Projet réalisé en cotutelle avec Jacques Brodeur et Les Shipp / Ce projet de recherche a examiné le supplément alimentaire comme technique pour accroître l'efficacité de deux espèces d’acariens prédateurs, Neoseiulus cucumeris et Amblyseius swirskii contre le thrips des petits fruits Frankliniella occidentalis. Des tests en laboratoire ont vérifié l’adéquation de trois espèces de pollen – de quenouille, de maïs et de pomme – ainsi que des œufs de la pyrale Méditerranéenne de la farine pour les acariens prédateurs à l'étude. En termes de valeur rm, les œufs de pyrale et les pollens de quenouille et de pomme étaient de qualité égale pour A. swirskii, tandis que le pollen de pomme s’est distingué pour N. cucumeris. Lorsque nourris d’oeufs de la pyrale, les deux espèces ont complété leur développement avec des valeurs de rm élevées. Le pollen de pomme est apparu comme étant un supplément alimentaire accessible et adéquat pour les deux prédateurs. À court terme (période de 24h), l’influence du pollen de pomme sur les interactions trophiques (larves de F. occidentalis comme proie) et intraguildes (entre les espèces de prédateurs) sur chrysanthèmes standardisés a été examinée. La présence de pollen a considérablement réduit la prédation de N. cucumeris sur les thrips ainsi que la prédation intraguilde pour les deux prédateurs. L'impact du pollen de pomme sur les populations de thrips et sur la rétention des prédateurs dans une culture de chrysanthèmes a été évalué sur une période de 4 semaines. L'introduction de A. swirskii avec pollen a permis le meilleur contrôle des populations de thrips tandis que N. cucumeris ne s’est pas établi dans la culture lorsqu'il a été introduit seul. Le pollen de pomme a amélioré la lutte au thrips par A. swirskii dans une culture de chrysanthème via une réponse numérique de la proie et la rétention des prédateurs dans la culture. Le plus bas taux de dommages importants a été observé lorsque les deux acariens prédateurs étaient utilisés de concert. / This research investigated supplemental food source as a technique to increase the efficiency of two species of predatory mites, Neoseiulus cucumeris and Amblyseius swirskii against the western flower thrips Frankliniella occidentalis. Laboratory assays aimed to assess the suitability of three pollen species – cattail, maize and apple – and eggs of the Mediterranean flour moth as supplemental food source for the predatory mites under study. In terms of rm value, flour moth eggs, cattail pollen and apple pollen were food sources of equal quality for A. swirskii, while apple pollen appeared to stand out for to N. cucumeris. Maize pollen was a less suitable food source for both species. When fed flour moth eggs, A. swirskii and N.cucumeris completed development and showed high rm values. Apple pollen appeared to be an accessible and suitable food source for both predators. Short term (24h period) influence of apple pollen availability on trophic (F. occidentalis larvae as prey) and intraguild (between the predator species) interactions on standardized chrysanthemum was examined. It significantly lowered predation on thrips by N. cucumeris and led to a decrease in intraguild predation for both predators. Following this, the impact of apple pollen on thrips populations and predator’s maintenance on chrysanthemum greenhouse crop was assessed over a 4 weeks period. The introduction of A. swirskii with pollen provided the best control on thrips while N. cucumeris did not remain on the crop when introduced alone. Apple pollen improved thrips control by A. swirskii in chrysanthemum crops through prey numerical response and retention of predators on plants. The lowest rate of heavy dammages were observed when both predators were used together.

