Mes travaux de thèse ont été réalisés dans le cadre du projet Européen METAEXPLORE, visant à découvrir de nouvelles enzymes d’intérêt industriel à partir des communautés microbiennes environnementales via les approches dites de « métagénomique ». Je me suis personnellement focalisé sur la recherche de chitinases dans les communautés bactériennes du sol, en particulier celui de la station expérimentale de Rothamsted (Royaume-Uni). Des approches de séquençage en 454 ont été réalisées afin de caractériser les bactéries dégradant la chitine au travers d’une stratégie d’enrichissement du sol en microcosme. J’ai également pu réaliser des criblages génétiques de banque de clones fosmidiques afin d’identifier des gènes d’intérêt potentiel. J’ai également été impliqué dans le développement d’un nouvel outil biotechnologique appelé « Genefish », dont le but est la capture de séquences d’ADN environnementales d’intérêt sur un plasmide à l’aide d’une souche E. coli ultra-recombinogène. Mes travaux seront présentés sous la forme de trois chapitres, reprenant successivement :- Chapitre 1 : Une synthèse bibliographique du contexte scientifique- Chapitre 2 : La recherche de nouvelles chitinases via des approches métagénomiques- Chapitre 3 : Le développement et l’utilisation de l’outil « Genefish / I realized my PhD in the frame of the European project METAEXPLORE, which aims to discover new enzymes of industrial interest from the environmental microbial communities through the metagenomic approaches. I was personally focused on finding new chitinases within the soil bacterial communities, with a particular emphasis on the Park Grass soil from Rothamsted research station (U.K). Pyrosequencing approaches were applied in order to characterize chitin degrading bacteria through a soil enrichment strategy in microcosm. I was also involved in genetic screening of fosmid clone library for identifying potential genes of interest. Furthermore, I participated to the development of a new biotechnological tool called “Genefish”, which aims to capture environmental DNA sequence of interest into a plasmid thanks an hyper-recombineering E. coli strain. My PhD work will be presented in 3 chapters:- Chapter 1: A literature review of the scientific context- Chapter 2: The search for new chitinases through metagenomic approaches- Chapter 3: The development and the use of the “Genefish” tool

La détermination de la structure d’une molécule dans une cellule est souvent la première étape à la compréhension de son mode d’action. Un exemple flagrant est le riborégulateur, qui est un ARN hautement structuré capable de lier un ligand et de modifier la régulation génique chez les bactéries. Cette étude se penche sur la structure de l’aptamère d’un riborégulateur pouvant se lier au métabolite S-adénosylméthionine (SAM), qui est impliqué dans des réactions de méthylations essentielles dans une cellule. Plus précisément, le modèle sélectionné pour ces travaux provient de la famille SAM-I et est composé de quatre tiges (P1 à P4). En utilisant des techniques biophysiques telles le FRET et le single-molecule FRET (sm-FRET), nous pouvons comprendre plus en détails le dynamisme structural du repliement de l’aptamère qui se passe en deux étapes. La première étape de repliement de l’aptamère est constituée par la formation de l’état intermédiaire induite par la liaison du magnésium. Cet état a été caractérisé grâce à des mutations nucléotidiques bloquant des changements conformationnels spécifiques. Aussi, cette étude a permis d’ajouter des détails biophysiques sur la dernière étape de repliement de l’aptamère induite par la liaison de SAM. La réorganisation finale du site de liaison implique une rotation de la tige P1. D’ailleurs, la formation de la tige P1 permet le contrôle direct de l’expression génétique. Ces deux étapes permettent à l’aptamère du riborégulateur SAM d’adopter sa structure native essentielle à l’arrêt de transcription. En bref, nous décrivons en détail les mécanismes structuraux expliquant le fonctionnement du riborégulateur SAM. Certains de ces mécanismes pourraient être communs à plusieurs classes de riborégulateurs, d’où l’intérêt de prospecter d’autres cibles.

