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Understanding mechanisms regulating the assembly of ecological communities is a major goal of community ecology. I combined experimental and theoretical approaches to investigate the influences of various ecological factors on the assembly of protist communities. My research included three experimental studies and one theoretical study. Two experimental studies used freshwater heterotrophic ciliated protists as model organisms to examine how species dispersal across local communities and functional and phylogenetic diversity of the species pool influence historical contingency of the assembled communities, respectively. The results of the first experiment showed that the differences in species colonization history led to alternative community states that substantially differed in species composition and abundances, regardless of the level of species dispersal. The results of the second experiment showed that historical contingency, measured by beta diversity and the strength of inhibitive priority effects decreased as phylogenetic and functional diversity of the species pool increased. In the third experimental study, I used the same model system and observed positive relationships between phylogenetic diversity and temporal stability of community biomass. These positive relationships are likely due to the reduced competition among species and increased asynchronous species responses to environmental changes under higher phylogenetic diversity. The theoretical study explored how phytoplankton and zooplankton coevolution drives species diversity patterns along productivity gradients in a mathematical model system. I explored the conditions for evolutionary divergence in phytoplankton and zooplankton and the consequent productivity-diversity relationships (PDR) using the theory of adaptive dynamics and numerical simulations. The results of numerical simulations showed that the coevolutionary dynamics of phytoplankton and zooplankton can generate transient unimodal or positive PDRs, and positive PDRs when the systems reach steady states. The findings of my research suggest an important role of traits and species ecological difference in understanding causes and consequences of biodiversity in community ecology.

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De plus en plus d’études impliquent la signalisation Wnt/Frizzled (Wnt/Fzd) dans la formation des vaisseaux. La première partie de ce manuscrit démontre d’ailleurs que la signalisation Wnt, via son régulateur sFRP1 et un de ses ligands, Wnt4, potentialise les effets angiogéniques des cellules souches mésenchymateuses lors de l’angiogénèse. Le récepteur Frizzled4 (Fzd4), lui, est impliqué dans le développement vasculaire de la rétine puisque la délétion du gène fzd4 révèle une malformation du réseau vasculaire rétinien secondaire et tertiaire. Le but de ce travail a été d’étudier l’implication de Fzd4 dans la régulation de la morphogenèse vasculaire chez l’adulte. Il s’avère que Fzd4 présente un profil d’expression plutôt artériel, et que la délétion de ce gène empêche la formation d’un réseau artériel normal des organes périphériques. Des études in vitro réalisées sur des cellules vasculaires primaires ont mis en évidence plusieurs altérations de leurs propriétés angiogéniques. Cette étude a donc démontré un rôle central de Fzd4 dans la croissance vasculaire. Fzd4 régule les propriétés des cellules vasculaires mises en jeu dans l’angiogenèse, et régule la morphogenèse des ramifications vasculaires in vivo. Pour identifier et comprendre les mécanismes moléculaires induits par le récepteur Fzd4, une étude sur la protéine centrale du système Wnt/Fzd, l’isoforme Dishevelled (Dvl), et sur ses partenaires intracellulaires, a été initiée. Les premiers résultats suggèrent que les isoformes 1 et 3 de Dvl participent via Fzd4 à l’activation de la voie canonique nécessaire à la prolifération cellulaire. De plus, certains partenaires intracellulaires de Dvl3 ont pu être sélectionnés par une méthode de double hybride réalisée chez la levure. / Growing evidences link Wnt/Frizzled (Wnt/Fzd) pathway to proper vascular formation. The first part of this manuscript shows besides that Wnt pathway, via its regulator sFRP1 and one of its ligands, Wnt4, potentiates mesenchymal stem cells angiogenic properties during angiogenesis. An other Frizzled receptor (Fzd), Fzd4, has been shown to be implicated in retinal vascular formation because inactivation of the fzd4 gene revealed a malformation of the secondary and tertiary retinal vascular network. Here, we investigated the involvement of Fzd4 in adult vascular morphogenesis regulation. Fzd4 present an arterial vascular pattern, and the deletion of fzd4 impairs a normal arterial network formation in peripheral organs. In vitro studies on primary vascular cells show several alterations on their angiogenic properties. This study reveals a central role of Fzd4 in vascular growth. Fzd4 regulate angiogenic vascular cell properties and vascular branching morphogenesis in vivo. To further understand molecular mechanisms induced by Fzd4, we started to study the Wnt/Fzd central protein, Dishevelled (Dvl), and its intracellular partners. First results suggest that Dvl 1 and 3 isoforms would participate with Fzd4 to activate Wnt canonical pathway implicated in cell proliferation. Moreover, some Dvl3 partners could be selected by a yeast two-hybrid method.

