, i.e. the correlation between velocity and concentration fluctuations. The combination of these two techniques was carefully analyzed, in order to quantify eventual mutual disturbances of one measurement technique on the other. The measurements of the velocity/concentration correlations allowed us to determine experimentally the turbulent diffusivity Dt and the turbulent Schmidt number Sct , and therefore to test the accuracy of different closure models of the advection-distribution equation. Our results show that the value of the turbulent Schmidt number is approximately equal to 0.7 in most of the domain, except in the recirculation zone on the wake of the obstacle. Experimental data provide also a complete description of the spatial distribution of the concentration variance, and of the term composing its budget (with a focus on its dissipation). As for the velocity field, we test the reliability of different closure model proposed in the literature of the turbulent mass transfer terms, enlightening the shortcomings of simple gradient-law closer models.

Dans les années 80, de nouvelles techniques, basées sur la mise en place de système de présoutènements à l’avant du front de taille, se sont développées dans le domaine du creusement de tunnels dans des terrains difficiles. Ce travail de thèse représente une contribution à l’étude des effets de deux types de présoutènements mis en œuvre, le boulonnage au front et la voûte parapluie, sur les déformations du massif et sur la valeur du taux de déconfinement. L’objectif étant d’améliorer les méthodes de prévision des tassements en surface pour les tunnels réalisés avec des techniques de présoutènements. Pour atteindre ce but, l’étude s’est basée sur deux étapes principales : dans un premier temps, une participation active au suivi régulier des déformations enregistrées sur le chantier du tube sud de Toulon ; dans un deuxième temps, l’élaboration d’analyses en retour à l’aide de modélisations numériques calées sur les observations collectées sur le chantier. Le suivi des déformations du massif et la mise en place de deux sections ins-trumentées ont permis d’acquérir une importante base de données sur laquelle les simulations numériques ont été validées. Les mesures enregistrées in situ ont mis en évidence que le champ de déformation provoqué par le creusement du tunnel est tridimensionnel. L’analyse de l’évolution des mouvements en surface a également conduit à proposer une expression analytique de prévision des tassements de surface, qui a été ensuite utilisée pour le pilotage du creusement du tunnel. Des analyses en retour, basées sur les mesures enregistrées in situ, ont été réalisées avec des simulations numériques bidimensionnelles et tridimensionnelles. L’approche 2D a souligné la forte influence du choix de la valeur du taux de déconfinement sur les résultats numériques. Afin de lever cette incertitude, un modèle 3D a été mis au point et a permis d’étudier l’influence des différents systèmes de (pré)soutènements sur la réaction du massif encaissant. Le boulonnage au front de taille et la distance de retard du contreradier ont montré avoir un rôle prépondérant sur le développement des mouvements dans le massif. Des calculs bidimensionnels ont été effectués en parallèle et les résultats ont été calés sur ceux du calcul 3D afin de trouver le taux de déconfinement correspondant à chaque configuration de (pré)soutènement testée. Les deux approches numériques, 2D et 3D, ont enfin été calées sur une section du tunnel de Toulon et la correspondance très satisfaisante avec les mesures in situ a permis de valider nos simulations. Une réflexion finale sur les résultats obtenus semble montrer que le taux de décon-finement est beaucoup plus influencé par le phasage des travaux et le présoutènement, que par les caractéristiques géomécaniques intrinsèques du massif. / During the 80s, new technologies, based on face reinforcement systems, were developed in the field of tunnels excavation in complex soils. The following thesis is a further contribution to the analysis on the effects of two types of pre-reinforcements, tunnel face bolting and pipe umbrella, in the massif deformations and in the stress release value. The aim being to improve methodologies of surface settlements prevision for tunnels built through pre-reinforcement techniques, this study has been divided into two main steps. At first, deformations monitoring registered on site during the Toulon south tube excavation has been actively followed. Secondly, back analysis based on ob-servations collected on site has been elaborated using numerical modelling. The numerical simulations have been validated thanks to an important database obtained by deformations monitoring and by setting up two instrumental sections. Measures registered on site have shown that the deformation field caused by tunnel excavation is tridimensional. Furthermore, analysis on surface movement evolution has led to an analytical expression for surface settlements predictions, which has been used for tunnelling process adaptation. Afterwards, back analyses based on measures registered on site have been realised using bi-dimensional and tri-dimensional numerical simulations. The 2D approach stressed out the strong impact of the stress release value on numerical results. For this reason, a 3D model has been built and eventually used to study reinforcement systems influence on the ground mass reaction. Tunnel face bolting and tunnel invert position have shown to be of huge importance for the ground movements development. At the same time, bi-dimentional calculations have been made and results have been fitted on 3D calculation ones. This operation has permitted to find the stress release value corresponding to each pre-reinforcement configuration tested before. Finally, both 2D and 3D numerical approaches have been fitted on one area of Toulon tunnel and the satisfactory matching with measures taken on site has validated our simulations. In conclusion, one further analysis on results seems to show that stress release value is much more influenced by workflow steps and pre- reinforcement than by ground geomechanical characteristics.

