Le cancer est une cause principale de décès et d'importants eorts doivent être réalisés pour vaincre la maladie. La technologie des microarrays est un puissant outil de recherche en oncologie pour comprendre les mécanismes de la progression tumorale qui est due à une perturbation de la régulation des gènes. Par conséquent, l'étude de leur niveau d'expression dans les tumeurs offre une perspective pour comprendre les mécanismes biologiques de la maladie et identier de nouveaux facteurs pronostiques et prédictifs qui aideront le clinicien à choisir la thérapie de chaque patients. Par ailleurs, les tumeurs présentent un changement du nombre de copies d'ADN dont la quantication est aussi possible par microarray. L'utilisation des données de microarray nécessite un traitement statistique approprié permettant de transformer les données brutes en données interprétables biologiquement et cliniquement. Ainsi, nous avons développé des méthodes statistiques qui visent à normaliser et extraire l'information biologique issue des microarrays dédiés à l'étude du nombre de copies d'ADN des tumeurs. Nos méthodes ont permis la caractérisation des tumeurs de haut-risque métastatique dans le mélanome uvéal. Par ailleurs, un des enjeux de l'analyse biostatistique des données de microarrays consiste en l'analyse intégrée de différents types de prols moléculaires. Ainsi, une méthode statistique qui combine les données d'expression de gènes et du nombre de copie d'ADN obtenues par microarrays a été développée dans un contexte de classication supervisée. Les propriétés statistiques de la méthode ont été étudiées et ses performances estimées sur des données simulées et réelles.

La gestion des maladies infectieuses est l'un des enjeux majeurs de santé publique, et d'autant plus important dans le contexte actuel de changements globaux (urbanisation, flux migratoires, changement climatique). Pour des maladies à dynamique cyclique comme beaucoup d'infections virales respiratoires (généralement communautaires et hivernales), une gestion adaptée requiert deux éléments fondamentaux : un réseau de surveillance dynamique de médecins de ville et hospitaliers permettant un suivi en temps réel de l'épidémie et une bonne compréhension des facteurs affectant sa diffusion dans le temps et dans l'espace. L'épidémie de grippe saisonnière sévissant en France est un système exemplaire d'infection respiratoire ayant un coût sociétal important. Les données (cliniques et virologiques) accumulées durant ces dernières années par le Réseau des GROG (Groupes Régionaux d'Observation de la Grippe) offrent une opportunité de mieux comprendre le déclenchement et la diffusion des épidémies, d'une part et de mettre en place une méthodologie transversale pouvant être rapidement transposée à d'autres infections respiratoires (émergentes) d'autre part. Mon travail de thèse a consisté dans un premier temps à évaluer l'impact de facteurs climatiques sur la propagation des épidémies de grippe et dans un second temps à estimer l'impact de facteurs de risque de la grippe (flux de mobilité de personnes, facteurs démographiques et climatiques) sur les déclenchements épidémiques. Les résultats obtenus suggèrent un impact significatif de la température et de l'humidité à la fois sur la diffusion globale et sur la variabilité intra-annuelle des déclenchements d'épidémies de grippe en France. Concernant la variabilité régionale des déclenchements épidémiques, elle serait expliquée en partie par des différences de taille de population et de proportions de jeunes (0-19 ans) ainsi que par des flux de mobilité. Ce travail a permis de confirmer et de quantifier, à l'aide de modèles mathématiques, l'impact de différents facteurs de risque de la grippe saisonnière en France. Ces conclusions offrent des opportunités intéressantes pour l'amélioration des mesures de prévention et de contrôle de la grippe en tenant en compte des facteurs mis en évidence / Infectious disease management is one of the major public health issues, and it becomes even more important in the current context of global changes (urbanization, migration flows, climate change). For periodic dynamic diseases like many respiratory viral infections (generally communal and in winter), a suitable management requires two fundamental elements : a dynamic sentinel surveillance network of general practitioners and hospital doctors allowing real-time monitoring of the epidemic; and a good understanding of factors affecting its spread in time and space. Seasonal influenza epidemic spreading in France is an exemplary system of respiratory infection having a significant social cost. Data (clinical and virological) accumulated during last years by the Réseau des GROG (Regional Influenza Surveillance Group) sentinel