La théorie des processus de branchement multi-type en environnement i.i.d. est considérablement moins développée que dans le cas univarié, et les questions fondamentales ne sont pas résolues en totalité à ce jour. Les réponses exigent une compréhension profonde du comportement des produits des matrices i.i.d. à coefficients positifs. Sous des hypothèses assez générales et lorsque les fonctions génératrices de probabilité des lois de reproduction sont “linéaire fractionnaires”, nous montrons que la probabilité de survie à l’instant n du processus de branchement multi-type en environnement aléatoire est proportionnelle à 1/√n lorsque n → ∞. La démonstration de ce résultat suit l’approche développée pour étudier les processus de branchement uni-variés en environnement aléatoire i. i. d. Il utilise de façon cruciale des résultats récents portant sur les fluctuations des normes de produits de matrices aléatoires i.i.d. / The theory of multi-type branching process in i.i.d. environment is considerably less developed than for the univariate case, and fundamental questions are up to date unsolved. Answers demand a solid understanding of the behavior of products of i.i.d. matrices with non-negative entries. Under mild assumptions, when the probability generating functions of the reproduction laws are fractional-linear, the survival probability of the multi-type branching process in random environment up to moment n is proportional to 1/√n as n → ∞. Techniques for univariate branching process in random environment and methods from the theory of products of i.i.d. random matrices are required.

Det finns ett antal berättarmetoder inom datorspel. De vanligaste formerna som används är linjärt och förgrenat berättande, men det finns en metod som inte används i samma utsträckning, kallad emergent berättande. Detta är en typ av berättande där spelaren själv baserat på samspelet mellan spelets system kan forma sitt egna narrativ. Det är dock inte helt definierat vad emergent berättande innebär. Denna studie använder sig av en artefakt för att utforska emergent berättande med hjälp av system kallade Drama Managers som syftar till att kontrollera händelseförloppet i ett spel så det bildar ett narrativ. Syftet med studien var att utforska om en förenklad Drama Manager kunde åstadkomma ett emergent narrativ eller om den enbart skulle producera ett förgrenat narrativ. Artefakten prövades på personer insatta inom ämnena spel och narrativ och de intervjuades om deras uppfattningar av artefakten. Slutsatsen är att element av emergens kunde identifieras, men inte till den grad att artefakten upplevdes innehålla ett emergent narrativ. Kunskapen ifrån studien skulle kunna hjälpa till att definiera skillnaden mellan emergenta narrativ och förgrenade narrativ. / There are a few storytelling methods for video games. The most common forms are linear and branching narratives, but there is one method not used to the same extent, known as emergent narrative. This study uses and artifact to explore emergent narrative using systems known as Drama Managers that aim to control the sequence of events in a game to create a narrative. The purpose of the study was to explore if a simplified drama manager could produce emergent narratives. The conclusion is that elements of emergence could be identified, but the artifact could not be considered to contain an emergent narrative. This knowledge could be used to help define the difference between emergent and branching narratives.

Diese Dissertation analysiert zum ersten Mal STARD13, ein Protein mit einer RhoGAP-Domäne, und dessen Rolle als essentiellen Regulator der Pankreasarchitektur im Mausembryo. Es wird gezeigt, dass Stard13 anfangs im pankreatischen Endoderm exprimiert wird und später in den “Epithelspitzen” angereichert ist. Konditionelle Ablation von Stard13 im Mauspankreas beeinflusst die normale Epithelmorphogenese und die Organisation der “Epithelspitzen”. Das beeinträchtigt die Proliferation der Pankreasvorläuferzellen und führt zu Organhypoplasie. Dabei reguliert STARD13 örtlich und zeitlich Rho-Signale, die für die Morphogenese essentiell sind. Desweiteren werden die Mechanismen, die für die Entwicklung des Pankreasepithels in ein funktionierendes Organ notwendig sind, neu beleuchtet. Es wird zum Beispiel eine funktionelle Verbindung zwischen Rho-vermittelter Kontrolle der Epithelumgestaltung und der Determinierung der Organgröße hergestellt. Dabei spielt die reziproke Interaktion von actin-MAL-SRF and MAPK Signalen eine wichtige Rolle. / The development of functional organ architecture relies on coordinated morphogenesis and growth. In the developing pancreas, the branching epithelium is organized in discrete domains that delineate one specific domain of progenitor cells at the tip of the branches. Very little is known about branching morphogenesis in the pancreas and how it is coordinated with proliferation. This thesis presents the first analysis of the RhoGAP-domain-containing protein STARD13 and its role as an essential regulator of pancreas tissue architecture in the mammalian embryo. It is shown that Stard13 is expressed in the pancreatic endoderm and enriched at the distal tip of the branching epithelium. Conditional ablation of Stard13 expression in the mouse pancreas disrupts epithelial morphogenesis and tip domain organization, resulting in hampered proliferation of pancreatic progenitors and subsequent organ hypoplasia. Stard13 acts by regulating Rho signaling spatially and temporally during pancreas development. This thesis provides new insights into the mechanisms that shape pancreatic epithelium to create a mature organ and establishes a functional link between Rho-mediated control of epithelial remodeling and organ size determination, involving reciprocal interaction of actin-MAL-SRF and MAPK signaling.