Cette thèse consiste à étudier l'organisation du système de contrôle des voies métaboliques des bactéries afin de dégager des propriétés systémiques révélant son fonctionnement. Dans un premier temps, nous montrons que le contrôle des voies métaboliques est hautement structuré et peut se décomposer en modules fortement découplés en régime stationnaire. Ces modules possèdent des propriétés mathématiques remarquables ayant des conséquences importantes en biologie. Cette décomposition, basée intrinsèquement sur la vision système de l'Automatique, offre un cadre théorique formel général d'analyse du contrôle des voies métaboliques qui s'est révélé effectif pour analyser des données expérimentales. dans un deuxième temps, nous nous intéressons aux raisons possibles de l'émergence de cette structure de contrôle similaire. Nous identifions un ensemble de contraintes structurelles agissant au niveau de la répartition d'une ressource commune, les protéines, entre les processus cellulaires. Respecter ces contraintes pour un taux de croissance donné conduit à formaliser et résoudre un problème d'optimisation convexe non différentiable, que nous appelons Resource balance Analysis. Ce problème d'optimisation se résout numériquement à l'échelle de la bactérie grâce à un problème de Programmation Linéaire équivalent. plusieurs propriétés sont déduites de l'analyse théorique du critère obtenu. Tout d'abord, le taux de croissance est structurellement limité par la répartition d'une quantité finie de protéines entre les voies métaboliques et les ribosomes. Ensuite, l'émergence des modules dans les voies métaboliques provient d'une politique générale d'économie en protéines chez la bactérie pour gagner du taux de croissance. Certaines stratégies de transport bien connues comme la répression catabolique ou la substitution de transporteurs haute/basse affinités sont prédites par notre méthode et peuvent alors être interprétées comme le moyen de maximiser la croissance tout en minimisant l'investissement en protéines. / This thesis consist in studying the organization of the control system of metabolic pathways of bacteria to identify systemic properties revealing its operation. At first, we show that control of metabolic pathways is highly structured and can be decomposed into modules strongly decoupled in steady-state. These modules are defined by their singular mathematical properties having important implications in biology. This decomposition, based inherently on the system outlook of automatic control, offers a formal theoretical analysis of general control of metabolic pathways, which has been effective in analysing experimental data. In a second step, we consider the possible reasons for the emergence of this modular control structure. We identify a set of structural constraints acting at the distribution of a common resourc, the proteins between cellular processes. Satisfying these constraints for a given growth rate leads to formalize and to solve a non-differentiable convex optimization problem, that we call Resource Balance Analysis. This optimization problem is solved numerically at the scale of the bacteria through an equivalent linear programming problem. Several properties are derived from theoretical analysis of the obtained criterion. Firts, the growth rate is structurally limited by the distribution of a finite amount of proteines between the metabolic pathways and the ribosomes. Second, the emergence of modules in metabolic pathways arises from a policy of economy in proteins in the bacterium to increase the growth rate. Some well known transport strategies such as catabolite repression of the substitution between low/highaffinity transporters are predicted by our methods and could consequently be interpretd as ways to maximize growth while minimizing investment in proteins.