network offer an opportunity to better understand the onset and spread of epidemics, on the one hand and to set up a transverse methodology that can be rapidly transposed to other (emerging) respiratory infections on the other hand. My PhD work consisted firstly to assess the impact of climatic factors on the spread of influenza epidemics and secondly to estimate the impact of influenza risk factors (mobility flows, demographic and climatic factors) on epidemic onsets. Results suggest a significant impact of temperature and humidity both on the overall spread and on the intra-annual variability of epidemic onsets of influenza epidemics in France. Concerning regional variability of epidemic onsets, it might be explained partially by differences in population sizes and in young proportions (0-19 years old) as well as by mobility flows. This work confirmed and quantified, using mathematical models, the impact of various risk factors of seasonal influenza in France. These findings offer interesting opportunities to improve influenza preventing and controlling measures by taking into account the highlighted factors

De nombreuses études ont mis en évidence les effets à court terme entre la pollution atmosphérique et l’état de santé. Les principaux polluants de l’air sont les particules en suspension, le dioxyde d’azote, l’ozone et le dioxyde de soufre. Ils sont produits essentiellement par le trafic routier et les industries. La température est également associée à la santé cardiovasculaire ou respiratoire et elle peut aussi avoir un effet modificateur sur l’association entre la pollution atmosphérique et événements sanitaires. Les effets à court terme de la pollution atmosphérique peuvent être immédiats, décalés ou cumulés. Le décalage entre exposition et effet sanitaire peut être d’un à plusieurs jours. En général, on observe des effets immédiats pour les maladies cardiovasculaires et des effets légèrement décalés pour les maladies respiratoires. Les maladies cardiovasculaires sont la première cause de mortalité dans les pays industrialisés. Les facteurs de risque de ces maladies sont liés à la fois à l’environnement, aux comportements et aux caractéristiques génétiques des individus. Une association entre pollution atmosphérique, principalement les particules en suspension et le NO2, et morbi-mortalité a été mise en évidence pour les maladies cardiovasculaires suivantes :les accidents vasculaires cérébraux (AVC), les troubles du rythme et l’infarctus du myocarde (IDM). Le but de cette thèse est d’évaluer l’impact à court terme de la pollution atmosphérique sur la santé cardiovasculaire ainsi que sur la mortalité non traumatique en Wallonie et en Belgique tout en vérifiant si des effets immédiats, décalés ou cumulés peuvent être observés en fonction des sensibilités différentielles des sujets exposés. / Doctorat en Santé Publique / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Nous avons collecté et comparé les microbiotes et les microbiomes intestinaux de plusieurs dizaines de lézards de l’espèce Podarcis sicula, vivant dans des populations continentales et insulaires croates. L’une de ces populations présentait la particularité d’avoir subi un changement de régime alimentaire récent, une transition d’un régime insectivore vers un régime omnivore (à 80% herbivores) sur une période de 46 ans. Les analyses de diversité menées sur la région V4 de l’ARN ribosomique 16S de ces communautés microbiennes ont révélé que la diversité spécifique (diversité alpha) des microbiotes de lézards omnivores (enrichis en archées méthanogènes) excède celle des microbiotes de lézards insectivores. Les communautés microbiennes des lézards apparaissent en outre faiblement structurées : 5 entérotypes peuvent être identifiés au niveau du phylum, et 3 phyla majoraires (les Bactéroidètes, les Firmicutes et les Protéobactéries) sont présents dans cette espèce. Cependant, ni le régime alimentaire, l’origine spatiale ou temporelle, et le sexe des lézards ne se traduisent par des différences significatives et majeures dans les microbiotes. Des analyses linéaires discriminantes avec effet de la taille des OTUs et des reads des microbiomes fonctionnellement annotés indiquent plutôt que le changement de régime alimentaire de Podarcis sicula est associé à des changements ciblés dans l’abondance de certains composants du microbiote et du microbiome de ces lézards, nous conduisant à formuler l’hypothèse de changements ciblés des communautés microbiennes dans cet holobionte non-modèle, par opposition à des transformations plus radicales. Sur un plan plus théorique, cette thèse propose également des modèles de réseaux (réseaux de similarité de reads et graphes bipartis) susceptibles d’aider à approfondir les analyses des microbiomes. / We