Les rejets des eaux de ballast dans le port de Bizerte et les fermes conchylicoles installées au niveau de la lagune de Bizerte peuvent constituer des sources potentielles ayant un impact sur l’introduction des espèces de Dinoflagellés nuisibles, en particulier celles qui sont potentiellement toxiques telles que A. pacificum, A.pseudogonyaulax, A.minutum, A. affine et Polysphaeridium zoharyi, sans pour autant négliger le rôle des courants dans la distribution des kystes. L’étude du trafic maritime sur les 7 années précédant notre prospection a révélé que 14 % de la flotte qui accoste au port de Bizerte est en provenance de la voie maritime d’origine Pacifique. Afin d’identifier les espèces de Dinoflagellés produisant des kystes à l’origine des efflorescences potentiellement toxiques, un échantillonnage à grande échelle spatiale au niveau des sédiments superficiels a été effectué pour relever les densités des kystes en fonction des caractéristiques sédimentaires à savoir la teneur en eau, la matière organique, la granulométrie, l’abondance des formes végétatives ainsi que les facteurs environnementaux. Cette étude a permis l’identification de 48 morphotypes de kystes de Dinoflagellés, principalement dominés par Brigantidinium simplex, Votadinum spinosum, Alexandrium pacificum, Alexandrium pseudogonyaulax, et Lingulodinum machaerophorum. La densité des kystes a varié de 1276 à 20126 kystes g-1 sédiment sec. Des différences significatives portant sur la distribution des kystes ont été enregistrées, ce qui nous a permis de faire la distinction de deux zones dans la lagune de Bizerte. Un intérêt particulier a été porté au complexe Alexandrium tamarense dont fait partie l’espèce A. pacificum connue pour être à l’origine des efflorescences nuisibles (HABs). En outre, l’examen morphologique et le ribotypage des formes végétatives d’A. pacificum en provenance de cultures microalgales obtenues à partir de l’extraction, l’isolement des kystes de résistance en provenance du sédiment, et leur germination ont été réalisés pour l’obtention d’une culture cellulaire monospécifique ABZ1 qui se caractérise par un taux de croissance de µ= 0.33j-1 et un temps de génération T=2.1j. Le profil toxinique obtenu à partir d’un extrait de culture ABZ1, en phase exponentielle a révélé la présence de N-sulfocarbamoyl toxine C1 (9.82 pg toxin cell_1), la GTX6 (3.26 pg toxine cell_1) et la carbamoyl toxine Neo-STX (0.38 pg toxin cell_1), représentant 2,8% du total des toxines de cette souche. Une corrélation entre l’abondance des kystes d’Alexandrium pacificum et le pourcentage en eau ainsi que la matière organique a été relevée. Par ailleurs, la fraction sédimentaire <63µm s’est avérée potentiellement favorable à l’initiation des efflorescences du dinoflagellé Alexandrium pacificum au niveau de la lagune de Bizerte. Une différence significative dans le schéma de la distribution des kystes a été illustrée, mettant en évidence un zonage de la lagune avec une abondance plus importante au niveau des zones conchylicoles. / The ballast water discharges in Bizerte harbor and shellfish aquaculture farms in Bizerte lagoon can be potentials sources with an interest in the introduction of harmful species, especially those that are potentially toxic like A. pacificum, A. pseudogonyaulax, A.minutum, A.affine and Polysphaeridium zoharyi, without neglecting the role of currents in the distribution of cysts. The study of the vessel traffics for 7 years before our prospection in Bizerte harbour have showing that the percentage of vessels coming from the Pacific road is around 14%. In order to identify species of Dinoflagellates producing resting cysts incriminated on potentially toxic blooms, a high spatial resolution sampling of the surface sediment for the identification and counting of resistance cysts was carried out to estimate the cyst density based on sedimentary characteristics, water content, organic matter, granulometry, abundance of vegetative forms and environmental factors. This study allowed the identification of 48 morphotypes of dinoflagellate cysts, mainly dominated by Brigantidinium simplex, Votadinum spinosum, Alexandrium pacificum, Alexandrium pseudogonyaulax and Lingulodinum machaerophorum. The density of cysts ranged from 1276 to 20126 cysts g-1 dry sediment. Significant differences between cyst distributions were recorded, which enabled us to distinguish two areas in the Bizerte lagoon. Particular attention was given to the complex Alexandrium tamarense (HABs). In addition, morphological examination and ribotyping of vegetative cells obtained from microalgal cultures following extraction process, isolation of resistance cysts from sediment, and their germination led to the production of monospecific culture: ABZ1 characterized by a μ (growth rate) = 0.33 day-1 and a generation time T = 2.1 day. These reviews have confirmed the newly identified genus and species in the Mediterranean sea and mentioned specifically in the lagoon of Bizerte: Alexandrium pacificum. The toxin profile obtained from an extract of ABZ1 culture in exponential phase revealed the presence of N-sulfocarbamoyl toxin C1 (9.82 pg toxin Cell-1), the GTX6 (3.26 pg toxin Cell-1), carbamoyl and the Neo-STX toxin (0.38 pg cell toxin-1), representing 2.8% of total toxins of this strain.A correlation between the abundance of cysts of Alexandrium pacificum and water percentage well as organic matter was found. Moreover, sediment fraction <63μm proved potentially favorable to initiate Alexandrium pacificum blooms in Bizerte lagoon. A significant difference in the cyst distribution diagram was shown, highlighting a zoning of the lagoon with a greater abundance in shellfish farm areas.

