La sumoylation représente, après l’ubiquitination, l’exemple le plus étudié de modification post-traductionnelle impliquant la liaison d’une protéine à une autre. Cependant, alors que l’ubiquitination est impliquée principalement dans la dégradation des protéines par le protéasome, la sumoylation semble réguler les propriétés biochimiques de ses substrats (localisation cellulaire, interaction protéique, activité, …). Pour venir lier une protéine appelée Sumo (Small Ubiquitin-like Modifier) sur un substrat, la sumoylation emprunte une voie enzymatique analogue à celle de l’ubiquitination mais utilise des enzymes différentes. A ce jour, bien que plusieurs centaines de substrats de la sumoylation aient été identifiés, seules 5 structures de protéines sumoylées ont été résolues. Elles ne sont vraisemblablement pas représentatives de l’ensemble des substrats de la sumoylation et mon travail de thèse vise à élargir les connaissances structurales sur la sumoylation pour permettre de dégager des concepts généraux. Les études sur la sumoylation se heurtent généralement à la difficulté d’obtenir les substrats sumoylés. Ce projet a donc nécessité, au niveau technique, la mise au point d’un système de sumoylation in vivo en bactérie permettant de modifier des quantités importantes de protéines et de les purifier efficacement. Des analyses bioinformatiques nous ont permis d’identifier des substrats de la sumoylation propices à une étude structurale de leur forme sumoylée. Au terme de ces analyses, nous avons retenu 3 protéines : DJ-1, PPARγ et IκBα. Bien que la complexité du sujet nous ait ensuite amené à écarter DJ-1 et PPARγ, nous sommes parvenus à purifier la forme sumoylée d’IκBα. Ce résultat nous a permis d’entreprendre une campagne de cristallogenèse d’IκBα complexé au facteur de transcription NF-κB. L’obtention d’IκBα sumoylé permettra également d’aborder des études fonctionnelles pour améliorer la compréhension du rôle de la sumoylation de ce substrat. Nos analyses bioinformatiques ont également révélé que dans plus de 60% des cas, les sites de sumoylation des substrats se trouvent dans des zones prédites intrinsèquement désordonnées. L’importance du désordre dans le processus de sumoylation était jusqu’alors largement sous-estimée. A titre d’exemple, nous avons étudié par diffusion des rayons X aux petits angles la structure du domaine transactivateur du facteur de transcription ERM sous forme non modifiée et sous forme sumoylée. Cette étude indique que la sumoylation d’ERM n’induit pas le repliement de ce domaine transactivateur. De même, il apparait peu probable, au vu de la flexibilité de cette région, que la sumoylation empêche des interactions avec certains partenaires cellulaires. Dans ce contexte, la sumoylation semble servir de plateforme de recrutement de partenaires, reconnaissant de manière spécifique le Sumo. Ce mécanisme pourrait se généraliser à l’ensemble des sites de sumoylation prédits dans des zones intrinsèquement désordonnées. Le système de sumoylation que nous avons développé permet de produire des protéines sumoylées pures en grande quantité et pourra également servir à identifier des protéines reconnaissant spécifiquement les substrats modifiés. Tous ces éléments devraient permettre de progresser dans la compréhension de cette modification post-traductionnelle impliquée dans de nombreux processus cellulaires fondamentaux.

La thèse explore les différentes voies du désordre empruntées par l’œuvre de Jean Giono, en adoptant une lecture littéraire, mais aussi anthropologique, ethnologique et sociologique des textes. L’étude s’intéresse d’abord à l’importance thématique de la nature, et montre qu’au-delà des apparents désordres climatiques ou saisonniers, le monde gionien est globalement ordonné. La deuxième partie de la thèse examine alors le traitement que Giono réserve aux hommes : confrontés à un ordre quotidien ennuyeux, ceux-ci explorent des divertissements qui les conduisent à un désordre de l’action démesuré et mortifère. Finalement, l’étude aboutit à l’idée que seul le désordre parfaitement organisé de l’art, et plus particulièrement de la littérature, constitue un divertissement suffisant selon Giono qui, tout au long de son œuvre, expérimente dans le contenu comme dans la forme de ses textes un désordre total au travers duquel il cherche à profiter d’un vertige systématique, d’un déséquilibre savamment maîtrisé / This thesis deals with the various forms of disorder that can be found in Jean Giono’s literary work. The chosen approach for this analysis is multifaceted, mainly literary but also anthropological, ethnological and sociological. The study first examines the thematic importance of nature. It reveals, despite climatic and seasonal disorders, the orderliness of the natural world Giono usually describes. The study then focuses on human beings in Giono’s work: philosophically bored by the monotony of a day-to-day order, they investigate various forms of diversions, and in doing so eventually experiment a dangerous violent action disorder, which leads them to physical or mental death. The study finally proves that artistic disorder seems to be the only one that can save mankind from everlasting metaphysical boredom: Giono’s work insists on the value of literary disorder. Writing enables him to test absolute disorder, considered to be the only way to benefit from a systematic vertiginous lack of balance.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

