S. thermophilus est une bactérie lactique largement utilisé dans l'industrie laitière et, comme toute bactérie, doit s'adapter à des environnements variés tels que le lait, le yaourt et même le tractus digestif, après que le produit ait été ingéré. Les systèmes à deux composants (TCS) constituent un des mécanismes essentiels qu'utilisent les bactéries pour percevoir et s'adapter à des changements environnementaux. D'un point de vue structural, les TCS sont constitués de deux composants: un " senseur " ou protéine histidine kinase (HK) qui s'auto-phosphoryle en réponse à un stimulus puis transfère son groupement phosphate au " response regulator " (RR), le deuxième composant. Celui-ci se comporte alors le plus souvent comme un régulateur transcriptionnel permettant une réponse physiologique adaptée. Afin de mieux comprendre ces phénomènes de régulation impliqués dans la réponse aux changements environnementaux, nous avons étudié la contribution de chacun des 8 TCS de Streptococcus thermophilus LMD-9 à son adaptation dans le lait. Ainsi, des études transcriptionnelles effectuées sur des cultures en lait montrent que tous les RR sont exprimés, à des niveaux et profils d'expression différents. Nous avons noté en coculture avec Lactobacillus bulgaricus, le partenaire de Streptococcus thermophilus dans le yaourt, une induction de l'expression de 4 RR qui atteint, pour rr02 et rr09, un facteur 6. Nous avons construit par ailleurs des mutants négatifs pour 7 des 8 RR de S. thermophilus et montré l'essentialité de RR05, un orthologue de YycF chez B. subtilis ou de or de WalR chez S. aureus. Pour les 7 autres mutants RR, l'absence d'un seul gène rr n'impacte pas suffisamment la croissance du streptocoque en lait. Enfin, la détermination du régulon du TCS06 par des études post-génomiques a permis de montrer que ce système est impliqué dans la résistance à la bacitracine en modulant entre autres la voie de biosynthèse du polysaccharide à rhamnose (RGP).

Le rat possède un ensemble de longues vibrisses qu'il peut bouger activement, ce qui lui permet d'explorer l'espace, de localiser les objets et de discriminer des textures. L'information sensorielle provenant des récepteurs périphériques des follicules où s'insèrent les vibrisses atteint, via des relais mésencéphaliques et thalamiques, des modules discrets, appelés " tonneaux ", de la couche IV du cortex somato-sensoriel primaire, puis se propage entre autre à la couche II/III du cortex somato-sensoriel primaire. Dans cette couche, des connexions horizontales permettent l'intégration d'informations provenant de plusieurs vibrisses différentes. Mon travail de thèse s'articule autour de la question de l'intégration multi-vibrissale dans le cortex somato-sensoriel chez le rat et est abordé grâce à la microscopie à deux photons in vivo. Il est partagé principalement en deux chapitres, le premier traitant de l'ensemble des développements optiques en microscopie à deux photons réalisés pour optimiser des enregistrements in vivo de l'activité neuronale, l'autre abordant la question de l'intégration multi-vibrissale au moyen de cette technique. J'ai donc développé un montage de microscopie à deux photons original capable d'enregistrer l'activité neuronale en couche II/III du cortex tout en donnant accès à l'architecture des réseaux enregistrés. Ce microscope permet de détecter à haute cadence des signaux calciques individuels tout en nécessitant une puissance modérée du laser d'excitation, ce qui limite la photo toxicité et le photo blanchiment. J'ai par ailleurs identifié quantitativement les différentes sources de bruits lors des enregistrements in vivo et mis en œuvre des solutions ad hoc (système de contention, algorithme de recalage des images...) pour réduire ou corriger ces bruits afin de n'être plus limité que par le bruit de photon. Enfin, j'ai estimé la qualité des enregistrements des cellules individuelles en excluant tout risque de contamination violente par des signaux collectifs tels que ceux provenant du neuropil. A l'aide de ce microscope, j'ai montré qu'il existe en couches II/III une ségrégation cellulaire selon un comportement globale ou local et que cette ségrégation s'articule au-dessus de l'organisation des tonneaux en couche IV, les cellules globales présentant une densité plus forte au-dessus des septa tandis que les cellules locales sont plus représentées au-dessus des tonneaux. Par ailleurs, au sein de la couche II/III du cortex j'ai mis en évidence l'absence de corrélation forte entre les sélectivités à la phase (dans l'espace 2D des stimuli optimaux mono-vibrisses) et à la direction (dans l'espace 2D physique) et posé les bases d'une étude de l'organisation spatiale de ces différentes sélectivités avec l'ébauche d'une cartographie fonctionnelle.

