Dans les écosystèmes forestiers, les communautés fongiques du sol sont extrêmement diverses et de nombreux facteurs environnementaux structurent et influencent les espèces qui les constituent. Les plantes sont des éléments structurant majeurs des espèces fongiques, car elles sont à l’origine de l’enrichissement des sols en carbone. L’écologie microbienne a fortement bénéficié des apports de la biologie moléculaire, mais l’analyse de la diversité des champignons forestiers à l’échelle du peuplement reste dépendante des outils de génotypage à haut débit. Ainsi, pour permettre l’investigation à large échelle de la diversité fongique et étudier les facteurs structurant de ces communautés, nous avons développé et validé deux générations de phyloarrays basé sur l’identification moléculaire des espèces à partir de l’ADN ribosomal nucléaire. La dernière génération a été mise au point pour identifier simultanément près de 10 000 espèces issues de différents phyla du règne fongique. Pour la première fois, nous avons utilisé ces phylochips pour décrire la richesse fongique des sols forestiers et évaluer l’impact de différents arbres hôtes sur les communautés ectomycorhiziennes et ses dynamiques temporelles. Parallèlement à ce développement technologique, nous avons exploité les très récentes techniques de séquençage massif (pyroséquençage) pour générer et analyser plus de 180 000 séquences, amplifiées à partir d’échantillons d’ADN de sols issus de 6 plantations d’essences forestières différentes. Ces deux nouvelles approches confirment, par des analyses profondes de la diversité fongique, un fort impact de l’essence forestière sur la communauté fongique et une préférence d’hôte chez les espèces mycorhiziennes, comme chez les saprotrophes. A un niveau taxonomique supérieur, nos travaux montrent une distribution relativement homogène des différentes familles du sous-règne Dykaria (ascomycètes et basidiomycètes), marquant également le caractère ubiquiste des ces microorganismes. / In forest ecosystems, fungal communities are highly diverse since several environmental factors influence their richness and structure. Host plant composition is one of the major factors, as the main input of carbohydrates into soil is plant-derived. Ecological research of fungal communities was hindered by the lack of high-throughput diagnostic tools. To ease the large-scale identification of fungi, we have constructed and validated two generations of ribosomal DNA phylochips. The last generation of developed phylochips carried species-specific probes for about 10,000 fungal species spread over the whole fungal kingdom. We applied the developed phylochips to describe the impact of host trees on ectomycorrhizal communities over the time scale of one year. Furthermore, we monitored the diversity of fungal communities under six different host trees by generating over 180,000 sequences using 454 pyrosequencing approach. Results of both techniques revealed a high influence of the different tree species on soil fungal community composition, richnesse and abundance. Furthermore, host preference was observed for most of the ectomycorrhizal and saprotrophic fungi. However, host preference appeared mainly on species level, but not on family level showing also the ubiquistic character of some of the microorganisms.