L'oxydation du fer ferreux (Fe²⁺) en fer ferrique (Fe³⁺) peut avoir lieu chimiquement à un pH neutre dans des conditions aérobiques. Les souches bactériennes de l'étude, nommées JV1 et PV1 sont également capables d'oxyder le fer ferreux, dans les mêmes conditions physico-chimiques. Il y a alors compétition entre l'oxydation chimique et l'oxydation bactérienne. Les différentes formes du fer jouent un rôle dans formation des cheminées hydrothermales, qui sont la base des sources de l'écosystème hydrothermal. C'est dans l'optique de mieux comprendre le fonctionnement de l'oxydation du fer dans l'environnement hydrothermal que l'étude est menée. Ceci se traduit par l'optimisation des besoins de croissance des bactéries, la détermination de la cinétique de l'oxydation du fer ferreux ainsi que le rendement énergétique des deux souches bactériennes. De plus il a été observé que la présence de JV1 et PV1 inhibait l'oxydation chimique, cette observation est à la base de notre méthodologie qui consiste à déterminer la part des bactéries dans l'oxydation comme la différence entre un taux d'oxydation bactérien et un taux d'oxydation en présence de bactéries mortes afin de déterminer le taux d'oxydation bactérien réelle. Les quantités de Fe²⁺ et Fe³⁺ sont déterminées par la méthode ferrozine (dosage colorimétrique du fer), alors que la croissance bactérienne est déterminée par comptages DAPI. La part de bactéries JV1 et PV1 dans l'oxydation du fer ferreux est quantifiée à 15% de l'oxydation totale du fer, les taux d'oxydation et les rendements énergétiques pour chacune des souches bactériennes sont très faibles. La croissance bactérienne est faible et influence le taux d'oxydation et le rendement énergétique. Les oxydes de fer, observés au microscope électronique à transmission, n'ont pas de morphologie particulière et aucune tendance dans la longueur des oxydes n'a été mise en évidence. Il semble donc que le milieu de culture ne semble pas adaptée à une croissance et activité normales des bactéries, ceci peut être dû à une trop grande quantité de bactéries minéralisées dès le début de la culture empêchant la quantification de l'oxydation bactérienne du fer. On peut imaginer que l'utilisation de technique de cultures plus précises pour les conditions d'oxygène et de pH devrait permettre de déterminer la part des bactéries ferro-oxydantes neutrophiles dans l'oxydation du fer ferreux. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Bactéries ferro-oxydantes, Sources hydrothermales, Chimie du fer.

L'indice de réfraction est l'un des paramètres physiques les plus importants qui régissent les comportements à la lumière de cellules et d'autres micro-organismes. Son importance réside dans le fait qu'il peut être utilisé pour déterminer ou mettre en corrélation avec d'autres paramètres biophysiques importants de la cellule tels que la masse sèche, la masse humide, l'élasticité et est utilisé pour étudier les activités dynamiques cellulaires. L'objectif principal de cette recherche est d'étudier et de mesurer les indices de réfraction de bactérie et de cellules unitaires ainsi que leur réponse à des stimulations micro-environnementales.Notre étude expérimentale comprend deux approches. La première consiste en une plate-forme microfluidique intégrée de réfractomètrie par immersion pour mesurer les paramètres biophysiques (taille, forme et indice de réfraction) de trois espèces de bactéries, à savoir Escherichia coli, Shigella flexneri et Vibrio cholerae. Ces paramètres peuvent fournir des signatures biophysiques des bactéries ciblées. L'importance de ce travail de recherche réside dans l'établissement d'un système rapide, sans label fluorescent et à bas coût pour la détection d'une quantité infime de bactéries nocives dans l'eau potable.L'autre approche consiste à obtenir la distribution de l'indice de réfraction au sein d'une seule cellule avec l'accent mis sur l'étude des gouttelettes lipidiques intracellulaires ainsi que leur réponse à une stimulation micro-environnementale. A cet effet, nous avons recouru à un système de diffraction tomographique optique intégré avec imagerie par fluorescence. Ce type d'étude sur l'indice de réfraction de gouttelettes