L'objet se place en opposition. Il est une ponctuation déroutante, un point de diffraction dans notre monde. Il induit un éclatement du réel entre plusieurs alternatives.L'apparition de l'objet constituerait un "entre-deux" : un point singulier dédoublant notre monde entre plusieurs lignes de fuites possibles. Cet entre-deux est un embranchement où émergent des lignes tangentes et insoupçonnées au quotidien. L'objet s'inscrit dans un processus interférant extrayant l'ordinaire de son ordinarité, le propulsant vers sa singularité.Au cours de notre thèse, nous cherchons à répondre à cette question: Comment l'objet et le design font-ils du quotidien un événement ? Nous interrogeons les modalités de ce passage de la banalité à l'événementialité du réel.Entre-deux, le design n'impose pas une réalité totalement autre, il propose des chemins un peu décalés, des itinéraires "bis" à notre monde. Des procédures rhizomiques sont initiatrices de percées entre ce réel-ci et des versions inédites. Le design constitue une zone schizophrène : une localité de bascule vers une variante inattendue du réel, mais envisageable de lui-même. Les entre-deux, creusés par le designer sont des accès à des mondes possibles, la révélation d'un envers utopique de ce monde-ci. Le design et l'objet ont pour dessein de dévoiler ce qu'on ne saurait voir autrement. Ils discutent les frontières du réel. Ils projettent d'explorer des prolongations éventuelles, d'ouvrir des perspectives nouvelles à notre monde commun. Ils font apparaître un mi-lieu prospectif au sein duquel des alternatives permettraient d'engager un débat, et d'opérer des choix sur le monde dans lequel nous souhaitons vivre.

Dans la plupart des organismes, les crossovers se formant au cours de la méiose sont interférérents : deux crossovers sont rarement à proximité. Nous avons étudié ce phénomène en détail dans la plante modèle Arabidopsis thaliana en utilisant une grande population de rétro-croisements, en méiose mâle et en méiose femelle. Nous avons utilisé le modèle Gamma à deux voies, superposant à la voie interférente une proportion p de crossovers d'une deuxième voie non interférente. La méiose femelle montre une interférence plus élevée et une proportion p plus faible que la méiose mâle. Par ailleurs nos comparaisons intra-chromosomiques concluent qu'il existe des variations d'interférence entre le bras gauche et le bras droit d'une part et entre la partie centrale et les régions distales d'autre part. Nous avons ensuite développé des tests statistiques qui ont révélé des hétérogénéités dans la proportion p le long des chromosomes. De telles variations ont ensuite été trouvées dans un jeu de données de tomate où notre analyse statistique nous a permis de montrer pour la première fois sur un organisme "sauvage" que la deuxième voie était très peu interférente et qu'en fait les deux voies avaient un peu de " cross-talk ". Vu que la limitation la plus sévère des modèles utilisés jusqu'à présent est l'hypothèse de constance du paramètre p, nous avons développé un modèle généralisé où les deux voies peuvent avoir des paysages de recombinaison différents. Ce modèle nommé PSL-GS a été implémenté en logiciel et testé sur des données simulées et sur trois jeux de données de plantes. L'utilisation du critère BIC suggère que tout comme chez la tomate, les paysages de recombinaison d'Arabidopsis et du maïs sont différents entre les 2 voies.