Durant la dernière décennie, un nouveau type de décharge hors équilibre thermodynamique à pression atmosphérique a suscité un engouement croissant compte tenu de sa capacité de produire un plasma s'étendant dans l'air ambiant à une température proche de l'ambiante. Ces jets de plasma, souvent basés sur un réacteur de type décharge à barrière diélectrique, sont intéressants du point de vue de leurs propriétés physico-chimiques. De plus, ces jets de plasmas ont l'avantage de permettre des applications des matériaux thermosensibles, ouvrant ainsi un nouveau domaine de recherche, Plasma Médecine. Au GREMI le Plasma Gun, a été développé tant pour l'étude de la physique des jets de plasma que pour les applications biomédicales notamment dans le domaine de la cancérologie. Dans une première étape, des traitements par Plasma Gun in vitro et in vivo, dans le cadre d'un modèle murin du carcinome pancréatique, ont été effectués. L'action anti-tumorale du plasma a été démontrée ainsi que la combinaison bénéfique avec un traitement chimiothérapique. Fondée sur ces résultats encourageants, l'objectif principal de cette étude porte sur l'influence drastique de la cible de l'application sur les propriétés du plasma (propagation et production des espèces réactives) ainsi que l'interaction du gaz et du plasma. Des diagnostiques tels que l'imagerie rapide et filtrée en longueur d'onde, la spectroscopie d'émission optique, l'imagerie Schlieren ainsi que la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier ont été utilisés pour caractériser le jet de plasma. Une étude quantitative de la distribution spatiale et temporelle du radical hydroxyle (densité comprise entre 5.1011 et 1.1014 cm-3) a été réalisée par fluorescence induite par laser. L'étude de l'OH en combinaison avec un modèle numérique a permis une meilleure compréhension de la pénétration de l'air dans le jet de gaz et de l'interaction avec les surfaces humides. L'interaction complexe entre le comportement du gaz, du plasma et la nature de la cible est mise en avant en vue d'optimiser les applications biomédicales. / Over the past decade, a new type of non-equilibrium discharge at atmospheric pressure has attracted growing interest, given the ability to produce a plasma extending in ambient air close to room temperatures. These plasma jets, often based on a dielectric barrier discharge type of reactor, are interesting on their physicochemical property perspectives. In addition, these cold plasma jets have the advantage of allowing applications to heat sensitive materials, creating a new field of research, Plasma Medicine. At GREMI the Plasma Gun, has been developed for both the study of the physics of plasma jets and for biomedical applications particularly in the field of cancerology. In a first step, in vitro and in vivo were performed, within a rodent model of pancreatic carcinoma. The anti-tumor action of the plasma has been demonstrated as well as its benefic combination with a chemotherapeutic treatment. Based on these encouraging biomedical results, the main focus of this study is to report on the drastic influence of the application target on the plasma properties (propagation and production of reactive species) and on the strong coupling between gas jet and plasma discharge. Diagnostics such as fast, wavelength-filtered and Schlieren imaging, optical emission spectroscopy as well as Fourier transform infrared spectroscopy were used to characterize the plasma. A quantitative study on spatial and temporal distribution of hydroxyl radicals (OH density ranging between 5.1011 and 1.1014 cm-3) was performed by laser-induced fluorescence. The study of the OH in combination with a numerical model allowed a better understanding of the moist air penetration into the gas jet and the interaction with wet surfaces. This PhD work enlightened the complex interaction between the gas flow, the plasma and the nature of the target which has to be taken into account for further optimization of biomedical applications.