Dans cette thèse nous considérons une population branchante générale où les individus vivent et se reproduisent de manière i.i.d. La durée de vie de chaque individu est distribuée suivant une mesure de probabilité arbitraire et chacun d'eux donne naissance à taux exponentiel. L'arbre décrivant la dynamique de cette population est connu sous le nom de splitting tree. Le processus comptant le nombre d’individus vivant au temps t est connu sous le nom de processus de Crump-Mode-Jagers binaire homogène, et il est connu que ce processus, quand correctement renormalisé, converge presque sûrement en temps long vers une variable aléatoire. Grâce à l'étude du splitting tree sous-jacent à la population via les outils introduit par A. Lambert en 2010, nous montrons un théorème central limite pour cette convergence p.s. dans le cas surcritique. Nous supposons, de plus, que les individus subissent des mutations à taux exponentiel sous l'hypothèse d'infinité d'allèles. Nous nous intéressons alors au spectre de fréquence allélique de la population qui compte la fréquence des tailles de familles dans la population à un instant donnée. Grâce aux méthodes développées dans cette thèse, nous obtenons des résultats d’approximations du spectre de Fréquence. Enfin nous nous intéressons à des questions statistiques sur des arbres de Galton-Watson conditionnés par leurs tailles. Le but est d'estimer la variance de la loi de naissance rendue inaccessible par le conditionnement. On utilise le fait que le processus de contour d'un tel arbre converge vers une excursion Brownienne quand la taille de l'arbre grandit afin de construire des estimateurs de la variance à partir de forêts / In this thesis we consider a general branching population. The lifetimes of the individuals are supposed to be i.i.d. random variables distributed according to an arbitrary distribution. Moreover, each individual gives birth to new individuals at Poisson rate independently from the other individuals. The tree underlying the dynamics of this population is called a splitting tree. The process which count the number of alive individuals at given times is known as binary homogeneous Crump-Mode-Jagers processes. Such processes are known, when properly renormalized, to converge almost surely to some random variable. Thanks to the study of the underlying splitting tree through the tools introduced by A. Lambert in 2010, we show a central limit theorem associated to this a.s. convergence. Moreover, we suppose that individuals undergo mutation at Poisson rate under the infinitely many alleles assumption. We are mainly interested in the so called allelic frequency spectrum which describes the frequency of sizes of families (i.e. sets of individuals carrying the same type) at fixed times. Thanks to the methods developedin this thesis, we are able to get approximation results for the frequency spectrum. In a last part, we study some statistical problems for size constrained Galton-Watson trees. Our goal is to estimate the variance of the birth distribution. Using that the contour process of such tree converges to a Brownian excursion as the size of the tree growth, we construct estimators of the variance of the birth distribution

In dieser Arbeit werden die Zerfälle des schwersten bekannten Leptons, des Tau, in die beiden leichteren Leptonen, Elektron oder Muon, untersucht. Die durch Elektron-Positron-Annihilation am LEP-Speicherring entstehenden Tau-Paare werden ausgewertet, um die Verzweigungsverhältnisse B_{l=e,\mu} = \frac{\Gamma(\tau\to\nu_\tau l\bar{\nu}_l)}{\Gamma_{tot}} zu bestimmen. Die Analyse erfolgt für die gesamte bei LEP~I mit dem L3-Detektor auf der Z-Resonanz aufgezeichnete Datenmenge. Aus über 160000 selektierten Tau-Zerfällen werden die leptonischen Zerfälle identifiziert und die leptonischen Verzweigungsverhältnisse gemessen: B_e = (17.806 \pm 0.104_{stat} \pm 0.076_{sys}) B_\mu = (17.342 \pm 0.110_{stat} \pm 0.067_{sys}) Das daraus bestimmte Verhältnis der Kopplungen