Originally presented as the author's Thesis (doctoral)--Universität Heidelberg. / Includes bibliographical references (p. 277-294) and indexes.

Originally presented as the author's Thesis (doctoral)--Universität Heidelberg. / Includes bibliographical references (p. 277-294) and indexes.

Depuis deux décennies, la modernisation des techniques d’imagerie de fluorescence a permis decomprendre et d’étudier de nombreux processus biologiques. Ce formidable essor a néanmoins étéralenti par les faibles performances des sondes fluorescentes disponibles pour ce type d’imagerie. Cemanque d’objets luminescents a motivé des recherches intenses dans le but d’optimiser les sondesmoléculaires fluorescentes déjà existantes afin de leur permettre d’être plus fluorescentes, mais aussiplus stables. En parallèle à ces optimisations, l’avancée des nanotechnologies à permis de développerde nouveaux outils pour l’imagerie biologique. Du fait de leurs propriétés optiques, de leur excellentephotostabilité, ainsi que la possibilité de fonctionnaliser leur surface, les nanoparticules semiconductrices(QDs) ont connu un succès phénoménal dans les domaines de l’imagerie. Au fur et àmesure de leur utilisation, de nombreuses questions partiellement élucidées sur la toxicité des QDs ontémergé. Dans le but de proposer une alternative aux QDs, de nombreux groupes de recherche onttravaillé sur la préparation de nanoparticules (ONPs) à base de molécules organiques, ce qui a mis finà l’hégémonie des QDs en imagerie biologique. Parmi ces ONPs, les nanoparticules fluorescentes àbase de molécules organiques (FONs) se sont imposées comme des candidats sérieux pour sonder levivant. Dans cette optique, nous développons de nouveaux chromophores qui, par un designmoléculaire adapté, peuvent former des FONs avec des brillances à un et deux photons comparables àcelle des QDs tout en étant biocompatibles. / Since decades, bioimaging technics increased a lot, thus leading to a better understanding of biologicalprocesses. However, the fluorescence imaging was limited due to the low photostability and brightnessof available organic dyes. In order to improve the lack of photostability and brightness of thecommercially available dyes, lots of effort was done by organic chemists. In the mean time with theincoming of nanotechnologies, new tools such as the semi-conductors QDs raised as promisingluminescent probes for bioimaging. Due to their intrinsic properties, QDs are bright and photostablenano-objects, furthermore, the labeling of the surface of the QDs is of interest for targeting (such asthe detection of cancer cells). Despite their popularity, with time, issues about the clearance and thetoxicity of the QDs have been adressed and are still not fully solved. So the development of safer andbiocompatible tools for bioimaging emerged as evidence for scientists. In that context, the use ofnanoparticles made of organic materials gain in interest and particularly the fluorescent organicnanoparticles (FONs). We aimed to propose biocompatible and safer alternative to QDs, so wedeveloped new nanotools, based on the self aggregation of propeller-shaped fluorophores as FONs.Because of the specific design of the chromophores, these FONs have large one and two-photonbrightness combine with good photostability. These features made these FONs promising tools foreither one-photon and two-photon fluorescence imaging in cells and in vivo.