Les fréquences de fonctionnement des transistors des dernières technologies silicium supérieures à 200GHz favorisent les recherches de systèmes de communication travaillant à des fréquences de plus en plus élevées. Cette montée en fréquence permet le transfert de données multi-gigabits et la conception de systèmes compacts. Un système de communication puce à puce sans fil multi-gigabits à 140GHz a été conçu afin d’améliorer voire supplanter les interconnexions filaires inter-puces dont les débits de données sont limitées. Il peut également être utilisé pour améliorer la testabilité des puces sur wafer en rendant possible le test sans contact. Les architectures de communication à annulation de bruit de phase de type self-hétérodyne et self-homodyne, étudiées durant ces travaux de recherche, sont basées sur l’émission du signal porteur en plus du signal modulé, simplifiant ainsi la génération de fréquence des parties émettrice et réceptrice. En effet, en gamme de fréquences millimétriques, les topologies nécessitant un système de récupération de la fréquence porteuse ou de synchronisation de fréquence sont complexes et énergivores. Une modulation tout ou rien (OOK) a de ce fait été retenue pour la réalisation du démonstrateur. La chaîne d’émission/réception ainsi que les antennes a été implémenté en technologie BiCMOS SiGe:C 0.13µm. La surface totale du circuit avec les antennes est de 0.31mm². Un transfert de données jusqu’à 14Gbps a été réalisé à une distance de 0.6mm avec une efficacité énergétique de 5.7pJ/bit. A partir du circuit réalisé, une démonstration à 140GHz en modulation QPSK self-hétérodyne a également été effectuée. L’EVM est de 27% à 10Gbps. / The transistors operating frequencies are well above 200GHz in the last silicon technology nodes. These performances have encouraged the research of the communication systems operating at millimeter wave frequencies. Such performances allow higher and higher multi-gigabit data rate and also more compact communication systems with on Silicon integrated antennas.The objective of this research work was to design a multi-gigabit wireless chip to chip communication system at 140GHz. Such a short-range communication system could be designed to improve or replace the inter-chip interconnects where data rates are limited. Secondly this communication system could also be used to improve the testability of on wafer dies by performing contactless test. The communication system with phase noise cancelation topology specifically self-heterodyne and self-homodyne, studied during the research work, are based on the carrier signal emission in addition to the modulated signal simplifies the frequency synthesis of the emitter and receiver parts. Millimeter wave frequency communication systems are conventionally based on carrier frequency recovering system that is complex and consumes a lot of energy. An On-Off Keying (OOK) modulation has been selected and all the parts of the transceiver have been designed in 0.13μm SiGe:C BiCMOS technology. The silicon area of the circuit is 0.31mm² including the antennas. This transceiver achieves a data rate up to 14Gbps at a distance of 0.6mm with an energy efficiency of 5.7pJ/bit. Moreover a self-heterodyne QPSK demonstration at 140GHz was performed with an EVM of 27% to 10Gbps.

Les Dystrophies des Ceintures sont des maladies génétiques affectant les différents muscles du corps à des degrés de sévérité variables. Les facteurs à l’origine de ces différences d’atteinte musculaire ne sont pas identifiés.Les travaux de cette thèse visent à identifier des différences moléculaires existant dans des conditions normales entre des muscles présentant une différence d’atteinte dans des conditions de déficience génétique associée à un phénotype de Dystrophie des Ceintures. Nous basant sur l’hypothèse que les différences d’atteinte entre muscles seraient causées par des mécanismes de modification de l’expression de gènes protecteurs du muscle ou le sensibilisant à la dystrophie, nous avons exploré ces mécanismes par une approche globale en comparant la signature de différents muscles. Des analyses par séquençage haut-débit chez le Primate ont permis de mettre en évidence plusieurs gènes et éléments régulateurs dont l’expression est différente entre les muscles sensibles et les muscles résistants à la pathologie. Certaines de ces différences sont conservées dans le modèle murin. Nous avons ensuite exploré par quels mécanismes les éléments régulateurs identifiés pourraient intervenir dans la sélectivité d’atteinte. Les résultats de cette thèse permettent d’approfondir la compréhension des mécanismes physiopathologiques des Dystrophies des Ceintures. Ils pourront également servir de base à la mise en place de nouveaux traitements pour ce groupe de maladies. / Limb Girdle Muscular Dystrophies are a group of genetic diseases affecting the muscles of the body with different degrees of severity. The factors behind these differences of impairment have not been identified.The objective of this thesis work is to identify the molecular differences existing in normal condition between muscles known to show a difference of impairment in case of genetic deficiencies asssociated with Limb Girdle Muscular Dystrophy. We based our work on the assumption that the differences of impairment between muscles would be caused by mechanisms leading to modifications of the expression of protective or sensitizer genes in the muscle. Therefore, we explored these mechanisms through a global approach. Analyses by high-throughput sequencing in Primate muscles allowed the identification of several genes and regulatory elements whose expression differs between the sensitive and the resistant muscles. These genes interact in a common network of interactions, which could be targeted for therapeutic purpose. Some of these differences were shown to be conserved in the mouse. We then explored the mechanisms by which the identified regulatory elements may be involved in selectivity of impairment. The results of this thesis provide a deeper understanding of the pathophysiological mechanisms of Limb Girdle Muscular Dystrophies. They will also pave the way for the development of new treatments for this group of diseases.