lipidiques cellulaires initie une nouvelle approche pour une meilleure compréhension des gouttelettes lipidiques et leurs rôles essentiels dans le métabolisme cellulaire / Refractive index is one of the most important physical parameters in governing the light-reaction behaviors of cells and other microorganisms. Its significance lies in the fact that it can be used to determine or correlate with other important biophysical parameters such as dry mass, wet mass, elasticity and used to study dynamic cell activities. The main objective of this research is to study and measure refractive indices of single bacterium and cell as well as cell’s response to microenvironment stimulations.The experimental study includes two approaches. One approach is the development of an integrated microfluidic immersion refractometer platform to measure the biophysical parameters (the size, shape and refractive index) of three bacteria species, namely Echerichia coli, Shigella flexneri and Vibrio cholera. These parameters could provide biophysical signatures of the targeted bacteria. The significance of this research work lies in establishing a rapid, label-free and low-cost system for detection of minute amount of harmful waterborne bacteria in drinking water.The other experimental approach is to obtain the refractive index distribution of a single cell with the focus on studying the intracellular lipid droplets and their response towards microenvironmental stimulation using an optical diffraction tomographic system integrated with fluorescence imaging. The investigation of the refractive index of cellular lipid droplets initiates a novel approach for deeper understanding of the lipid droplets and their critical roles in metabolism

L'azote (N) est l'un des principaux nutriments nécessaires pour la croissance des plantes et le rendement de cultures. Il est bien documenté que les changements dans la disponibilité du nitrate, principale source d’azote dans les sols agricoles, influent largement sur le processus de développement de la plante, y compris sur ses réponses de défense. La première partie de ce travail correspond à une analyse transcriptomique réalisée afin d’étudier les changements transcriptionnels au cours de l’infection d’A. thaliana par E. amylovora, dans les plantes cultivées à deux régimes de nutrition azotée (limitant ou non). L’analyse des données montre que, globalement, la réponse transcriptomique à la bactérie chez les plantes cultivées en azote limitant ou non est proche malgré la différence de développement de ces plantes. Malgré ces réponses globalement proches, des différences d’expression en réponse à l’infection ont été observés pour certaines voies de signalisation, notamment pour la voie de l’acide jasmonique. L’analyse de l’interaction entre les deux stress (N et bactérie) montre qu’en réponse à la combinaison des deux stress, 32.5% de gènes ont une réponse spécifique de la combinaison des stress, suggérant une interaction entre les réponses aux stresses simples. Parmi ces gènes, plusieurs sont liés à la défense contre les agents pathogènes, comme les facteurs de transcription de type WRKYs et les protéines de résistance. Dans la deuxième partie de ce travail, nous avons démontré l’effet de la disponibilité en azote sur l’expression des facteurs du pouvoir pathogène d’E. amylovora in planta. En effet, la bactérie E. amylovora se multiplie mieux dans des plantes cultivées à faible azote (2 mM NO3⁻) qu’à fort azote (10 mM NO3⁻). De plus, nous n’avions observé qu’un mutant affecté dans le pouvoir pathogène d’E. amylovora est aussi agressif que la souche sauvage dans des plantes cultivées à fort azote (10 mM NO3⁻), alors qu’on observe une différence d’agressivité entre les deux souches dans des plantes cultivées à faible azote (2 mM NO3⁻). Les expériences menées indiquent que l’effecteur de type 3 DspA/E, principal facteur du pouvoir pathogène d’E. amylovora, est significativement plus exprimé in planta à faible azote (2 mM NO3⁻) qu’à fort azote (10 mM NO3⁻). De plus, le niveau d’expression de ce facteur de virulence d’E. amylovora in planta est inversement corrélé avec l’expression des gènes de la voie de l’acide jasmonique PDF1.2 et