Bordetella pertussis est l’agent responsable de la coqueluche. Pour coloniser le tractus respiratoire humain, cette bactérie à Gram négatif, aérobie stricte, produit de nombreux facteurs de virulence dont l’expression est sous la dépendance du système à deux composants BvgAS. BvgS est un senseur-kinase dimérique. Chaque monomère est constitué de trois domaines putatifs de perception - deux domaines Venus flytrap périplasmiques et un domaine PAS cytoplasmique -, suivis du domaine enzymatique et deux autres domaines, de phospho-transfert et receveur, impliqués dans la cascade de phosphorylation. L’expression du régulon de virulence est activée suite à la phosphorylation par BvgS du régulateur de réponse BvgA. BvgS est en mode kinase à l’état basal, et la perception de basses températures ou de signaux chimiques comme les ions sulfate ou nicotinate cause son passage en mode phosphatase. L’étude présentée dans ce manuscrit vise à caractériser le senseur-kinase BvgS en analysant les domaines putatifs de perception ainsi que la transduction de signal qui s’effectue au sein de la molécule. L’étude de la portion périplasmique a permis de mettre en évidence, à l’état basal, un gradient de dynamique décroissant. En se fixant au domaine VFT2 proximal à la membrane, le nicotinate induirait une diminution de la dynamique du second lobe du VFT1, causée par la formation d’un bloc compact entre le domaine VFT2 et le deuxième lobe du domaine VFT1. Cette rigidification exercerait une tension sur les hélices α qui précèdent les segments transmembranaires, provoquant une transition de la portion cytoplasmique vers l’état phosphatase. La perception de modulateurs par le domaine VFT2 - ou possiblement la fixation d’un ligand dans la cavité du VFT1- modifierait cette dynamique et causerait le changement d’activité de BvgS. Ainsi, nous proposons un modèle dans lequel le VFT1 est considéré comme le moteur du système, lui impulsant une dynamique qui serait relayée ou atténuée par le domaine VFT2. Une recherche de ligands antagonistes pour le domaine VFT1 a été entreprise, selon l’idée que la fixation d’un ligand réduirait la dynamique de ce dernier. Au sein du dimère, des connecteurs prédits pour former des enroulements d’hélices α (‘coiled coil’) relient entre eux les domaines VFT et PAS, et les domaines PAS et kinase de BvgS. La transduction d’information entre les domaines périplasmiques et le site enzymatique de BvgS a été analysée par mutagénèse dirigée et ‘cysteine scanning’. Des contacts proches sont observés entre les hélices constituant le segment transmembranaire, qui ne semblent pas être modifiés après perception de modulateur. Nous suggérons donc un modèle de piston symétrique pour la transmission d’information au travers de la membrane. Le coiled coil putatif précédant le domaine PAS présente une certaine dynamique rotationnelle à l’état basal. La perception de modulateurs semble induire l’écartement de ces hélices, ce qui pourrait permettre un changement de l’interface des domaines PAS. L’étude de la topologie du domaine PAS confirme une modification de cette interface entre les modes kinase et phosphatase de BvgS. Enfin, le coiled coil reliant les domaines PAS et kinase est sujet à une forte dynamique rotationnelle à l’état basal, en accord avec un modèle de régulation de l’activité kinase proposé dans d’autres systèmes. Suite à la perception de modulateur, une rigidification marquée de ce coiled coil est observée, permettant le passage en mode phosphatase. L’existence de deux états dynamiques différents de ce coiled coil a également été mise en évidence en absence du domaine PAS.Ces études ont permis d’avancer dans la compréhension de BvgS et de proposer un modèle de la signalisation au sein de ce senseur-kinase, qui pourrait s’appliquer aux autres membres de la famille de BvgS. / Bordetella pertussis is the agent of an acute and highly contagious respiratory disease, whooping cough. In order to colonize the human respiratory tract, this strictly aerobic Gram negative bacterium produces many virulence factors, the expression of which is regulated by the BvgAS two-component system. BvgS is a sensor-kinase composed of three putative domains of perception –two periplasmic Venus flytrap domains and a cytoplasmic PAS domain -, followed by the enzymatic domain and two other domains called phosphotransfert and receiver involved in the phophorelay. The expression of the virulence regulon is activated after the phosphorylation by BvgS of the response regulator BvgA. BvgS is in a kinase mode at the basal state, and the perception of low temperatures or chemical signals like sulfate ions or nicotinate causes a shift to the phosphatase state. The study presented in this manuscript has focused on the characterization of the BvgS sensor-kinase. We have analyzed its putative domains of perception and the mechanisms of signal transduction.Investigations into the dynamics of the periplasmic moiety has provided evidence for a decreasing gradient of dynamics from N to C-terminus at the basal state. Nicotinate binding to the membrane-proximal VFT2 domains decreases the dynamics of the second lobe of VFT1. Tighter interactions between the latter and the VFT2 domain cause a tension on the α helices that