Après déshydration, les boues biologiques présentent en moyenne une siccité de 30%, ce qui pose d'importants problèmes environnementaux. Afin de comprendre les mécanismes physico-chimiques de rétention d'eau dans ces boues, nous les avons modélisées par une souche bactérienne pure présentant la particularité de produire ou non des surstructures, suivant sa température de culture. Les suspensions bactériennes ainsi obtenues ont été floculées par du polyéthylèneimine de différentes masses moléculaires. Des mesures de densité optique, mobilité électrophorétique, conductivité, pH, absorbance, granulométrie, ainsi que des observations en MET et AFM ont été effectuées. Cela nous a permis de caractériser la structure des agrégats ainsi obtenus et d'évaluer les influences relatives de la masse moléculaire du polymère ainsi que de sa concentration et de la présence/absence de surstructures sur l'agrégation de cellules bactériennes. Des mesures d'élasticité, de constante de raideur et de pression de turgescence ont été effectuées par spectroscopie de force, ce qui nous a permis de caractériser les propriétés nanomécaniques des agrégats. Dans un second temps, les suspensions floculées ont été déshydratées par centrifugation, procédé mis en oeuvre dans certaines station d'épuration. Des mesures d'élasticité et de viscosité (gradient de cisaillement infini) ont été effectuées par rhéologie. La corrélation de celles-ci avec des mesures de siccité nous a permis de conclure à un impact important des surstructures, de la masse moléculaire et de la concentration en polymère sur la déshydratation des boues biologiques / After dewatering, a biological sludge still contains an average water content of 70%, thus causing huge environmental problems. To achieve a better understanding of the mechanisms underlying physicochemical interactions inducing water retention in the sludge, the bacterial sludge was modeled by a pure strain producing or not surface appendages, depending on the growth temperature. These bacterial suspensions were flocculated by polyethyleneimine of various molecular weights. Measurements of optical density, electrophoretic mobility, conductivity, pH, absorbance, particle size, as well as AFM and TEM observations were performed. This allowed to characterize aggregates structures and to estimate the influence of molecular weight and concentration of polymer and presence/absence of surface appendages. Measurements of elasticity, spring constant and turgor pressure were carried out by force spectroscopy allowing to characterize nanomechanical properties of aggregates. In a second step, a dewatering of these flocculated suspensions was performed by centrifugation, process used in some wastewater treatment plants. Measurements of elasticity and viscosity were carried out by rheology. Correlations with dryness measurements allowed to conclude that the presence/absence of surface appendages, and also the molecular weight and concentration of the polymer have a significant impact on biological sludge dewatering

Les structures poreuses tridimensionnelles fonctionnelles possèdent un fort potentiel dans de nombreuses applications biomédicales. Nous avons ainsi orienté nos travaux vers l'élaboration de nouveaux matériaux capables de répondre à plusieurs critères pour l'ingénierie tissulaire osseuse. Du fait de leur biodisponibilité, leur biocompatibilité et leur biodégradabilité, les poly(3-hydroxyalcanoate)s (PHAs) présentent des propriétés particulièrement adaptées pour ce type d'application. Dans un premier temps, nous avons développé de nouvelles stratégies contrôlées, rapides et aisées, de synthèse de copolymères à blocs à base de PHAs ainsi que de production d'oligoesters par activation sous micro-ondes. Par ailleurs, l'absence d'effet « non-thermique » des micro-ondes sur la polymérisation par ouverture de cycles du D,L-lactide a également été démontrée grâce à une investigation systématique. Dans un second temps, l'élaboration de divers matériaux tridimensionnels nanofibreux par électrofilage (« electrospinning ») a été réalisée afin de fabriquer des structures à base de PHAs de différentes morphologies avec la formation de fibres dans une large gamme de diamètres ou encore avec des topographies de surface contrôlées (nanopores ou rainures). Plusieurs stratégies de fonctionnalisation superficielle ont été également mises au point telles que le dépôt de nanoparticules d'hydroxyapatite selon un procédé original couplant les techniques de l' « electrospinning » et de l' « electrospraying », ou encore le « co-electrospinning » de la gélatine. De nouvelles approches de couplage covalent de molécules en surface des fibres de PHAs par chimie « click » ou par ouverture de fonctions époxyde préalablement introduites ont également été développées. Enfin, des investigations biologiques in vitro ont permis de mettre en lumière les potentialités de ces nouveaux matériaux nanofibreux comme supports de culture cellulaire à travers l'évaluation de l'adhérence, la prolifération et la différentiation de cellules souches mésenchymateuses humaines (hMSCs) pluripotentes