Grâce au développement des technologies de métagénomique au cours des dix dernières années, il a été constaté que les micro-organismes représentent la plus grande ressource de diversité métabolique et génétique sur Terre. En effet, un gramme de sol contient 109 cellules bactériennes et 103-104 différentes espèces bactériennes. Certaines sont en mesure de réaliser des réactions enzymatiques conduisant à la dégradation complète de certains polluants toxiques pour l’environnement comme les composés organiques tels que la quinoléine. Cependant, l'immense réservoir de molécules et enzymes microbiennes n'a pas encore été exploité, car plus de 99% d'entre elles ne sont, pour l’instant, pas cultivables in vitro. Mon travail s’inscrit dans le cadre d’une collaboration entre l’Université SJTU (Shanghai Jiao Tong Université en Chine) et le groupe de G. M.E (Génomique Microbienne Environmentale) du laboratoire Ampère à l’Ecole Centrale de Lyon. Nos partenaires à l’Université SJTU ont construit un réacteur de dénitrification à l'échelle du laboratoire capable de dégrader la quinoléine en retirant la demande chimique en oxygène. Un nouvel outil appelé "Genefish" a été developpé dans notre laboratoire comme une méthode alternative de la métagénomique pour aider à la découverte de nouveaux gènes d’intérêt industriel ou environnemental. A la suite des premiers travaux réalisés dans notre laboratoire, ma thèse présentée ici comporte deux parties.Dans la première partie de ce travail, nous avons étudié le potentiel de dégradation de la quinoléine présente dans les bactéries d’un sol de référence largement étudié au laboratoire. Pour cela nous avons mis en place des expériences de microcosme qui visent à révéler la diversité potentielle des bactéries responsables de la dégradation de la quinoléine. Des analyses comparatives des profils RISA (Ribosomal Intergenic Spacer analysis) nous ont permis de mettre en évidence des changements dans la structure de la communauté des bactéries du sol incubé en conditions aérobie et anaérobie en présence de quinoléine. La dégradation de la quinoléine a été confirmée par technique de GC/MS (Gas Chromatography-Mass Spectrometry). Les travaux futurs seront de vérifier la communauté de bactéries responsables de la dégradation de quinoléine en utilisant la technique de NGS (Next Generation Sequencing).Le deuxième objectif de ma thèse a été d'utiliser Genefish dont la finalité est de capturer des gènes ciblés (le gène bcr qui serait responsable de la degradation de quinoléine dans le réacteur de nos partenaires) dans l'ADN métagénomique extrait du sol. Genefish consiste à élaborer une souche d’E.coli incluant un plasmide de capture permettant de pêcher les gènes recherchés dans un échantillon d’ADN metagénomique par recombinaison homologue. Le plasmide de capture comprend une cassette de deux gènes toxiques pour la souche qui activés par induction chimique vont permettre la sélection positive directe des clones recombinants, et deux sites multiples de clonage dans lesquels sont insérées les zones de recombinaison qui vont jouer le rôle d’hameçons. Nous avons testé la capacité de Genefish à capturer des produits PCR du gène bcr, l'efficacité de recombinaison reste faible à cause de la persistance de plusieurs copies du plasmide suicide dans la cellule après l’ évenement de recombinaison. Par conséquent, trois stratégies ont été essayées pour améliorer l’efficacité: la co-électroporation, la ségrégation de plasmide et la construction de plasmide suicide en mono-copie. Finalement, la stratégie de la ségrégation plasmidique fonctionne mais l'efficacité de recombinaison est encore trop faible peut-être due à l’incertitude des modèles de recombinaison homologue. Les travaux futurs se concentreront sur l'amélioration des fréquences de recombinaison par transfert de fragments du plasmide de capture dans le chromosome de la souche Genefish. / As the development of metagenomic technologies in the past ten years, it is unquestionned that microorganisms encompass the largest resource of metabolic and genetic diversity in the world. Actually, one gramme of soil contains more than 109 bacteria and 103-104 species. Some of their members are able to carry out enzymatic reactions leading to the complete degradation of pollutants (such as quinoline). So, the biodegradation of some highly toxic or organic compounds by microorganisms will be a general trend for pollutant treatment. However, the huge reservoir of molecules and enzymes from microorganisms still need to be explored because more than 99% of microorganisms cannot be cultivated in vitro.My work was based on collaboration between the University SJTU and Ecole Centrale de Lyon. Our partners at the University SJTU have built a laboratory scale denitrification reactor which was capable of degrading quinoline by removing the chemical oxygen demand. A new tool called "Genefish" has been developed in our laboratory as an alternative method for metagenomics which aims to discover novel industrial or environmental genes of interest. Following the early work in our laboratory, my thesis is presented here in two parts.In the first part, we set up a quinoline microcosm experiment both under aerobic and anaerobic condition using reference soil extensively studied in the laboratory at Ecole Centrale de LYON. This work aimed to reveal the potential bacterial diversity and even genes responsible for quinoline degradation. We used RISA(Ribosomal intergenic Spacer analysis) to analyze the bacteria community structure