precede the transmembrane segments, triggering the transition to the phosphatase state of the enzymatic portion. Perception of modulator by the VFT2 domains –or possibly binding of a ligand in the VFT1 cavity- thus appears to modify periplasmic dynamics, which shifts BvgS activity. We propose that the VFT1 domains are the motor for BvgS activity, and their dynamics are relayed or attenuated by the VFT2 domains. A search for antagonistic VFT1 ligands has been undertaken, along the idea that ligand binding may reduce their dynamics.The VFT and PAS domains, and the PAS and kinase domains are joined to each other by long α helices predicted to form coiled coils. We performed directed mutagenesis and cysteine scanning analyses to decipher signal transduction between the periplasmic domains and the enzymatic moiety of BvgS. The close contacts between the helices of the transmembrane segment are not modified after perception of the modulator, suggesting that signal transduction across the membrane is mediated by symmetrical piston motions. The putative coiled coil before the PAS domain shows rotational dynamics at the basal state. Modulator perception causes the helices to splay, and this motion may modify the PAS domains interface. Our topology analyses of the PAS domain confirm that changes occur at this interface between the kinase and phosphatase states of BvgS. Finally, the coiled coil between the PAS and kinase domains presents a strong rotational dynamics at the basal state, which is consistent with the model of regulation of kinase activity proposed for other sensor-kinases. After perception of a modulator, this coiled coil becomes more rigid, allowing the shift to the phosphatase state. The occurrence of two states of dynamics for this coiled coil has also been demonstrated in the absence of the PAS domain.These studies have advanced our understanding of BvgS and allow us to propose a model of signaling by this sensor-kinase, which may apply more broadly to other family members.

Cette recherche interroge les interférences entre les pratiques des citadins et les politiques publiques dans l’aménagement et la gestion urbaine des quartiers non-lotis de Ouagadougou. La thèse principale est que les citadins interagissent avec les pouvoirs publics par leurs actions urbaines respectives. Les citadins déclenchent et/ou marchandent leurs actions dans le non-loti, au gré des décisions et des opérations publiques antérieures, présentes et projetées. La démonstration s’est effectuée suivant trois entrées. Dans un premier temps, l'analyse a porté sur les relations entre les espaces produits par les pratiques des citadins et ceux revendiqués par des pouvoirs publics. Puis les investigations se sont focalisées sur les images de ville mobilisées par les acteurs urbains, pour légitimer et motiver leurs actions. Enfin, l’analyse des effets réciproques des « politiques institutionnelles » sur les « dynamiques locales » (F. Navez Bouchanine, 2012) a mis en évidence les « compétences des citadins » (I. Berry-Chikhaoui, A. Deboulet 2000). Les terrains de recherche ont été trois quartiers non-lotis de Ouagadougou (Bissighin, Watinoma/Noghin/Basnéré et Tengandogo), où un regard réflexif a été porté sur les effets des actions urbaines prévues dans le cadre du Programme participatif d'amélioration des bidonvilles de ONU Habitat. L'analyse de la constitution et de la transformation de ces trois quartiers non-lotis a révélé des stratégies communes d'appropriations et de marchandages fonciers par les citadins et les pouvoirs publics, avec l'intermédiation des chefs traditionnels ou « cheffocratie » (A. Ouédraogo, 2014) et des organisations de la société civile. / This research questions the interference between the practices of urban dwellers and public policies in the urban planning and management of the non-plotted neighborhoods of Ouagadougou. The main thesis is that urban dwellers interact with public authorities through their respective urban actions. City dwellers trigger and / or bargain their actions in the non-plotted areas in the light of past, present and projected public decisions and operations. The demonstration was carried out following three inputs. Initially, the analysis focused on the relationships between the spaces produced by the practices of city dwellers and those claimed by public authorities. Then the investigations focused on city images mobilized by urban actors to legitimate and motivate their actions. Finally, the analysis of the reciprocal effects of "institutional policies" on "local dynamics" (F. Navez Bouchanine, 2012) highlighted the "skills of urban dwellers" (Berry-Chikhaoui, A. Deboulet 2000). The research fields were three non-plotted neighborhoods in Ouagadougou (Bissghin, Watinoma/Noghin/Basnéré et Tengandogo), where a reflexive look has been taken at the effects of the urban actions planned under the Participatory Slum Upgrading Program of UN Habitat. The analysis of the constitution and transformation of these three non-plotted neighborhoods revealed common strategies of appropriations and bargaining by urban residents and public authorities with the intermediation of traditional chiefs or " cheffocracy "(A. Ouédraogo, 2014) and civil society organizations.