vers un phénotype ostéoblastique / Functional three-dimensional porous scaffolds possess a high potential in many biomedical applications. We have thus oriented our work toward the elaboration of new materials able to meet several criteria for bone tissue engineering. Due to their renewability, their biocompatibility, and their biodegradability, poly(3-hydroxyalkanoate)s (PHAs) exhibit properties particularly suitable for this type of application. First, we have developed novel controlled strategies that are rapid and straightforward for the synthesis of PHA-based block copolymers as well as for the production of oligoesters upon microwave activation. Moreover, the absence of “non-thermal” microwave effect in the ring-opening polymerization of D,L-lactide was also demonstrated through a systematic investigation. Second, the elaboration of miscellaneous three-dimensional nanofibrous materials by electrospinning has been performed to produce PHA-based frameworks with different morphologies through the formation of fibers in a wide range of diameters or with controlled surface topography (nanopores or channels). Several strategies for surface functionalization have also been implemented, such as the deposition of hydroxyapatite nanoparticles by an original combination of the electrospinning and electrospraying techniques or by the co-electrospinning of gelatin. New approaches toward covalent coupling of molecules on the PHA fiber surface by “click” chemistry or by ring-opening of previously introduced epoxide groups have also been developed. Lastly, in-vitro biological investigations have highlighted the potential of these new nanofibrous materials as cell culture supports through the evaluation of the adhesion, proliferation, and differentiation of pluripotent human mesenchymal stem cells (hMSCs) toward an osteoblastic phenotype

Dans ce travail, nous nous proposons d'étudier la cognition sociale chez les sourds en distinguant les aspects perceptifs et cognitifs selon le modèle proposé par Tager-Flusberg et Sullivan (2000). La surdité nous permet d'aborder l'influence des facteurs environnementaux sur le développement des composantes socio-perceptive et socio-cognitive ; nous ciblons nos recherches sur les enfants sourds nés de parents entendants, éduqués dans des écoles ordinaires et portants des prothèses auditives. La première question à laquelle nous tenterons de répondre est la suivante : le manque de communication avec l'entourage familial pendant les premiers mois de vie, en lien avec le contexte particulier de la surdité dans un milieu entendant, a-t-il une influence sur le développement de la composante socio-perceptive ? Nous étudions cette question avec deux expériences impliquant la perception des visages et des émotions ; ces tests nous permettent de mettre en évidence les performances et les stratégies de traitement utilisées. Nous recherchons d'une part, l'utilisation du processus configural et l'effet de focalisation de l'attention sur la région des yeux au cours d'une tâche de jugement de similarité entre visages et d'autre part, l'effet de traitement automatique de la colère avec une tâche de recherche visuelle. La deuxième question soulevée est relative au développement de la composante socio-cognitive, et notamment aux capacités liées à la théorie de l'esprit. Les possibilités croissantes d'intégration du discours, notamment grâce aux prothèses auditives, permettraient-elles le développement des capacités nécessaires à la compréhension des états mentaux d'autrui ? / In this thesis, we aimed to study the socio-perceptive and the socio-cognitive components of social cognition (Tager-Flusberg et Sullivan, 2000) in deaf children. Deafness give us the possibility to assess environmental factors' influence on the development of these components. To do so, we focus our studies on deaf children born from hearing parents, equipped with auditory protheses, and educated in ordinary schools. First, one of the main issue of the current studies is to assess whether the lack of communication with family during the first months of life, in line with the particular context of deafness in a hearing environment, have a significant impact on the socio-perceptive component. Experiments 1 and 2 were designed to assess this issue. Participants had to respond with two experiences related to faces and emotion perceptions ; those tests allow us to show the performances and the strategies of the treatment used. On a side, we are looking for the inversion effect and the eyes area focus effect during a test of faces' similarities judgment, and another side the angry automatic effect with a visual search test. The second question studied is related to the development of the socio-cognitive component, and especially on capacities of theory of mind. Could the improvement of internalization of speech, using auditory protheses, permit the development of the capacities needed to understand the state of mind of another? Or in contrary, are the possibilities to exchange precociously about his own state of mind needed to develop socio-cognitive component?