Les espèces réactives de l’oxygène (ERO) contrôlent plusieurs aspects de la carcinogenèse, étant donné leur capacité àpromouvoir la prolifération mais aussi à induire la sénescence et l’apoptose. Dans les stades avancés de cancer, les EROpeuvent également participer au développement de l’atrophie musculaire, engendrant une détérioration de la qualité de viedes patients. L’activité physique (AP), connue pour augmenter les défenses antioxydants de l’organisme et lasupplémentation en antioxydants sont considérées comme deux stratégies susceptibles de moduler la croissance tumorale, d’améliorer la performance physique et de réduire les effets secondaires liés à la maladie et aux traitements anticancéreux. Néanmoins, plusieurs questions restent aujourd’hui sans réponse. En effet, bien que l’AP puisse réduire la progression du cancer du sein, du colon et de la prostate, son impact sur les cancers se développant au sein du muscle (ex : le liposarcome), donc soumis aux contractions musculaires répétées, reste méconnu. En utilisant des approches in vivo et in vitro, nous avons démontré que maintenir une AP régulière accélère la croissance du liposarcome intramusculaire, probablement, via la réduction des taux circulants d’insuline et l’inhibition de la voie « P38 MAPK-P21 ». Pour les patients ne pouvant pas pratiquer d’AP, la consommation d’antioxydants pourrait être un moyen de réduire les ERO tumorales et musculaires et ainsi être prometteuse. Toutefois, les études actuelles restent très controversées. Nos travaux ont montré dans un modèle murin de cachexie cancéreuse que des doses nutritionnelles d’un produit antioxydant commercialisé en France, étaient suffisantes pour accélérer la croissance de la tumeur colique, favoriser la perte de masse corporelle totale et musculaire et engendrer la mort prématurée des souris. L’ensemble de nos résultats suggère que la pratique d’AP et la consommation en antioxydants peuvent induire des effets différents selon le type de tumeur et leur implantation, nécessitant une prise en charge individualisée des patients. En effet, (1) les patients atteints d’un LS intramusculaire devraient éviter de pratiquer une AP durant la période préopératoire mais ces résultats doivent être confirmés par une étude clinique, (2) les patients avec un stade avancé de cancer devraient être vigilants quant à l’utilisation de suppléments antioxydants ; une telle pratique pouvant avoir des répercussions dangereuses sur leur santé. / Reactive oxygen species (ROS) control several aspects of carcinogenesis as they can either promote tumor growth andprogression or senescence and apoptosis. In advanced stages of cancer, ROS can also drive the development of other cancerrelated complications like, muscle wasting. Physical activity (PA) and antioxidant supplementation have been proposed as two adjuvant strategies to better control tumor growth, ameliorate performance and alleviate secondary symptoms related to cancer itself or to the heavy anticancer therapies. However, several issues remain to be elucidated. First of all, although PA could reduce colon, breast and prostate cancer growth and progression, its impact remains unknown on orthotopic intramuscular tumors like liposarcoma, which directly affect the musculoskeletal apparatus and reduce physical function. Secondly, given the limitedness of PA application in some advanced stages of cancer, patients may increase their dependency on nutritional and antioxidant complements as an alternative strategy, but such practice has spark a lot of polemic and inconsistent results. In this thesis, we have addressed the effectiveness of PA and antioxidants in two distinct animal models of cancer. Using in vivo and in vitro approaches, we found that voluntary PA accelerated the growth of intramuscular liposarcoma tumors and exacerbated skeletal muscle dysfunction, mainly, by decreasing circulating insulin levels and the subsequent activation of the tumor suppressor pathway “P38 MAPK-P21”. We also demonstrated that nutritional doses of commercial antioxidants enhanced colon tumor growth, total body/skeletal muscle weight loss and caused premature death of mice. Such mechanism was due to selective changes in oxidative damage profiles, which decreased in tumor but increased in skeletal muscle, in a way driving tumor growth and skeletal muscle wasting/dysfunction. Clinically, it seems that (1) patients with intramuscular liposarcoma may, at least, not increase their levels of PA or undergo hospital-supervised exercise program, during the preoperative period; until the confirmation of our findings with clinical data and (2) patients with advanced stages of cancer must be very careful against the use of antioxidants as it could lifethreatening. Accordingly, health agencies in France, Europe and USA prohibit the use of synthetic antioxidant supplements without dietary counseling by a cancer patient’s physician and/or nutritionist.