von Elektron und Muon im geladenen schwachen Strom \frac {g_\mu}{g_e} = 1.0007 \pm 0.0051 stimmt ausgezeichnet mit der aus dem Standardmodell entsprechend der angenommenen Lepton-Universalität erwarteten Gleichheit der Kopplungen überein. Durch Vergleich der Verzweigungsverhältnisse mit der im Stan dardmodell berechneten leptonischen Zerfallsbreite \Gamma (\tau\to\nu_\tau l\bar{\nu}_l) wird ein Wert für die Tau- Lebensdauer bestimmt, der mit der direkten Messung sehr gut verträglich ist. Unter Hernahme der direkten L3-Messung der Tau-Lebensdauer wird die Universalität der Kopplungen am Wl\bar{\nu}_l-Vertex für g_\tau/g_\mu und g_\tau/g_e mit einer Genauigkeit von 6 Promille bestätigt. Aus dem Verhältnis der hadronischen zur leptonischen Zerfallsbreite des Tau wird die Kopplungskonstante der starken Wechselwirkung gemessen: \alpha_s(m_\tau)=0.324~\ pm~0.009_{Experiment}~\pm~0.017_{Theorie}Der daraus zur Masse des Z-Bosons extrapolierte Wert\alpha_s(m_\mathrm{Z}) = 0.1191~\pm~0.0009_{Experiment}~\pm~0.0019_ {Theorie}ist in exzellenter Übereinstimmung mit den direkten Messungen und bestätigt die von der QCD vorhergesagte Energieabhängigkeit der Kopplungskonstante. Die Masse m_{\nu_\tau} des Tau-Neutrinos läßt sich aus dem Vergleich der gemessenen mit einer für m_{\nu_\tau} berechneten leptonischen Zerfallsbreite begrenzen auf:m_{\ nu_ \tau} < 107 MeV (mit 95% Wahrscheinlichkeit)\end {eqnarray*} Das Verhältnis aus B_\mu und B_e ist sensitiv auf die Kopplungen an ein geladenes Higgs-Dublett und liefert eine Grenze für die Masse des geladenen Higgs-Bosons von m_{H^{\pm}} > 1.0 \tan \beta GeV (mit 95% Wahrscheinlichkeit) Hierbei ist \tan \beta das Verhältnis der Vakuumerwartungswerte beider Higgs-Dubletts. / This is a study of the decays of the heaviest known lepton, the tau, into the two lighter leptons, electron or muon. From tau pairs produced at the LEP storage ring in electron-positron annihilation the leptonic branching fractions of the tau, B_{l=e,\mu}=\frac{\Gamma(tau\to\nu_tau l\bar{\nu}_l)}{\Gamma_{tot}}, are measured. The analysis was performed using the full LEP I data sample collected with the L3 detector at centre-of-mass energies around the Z mass. Within about 160000 selected tau decays the leptonic decays were identified and the branching fractions are measured as: B_e = (17.806 \pm 0.104_{stat} \pm 0.076_{sys})B_\mu = (17.342 \pm 0.110_{stat} \pm 0.067_{sys}). It is used to test the electron-muon universality in the weak charged current couplings: \frac {g_\mu}{g_e} = 1.0007 \pm 0.0051 . The ratio of the couplings of electron and muon is in excellent agreement with the Standard Model assumption of 1. Using the Standard Model prediction for the leptonic decay width, \Gamma(tau\to\nu_tau l\bar{\nu}_l), the tau lifetime is determined, precisely confirming direct measurements. Together with the L3 measurement of the tau lifetime the universality in the couplings at the Wl\bar{\nu}_l vertex is verified for g_tau/g_\mu and g_tau/g_e at a level of 6 permille. The ratio of hadronic to leptonic tau decay width, R_tau, is calculated from the measured leptonic branching fractions, and a value of the QCD coupling constant is extracted:\alpha _s(m_tau) = 0.324~\pm~0.009_{exp}~\pm~0.017_{theory}. The value obtained by evolving \alpha_s(m_tau) to the Z mass, \alpha_s(m_\z)= 0.1191~\pm~0.0009_{exp}~\pm~0.0019_{theory}, agrees very well with direct measurements and confirms the predicted running of \alpha_s. An upper limit for the mass of the tau neutrino, m_{\nu_{tau}}, is estimated from a comparison of the measured leptonic tau decay rate to a prediction as a function of m_{\nu_tau}: m_{\nu_tau} < 107 MeV (at 95% confidence level) The ratio of B_\mu to B_e is sensitive to the couplings to a charged Higgs doublet and allows to set a limit on the mass of the charged Higgs boson m_{H^{\pm}} > 1.0 \tan \beta GeV (at 95\% confidence level), where \tan \beta is the ratio of the vacuum expectation values of the two Higgs doublets.