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

En relation avec le désordre de leur structure, les composés relaxeurs révèlent une dualité entre les échelles locale et globale. L'ordre polaire qui se développe localement ne se manifeste pas à l'échelle globale, la structure globale demeurant cubique. Bien que pertinente au vu de ses capacités à saisir la dualité d'échelle, une incorporation directe de la symétrie locale à l'appareil d'étude des relaxeurs reste absente. C'est autour de cette lacune que s'articule la thèse, en ce qu'elle constitue une implémentation explicite de la symétrie locale dans l'Hamiltonien effectif. Elle porte sur l'analyse du rôle de la symétrie locale à sous-tendre l'ordre locale dont les propriétés macroscopiques émergent. Une question sous-jacente s'adjoint à ces considérations et concerne la possible formulation du problème d'un point de vue topologique / Concomitantly with lattice disorder, there is a discrepancy between local and global scales in relaxor ferroelectrics, in that structural distortions occurring at the local scale are not reflected in the average global structure which remains cubic. There is an absence of direct implementation of the local symmetry in the modeling of relaxors, despite its considerable, but often unacknowledged, ability to encode local features. Central to the thesis is an explicit account for local gauge symmetry within the first-principles-derived effective Hamiltonian approach. The thesis thus aims to consider how an extended symmetry allowing independent transformations at different points in space can effectively bridge local features and macroscopical properties. An underlying question the thesis also seeks to answer is whether the disorder-induced non-trivial interplay between local and global scales can be described from a topological point of view

Les effets conjoints du désordre (i.e. des impuretés) et des interactions constituent une des questions les plus fondamentales de la Physique de la Matière Condensée qui a reçu énormément d'attention dans les dernières décennies. La transition de phase quantique du Superfluide vers le verre de Bose déclenchée par le désordre s'est révélée énigmatique tant pour les théoriciens que pour les expérimentateurs et des questions restent ouvertes malgré tous leurs efforts. Les travaux présentés dans ce manuscrit abordent certaines de ces questions pour deux modèles de bosons de coeur dur désordonnés à deux dimensions : valeurs des exposants critiques qui gouvernent la transition ; propriétés inhomogènes des phases en compétition ; scénario physique au point critique ; propriétés de localisation des excitations bosoniques. On utilise trois approches différentes pour la transition afin d'explorer ce problème. En premier lieu, on montre comment les fractions superfluide et du condensat de Bose-Einstein sont affectées par le désordre dans une approximation de Champ Moyen qui, bien qu'incapable de capturer la transition, donne accès à des caractéristiques qualitatives intéressantes. En se basant sur cette solution Champ Moyen, on introduit les fluctuations quantiques à travers une théorie d'ondes de spin linéaires dans l'espace réel qui capture la transition et dévoile un comportement non trivial du spectre d'excitations. Finalement, on explore minutieusement la région critique quantique par des simulations de Monte Carlo Quantique à l'état de l'art, menant à une évaluation précise des exposants critiques et à une surprenante absence d'auto-moyennation dans le régime du verre de Bose / The interplay of disorder (i.e. impurities) and interactions is one of the most fundamental questions in Condensed Matter Physics that has received a lot attention in the past couple of decades. The quantum phase transition from Superfluid to Bose glass driven by disorder has puzzled theoreticians and experimentalists alike, leaving unresolved questions despite their best efforts. The work presented in this thesis addresses some of these questions for two models of disordered hard-core bosons in two dimensions. In particular, the values of the critical exponents governing the transition, the inhomogeneous properties of the competing phases, the physical scenario at criticality and the bosonic excitations' localization properties are investigated. Three different approaches to the transition are used to explore this problem. We first show how Bose-condensate and superfluid fractions are affected by disorder in a Mean-Field approximation, which is unable to capture a transition, but reveals interesting qualitative features. Building on such a Mean-Field solution, quantum fluctuations are then introduced using a linear spin-wave theory in real space which does capture the transition and furthermore unveils a non-trivial behavior for the excitation spectrum. Finally, the quantum criticality is explored in great detail using state-of-the-art Quantum Monte Carlo simulations, leading to a precise evaluation of the critical exponents and a surprising absence of self-averaging in the Bose glass regime