Des études in vitro ont été menées pour évaluer les effets biologiques potentiels de deux types d'ondes radiofréquences. Dans une première partie, nous avons étudié les ondes radiofréquences (300 et 500 MHz) utilisées en imagerie médicale à haute résolution (IRM). Ces ondes sont en régime impulsionnel (de l'ordre de la milliseconde) et avec des puissances crêtes élevées (E= 1.8 kV/m). Toutefois, il n'existe actuellement aucune donnée dans la littérature sur l'impact biologique éventuel de ce type de signaux. Dans ce travail de thèse des cellules gliales humaines (U251 MG) en culture ont été exposées pendant 45 minutes, ou 2 heures, en condition athermique, et plusieurs analyses biologiques ont été réalisés : expression génique d'une batterie de gènes biomarqueurs du stress cellulaire et analyse par microscopie de l'intégrité cellulaire. Quel que soit le test utilisé, les résultats ont toujours été négatifs. Ceci montre qu'aucun stress cellulaire n'a eu lieu lors de l'exposition des cellules à une onde électromagnétique de 300 ou 500 MHz, de forte puissance crête. La seconde partie de ce travail de thèse porte sur l'évaluation des effets des ondes millimétriques (OMM) à 60,4 GHz, en cas de stress énergétique. Nous avons étudié l'impact de l'exposition aux OMM, en présence ou en absence de 2-déoxy-glucose, sur la production d'ATP, le potentiel redox (NADPH) et l'expression génique. Par une approche transcriptomique, nous avons observé qu' un traitement au 2-déoxy-glucose, induit une forte réponse cellulaire. La co-exposition aux OMM modifie faiblement cette réponse génique (4 gènes sur 523 semblent être différentiellement exprimés). Par contre, l'exposition est sans effet sur le potentiel redox ou sur la production d'ATP. / In vitro studies were conducted to evaluate the biological effects of two types of radiofrequency waves. In the first part, we studied the radiofrequency (300 and 500 MHz) used in medical imaging at high resolution (MRI). These radio waves are pulsed (millisecond) with strong peaks power (E = 1.8 kV/m). However, there is currently no data in the literature, on the potential biological impact of such signals. This thesis examines whether exposure to this type of signal, may or may not, trigger a cellular stress. Human glial cells (U251 MG) in culture were exposed for 45 minutes or 2 hours in athermal conditions, and several biological tests were performed: gene expression of stress biomarkers or cell integrity by Cellomics technology. Whatever the test used, no significant modification was observed between the control and the exposed cells. This strongly suggests that no cellular stress occurred during the exposure of cells to high peak power RF pulses. The second part of this thesis specifically examines the effect of millimeter waves (MMW) at 60.4 GHz in cells deprived from glucose. We investigated whether exposure to MMW, in the presence or absence of 2-deoxy-glucose has an effect on ATP production, redox potential (NADPH) and gene expression. We found no genes differentially expressed between the sham control and the exposed cells. In contrast, when cells are submitted to a metabolic stress (treated with 2dG), we found that MMW radiation significantly modifies the gene expression (4 genes out of 523 are differentially expressed). However, OMM exposure has no effect on the redox potential or ATP production.

Les membranes biologiques sont impliquées dans divers mécanismes comme la reconnaissance moléculaire ou encore la fusion membranaire. Les lipides, principaux composants des membranes, sont inhérents à ces processus cellulaires, mais leur organisation et leur rôle fonctionnel au sein de ces systèmes sont très complexes. Dans ce travail, nous avons utilisé des modèles membranaires mimant ces systèmes biologiques pour identifier les interactions mises en jeu avec divers agents exogènes (AEs), en utilisant la microscopie à force atomique (AFM). Nous avons donc travaillé sur deux AEs différents qui interagissent potentiellement avec ces membranes. Le premier intervient directement dans le cadre de l'étude du paludisme. Le mécanisme moléculaire de cette maladie (impliquant probablement des structures lipidiques) n'étant pas clair, la compréhension de celui-ci faciliterait le développement de nouvelles molécules antipaludiques et/ou cibles thérapeutiques. Parallèlement notre étude s'est portée sur l'interaction des nanoparticules (NPs) de TiO2, notre second AE, avec les membranes. Très utilisées dans l'industrie, ces NPs de TiO2 pourraient avoir un impact sur la santé humaine, en interagissant notamment avec les membranes cellulaires. Des techniques biophysiques classiques ont tout d'abord été utilisées pour évaluer l'interaction de l'AE avec des systèmes biomimétiques. Ensuite, lorsque celle-ci est prouvée, l'AFM est utilisée pour visualiser les changements morphologiques des modèles membranaires en présence de ces AEs. Ainsi, pour chaque AE, nous avons finalement suggéré un mécanisme d'interaction afin de répondre aux problématiques soulevées. / Biological membranes play a crucial role as a biological barrier but, paradoxically, they were involved in various precesses : as a molecular recognition, enzymatic catalysis, or membrane fusion. Lipids, as a