Le stress oxydant se définit comme un déséquilibre entre la production d’espèces oxygénées et azotés réactives et les défenses antioxydants. Ce phénomène est associé à de nombreuses pathologies telles que des maladies neurodégénératives et cardiovasculaires ou des cancers. Pour contrecarrer les dégâts causés par le stress oxydant, l’utilisation d’antioxydants synthétiques s’est avérée intéressante car il devient alors possible de modifier les propriétés physico-chimiques des antioxydants et de leur assurer un meilleur ciblage cellulaire et tissulaire. Nos travaux de recherche se positionnent dans la recherche de nouveaux agents antioxydants synthétiques. Au cours de cette thèse nous nous sommes focalisés sur l’utilisation de l’alpha-phényl-N-tert-butylnitrone (PBN), qui présente une bonne activité pharmacologique contre les dégâts liés aux radicaux libres, et qui est également largement utilisée en tant que sonde analytique pour l’identification d’espèces radicalaires par la technique de piégeage de spin couplée à la résonance paramagnétique électronique (RPE). Dans la première partie de ces travaux de thèse, nous avons tenté d’améliorer les propriétés intrinsèques de la PBN en greffant divers substituants soit sur le cycle aromatique, soit sur le groupement N-tert-butyl de la fonction nitrone. L’analyse des propriétés physico-chimiques et biologiques de ces composés nous a permis de mesurer l’impact de la nature et de la position des substituants sur les propriétés antioxydantes de la PBN. La seconde partie de ces travaux a consisté à greffer le motif PBN sur des structures moléculaires amphiphiles dérivées d’un acide-aminé. Cette deuxième partie a pour but d’améliorer l’activité biologique et la biodisponibilité des dérivés PBN. / Oxidative stress is defined as an unbalance between the production of free radicals and the antioxidant defenses. The oxidative stress state has been associated with several pathologies such as neurodegenerative and cardiovascular diseases or cancers. To prevent oxidative stress-mediated damage, the use of synthetic antioxidants is attractive as it allows to tune their physico-chemical properties as well as their cellular targeting specificity. Of particular interest is the linear alpha-phenyl-N-tert-butylnitrone (PBN) which exhibits pharmacological activity against radical-mediated pathophysiological conditions and has been widely used as analytical reagent for the identification of radical species by the spin-trapping method coupled to electron paramagnetic resonance (EPR) spectroscopy. In this thesis report, we first tried to improve the intrinsic antioxidant properties of PBN by grafting various substituents either onto the aromatic ring or the N-tert-butyl-group of the nitronyl function. The physico-chemical and biological properties of the compounds were then determined. With optimized nitrone derivatives in hand, the second part of this project consisted in improving the bioactivity and bioavailability of our nitrone agents using amphiphilic carriers or specific targeting ligands.

Comprendre la relation entre biodiversité et fonctionnement des écosystèmes est une question centrale de l'écologie moderne. Cette problématique est d'autant plus importante dans le contexte général des perturbations anthropiques sur la biodiversité et les écosystèmes. Les invasions biologiques représentent l'une des causes principales de perte de diversité taxonomique et de modification des écosystèmes. Ceci est particulièrement le cas dans les écosystèmes aquatiques d'eau douce qui sont soumis à de nombreuses introductions d'espèces non-natives de poissons qui peuvent modifier la structure des communautés et altérer les interactions biotiques entre espèces. Les interactions trophiques et les réseaux trophiques qu'elles forment sont à la base des liens entre la structure même de la biodiversité et le fonctionnement des écosystèmes. Par conséquent, identifier les impacts des espèces non-natives sur la structure trophique des communautés est crucial pour estimer comment le fonctionnement des écosystèmes et les services qu'ils rendent peuvent répondre aux invasions biologiques. Dans cette étude, 18 lacs de gravières ont été sélectionnés et leurs communautés piscicoles quantifiées durant deux années consécutives afin de tester les effets des invasions biologiques sur les patrons de diversité fonctionnelle et la structure trophique des communautés piscicoles. Dans un premier temps, nous avons étudié le rôle des facteurs environnementaux sur la composition et la structure des communautés de poissons. Nos résultats ont démontré que la structure des communautés de poissons différait de manière significative entre lacs et nous avons notamment observé que les lacs gérés principalement à des fins halieutiques présentaient une plus forte richesse taxonomique. Nous avons également démontré que les espèces natives et non-natives étaient dominantes dans des lacs avec des caractéristiques environnementales différentes, alors