JAR1. On a également observé une diminution de niveau des précurseurs chloroplastiques de l’acide jasmonique dans les plantes sensibles à Ea cultivées à faible N. / Nitrogen (N) is one of the key nutrients needed for plant growth and crop yield. It is well documented that changes in the availability of nitrate, the main source of nitrogen in agricultural soils, greatly influence the process of plant development, including its defense responses.The first part of this work corresponds to a transcriptomic analysis, carried out in order to study the transcriptional changes during the infection of A. thaliana by E. amylovora, in plants grown under two nitrogen nutrition regimes (limiting or not). Analysis of the data shows that, generally, the transcriptomic response to the bacterium in plants grown in nitrogen limiting or not is close despite the difference in development of these plants. Despite these broadly similar responses, differences in expression in response to infection have been observed for some signaling pathways, notably for the jasmonic acid pathway. Analysis of the interaction between the two stresses (N and bacteria) shows that in response to the combination of the two stresses, 32.5% of genes have a specific response to stress combination, suggesting an interaction between simple stress responses. Among these genes, several are linked to defense against pathogens, such as WRKY transcription factors and resistance proteins.In the second part of this work, we demonstrated the effect of nitrogen availability on the expression of E. amylovora pathogenicity factors in planta. Indeed, bacteria multiplicated more in plants grown in low nitrogen (2 mM NO3⁻) than high nitrogen (10 mM NO3⁻). In addition, we only observed that mutant affected in the pathogenicity of E. amylovora is as aggressive as the wild-type strain in plants grown in high nitrogen (10 mM NO3⁻), while there is a difference in aggressiveness between the two strains in plants grown in low nitrogen (2 mM NO3⁻). The experiments indicate that the DspA / E effector, the main factor in the pathogenicity of E. amylovora, is significantly more expressed in planta at low nitrogen (2 mM NO3⁻) than at high nitrogen (10 mM NO3⁻). In addition, the level of expression of this virulence factor of E. amylovora in planta is inversely correlated with gene expression of the jasmonic acid pathway PDF1.2 and JAR1. Out results showed also a decrease in the level of chloroplastic precursors of jasmonic acid in susceptible plants to Ea grown in low N.

L'utilisation de la bactérie C. maltaromaticum dans l'industrie alimentaire n'est pas autorisée en raison de faible connaissance et des pathologies qu'il peut provoquer chez le poisson. Un des objectifs de ce travail est de renforcer la connaissance par la séquence génomique d'une souche fromagère et d'évaluer le devenir de la bactérie après ingestion par le consommateur. L'autre objectif est de mieux connaitre la taxonomie de la bactérie par MLST. La séquence complète de C. maltaromaticum LMA 28 a révélé une taille génomique de 3,8 Mpb qui est atypique dans le genre Carnobacterium. L'analyse génomique indique qu'il contiendrait des gènes d'adaptation à l'environnement intestinal. Il a été montré que la bactérie est capable de survivre le transit gastro-intestinal chez la souris et d'adhérer à des cellules intestinales humaines qui présenteraient des propriétés neutres voire anti-inflammatoires. Le résultat suggère qu'elle est capable de survivre le transit GIT et d'interagir avec l'hôte. Il a été montré que la MLST chez C. maltaromaticum permet d'atteindre un haut niveau de résolution. MLST suggèrent que le lait et les fromages à pâte molle sont peu sélectifs pour C. maltaromaticum. De plus, deux CC majoritaires, principalement représentés par des souches laitières, ont été identifiés. Leur existence suggère qu'une lignée de l'espèce est particulièrement bien adaptée à l'environnement laitier ou qu'un phénomène de domestication est en cours. Un grand nombre de singletons ont été identifiés suggérant que la diversité chez cette espèce est sous-estimée et qu'elle reste à explorer / The bacterium Carnobacterium maltaromaticum is not used in industry