collected and compared intestinal microbiota and microbiomes from several Podarcis sicula lizards, which live in Croatian continental and insular populations. One of these populations has recently changed its diet over an 46 years timespan, switching from an insectivorous diet to an omnivorous one (up to 80% herbivorous). Diversity analyses of these microbial communities, based on the V4 region of their 16S rRNA, showed that the microbiota taxonomic diversity (or alpha diversity) is higher in omnivorous lizards (enrichment in methanogenic archaea) than in insectivorous ones. Besides, microbial communities seem weakly structured: 5 enterotypes are detected at the phylum level, and 3 major phyla (Bacteroidetes, Firmicutes and Proteobacteria) are present. However, neither diet, spatial or temporal origin, nor lizard gender correlate with significant differences in microbiota. Linear discriminant analyses with size effect, based on OTUs and functionally annotated reads from the microbiomes, suggest that Podarcis sicula diet change is associated to targeted changes of the abundance of some enzymes in the microbiomes. Such a result leads us to propose a hypothesis of targeted changes in the microbial communities of this non-model holobiont, instead of more radical transformations. On a more theoretical level, this thesis also proposes network models (Reads similarity networks and bipartite graphs) that can help improving microbiome analyses.

La métabolomique propose une approche basée sur l’étude d’une réponse métabolique globale et dynamique d’un organisme à des stimuli biologiques ou à des mutations génétiques et ainsi constitue un outil de recherche translationnel à fort potentiel en oncologie. Nous avons appliqué l’approche métabonomique par RMN à haut champ à l’analyse d’échantillons sanguins issus d’études cliniques coordonnées par le Centre Léon Bérard et pour la cohorte prospective E3N (Etude Epidémiologique auprès de femmes de la MGEN) dans le but d’identifier de marqueurs systémiques du cancer à partir de fluides biologiques humains. Tout d’abord, l’analyse statistique des profils métaboliques de sérums de patientes atteintes d’un cancer du sein a permis de mettre en évidence une signature métabolique discriminant les patients ayant un cancer localisé des patientes métastatiques et de révéler des biomarqueurs associés à la sévérité de ce cancer. D’autre part, cette approche permet des investigations sur les effets de la chimiothérapie. Ainsi, lors de l’étude de sérums de patients atteints d’un cancer du rein métastatique traités par une chimiothérapie expérimentale, une signature métabolique caractéristique de la modification plus rapide du métabolisme de l’hôte a été mise en évidence pour ce traitement en comparaison à deux thérapies conventionnelles. Enfin, l’analyse de plasmas sanguins issus de la cohorte E3N s’intéresse à l’identification de biomarqueurs associés à la survenue du cancer du sein et de son étiologie. Après identification et quantification des sources de variations systématiques impactant les profils métaboliques obtenus, une analyse stratifiée de la cohorte « cas prospectifs »-contrôles est présentée dans cette thèse. / Metabolomics offers an approach based on the study of a comprehensive and dynamic metabolic response of an organism to biological stimuli or genetic mutations and thus constitutes a tool for translational research with a strong potential in oncology. We applied the metabonomic approach by high field NMR for the analysis of blood samples from clinical studies coordinated by the Centre Léon Bérard and for the prospective E3N cohort ( Etude Epidémiologique auprès de femmes de la MGEN ) in order to identify systemic cancer markers from human biological fluids . First, the statistical analysis of metabolic serum profiles from patients with breast cancer has highlighted a metabolic signature discriminating patients with localized cancer and metastatic patients and reveal biomarkers associated with severity of this cancer. Furthermore , this approach allows investigations on the effects of chemotherapy. Thus, during the study of sera from patients with metastatic renal cell carcinoma treated with experimental chemotherapy, a characteristic metabolic signature of faster modification of the host metabolism has been demonstrated for this treatment in comparison to two standard therapies. Finally, analysis of blood plasma from the E3N cohort interests the identification of biomarkers associated with the development of breast cancer and its etiology . After identification and quantification of sources of systematic variations affecting the metabolic profiles obtained, a stratified analysis of the "prospective case "- controls cohort is presented in this thesis.