que les pratiques de gestion jouaient davantage un rôle sur structures des communautés. Dans l'ensemble, cette étude a permis de démontrer que la composition des communautés piscicoles évoluait de manière prévisible le long d'un gradient environnemental associé au niveau de maturité des lacs et des pratiques de gestion associées. Dans un second temps, nous avons quantifié l'importance de la variabilité intraspécifique des traits fonctionnels au sein d'une espèce modèle, le black-bass (Micropterus salmoides). Plus précisément, nous avons échantillonné l'ensemble d'une population and nous avons démontré que la variabilité des traits fonctionnels entre les individus était forte et pouvait affecter les estimations de diversité fonctionnelle. De plus, le très faible chevauchement de niches fonctionnelles et isotopiques entre les différentes classes d'âge indiquaient qu'elles doivent être considérées comme des entités fonctionnelles distinctes. Nous avons également démontré l'existence d'une corrélation entre les traits fonctionnels et les valeurs isotopiques du carbone et de l'azote, suggérant ainsi un lien entre spécialisation trophique et les différences de traits fonctionnels au sein des différents stades de vie. Dans un troisième temps, en intégrant la variabilité intraspécifique des traits fonctionnels à l'échelle de la communauté, nous avons examiné les structures fonctionnelles des différentes communautés piscicoles le long d'un gradient d'invasions. Nos résultats ont démontré que les entités natives et non-natives de poissons différaient significativement en terme de traits fonctionnels et que le " niche partitioning " était le mécanisme principal permettant la coexistence des espèces natives et non-natives ayant des traits fonctionnels similaires. / Understanding the relationship between biodiversity and ecosystem functioning is a central question in modern ecology. This question is particularly crucial in the general context of human perturbations on both biodiversity and ecosystems. Biological invasions are considered as one of the leading causes of the ongoing taxonomic diversity crisis and the modification of ecosystems. This is especially true in freshwater ecosystems since the widespread introductions of non-native fish can modify recipient communities notably by changing the biotic interactions between species. Trophic interactions represent the linkage between the structural characteristics of biodiversity and the functioning of ecosystems, describing the network of species and the energy links between them. Identifying the impacts of non-native fish species on the trophic structure of recipient communities is therefore crucial to estimate how ecosystem functioning and ecosystem services might respond to biological invasions. In the present study, fish communities from 18 gravel pit lakes were selected and monitored during two consecutive years to test the effects of biological invasions on functional diversity patterns and the trophic structure of fish communities. We first investigated the environmental determinants of fish community composition and structure in these gravel pit lakes. Our results demonstrated that fish community structure significantly differed between lakes and we notably found that lakes highly managed for angling hosted higher levels of taxonomic diversity. We also found that native and non-native species were dominant in lakes with different environmental conditions, while management practices play a critical role in shaping fish species composition. Overall, these findings demonstrated that fish community composition followed a predictable shift along an environmental gradient linked to the natural maturation of gravel pit lakes and the associated human practices. Second, we quantified the importance of intraspecific variability in functional traits in a model species, the largemouth bass (Micropterus salmoides). We sampled a whole population in a private pond and found that functional trait variability among individuals within the same population could affect estimates of functional diversity. Moreover, the extremely low overlap for both functional and stable isotope niches between age-classes indicated that different age classes within a species should be considered as distinct functional entities. We also demonstrated the existence of a significant correlation between functional traits and stable isotope values, suggesting the existence of a linkage between trophic specialization and differences in functional traits within each life stage. Third, incorporating intraspecific variation in functional traits at the community level, we examined the functional attributes of fish communities in the studied lakes. Our results demonstrated that native and non-native fish significantly differed in terms of functional traits. We also demonstrated that niche partitioning was the principal mechanism allowing the coexistence of native and non-native fish with similar functional traits.