La polarisation dynamique nucléaire (DNP pour son acronyme en anglais) est une des techniques les plus prometteuses d’amélioration de l’IRM. En pratique, on voudrait utiliser la résonance magnétique nucléaire (RMN) sur d’autres noyaux que ceux d’hydrogène, par exemple le carbone. Pour pouvoir détecter le carbone, sa polarisation de spin doit être augmentée. À l’équilibre thermodynamique — à basse température et forts champs magnétiques — les électrons sont bien plus polarisés que tout système de spin nucléaires, ce qui est dû à leur plus petite masse. La technique de DNP consiste à amener le système hors d’équilibre avec une irradiation par des microondes. Cette irradiation va induire le transfer de polarisation des spins électroniques vers les spins nucléaires. Pendant ma thèse, j’ai étudié, par des méthodes analytiques et numériques, la compétition entre les interactions dipolaires présentes entre les spins électroniques (qui peuvent se régler expérimentalement) et le désordre naturellement présent dans l’échantillon. Pour ce faire, j’ai proposé deux modèles : une chaîne de spins d’Heisenberg et un système de fermions libres dans le modèle d’Anderson. J’ai trouvé l’existence de deux régimes : Pour le régime de fortes interactions, l’état stationnaire a des traces d’un comportement thermodynamique, étant caractérisé par une température effective. Dans le régime de faibles interactions, il n’est pas possible de définir une température effective, et l'on peut le relier à une phase de many-body localization (ou localisation d'Anderson). Mes recherches portent sur l’étude des propriétés deux phases en relation avec la performance de la DNP et j’ai trouvé qu’elle est optimale à la transition entre les deux phases. Ce résultat intéressant a récemment été confirmé par des expériences menées à l’École Normale Supérieure de Paris. / Dynamic nuclear polarization (DNP) is one of the most promising techniques towards a new generation of Magnetic Resonance Imaging (MRI). The idea is to use the Nuclear Magnetic Resonance (NMR) in other nuclei rather than the traditional hydrogen, such as carbon. For the carbon signal to be detected, one needs to enhance its spin polarization. In thermal equilibrium — at low temperature and high magnetic field — electron spins are far more polarized than any system of nuclear spins, which is due to their smaller mass. With the DNP technique we bring the system out-of-equilibrium irradiating it with microwaves. This triggers polarization transfer from the electron spins to the nuclear ones. During my Ph.D, I have studied both analytically and numerically the competition between the dipolar interactions among electron spins (which can be tuned experimentally) and the disorder naturally present in the sample. I proposed two models to study DNP: a Heisenberg spin-chain and a system free-fermions in the Anderson model. Two different regimes were found : For strongly interacting electron spins, the out-of-equilibrium steady state displays an effective thermodynamic behavior characterised by a very low spin temperature. In the weakly interacting regime, it is not possible to define a spin temperature, and it is associated to a many-body localized phase (or an Anderson-localized phase). My research was focused on the properties of the two phases with respect to the performance of DNP, and I found it to be optimal at the transition between the two. This is a very important result that has been verified by recent experiments carried in École Normale Supérieure de Paris.