due to limited knowledge about this organism and its virulence in fish. One objective of this thesis was to strengthen the body of knowledge by determining the complete genome sequence of the cheese strain and to evaluate the fate of this bacterium after ingestion by the consumer. Another objective was to improve the taxonomic knowledge within the species C. maltaromaticum through the development of a MLST scheme. The complete sequence of the strain C. maltaromaticum LMA 28 revealed a genome size of approximately 3.8 Mbp, which is unusually high in the genus Carnobacterium. The genome analysis of this strain indicates the presence of genes conferring the adaptation to the intestinal environment. The bacterium is able to survive during the gastro-intestinal transit in mice. Moreover, this strain is able to adhere to human intestinal epithelial cell lines and would have neutral or anti-inflammatory properties. These data suggest that C. maltaromaticum LMA 28 is adapted to the digestive tract of mammals. At the taxonomical level, it was shown that MLST is highly discriminatory for the species C. maltaromaticum. In addition, the MLST results suggest that milk and soft cheeses are poorly selective for strains of this species. In addition, two major clonal complexes suggest that a sub-population within this species is well adapted to the dairy environment or that a sub-population is submitted to a domestication process. A high proportion of singletons was obtained suggesting that the diversity was under-estimated and remains to be explored

Le genre Legionella regroupe des bactéries pouvant causer chez l'homme une pneumonie fatale dans 10% des cas, la légionellose. Elles sont capables de coloniser tous les réseaux d'eau. Le génome de ces bactéries révèle une forte plasticité génomique, aux niveaux fonctionnel et structural. La première partie de cette thèse analyse l'impact des protéines de type histone sur la régulation de la virulence chez L. pneumophila. Ces protéines structurent le chromosome bactérien et influencent l'expression génique. Des mutants des gènes codant les protéines Dps et IHF ont été obtenus chez L. pneumophila et analysés pour leur sensibilité aux stress et leurs propriétés de virulence. Ces deux protéines sont impliquées dans la régulation de la virulence chez Legionella. De plus, Dps permet de diminuer la sensibilité au stress oxydatif et IHF régulerait l'entrée dans l'état VBNC (viable but non-culturable), un état physiologique dans lequel les bactéries sont viables mais ne sont plus cultivables. La seconde partie vise à utiliser la plasticité structurale, notamment celle induite par les éléments génétiques mobiles IS, comme outil épidémiologique. A l'heure actuelle, les méthodes d'identification ne permettent pas de discriminer les isolats de même espèce. Afin d'éviter de nouvelles contaminations, il est impératif d'identifier rapidement et avec précision l'installation contaminée, à partir des prélèvements de patients comme élément comparatif. L'utilisation d'une méthode RFLP-IS a permis de mettre en évidence une IS particulière, ISLpn11, possédant un taux de discrimination de 80% au sein de la souche L. pneumophila Paris, qui est responsable de plus de 10 % des épidémies en Europe.

Différents marqueurs moléculaires ont été utilisés au cours des deux dernières décennies pour des études systématiques des espèces bactériennes à différents niveaux taxinomiques. L'apparition de nouvelles méthodes d'identification et de classification des espèces bactériennes telles que la taxonomie numérique et la taxonomie phylogénétique ont amenées à la révision de plusieurs taxa bactériens. Dans l'Ordre des Bacillales et dans la Classe des y-protéobactéries par exemple, ces méthodes ont aboutit à la révision de la famille des Bacillaceae et du genre Xanthomonas, respectivement. Compte tenu de l'importance des bactéries des points de vue économique, environnemental et médical, le travail d'identification et de classification des bactéries demeure un enjeu majeur pour les bactériologistes. Nous proposons dans cette thèse d'évaluer un marqueur d'ADN basé sur une courte séquence nucléotidique située à l'extrémité 3' du gène 16S ARNr et