L'analyse de données d'expression montre qu'il est avantageux d'analyser les processus biologiques en termes de modules plutôt que simplement considérer les gènes un par un. Dans ce projet nous avons conduit une analyse non supervisée des données d'expression de gènes de plusieurs cohortes de tumeurs urothéliales en appliquant la méthode d'Analyse en Composantes Indépendantes. Plusieurs études ont démontré les meilleures performances de l'ACI par rapport à l'ACP et les méthodes de clustering, pour obtenir une décomposition plus réaliste des données d'expression en patterns d'expression pertinents et associés avec le phénotype d'intérêt.Les tumeurs urothéliales apparaissent et évoluent selon deux voies distinctes dont la probabilité de progression en cancer musculo-invasif diffère radicalement. Excepté la mutation de FGFR3 dans le groupe le moins agressif, les processus moléculaires sous-jacents n'ont pas été complètement identifiés. Le principal objectif de cette thèse était dédié aux interprétations biologiques des différentes composantes indépendantes pour aider à confirmer et étendre la liste des processus biologiques connus pour être impliqués dans le cancer de vessie.Chaque composante indépendante est caractérisée par une liste de projections de gènes et de contributions pondérées d'échantillons tumoraux . En combinant expertise biologique et comparaison des listes de gènes à des voies existantes et en étudiant conjointement l'association des composantes aux annotations cliniques et moléculaires, nous avons pu différencier les CIscausées par des facteurs techniques, tels que le prélèvement chirurgical de celles ayant des interprétations biologiques pertinentes. De plus, parmi les signaux pertinents biologiquement, cette analyse nous a permis de différencier les signaux provenant du stroma, comme la réponse immunitaire médiée par les lymphocytesB&T, de ceux produits par les tumeurs elles-mêmes, comme les signaux reliés à la prolifération ou à la différenciation. La classification des tumeurs selon leurs contributions à certaines CIs a pu être étroitement associée à des annotations anatomo-cliniques, et a mis en évidence de nouveaux sous-types de tumeur spotentiels, qui suggèrent l'existence de voies de progression supplémentaires dans le cancer de vessie. De façon similaire, l'étude des contributions de groupes de tumeurs basés sur des annotations cliniques ou moléculaires a montré différents niveaux de contamination par le stroma entre les tumeurs mutées et nonmutées pour FGFR3. La reproductibilité des composantes a été étudiée en utilisant des graphes de corrélation. La majeure partie des CIs interprétées a été validée sur trois jeux de données indépendants, et plusieurs d'entre elles ont aussi détectées dans un jeu de données de lignées cellulaires.Une deuxième étude sur le rétinoblastome a montré que nous pouvions tirer partie de l'ACI dans des contextes variés. Le rétinoblastome est initié par la perte des deux alléles du gène suppresseur de tumeur RB1. D'autres évènements génomiques non identifiés sont nécessaires à la progression de la maladie. Nous avons observé une association entre âge des patients et altérations génomiques. Les patients jeunes présentant moins d'altérations que les patients âgés, ces derniers présentant des gains du 1q et des pertes du 16q. Cette séparation des tumeurs selon l'âge est également observée sur les données d'expression, notamment en appliquant l'ACI dont l'une des composantes discrimine les patients selon leur âge. Ces résultats suggèrent l'existence de deux voies de progression dans le rétinoblastome. L'analyse des données à haut débit fournit de nombreuses listes de gènes. Afin de les interpréter, une possibilité est d'extraire les dernières publications groupées par sujets prédéfinis (fonction, localisation,...). / Practice of gene expression data analysis shows that it is advantageous to analyze biologicalprocesses in terms of modules rather than simply consider gene one by one. In this project, we conducted anunsupervised analysis of the gene expression data of several cohorts of urothelial tumors, applying theIndependent Component Analysis method. Several studies demonstrated the outperformance of ICA overPCA and clustering-based methods in obtaining a more realistic decomposition of the expression data intoconsistent patterns of coexpressed genes associated with the studied phenotypes[1, 2, 3, 4].Urothelial tumors arise and evolve through two distinct pathways which radically differ on their probabilityof progression to muscle invasion. Except the mutation of FGFR3 in the less aggressive group, theunderlying molecular processes have not been completely identified. The first and main objective of the PhDthesis was dedicated to the biological interpretation of the different independent components to help toconfirm and extend the list of biological processes known to be involved in bladder cancer.Each independent component (IC) is characterized by a list of gene projections on the one hand and weightedcontributions of tumor samples on the other hand. By combining biological expertise and comparison of theassociated list of genes to known pathways, and jointly studying the