Dans cette thèse, nous étudions des systèmes nano-électro-mécaniques (NEMS) en conditions cryogéniques (de 30 mK à 30 K) sensibles à des conditions de fluctuations ou de désordre. Les phénomènes fondamentaux étudiés sont omniprésents dans la physique des NEMS, et pour certains vont même au-delà avec des analogies vers d’autres disciplines de la physique, comme les transitions de phase ou la RMN.Dans la première partie de cette thèse, nous nous intéressons ainsi au bruit d'amplitude du NEMS, fournissant un exemple de mouvement Brownien dans un potentiel de confinement. Du fait de la non-linéarité géométrique intrinsèque au système, l'anharmonicité du potentiel transduit le mouvement Brownien de chaque mode mécanique en fluctuations des fréquences propres de résonance. Ainsi, nous observons expérimentalement un phénomène de diffusion spectrale, se traduisant par un élargissement et un décalage de la raie de résonance non-triviaux rendant compte de la compétition entre la diffusion de la phase de la réponse du mode due à la transduction, et les mécanismes de relaxation du mode fluctuant. Une approche par intégrale de chemin de la diffusion capture l'effet analytiquement. Un tel mécanisme altère la résonance d'un mode mécanique sans influer sur les échanges d'énergie avec le bain thermodynamique du mode. En outre, l'introduction d'une forte excitation sinusoïdale agit en retour sur les fluctuations hors équilibre via la non-linéarité, ralentissant la dynamique du système et comprimant ses fluctuations pour certains points critiques de l'espace des paramètres, près du ou dans le régime de la réponse bistable permise par la non-linéarité. Enfin, des expériences-modèles ont été réalisées afin de comprendre en détail la décohérence mécanique classique à l’aide d’un bruit en fréquence extrinsèque, réalisé à l’aide d’une grille couplée au NEMS.La deuxième partie de cette thèse explore plus en détail certains mécanismes microscopiques de relaxation d'énergie ou du bruit en fréquence interne d’un mode mécanique, encore partiellement incompris pour les NEMS. Nous considérons d’abord le cas d’une contribution extérieure, mais universelle, qui a pour origine le transfert d’impulsion entre le NEMS et le gaz présent dans la cellule expérimentale, ici l’hélium 4. Dans la limite des faibles densités, la théorie cinétique décrit la dissipation dans le gaz ballistique. De façon inattendue, nous observons aux plus basses pressions atteignables une déviation à la théorie. Nous montrons pour plusieurs températures et plusieurs échantillons que cette déviation s’échelonne avec le rapport entre le libre parcours moyen des atomes dans le gaz et la hauteur du NEMS vis-à-vis du fond de l’échantillon. Ce résultat est justifié par un modèle phénoménologique prenant en compte la réflexion diffusive des atomes du gaz sur le mur du fond, qui présente à petite échelle une structure désordonnée. Cette réflexion résulte en une déviation à la Maxwellienne près du fond, et donc en l’établissement d’un gradient de densité du gaz sur une longueur de l’ordre du libre parcours moyen, qui renormalise le taux de relaxation d’énergie mécanique. Ainsi, le NEMS agit comme une sonde non-invasive d’un milieu hors équilibre du fait de ses très petites dimensions transverses. Enfin, nous mesurons la dissipation intrinsèque du NEMS jusqu’à 30 milliKelvin. Nous mettons en évidence le rôle des excitations de basse énergie couplées à la déformation du NEMS dans la relaxation d’énergie mécanique. Ces excitations, permises par la structure désordonnée des matériaux constitutifs du NEMS, sont modélisées comme des atomes se déplaçant par effet tunnel entre deux positions équivalentes du réseau atomique (TLS). Nous obtenons également le bruit