Les viroïdes sont des agents pathogènes responsables de maladies affectant les plantes telles que l'avocatier, le pêcher, la tomate, la pomme dé terre, etc. Parce qu'ils dégradent la qualité des fruits et des légumes qu'ils infectent, les viroïdes sont la cause de la perte d'environ 50 % de la production mondiale des cultures touchées. La compréhension des mécanismes couvrant l'infection aux viroïdes constitue un enjeu économique majeur visant l'amélioration de la productivité, dans l'exploitation de ces plantes. Cette étude aborde l'analyse des processus liés à l'infection aux viroïdes par la découverte de nouveaux aspects caractérisant la variabilité génétique du viroïde de la mosaïque latente du pêcher (PLMVd). Elle décrit la dynamique des populations de PLMVd. La grande variabilité de PLMVd, expliquée par un fort taux de mutations, implique la génération de séquences diverses et variées, prenant la forme de nuages. Notre approche pour comprendre cette variabilité génétique de PLMVd consiste à infecter un pêcher à partir d'une seule séquence de PLMVd, puis à en extraire les séquences et analyser leurs caractéristiques intrinsèques par une nouvelle méthode bio-informatique. À notre connaissance, notre étude, à ce jour, est la première à utiliser les récentes techniques de séquençage à haut débit, à des fins d'analyses des viroïdes. La structure relativement simple des viroïdes, brin d'ARN circulaire d'environ 240 à 400 nucléotides, leur confère l'avantage de pouvoir être séquencé dans leur longueur totale par le séquençage à haut débit. Ce dernier couvre de grands volumes de données biologiques, ce qui convient pour séquencer les nuages de séquences qu'on peut retrouver au sein de la population de PLMVd. En bio-informatique, il existe de nombreux algorithmes permettant de comparer des séquences pour en extraire de l'information. L'un des défis majeurs de ces algorithmes est la prise en charge efficace et rapide de quantité de données en constante croissance. Dans le cadre de notre étude, le volume de séquences généré par PLMVd rend impraticable l'application des algorithmes d'alignement pour comparer les séquences et en estimer leurs similarités. D'autres algorithmes tels que ceux basés sur les N-grammes impliquent une perte partielle de l'information contenue dans les séquences. Nous avons donc utilisé une mesure de similarité basée sur le modèle de probabilité conditionnelle (CPD) qui nous permet d'une part, de conserver l'information sous forme de patrons (sous-séquences) contenus dans les séquences, et d'autre part, d'éviter l'alignement de séquences tout en comparant directement chaque séquence avec un ensemble de séquences. Le modèle CPD est intégré dans un nouvel algorithme de segmentation pour les séquences catégoriques, appelé DHCS. Cette étude révèle de nouveaux aspects dans la variabilité génétique de PLMVd. En effet, elle nous a permis d'une part d'extraire des familles de séquences caractérisées par des mutations spécifiques, puis d'autre part, de représenter la distribution de ces mutations dans une arborescence. Par la suite, elle a favorisé l'observation de mutations localisées dans le noyau d'un motif particulier, nommé le ribozyme en tête de marteau des séquences, servant à l'amélioration de l'adaptation de PLMVd. Celui-ci est effectivement sujet à mutations parce que la séquence inoculée au pêcher après 6 mois d'infections n'a pas été retrouvée et que le nombre de mutations enregistrées varie de 2 à 51. Des deux librairies obtenues, nous avons répertorié 1125 et 1061 séquences pour un total de 2186 nouvelles séquences de PLMVd. Seules 300 séquences étaient connues à ce jour. Nous avons observé que les séquences possèdent, selon la librairie, en moyenne 4.6 et 6.3 mutations par rapport à la séquence inoculée. Certaines d'entre elles ont jusqu'à 20 % de dissimilarité par rapport à la séquence inoculée, ce qui est considérable. Grâce à DHCS, les différentes séquences ont pu être groupées en familles, au nombre de 7 et 8 selon la librairie.