main component of membranes, are entailed in these process but composition, organization, and functional role in these biological systems are quite complex. Here, we use lipid models mimicking biological membrane to identify their interaction mechanisms with various exogenous agents (EAs) like peptides, nanoparticules, drugs, proteins, using atomic force microscopy (AFM). In this project, we worked on two different molecules which interact potentially with biological membrane. The first one was a molecule directly implicated in malaria disease. In fact, the molecular mechanism, probably involving lipid membranes, is still unclear. The understanding of this mechanism would participate to find new antimalarial drug or new therapeutic targets. The second EA studied was titanium dioxide nanoparticules (TiO2 NPs). Widely used in industry, this product from nanotechnology's development could have an impact on human health, whose potential toxicity mechanism still unknown. Biophysical techniques such as fluorescence spectroscopy, Langmuir monolayer were used to evaluate the potential interaction of the EAs with biomimetic membranes. Then, when the interaction was proved, AFM was used in order to visualize the effects inferred by these EAs. Using supported lipid bilayers, we imaged their behavior after injection of the EA concerned, at the nanometer scale. For each EA, we could suggest a mechanism of interaction and respond to the issues raised.

Ce travail de thèse consacré à la chimie de Zingiberaceae est divisé en deux parties distinctes.Dans la première partie, une étude phytochimique des rhizomes d’une plante africaine, Aframomum sceptrum K. Schum., couramment employée en Côte d’Ivoire, a été réalisée. Deux nouveaux composés, nommés sceptrumlabdalactone A et sceptrumlabdalactone B ont été isolés. Ce sont des composés terpéniques type labdane. Le sceptrumlabdalactone B est fortement actif contre L. donovani, avec une CI50 proche de celle de la pentamidine.L’extraction de l’huile essentielle des rhizomes a également été réalisée par hydrodistillation. L’analyse de l’huile par GC-MS a montré la présence de mono- et de sesquiterpènes avec une quasi-absence de monoterpènes aromatiques. L’évaluation des activités biologiques de l’huile a montré une activité contre les bactéries à Gram positif, et dans une moindre mesure, contre les bactéries à Gram négatif. Une forte activité trichomonicide a aussi été constatée.La deuxième partie, est consacrée à la curcumine. Ce diarylheptanoïde, est fréquent dans plusieurs Curcumas, Des analogues originaux, par exemple prénylés ont été préparés. Plusieurs activités biologiques (activités antiparasitaires, antibactériennes, anti-inflammatoires, anti-agrégation de la protéine β-amyloïde) ont été évaluées in vitro. L’activité anti-inflammatoire apparait différente de celle du produit de départ pour un des analogues.De même, la désaromatisation oxydante de la curcumine et ses analogues a permis l’accès en une ou deux étapes à des composés originaux à pharmacophore largement modifié.Des nanoparticules à base de "curcumine-squalénisée" ont également été préparées afin de surmonter le problème de la faible biodisponibilité de la curcumine. L’activité leishmanicide in vitro semble prometteuse. / During our research for fighting human African trypanosomiasis (sleeping sickness), two approaches were employed; firstly the traditional use of plants, secondly the synthesis of original derivatives of curcumin.In the first part, a bioguided fractionation of a methanolic extract of the rhizomes of Aframomum sceptrum K. Schum (Zingiberaceae) allowed the isolation of five compounds, including new labdanes, named sceptrumlabdalactone A and sceptrumlabdalactone B successively. Sceptrumlabdalactone B was reasonably active against T. brucei brucei, and strongly active against L. donovani, with IC50 close to that of pentamidine.The essential oil from the rhizomes of the species might also contribute to its biological activity. It was obtained by hydrodistillation and analyzed by GC–MS. Its major constituents were β-pinene, caryophyllene oxide and cyperene. It exhibited strong bactericidal activity against Gram-positive bacteria. It only showed moderate bacteriostatic activity against Gram-negative bacteria. Remarkable activities against T. b. brucei and Trichomonas vaginalis were also observed.The second part is devoted to curcumin. This diarylheptanoid, is common in several Curcuma spp.Structural modifications and preparation of nanoparticles of curcumin were carried out to increase its activities and/or overcome the problem of the low bioavailability of this compound.Original analogs, e.g. prenylated curcumins were prepared. Several biological activities (antiparasitic, anti-inflammation, Inhibition of β–amyloid aggregation, etc) were evaluated in vitro.Similarly, the oxidative dearomatization of curcumin and its analogues allowed the access to novel original compounds.Finally, the coupling of curcumin and squalene was achieved. The resulting molecules were able to form spherical nanoassemblies that may overcome bioavailability issues. Antiparasitic, antibacterial, and cytotoxic activities were also evaluated. The in vitro leishmanicidal activity seems promising.