Le virus de l'influenza aviaire hautement pathogène (IAHP) de sous-type H5N1 a causé de nombreuses pertes humaines, animales et économiques à travers le monde, notamment en Asie du Sud-Est. Son potentiel pandémique est une source d'inquiétude majeure en santé publique. Au Cambodge, l'infection est enzootique, et a causé la mort de 16 personnes depuis sa première détection en 2004 dans le pays, dont 8 pour la seule année 2011. Bien que l'hypothèse de la transmission directe hôte-hôte (animal-animal ou animal-homme) soit privilégiée, de récentes études semblent clairement incriminer certains éléments constitutifs de l'environnement dans le cycle de transmission du virus. Cependant, peu de données sont actuellement disponibles sur le sujet. Le travail de cette thèse a consisté en grande partie à apporter quelques réponses aux nombreuses questions soulevées. Des méthodes de détection du virus H5N1 dans l'environnement ont été mises au point, validées, et utilisées pour la détection de virus dans des prélèvements environnementaux collectés sur des sites d'épizooties au Cambodge. Le rôle de passereaux, capturés pour la réalisation de certains rituels bouddhistes en Asie, dans la dissémination du virus aux populations aviaires et humaines, a également été étudié. En parallèle, des données importantes du mode d'évolution du virus H5N1 au sein d'hôtes aviaires, jusqu'alors inexistantes, ont été apportées par l'étude des quasi-espèces du virus. L'ensemble des résultats rassemblés dans cette thèse souligne l'importance du rôle de l'environnement dans la dissémination et la transmission du virus IAHP H5N1. / The Highly Pathogenic Avian Influenza (HPAI) virus, subtype H5N1, has caused important human, animal and economical and losses in all countries affected, especially in Southeast Asia. Its pandemic potential is a major public health concern. In Cambodia, the infection is enzootic, and has caused 16 human fatalities since its first detection in the country in 2004, out of which 8 occurred in 2011. Although the hypothesis of direct host-to-host (animal-to-animal or animal-to-human) transmission is commonly accepted, recent studies clearly identified some environmental components as sources for avian and/or human contamination with H5N1 virus. Nonetheless, only few data are currently available on this topic. The work presented in this thesis aimed at better describing the role of the environment in the transmission cycle of the H5N1 virus. H5N1 virus detection methods in the environment were designed, validated and used for the detection of virus in environmental samples collected during epizootic outbreaks in Cambodia. The role of the Merit Release Birds, used during some common Buddhist rituals in Asia, in the dissemination of the virus to avian and human populations was also studied. In parallel, important and novel data regarding the evolution of the H5N1 virus within avian hosts were provided by quasi-species studies. The findings described in this thesis emphasize the relevance of the role of the environment in the dissemination and transmission of the HPAI H5N1 virus.

Il existe aujourd’hui une prise de conscience croissante visant à considérer les résidus de biomasse comme source potentielle d’énergie, de matériaux et de produits chimiques. Dans ce contexte, le projet européen Mobile Flip vise à développer des unités mobiles de conversion de biomasse pour la valorisation de ressources agricoles et forestières non exploitées. L’une des technologies proposées est la torréfaction, traitement thermique doux entre 200 et 300°C pendantquelques minutes et en défaut d’oxygène. Le solide torréfié présente des propriétés proches de celles du charbon et convient à la combustion ou à la gazéification. En même temps, des matières volatiles sont relâchées, dont des espèces condensables potentiellement à haute valeur ajoutée en chimie. Il est donc crucial de caractériser le solide torréfié et les espèces volatiles afin d’optimiser le procédé jusqu’à l’échelle industrielle. Jusqu’à présent, peu de travaux ont simultanément cherché à caractériser et à modéliser le comportement du solide et des espèces volatiles produites en torréfaction en fonction des conditions opératoires et du type de biomasse. De plus, ces travaux portaient sur un nombre réduit de biomasses. La composition macromoléculaire de la biomasse en cellulose, hémicelluloses et lignine impacte de manière déterminante les produits de torréfaction. Cependant, les essais de torréfaction avec ces constituants sont peu nombreux et généralement réalisés avec des composants commerciaux peu représentatifs de la biomasse brute. L’objectif de ces travaux de thèse est d’étudier l’influence des caractéristiques de la biomasse, principalement représentée par sa composition en cellulose, hémicellulose et lignine, sur le comportement global de la biomasse en torréfaction, tant en termes de perte de masse du solide que de production d’espèces volatiles, en fonction des conditions opératoires. 