l'extrémité 5' de la région inter-génique 16S-23S (ITS) pour l'identification et la classification des bactéries à Gram-positif et à Gram-négatif à différents niveaux taxonomiques : Classe, Ordre, famille et genre. Dans le premier chapitre, la phylogénie des bactéries de l'ordre des Bacillales a été construite à l'aide d'un marqueur d'ADN de 220 paires de bases (pb). Il s'agit d'une combinaison des 150 dernières pb de l'extrémité 3' du gène 16S de l'ARNr et des 70 premières paires de bases de l'extrémité 5' de la région inter-génique 16S-23S (ITS). Au total, 72 espèces et souches de l'Ordre des Bacillales, réparties en huit familles et 21 genres ont été analysées. Un arbre phylogénétique a été construit et sa robustesse a été statistiquement établie par une analyse bootstrap. Huit groupes ont été révélés et chaque groupe a été subdivisé en sous-groupes et branches. L'arbre phylogénétique ainsi construit à l'aide du marqueur de 220 pb est en général conforme à l'arbre phylogénétique obtenu à partir du gène 16S de l'ARNr et basé sur les données phénétiques et moléculaires. Nos résultats indiquent que le marqueur présente un pouvoir résolution supérieur à celui du gène 16S de l'ARNr. Dans le deuxième chapitre, le pouvoir de résolution du marqueur de 220 pb a été évalué à un niveau taxonomique très inférieur à l'Ordre des Bacillales : le groupe Bacillus cereus. Au cours de cette étude, 129 allèles de huit espèces bactériennes dont entre autres quatre espèces du groupe B. cereus ont été analysés. L'arbre phylogénétique construit a révélé quatre groupes majeurs et des sous-groupes. Le marqueur de 220 pb a permis une discrimination au niveau du genre mais n'a pas permis de distinguer les quatre espèces phylogénétiquement très proches du groupe B. cereus sous étude : B. anthracis, B. cereus, B. thuringiensis et B. weihenstephanensis. Nous avons atteint la limite du pouvoir de résolution du marqueur de 220 pb. Dans le troisième chapitre, un marqueur similaire à celui des bactéries Gram-positif a été développé pour l'établissement de la phylogénie chez les espèces de la Classe des y-protéobactéries. Une analyse comparative de l'extrémité 3' du gène 16S de l'ARNr a permis de déterminer la portion la plus conservée à ce niveau. De même, une analyse comparée de la région inter-génique 16S-23S (ITS) des différents allèles d'une même souche bactérienne a permis de déterminer la partie la plus conservée de cette extrémité 5'. Les deux parties les plus conservées ont été combinées pour former un marqueur d'ADN de 232 pb : 157 pb de l'extrémité 3' du gène 16S de l'ARNr et 75 premières paires de bases de l'extrémité 5' de la région ITS. Un arbre phylogénétique dont la précision a été statistiquement établie par une analyse bootstrap a été construit. Quatre groupes majeurs ont été révélés et des sous-groupes et des clusters ont été formés. Cet arbre est dans l'ensemble, conforme à celui basé sur le gène 16S de l'ARNr. Il est intéressant de noter que le marqueur de 232 pb a permis une meilleure discrimination entre les espèces très proches que le gène 16S de l'ARNr en raison d'une part de la conservation de l'extrémité 3' du gène 16S de l'ARNr entre les allèles d'une même souche et d'autre part, de la conservation des 75 pb de région inter-génique 16S-23S (ITS) entre les allèles d'une même souche. Dans le quatrième chapitre, le pouvoir de résolution d'un marqueur d'ADN de 224 pb est évalué à un niveau taxonomique de beaucoup inférieur à la Classe des y-protéobactéries : le genre Xanthomonas de la classe des y-protéobactéries. Le marqueur est constitué d'une combinaison des 157 pb à l'extrémité 3' du gène 16S ARNr et des 67 premières paires de bases de l'extrémité 5' région inter-génique 16S-23S (ITS). Un total de 23 espèces du genre Xanthomonas ont été analysées. Les espèces éloignées phylogénétiquement et certaines espèces proches du genre Xanthomonas sont discriminées par le marqueur de 224 pb. Les espèces très proches phylogénétiquement et les pathovars par contre ne sont pas discriminées par le marqueur. Ceci constitue la limite du pouvoir de résolution de ce marqueur. Le marqueur d'ADN universel évalué à différents niveaux hiérarchiques des bactéries à Gram-positif