association of the components tomolecular and clinical annotations, we have been able to differentiate components that were caused bytechnical factors, such as surgical sampling, from those having consistent biological interpretationin terms of tumor biology. Moreover, among the biologically meaningful signals, this analysis allowed us todifferentiate the signals from stroma of the tumor, like immune response mediated by B- and T-lymphocytes,from the signals produced by the tumors themselves, like signals related to proliferation, or differentiation.The clustering of the tumor samples according to their contributions on some ICs can be closely associated toanatomo-clinical annotations, and highlighted new potential subtypes of tumors which suggest existence ofadditional pathways of bladder cancer progression. Similarly, the study of the contributions of preestablishedgroups of tumors based on clinical or molecular criteria showed different levels of stromacontamination between FGFR3 non-mutated and mutated tumors. The reproducibility of the components wasinvestigated using correlation graphs. The major part of the interpreted ICs was validated on threeindependent bladder cancer datasets, and several of them were also identified in an urothelial cancer celllines data set.A second study about retinoblastoma gave us the occasion to show that we can take advantage ofICA in various contexts. Retinoblastoma is initiated by the loss of both alleles of the RB1 tumor suppressorgene. Although necessary for initiation, other genomic events, that remain to be identified, are needed for theprogression of the disease [5]. We observed, as it was previously described [6], an association between age ofthe patients and levels of genomic aberrations, the younger patients having fewer alterations than the olderpatients, which generally present gain of 1q and loss of 16q. We showed that this tendency of the tumors tobe clustered into two groups of age can also be observed on the expression data by applying ICA whose oneof the component was highly correlated to the age of the patients. These results suggest the existence of twopathways of progression in retinoblastoma.The analysis of high throughput data provides many lists of genes. To interpret them, a possibility isto study the latest related publications grouped by pre-defined group of topics (function, cellular location...).To that aim, in a third study, we introduced a web-based Java application tool named GeneValorization whichgives a clear and handful overview of the bibliography corresponding to one particular gene list [7].

L'évaluation économique de nouveaux vaccins exige de modéliser la transmission infectieuse au sein de la population, et donc des hypothèses sur la structure et la répartition des contacts. Les matrices de contact obtenues à partir d’enquête de population ont été déterminées pour 8 pays européens. Mais aucune donnée de ce type n'existe à ce jour pour la France. L’étude ComesF (Contact Matrix Estimation – France) vise à combler cette lacune.MéthodologieL'enquête s’est effectuée sur 3 périodes (Février-Mars, Avril, Mai-Avril) avec 278 participants communs à la première et dernière période. Les participants devaient rapporter tous leurs contacts au cours de 2 jours consécutifs dans un journal, avec l'âge, le sexe, l'endroit, la fréquence, le type et la durée du contact.En combinant des enquêtes sérologiques de 2009 et 2013 et les données de couverture vaccinales, nous avons modélisé la séroprévalence de la rougeole, des oreillons et de la rubéole; puis extrapolé la susceptibilité selon l’âge par département à l'année d'intérêt (2016) ; enfin le potentiel épidémique et l'incidence relative selon l’âge d'une future épidémie ont été estimés.Nous avons analysé l'influence de conditions météorologiques sur les variations temporelles des matrices de contact. La population de l'étude a été analysée selon le jour et la météorologie pour estimer le nombre moyen de contacts et le potentiel de transmission estimée avec le R0. Nous avons effectué une revue systématique de la littérature sur les différences selon le genre pour la grippe, la rougeole, les oreillons et la rubéole, puis exploré l'impact du genre sur les matrices de contact et la modélisation des maladies infectieuses.Résultats2033 participants ont rapporté 38881 contacts (médiane pondérée [premier quartile-troisième quartile] : 8 [5–14] par jour) et 54378 contacts avec les contacts professionnels supplémentaires (9 [5–17]). Contrairement à l'âge, le genre, la taille du foyer, les vacances scolaires, le week-end et l'activité professionnelle, la période de l'année influait peu le nombre de contacts ou les schémas de contact. Les schémas de contact étaient influencés par l'âge indépendamment du lieu de contact, et par le genre, les femmes ayant 8 % plus de contacts que les hommes. La plupart des contacts avaient lieu à la maison et à l'école, mais l'ajout des contacts professionnels modifiait la structure des schémas de contact. Les vacances scolaires et les week-ends réduisaient le nombre de contacts, et le R0 de 33 % et de 28 %, respectivement. Le risque pour les Oreillons et la Rubéole concerne surtout le Sud Est