14 représentants des principales familles de biomasse (bois feuillus, bois résineux, sous-produits agricoles et plantes herbacées) ont été sélectionnés pour cette étude. Une procédure d’extraction optimisée a été proposée pour obtenir des fractions de cellulose, hémicellulose et lignine de 5 biomasses de référence. Les données expérimentales ont été obtenues en utilisant une thermobalance couplée à une chromatographie gazeuse et une spectrométrie de masse via un système de boucles de stockage chauffées (ATG-GC/MS). La cinétique de dégradation du solide et les profils de formation des espèces volatiles ont été étudiés au cours des expériences de torréfaction incluant une partie non-isotherme (200 à 300°C, 3°C/min) suivie d’une partie isotherme (300°C, 30 min), dans des conditions expérimentales assurant le régime chimique. Les résultats obtenus avec les biomasses brutes montrent que la composition macromoléculaire de la biomasse est un facteur clé influant sur son comportement en torréfaction. Par conséquent, l’hétérogénéité de la ressource se traduit par une diversité de comportements en torréfaction, en particulier pour les biomasses agricoles. Il a été observé un comportement très différent pour les composants extraits comparés aux composants commerciaux, particulièrement dans le cas de la cellulose. Ceci montre que l’usage commun de composants commerciaux pour bâtir les modèles de torréfaction n’est pas pertinent. L'impact des caractéristiques des composants macromoléculaires sur le comportement en torréfaction a été aussi mis en évidence, particulièrement en ce qui concerne la composition en sucres des hémicelluloses et la cristallinité de la cellulose. En outre, des différences de profils de production des espèces volatiles ont été observées, même pour des composés de même nature chimique. A partir de ces résultats, un modèle de torréfaction basé sur la contribution additive de la cellulose, des hémicelluloses et de la lignine extraites est proposé pour décrire le comportement global de la biomasse en torréfaction, et ceci pour les 5 biomasses de référence. / Nowadays, there is an increasing awareness on the importance of biomass waste as a renewable source of energy, materials and chemicals. In this context, the European project MOBILE FLIP aims at developing and demonstrating mobile conversion processes suitable with variousunderexploited agro- and forest based biomass resources in order to produce energy carriers, materials and chemicals. One of these processes is torrefaction, which consists in a mild thermal treatment, occurring typically between 200 and 300°C during a few tens of minutes in a defaultoxygen atmosphere. The solid product obtained has thermal and processing properties closer to coal, and thus is suitable as fuel for combustion or gasification. During torrefaction, condensable coproducts are released, that may also be source of “green” chemicals. It is therefore crucial to characterize them to optimize the torrefaction process and design industrial units. Up to now, only few works have been focused on characterizing and modelling both solid and condensable species during torrefaction versus operating conditions and feedstock type. Furthermore, these studies typically include a reduced number of biomasses. Cellulose, hemicellulose and lignin,which constitute biomass macromolecular composition, are determining properties to predict biomass behaviour during torrefaction. However, torrefaction tests on these constituents are rare and always based on commercial compounds, which were proved as little representative of the native biomass. The objective of this study is to analyse the influence of biomass characteristics, mainly represented by the macromolecular composition in cellulose, hemicellulose and lignin, on the global behaviour of biomass in torrefaction, both in terms of solid mass loss and of productionprofiles of the volatile species released, in function of the operating conditions.14 biomasses from the main biomass families (deciduouswood, coniferous wood, agricultural byproductsand herbaceous crops) were selected for this study. An optimized extraction procedure was proposed to recover cellulose, hemicellulose and lignin fractions from 5 reference biomasses. Experiments were performed on a thermogravimetric analyzer coupled to a gas chromatography mass spectrometer device through a heated storage loop system (TGA-GC/MS). Solid degradation kinetics and volatile release profiles were followed during torrefaction experiments combining non-isothermal (200 to 300°C at 3°C/min) and isothermal (300°C, 30 min) conditions, ensuring the chemical regime thanks to the appropriate operating conditions. The results obtained with the raw materials demonstrated that biomass macromolecular composition is a main factor influencing biomass behavior in torrefaction. Consequently, the heterogeneity of the resource results in a diverse behavior in torrefaction, particularly in the case of agricultural biomasses. The results with the extracted components evidenced their very different behavior compared to thecommercial compounds, particularly in the case of cellulose. This suggests that a limitation could be induced by the common use in literature of commercial components for torrefaction modelling. The impact on the characterization of macromolecular components was also shown to be prevailing in their behavior in torrefaction, especially in the case of hemicellulose sugar composition and cellulose crystallinity. Furthermore, differences in release kinetics of volatile species during torrefaction were observed, even for volatiles belonging to the same chemical family (acids, furans, ketones). Derived from these results, a torrefaction model based on the additive contribution of extracted cellulose, hemicelluloses and lignin to the global behavior of biomass in torrefaction was proposed, and this for the 5 representative biomasses.