Un biomarqueur est une molécule (ou un ensemble de molécules) présente dans l’organisme qui témoigne de l’apparition d’un processus pathologique. Il permet ainsi de dépister une maladie, d’en prédire sa gravité ou encore d’évaluer l’efficacité d’un traitement. Les liquides biologiques représentent des milieux de choix pour la recherche de biomarqueurs en pathologie humaine car leur collection est habituelle dans la prise en charge des patients et moins invasive comparée aux biopsies d’organes ou de tissus. Dans cette thèse, nous nous sommes intéressés plus particulièrement aux exosomes présents dans ces liquides biologiques. Les exosomes sont des nanovésicules dont le diamètre est compris entre 30 et 100 nanomètres. Ils sont sécrétés par tous les types cellulaires et contiennent des protéines cytoplasmiques et membranaires spécifiques de leur cellule d’origine. L’intérêt majeur des exosomes isolés à partir des liquides biologiques, est qu’ils constituent une source de biomarqueurs. Ils peuvent donc être assimilés à une « biopsie liquide ». L’analyse des exosomes pourrait compléter utilement des examens classiques de dépistage, de diagnostic et de suivi d’une pathologie. Dans le cadre de projet de cette thèse, nous avons appliqué des techniques de protéomique à haut débit pour l’analyse des exosomes. Nous nous sommes tout d’abord intéressés à l’analyse du profil protéique des exosomes urinaires dans le contexte de deux pathologies du tractus urinaire : la cystinurie et le cancer du rein. La cystinurie est une néphropathie lithiasique d’origine génétique pour laquelle il y a peu de marqueurs biologiques pouvant prédire son évolution vers l’insuffisance rénale terminale. Nous avons développé une méthode de préparation des exosomes urinaire permettant d’analyser de façon reproductible leurs profils protéiques. Nous avons appliqué cette méthode à huit patients cystinuriques et comparé les résultats aux profils obtenus chez dix sujets sains. Un panel de 38 protéines différentiellement exprimé dans les exosomes des patients a été identifié et en partie validé par Western blot. Concernant le cancer du rein à cellules claires pour lequel le diagnostic nécessite des prélèvements invasifs par biopsie, nous avons analysé les exosomes urinaires de huit patients avant et après néphrectomie. Nous avons ainsi pu mettre en évidence un panel de 25 protéines surexprimées dans les exosomes des patients. Enfin, le dernier volet de cette thèse a été consacré à l’analyse des exosomes du lavage broncho-alvéolaire provenant de patients MV, maladie d’origine génétique qui atteint principalement les poumons. L’analyse des exosomes de lavage broncho-alvéolaire pourrait permettre de donner un éclairage nouveau sur la physiopathologie de la maladie. Nous avons réalisé la comparaison des profils protéiques des exosomes de quatre patients MV, et six patients asthmatiques. L’ensemble des résultats obtenus au cours de cette thèse montre que l’analyse protéomique des exosomes issus de fluides biologiques peut aider la recherche de biomarqueurs diagnostics ou pronostics de maladies. / A biomarker is a molecule (or a cluster of molecule) which will reflect the occurrence of a pathological state, giving us the ability to detect a disease, to predict its severity or to assess drug efficiency. Biological fluids are the golden standards for biomarker research in human as they are routinely collected for patients’ follow-up and are less invasive than biopsies. During my PhD, I focused on exosomes that can be found in these biological fluids. Exosomes are nanovesicles with a diameter ranging between 30 and 100 nanometers. Exosomes are secreted by all cell types and harbor cytoplasmic and membranous proteins specific of their cells of origins. One of the major interest of exosomes enriched from biological fluids is that they represent a valuable source of biomarkers. They can be considered as a « liquid biopsy ». Their analysis could complete classical diagnosis and follow-up tools. In this project, we applied high resolution, high throughput proteomic techniques for exosomes