en fréquence intrinsèque en développant une nouvelle technique de mesure utilisant la non-linéarité du NEMS. L’étude poussée nous permet de lier phénoménologiquement les deux phénomènes. / In this thesis we address cryogenic nano-electro-mechanical systems (NEMS) from 30 mK to 30 K sensitive to conditions involving fluctuations or disorder. The fundamental aspects studied are ubiquitous in NEMS physics, and for some of them go beyond, with possible analogies with phase transitions or NMR.In the first part of this work we focus on the NEMS position noise, which is a good example of Brownian motion within a confinement potential. Owing to the system’s intrinsic geometric nonlinearity, the potential anharmonicity translates each mode’s Brownian motion into fluctuations of the structure’s resonance eigenfrequencies. As a result we observe experimentally a spectral diffusion phenomenon that manifests through a linewidth broadening and a frequency shift of the resonance line: they account non-trivially for the competition between the probed mode’s response’s phase diffusion due to the transduction mechanism and the fluctuating modes relaxation mechanisms. A path integral approach to diffusion encompasses analytically the effect. Such a mechanism alters a mechanical mode’s resonance without changing energy transfers to the mode’s thermal bath. Furthermore, adding a strong sinusoidal excitation acts back on the out-of-equilibrium fluctuations through the nonlinearity: the system dynamics is slowed down, with its fluctuations squeezed, in peculiar points of the parameters space, near or within the non-linearity induced bistable regime. Finally, model experiments are realized so as to understand classical mechanical decoherence, through the use of an extrinsic frequency noise, artificially crafted thanks to a gate electrode coupled to the NEMS.In a second part, some microscopic mechanisms leading to mechanical damping and internal frequency noise of a mechanical mode are investigated, as they are still elusive to date for NEMS. We first consider the case of an external but universal source of damping, which originates from the momentum transfer between the NEMS and the gas flowing in the experimental cell, here Helium 4. In the rarefied limit, dissipation in a ballistic gas is well described by kinetic theory. Yet, unexpectedly, we observe at our lowest pressures a discrepancy between our measurements and theory. We show for several temperatures and samples that this deviation scales with the ratio between the gas atoms mean free path and the gap between the NEMS and the sample’s bottom trench. This result is modelled phenomenologically as arising from diffusive scattering of gas atoms at the bottom’s wall, which at small lengthscales has a disordered landscape. Diffusive scattering results in a deviation to the Maxwellian distribution, leading to a gas density gradient in the vicinity of the wall, established over a distance comparable with the mean free path, and which renormalizes the mechanical energy relaxation rate. Therefore, the NEMS acts as a non-invasive probe in a nonequilibrium medium due to its small cross-section. Finally, we investigate the NEMS intrinsic dissipation down to 30 milliKelvin. We highlight the role of low-energy excitations coupled to the NEMS deformation in damping mechanisms. These excitations, allowed by the disordered structure of the NEMS constitutive materials, are modelled as atoms tunneling between two equivalent positions of the atomic lattice (also referred to as TLS). Using a new technique which relies on the NEMS non-linearity, we measure the intrinsic frequency noise, and we show that it can be linked phenomenologically to the damping due to the TLS.