Les transformées sont un élément clé dans les systèmes de codage vidéo par blocs. Cette thèse approfondit les schémas d’apprentissage à multiples transformées. Une première contribution de ce travail est consacrée à l’évaluation de schémas d’apprentissage de transformées de deux types en ligne et hors ligne. Les deux approches sont comparées en détail et leur pertinence respective révélées. Nous proposons ensuite plusieurs techniques afin d’améliorer la stabilité du système d’apprentissage et réduire le coût de la signalisation. Une seconde contribution concerne les schémas d’apprentissage multi-transformées hors ligne déjà connus qui sont étendus avec pour objectifs de 1) fournir des transformées plus génériques et moins biaisées, 2) obtenir des gains de compression plus élevés, 3) réduire la complexité d’encodage et de décodage. On propose un schéma dit IMDTC (Improved Mode Dependent Transform Competition) qui offre un gain de codage très significatif, plus de 5% par rapport à HEVC standard sous la configuration All Intra (AI), avec une augmentation de complexité raisonnable. Enfin, l’adaptabilité au contenu de l’apprentissage hors ligne est étendue en explorant une nouvelle approche d’apprentissage des transformées basée sur des jeux de transformées adaptées à des contenus. Plusieurs ensembles contenant de multiples transformées sont appris sur différents contenus et regroupés en jeu. Lors du codage d’une région donnée d’une image, un ensemble de transformées est sélectionné localement à partir du jeu. Les résultats numériques montrent le potentiel élevé de cette approche par rapport aux approches classiques en ligne et hors ligne. / Transforms are a key element in block-based video coding systems which, in conjugation with quantization, is important for the overall compression efficiency of the system. This thesis explores multipletransform- based learning schemes. A first contribution of this work is dedicated to the evaluation of transform learning schemes with two flavors 1) online learning, and 2) offline learning. The two approaches are compared against each other and their respective appropriability is studied in detail. Some novel techniques are proposed in this work to 1) improve the stability of the learning scheme and 2) to reduce the signaling cost. In a second contribution of this thesis, the offline multiple-transform learning schemes already known in the literature are further extended with the aims to altogether 1) provide more generic transforms that are less biased towards specific classes of contents, 2) achieve higher compression gains, 3) reduce encoding and decoding computational complexity. An improved Mode Dependent Transform Competition (IMDTC) scheme is proposed which provides a considerable gain of over 5% compared to standard HEVC under All Intra (AI) configuration at a complexity just 2.9 times the standard HEVC. Finally, the content adaptability aspect of the offline learning is explored through a novel content-adapted pool-based transform learning approach where several multiple-transform sets are learned on different contents and pooled together. During the coding of a given region of an image, one transform set is selected locally from the pool. Numerical results show the high potential of this approach against the conservative online and offline approaches.

Le screening de catalyseurs de Fischer-Tropsch destinés à une application en colonne à bulle, est souvent un processus long, réalisé en autoclaves. Le passage à un screening haut débit en réacteur milli-lit fixe permet de fournir des données sur l’activité et la sélectivité d’un plus grand nombre de catalyseurs en un minimum de temps. Les travaux de cette thèse s’attachent à répondre aux multiples questions que posent la comparaison d’essais réalisés en autoclaves versus milli-lit fixe. / Nowadays, catalyst screening for a Fischer-Tropsch application in slurry bubble column reactors is often a slow process, performed in small autoclave reactors. High throughput experimentation in micro packed bed reactors could accelerate it and provide activity and selectivity for a large number of catalysts, in a short time. This research thesis work aimed at addressing the numerous issues related to the comparison of results obtained in these two different reactors.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

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