analysis. We firstly focused on protein profiles in urinary exosomes in the context of two urinary tract diseases: cystinuria and kidney cancer. Cystinuria is an inherited autosomal recessive disease that is characterized by the formation of cystine stones in the kidneys. To date, there are no markers to predict the evolution toward end stage renal disease. We developed a method to prepare exosomes in order to reproducibly analyze their protein profiles. We applied this method to eight cystinuria patients and compared their profiles to those of ten healthy subjects. A panel of 38 differentially expressed proteins in patients were found and validated by western blots. We also applied this method to patients with clear cell renal cell carcinoma, for which invasive biopsies are necessary for clear diagnosis. We analyzed urinary exosomes form eight patients before and after nephrectomy. We were able to highlight 25 overexpressed proteins in patients’ exosomes. Eventually, the last part of my thesis was dedicated to the analysis of exosomes enriched from bronchoalveolar lavage fluid collected in cystic fibrosis patients, a disease that affects mostly the lungs. Bronchoalveolar lavage fluid exosomes analysis could give a new insight on the mechanisms of this disease. We compared protein profiles in exosomes from four cystic fibrosis patients and six asthmatic patients. The whole point of this work is to show that proteomic analysis of exosomes isolated from biological fluids could become a golden standard for the discovery of diagnosis or prognosis biomarkers.

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De nos jours, l’enjeu de la mécanobiologie ne cesse de grandir. On s’intéresse à la description des problèmes biophysiques d’un point de vue mécanique avec des approches multiéchelles. Dans ce travail, nous proposons d’étudier deux exemples mettant en évidence le rôle important de la mécanique sur des processus purement biologiques. 1) La croissance tumorale dans son stade avasculaire : nous proposons un modèle continu où le tissu tumoral est considéré capable de croître et de se déformer tout en obéissant aux lois de conservation. Nous proposons ensuite pour étudier l’effet des propriétés mécaniques du microenvironnement -où réside la tumeur- sur le développement tumoral d’intégrer certaines conditions aux interfaces tumeur/microenvironnement. 2) La reconstruction des propriétés élastiques de la cuticule d’arthropode : nous proposons un modèle multiéchelles de son comportement mécanique fondé sur la structure hiérarchique établie dans la littérature. Pour remédier à la sous-estimation du modèle des propriétés élastiques de la cuticule, nous proposons d’inclure les interfaces à certaines échelles qui pourraient améliorer la transmission des efforts aux constituants multiéchelles du composite (cuticule) et donc améliorer les propriétés élastiques macroscopiques de ce dernier. / Nowadays, the challenge of mechanobiology keeps growing. We are interested in the description of biophysical problems from a mechanical point of view with multiscale approaches.In the present study, we propose to study two examples highlighting the substantial role of mechanics on purely biological processes. 1) Tumor growth in the avascular stage: we propose a continuous model where tumor tissue is considered able to grow and to deform while obeying to conservation laws. Then, we propose to study the effect of the mechanical properties of the microenvironment- where lives the tumor- on the tumor development by integration of certain interfaces conditions tumor/microenvironment. 2) Reconstruction of the elastic properties of the arthropod cuticle: we propose a multiscale model of its mechanical behavior based on the hierarchical structure established in the literature. To remedy the under-estimation of the cuticle elastic properties of the model, we propose to include the interfaces to some scales that could improve the transmission of forces to the multiscale components of the composite (cuticle) and thus improve their macroscopic elastic properties.