et le Centre de la France, alors que le risque pour la rougeole est plus dispersé. Le risque varie avec le genre pour la Rougeole et la Rubéole. Outre les bébés < 1 an, l’épidémie toucherait surtout les adolescents et les jeunes adultes.Les conditions météorologiques influençaient les schémas de contact différemment entre les jours de semaine ou les weekends. La correction pour analyse répétée limitait le nombre de résultats significatif, mais la tendance pour un effet de la météorologie variant entre les jours de semaine et le week-end restait.Les différences de genre dans le schéma de contact pourraient expliquer en partie les différences de genre dans l'épidémiologie des maladies infectieuses. L'utilisation de données spécifiques par genre avait un impact significatif sur le résultat de la modélisation du risque d’une épidémie.Les matrices de contact françaises partageaient de nombreux points communs avec les autres matrices européennes, notamment avec un impact substantiel des fermetures d’école en cas d’épidémie sur la progression de l’épidémie. Le risque d'une nouvelle épidémie de rougeole persiste, mais prédomine pour les oreillons. L'effet des conditions climatiques sur les schémas de contact était modeste, voire négligeable. L’utilisation des données spécifiques par genre est à considérer en modélisation. / The economic evaluation of new vaccines requires the modeling of infectious disease transmission within a population, which in turn requires some assumption of specific mixing patterns. Matrixes generated from social contact studies were determined for 8 European countries. To date, no such data exist for France. The ComesF study (Contact Matrix Estimation – France) aimed to fill this gap.MethodologyThe survey was carried out over 3 different periods (Feb-Mar, Apr, Apr-May) with 278 participants common to the first and the last periods. Participants had to list all their contacts for 2 consecutive days in a diary, with the age, sex, location, frequency, type and duration of the contact, from which we estimated French contact matrixes.Combining cross-sectional serological surveys from 2009 and 2013 and vaccine coverage information, we have determined an optimal model for the serology of measles, mumps and rubella for the year of the data collection; age-dependent susceptibility by department was then derived to the year of interest (2016), and effective reproduction number and age-dependent relative incidence of a potential outbreak were estimated using the French contact matrixes.We analysed the influence of meteorological conditions on the temporal variations in mixing patterns. The population of the study was split according to the day and the weather at the time when the diary was filled in. The mean number of contacts and the potential for transmission summarized with R0 were calculated for type and location of contact under different weather conditions.We conducted a systematic review on gender differences in infection focusing on influenza, measles, mumps and rubella. Finally, we provided an exploration of the impact of gender on mixing patterns, and eventually the potential implication for modelling.ResultsThe 2033 participants reported 38 881 contacts (weighted median [first quartile-third quartile]: 8[5–14] per day), and 54 378 contacts with supplementary professional contacts (9[5–17]). Contrary to age, gender, household size, holidays, weekend and occupation, the period of the year had little influence on the number of contacts or the mixing patterns. Contact patterns were highly assortative with age, irrespective of the location of the contact, and gender, with women having 8% more contacts than men. Although most contacts occurred at home and school, the inclusion of professional contacts modified the structure of the mixing patterns. Holidays and weekends reduced the number of contacts dramatically, and as proxies for school closure, reduced R0 by 33% and 28%, respectively.The risk for Mumps and Rubella mainly concerned southeastern and south central France, while the risk for measles was more scattered over the country. Risk differed with gender for Measles and Rubella. Besides infants under 1, the highest share of participation would concern teenagers and young adults.The weather had a differential effect on social mixing according to the type of day, notably weekdays and weekend. But correction for repeated analysis made some results no more significant, although the trend for a differential effect between weekdays and weekend remained.Gender differences in social mixing might explain some gender differences in infectious disease epidemiology. Using gender-specific susceptibility and gender-specific contact matrixes had a significant impact on the result of the modeling. Despite the differences, French contact matrixes shared many aspects with those of other European countries. Notably, school closures were likely to have a substantial impact on the spread of close contact infections in France. While the risk of a new Measles outbreak persists, it predominates for Mumps. The effect of weather on social mixing was mild, if not negligible. Gender differences in modelling should be emphasized.