et Gram-négatif est un marqueur PCR (Polymerase Chain Reaction) facile d'utilisation du point de vue technique. Il est constitué des dernières paires de bases conservées de l'extrémité 3' du gène 16S de l'ARNr et des premières paires de bases conservées de la région inter-génique 16S-23S. Or le gène 16S de l'ARNr est très conservé entre les espèces d'un même genre tandis que la région inter-génique est hyper-variable à l'intérieur d'une même espèce. Ainsi, ce seul marqueur pourrait servir à la fois aux études systématiques intra et inter-spécifiques aboutissant à l'identification des espèces bactériennes, à leur classification, voire même à la révision de certaines classifications. ______________________________________________________________________________

Dans un contexte général où les consommateurs se sentent toujours plus concernés par les risques que font peser sur leur santé les biens de consommations, les industriels se doivent d'assurer l'innocuité de leurs produits. Le risque microbiologique en particulier, affecte de nombreux secteurs, dont l'agro-industrie, et il devient donc stratégique de disposer de techniques permettant de l'évaluer de façon sensible et rapide. Le développement de telles techniques est l'objectif du projet européen Microqual, dans lequel s'inscrivent les travaux présentés au cours de cette thèse. Ceux-ci ont concerné la détection proprement dite, par le biais du développement d'un nouveau prototype de suivi impédancemétrique de la croissance bactérienne. Ils ont également porté sur une méthode originale de concentration, basée sur l'utilisation de lectines immobilisées sur des micro-billes paramagnétiques, et ont permis de mettre au point les outils nécessaires au futur développement de cette méthode.

L'objet de cette thèse fut d'utiliser l'avantage qu'offre la microfluidique couplée à la thermique, pour fabriquer des dispositifs de contrôle de température sur des projets/applications distincts en vue de leur valorisation. En biologie moléculaire, par la réalisation d'une PCR quantitative rapide, pour la détection d'agents pathogènes. Nous avons réalisé une nouvelle plateforme de détection d'agent pathogène capable de faire 30 cycles d'amplifications en moins de trois minutes. Nous avons également illustré la capacité du dispositif à quantifier par fluorescence en temps réel des agents simulant de l'Anthrax et d'Ebola. 7 minutes et 7 minutes 30 secondes suffisent pour amplifier/détecter ces bactéries et virus. Nous avons également prouvé qu'à ces vitesses ce dispositif rapide de qPCR/RT-qPCR ne dégradait pas l'efficacité, la spécificité et les cycles seuils de détection. Nous avons également démontré que la sensibilité du dispositif était de 100 copies d'Adn initiale. En biologie cellulaire, Nous avons réalisé un dispositif " universel " de contrôle dynamique de température pour l'imagerie cellulaire haute résolution. Ce dispositif de contrôle dynamique de température, permet l'étude spatiotemporelle de mécanismes cellulaires sous microscope haute résolution grâce à l'utilisation de mutant thermosensibles. De nombreuses validations biologiques ont ainsi été réalisées sur notre dispositif dont l'objet final est la commercialisation. / The purpose of this work is to take advantage of micro fabrication combined with heat and mass transfer to build potential commercialized temperature control devices in several domain. In molecular biology, for molecular pathogenesis detection we made a new PCR device able to able to perform 30 amplifications cycles in less than 3 minutes. We also demonstrated that our platform was able to quantify with fluorescence the presence of Ebola and Anthrax simulant agents. Respectively 7 minutes and 7 minutes 30 secondes are required to detect the virus and bacteria. In cellular biology we have made a universal temperature control for live cell imaging. It device allow to perform spacio-temporal study of cell mecanisms due to is fast ability to shift from a temperature to another in less than 10 seconds. Many biological validations have been performed. Thank to his universal adaptation to microscope we have also decided to commercialize this device by creating a new start-up.