changes and GC/MS (Gas Chromatography-Mass Spectrometry) was also used to detect the quinoline degradation and reveal potential quinoline metabolic pathways under aerobic and anaerobic condition. Results showed great bacteria community structure changes and high quinoline degradation activity after the quinoline addition under aerobic condition. The future work is to investigate the bacteria community which may be responsible for quinoline degradation using the technique of NGS (Next Generation Sequencing).The second object of my thesis was to use the Genefish tool to capture targeted genes (the bcr gene responsible for the quinoline degradation in the wastewater treatment bioreactor) from the soil metagenome. The aim was to construct an E.coli strain containing a capture plasmid and Red system for capturing targeted genes from metagenomic DNA by homologous recombination. The capture plasmid includes a toxic cassette consisting of two suicide genes which can be activated by chemical induction, finally support the positive recombinants selection. It also contains two multiply cloning sites in which highly conserved sequences were inserted and works as the bait during recombination. We have tested the capacity of Genefish to capture the PCR products of bcr gene; the efficiency was low because of the persistence of several copies of the capture plasmid into the Genefish strain after recombination events. So, three strategies were tried to improve the recombination efficiency: co-electroporation, plasmid segregation and mono-copy capture plasmid construction. Finally, the strategy of plasmid segregation works but the recombination efficiency was still low maybe caused by the uncertain model of homologous recombination. The further research will focus on the transfer of the toxic cassette and homologous arms into the host strain chromosome, this new strategy will exclude the bad effect of low copy number capture plasmid, uncertain model of λ Red induced homologous recombination and the homologous arms site in the capture plasmid which are the most important factors influencing the homologous recombination efficiency in Genefish.

Le développement de systèmes IRM à plus haut champ magnétique statique s'est accompagné d'une interrogation légitime concernant l'effet des champs électromagnétiques RF sur les patients. L'effet peut être renforcé par l'introduction d'éléments conducteurs à l'intérieur de la bobine RF comme c'est le cas pour les capteurs endoluminaux utilisés pour l'analyse des parois digestives. Ces capteurs entraînent des risques d'échauffements locaux élevés pour le patient en raison du TAS local induit par le champ électrique RF en présence d'un fil conducteur. Ces capteurs ayant le potentiel de présenter un bénéfice pour le patient, il est nécessaire de s'affranchir de ces limitations. Le premier objectif de la thèse est le développement d'un capteur endoluminal à liaisons optiques. Un dispositif de découplage actif optique a été développé et caractérisé. Les images RMN in vitro montrent une distribution du RSB comparable au découplage classique, validant ainsi l'efficacité du découplage optique. Concernant la transmission optique du signal RMN, des travaux ont été réalisés afin de s'affranchir des contraintes liées à l'utilisation d'un guide d'onde pour la conversion électro-optique par effet Pockels. Le capteur a été rendu plus compact. En revanche, l'importance de contrôler le TAS local dans des conditions expérimentales données demeure un besoin ne s'arrêtant pas à ceux des capteurs endoluminaux. Le second objectif est donc la validation expérimentale d'une sonde électro-optique pour la mesure du champ électrique RF durant un examen IRM. Cette sonde a permis d'effectuer des mesures du champ électrique dans l'air et dans différents milieux biologiques à 3 T et 4,7 T et estimer le TAS local / The recent advancement in MRI systems and the increase of the static magnetic field strength were accompanied by a strong concern about the effect of RF electromagnetic fields on patients. The effect can be increased by the use of conductive elements inside the volume coil as in the case of endoluminal coils used to analyze digestive walls. These coils lead to an increase of the local SAR which is induced by RF electric field in the presence of the coaxial cable connecting the coil to the MR system, resulting in strong local heating. Giving that these coils have the potential to present a real benefit to the patient, it worth to overcome these limitations. Accordingly, the first objective of the thesis is the development of a fully optical endoluminal receiver coil. An optical active detuning system has been developed and characterized. The NMR images show a signal-to-noise ratio distribution similar to that obtained with conventional detuning techniques, thus validating the efficiency of the optical detuning. Concerning the electro-optical conversion and the optical transmission of the NMR signal, experiments were performed to overcome constraints related to the use of waveguide for electro-optical conversion by Pockels effect. Moreover, the importance of monitoring global and local SAR during MRI exams remains a need which is not limited only to the endoluminal coils. The second objective of the thesis is then the experimental validation of an electro-optical probe for real-time measurements of RF electric field. This probe can measure the RF electric field in air and in biological media at 3 T and 4.7 T MRI systems and allows the estimation of the local SAR