Cette thèse est dédiée aux développements méthodologiques et applications de la métabolomique par Résonance Magnétique Nucléaire (RMN) à très hauts champs. La première partie de ce manuscrit est dédiée à une présentation générale de la métabolomique par RMN. Nous décrivons ensuite les résultats obtenus concernant l’introduction d’une technique à dimensionnalité réduite pour la caractérisation des mélanges complexes, dénommée spectroscopie RMN par projections ciblées. La seconde partie de ce manuscrit décrit les résultats de trois études métabolomiques portant sur des populations humaines. La première analyse démontre que les échantillons de sérum collectés dans le cadre de la cohorte européenne prospective internationale EPIC sont appropriés pour une étude métabolomique. Les deux études suivantes recherchent une signature métabolique dans le sérum du cancer du sein métastatique et une signature plasmatique potentielle pour différentes pathologies hépatiques comme le carcinome hépatocellulaire. La troisième partie de cette thèse est dédiée à l’étude d’organismes modèles. La première étude caractérise les différences métaboliques systémiques entre quatre souches de rats couramment utilisées comme contrôles en génétique. Dans la seconde analyse, nous étudions les effets du vieillissement physiologique chez Caenorhabditis elegans (C. elegans), observons que le processus de restriction alimentaire tamponne les modifications métaboliques associées au vieillissement et que des perturbations du métabolisme de la phosphocholine corrèlent avec l’espérance de vie. La troisième étude caractérise des modifications métaboliques importantes chez un mutant de C. elegans, pour le gène ahr-1, suggérant un rôle dans le développement et le vieillissement. Enfin, nous étudions les effets au niveau métabolique de l’interaction entre la protéine endogène E4F1 et la protéine virale HBx dans des cellules hépatiques infectées par le virus de l’hépatite B. / This thesis is dedicated to developments and applications of metabolomics, exploiting high field NMR spectroscopy. The first part is dedicated to a general presentation of metabolomics. We also report results about the introduction of reduced dimensionality techniques for the characterization of complex mixtures, coined targeted projection NMR spectroscopy. The second part of this manuscript reports results about three different metabolomic studies carried out in human populations. The first analysis demonstrates the suitability for metabolomics of serum samples collected in the framework of the European Prospective Investigation into Cancer and Nutrition (EPIC) study. The second study investigates a serum metabolic signature of metastatic breast cancer. The last analysis establishes potential plasma metabolic signatures for different liver pathologies, like hepatocellular carcinoma. The third part of this thesis is dedicated to the characterization of various model organisms. The first study presents a characterization of plasma and urine metabolic differences between four rat strains commonly used as controls in genetic studies. In the second study, we investigate the effects of physiological aging in Caenorhabditis elegans (C. elegans) and observe that dietary restriction buffers metabolic changes associated with aging. We further identify that perturbations in phosphocholine metabolism correlate with life expectancy. The third analysis of this part characterizes the ahr-1 C. elegans mutant, showing strong metabolic changes in ahr-1 mutants, which suggest an involvement in development and aging processes. We finally investigate in the last study the effects at the metabolic level of the interaction between an endogenous protein E4F1 and a viral protein HBx in liver cells infected by hepatitis B virus.