La fiabilité organisationnelle concerne l’étude des conditions organisationnelles permettant à un système organisé complexe de maintenir des niveaux de fiabilité compatibles à la fois avec les exigences de sécurité et les exigences économiques. Les études effectuées sur le fonctionnement des organisations à haute fiabilité mettent en avant un ensemble de pratiques et de dispositifs mis en place au sein de ces organisations, tant au niveau de l’individu et du groupe qu’au niveau de l’organisation, qui permettent à celles-ci de gérer et d’exploiter efficacement des systèmes techniques complexes à risques. Dans la lignée des différents apports sur ce qui fait la fiabilité au sein de telles entreprises, ce travail vise à démontrer la prise en compte du désordre, comme une des logiques organisationnelles, participant à la fiabilité de l’entreprise. En ce sens, une conceptualisation du désordre en tant qu’organisateur (désordre organisationnel) est proposée. À la suite de cette conceptualisation, la thèse démontre dans quelle mesure le désordre, par le biais de lamise en place d’organisations informelles stratifiées sur l’organisation formelle existante, permet de résorber et de restreindre les effets des perturbations. Le désordre est analysé comme catalyseur intrinsèque de la création de sens, participant à la fiabilité. En discutant la considération du désordre comme étant essence même de l’organisation, ce travail analyse l’approche normative sous-jacente dans la conception même de l’organisation et la fiabilité de celle-ci. / The study of high organizational reliability refers to the examination of conditions that allow a complex organized system to maintain high levels of reliability consistent with both security and economic requirements. Studies on the functioning of High Reliability Organizations (HRO) feature a set of practices and mechanisms implemented within these organizations - at the individual, group and organizational levels - which enable them to manage and operate effectively complex technicalsystems at risk. In line with the contributions on what contribute to high reliability in such companies, this work aims to demonstrate the consideration of disorder, as one of the organizational logics, supporting reliability of the company. In this sense, a conceptualization of disorder as an organizing component (organizational disorder) is proposed. As a result of this conceptualization, the thesis demonstrates to what extent organizational disorder, through the establishment ofinformal organizations stratified on the existing formal ones, can reduce and limit the effects of disruptions. Disorder is analyzed as an intrinsic catalyst of sensemaking, partaking to high reliability. By discussing the consideration of disorder as the very essence of the organization, the thesis also debates upon the underlying normative approach in the very conception of the organization and its ensuant high reliability.

L'objectif de cette thèse est d'étudier la dynamique et le désordre spatial de l'orientation de l'axe facile, d'un cristal liquide nématique. La première partie du manuscrit est consacrée à l'étude de la dynamique de l'axe facile. Cette dynamique est généralement décrite au niveau moléculaire par deux procédés différents impliquant un mécanisme d'adsorption / désorption (AD) à la surface et la relaxation conformationelle d'un polymère. Nous avons élaboré une expérience et un modèle originaux capables de séparer l'influence de ces deux mécanismes microscopiques. Dans la deuxième partie, nous avons caractérisé statistiquement le désordre orientationnel de l'axe de facile pour différentes couches d'ancrage. Le désordre a des propriétés universelles, c'est à dire qu'il est le même sur toutes les surface analysées. Nous avons ensuite construit un modèle basé sur le « quenching » en surface des fluctuations nématique orientationnelles causé par le processus d'AD. Dans la dernière partie, nous avons mis en place une méthode avec une résolution spatiale et temporelle capable de capturer l'orientation moyenne de l'axe facile et sa distribution spatiale en fonction du temps. Nous montrons que le glissement de l'axe facile moyen se produit avec un changement relativement faible de son désordre spatial. / The aim of this PhD is to investigate the dynamics and the spatial disorder of the easy axis orientation, in the case of a nematic liquid crystal. The first part of the manuscript is devoted to the study of the easy axis dynamics. This dynamics is usually described at molecular level by two different processes involving adsorption/desorption (AD) at the surface and polymer conformal relaxations. We devise an original experiment and we build a general model able to separate the influence of these two microscopic mechanisms. In the second part, we statistically characterize the orientational disorder of the easy axis in a whole set of different anchoring layers. This disorder is found to have universal properties, i.e. it is the same on all the analyzed layers. We then build up a model based on the surface quenching of the nematic orientational fluctuations due to the AD-process. In the final part, we set up a method with spatial and temporal resolution capturing the average easy axis orientation and its spatial distribution as function of time. We show that the drift of the average easy axis occurs with a relatively small change of its spatial disorder.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.