Le nombre considérable d'interactions protéine-protéine (PPIs) existant au sein d'un organisme, ainsi que leur implication cruciale dans la vie cellulaire et dans de nombreuses pathologies, font des PPIs un immense réservoir de cibles potentielles pour la recherche de médicaments. Les PPIs sont aujourd'hui sur le devant de la scène grâce au développement de méthodologies innovantes et la validation récente de molécules chimiques modulant ces interactions dans des essais précliniques.L'étude des modulateurs d'interactions protéine-protéine (PPIM), a des implications tant dans la recherche fondamentale que thérapeutique. Les PPIMs peuvent aider à la compréhension des réseaux d'interactions. Elles permettront également de faire émerger de nouvelles familles d'agents thérapeutiques actifs dans diverses pathologies.Mon travail de thèse a principalement porté sur deux aspects de l'étude de l'inhibition des PPIs. D'une part, l'étude de l'implication des divers paramètres physicochimiques gouvernant une PPI dans sa capacité à être modulée (étude dite de la « druggabilité »), m'a amené à participer à la création d'une base de données structurale des interactions protéine-protéine : 2P2IDB (http://2p2idb.cnrs-mrs.fr/). D'autre part, j'ai contribué à l analyse de l'espace chimique des molécules présentes dans la base de données 2P2IDB. Nous avons défini la « Rule Of 4 » comme ligne de conduite pour caractériser ces molécules. Nous avons de plus utilisé le SVM afin de créer un protocole innovant (2P2IHUNTER) qui nous a permis de filtrer de grandes collections de composés afin de créer des chimiothèques dédiées aux PPIs. / The number of protein-protein interactions (PPIs) existing in an organism, and their crucial implication in cellular life and in many pathologies, demonstrates the importance of PPIs as a large reservoir of potential targets for medicinal research. Neglected for a long time by both pharmaceutical companies and academic laboratories because they were historically classified as difficult targets, PPIs are now getting into the groove due to the development of innovative methodologies and the growing number of small molecule compounds modulating these interactions.The study of PPI modulators has implications in both fundamental and therapeutics research. On the one hand, PPI modulators can be used in basic research to decipher the role of PPIs in biological networks. On the other hand, they represent a valuable source of new families of therapeutic agents in pathologic processes.In the first part of my PhD, I contributed to the development of a structural database dedicated to protein-protein interactions: 2P2IDB (http://2p2idb.cnrs-mrs.fr/). The interface descriptors of protein-protein interfaces which are typical of complexes present in 2P2IDB have been used to develop a qualitative scoring function to assess the ‘druggability' of PPI targets.In the second part of my PhD, I contributed to the analysis of the chemical space of PPI inhibitors present in the 2P2I database using chemoinformatics tools. We defined the ‘Rule-of-4' as a guideline to characterize these compounds. We have used support vector machine approaches to elaborate a protocol: 2P2IHUNTER, which allows filtering large collection of compounds to design chemical libraries dedicated to PPI targets.

Les patrons de diversité caractérisent la structure de la diversité des communautés, c'est-à-dire sa valeur, sa distribution et son changement dans l'espace et le temps. Leur étude peut amener des informations importantes sur les processus écologiques qui en sont à l'origine. Cependant de nombreuses hypothèses de travail sont faites lors de leur analyse. L'idée générale de cette thèse est qu'en remettant en cause ces hypothèses, un certain nombre de développements liés aux indices de diversité et aux modèles nuls deviennent possibles et permettent de mieux comprendre les processus écologiques à l'origine des patrons de diversité fonctionnelle ou phylogénétique. Le premier chapitre est consacré à l'étude des patrons de diversité fonctionnelle des communautés végétales alpines à de multiples échelles spatiales et organisationnelles. Le second chapitre s'intéresse aux perspectives méthodologiques amenés par les nombres de Hill. Dans le dernier chapitre, on s'intéresse aux enjeux méthodologiques d'un nouveau type de données de communautés : l'ADN environnemental. / Patterns of community diversity refers to the structure of diversity, i.e. its quantification, its distribution and its turnover in space and time. Its study is likely to shed the light on the assembly rules that determined the structure of communities. However, numerous ecological assumptions are often made when studying diversity patterns. What motivated the work was the perspective that by relaxing these assumptions, a number of developments linked to diversity indices and null models are possible and can help to understand the impact of multiple ecological processes on phylogenetic and functional diversity patterns. In a first part we studied the pattern of functional diversity of alpine plant communities as a function of spatial and organizational scales. In the second part, we studied the methodological perspectives brought by the Hill numbers. In a third part, we addressed the main methodological issues of a new type of community data: environmental DNA.