Dans cette thèse, nous examinons différents cadres pour la théorie générale des opérades cycliques de Getzler et Kapranov. Comme le suggère le titre, nous établissons des fondements théoriques de natures syntaxiques, algébriques et catégorifiées pour la notion d’opérade cyclique. Dans le traitement syntaxique, nous proposons un langage formel à la manière du lambda-calcul, appelé mu-syntaxe, en tant que représentation légère de la structure <<entries-only >> d’opérades cycliques. Contrairement à la caractérisation originale des opérades cycliques, appelée la caractérisation <<exchangeable-output>> , selon laquelle les opérations d’une opérade cyclique ont des entrées et une sortie qui peut être << échangée >> avec une entrée, les opérades cycliques <<entries-only >> sont présentées comme des généralisations d’opérades pour lesquelles une opération n’a plus des entrées et une sortie, mais seulement des entrées (c’est-à-dire pour lesquelles la sortie est <<au même niveau>> que les entrées). Grâce aux méthodes de réécriture derrière le formalisme, nous donnons une preuve pas-à-pas complète de l’équivalence entre les définitions biaisées et non biaisées des opérades cycliques.Guidés par le principe du microcosme de Baez et Dolan et par les définitions algébriques des opérades de Kelly et Fiore, dans l’approche algébrique, nous définissons les opérades cycliques à l’intérieur de la catégorie des espèces de structures de Joyal. De cette façon, la caractérisation originale << exchangeable-output>> de Getzler et Kapranov, et la caractérisation alternative <<entries-only>> des opérades cycliques de Markl, sont toutes les deux incarnées comme monoïdes dans une catégorie monoïdale des espèces de structures. En s’appuyant sur un résultat de Lamarche sur la descente pour les espèces, nous utilisons ces définitions monoïdales pour prouver l’équivalence entre les points de vue <<exchangeable-output >> et << entries-only>> pour les opérades cycliques.Enfin, nous établissons une notion d’opérade cyclique catégorifiée pour les opérades cycliques avec symétries, définies dans la catégorie des ensembles en termes de générateurs et relations. Les catégorifications que nous introduisons sont obtenues en remplaçant des ensembles d’opérations de la même arité par des catégories, en relâchant certains axiomes de la structure, comme l’associativité et la commutativité, en isomorphismes, tout en laissant l’équivariance stricte, et en formulant des conditions de cohérence pour ces isomorphismes. Le théorème de cohérence que nous prouvons a la forme << tous les diagrammes d’isomorphismes canoniques commutent >>. Pour les opérades cycliques <<entries-only>> , notre preuve a un caractère syntaxique et s’appuie sur la cohérence des opérades non symétriques catégorifiées, établie par Došen et Petrić. Nous prouvons la cohérence des opérades cycliques <<exchangeable-output >>, en relevant au cadre catégorifié l’équivalence entre les définitions <<entries-only>> et <<exchangeable-output>> , mise en place précédemment dans l’approche algébrique. / In this thesis, we examine different frameworks for the general theory of cyclic operads of Getzler and Kapranov. As suggested by the title, we set up theoretical grounds of syntactic, algebraic and categorified nature for the notion of a cyclic operad.In the syntactic treatment, we propose a lambda-calculus-style formal language, called mu-syntax, as a lightweight representation of the entries-only cyclic operad structure. As opposed to the original exchangeable-output characterisation of cyclic operads, according to which the operations of a cyclic operad have inputs and an output that can be “exchanged” with one of the inputs, the entries-only cyclic operads have only entries (i.e. the output is put on the same level as the inputs). By employing the rewriting methods behind the formalism, we give a complete step-by-step proof of the equivalence between the unbiased and biased definitions of cyclic operads.Guided by the microcosm principle of Baez and Dolan and by the algebraic definitions of operads of Kelly and Fiore, in the algebraic approach we define cyclic operads internally to the category of Joyal’s species of structures. In this way, both the original exchangeable-output characterisation of Getzler and Kapranov, and the alternative entries-only characterisation of cyclic operads of Markl are epitomised as “monoid-like” objects in “monoidal-like” categories of species. Relying on a result of Lamarche on descent for species, we use these “monoid-like” definitions to prove the equivalence between the exchangeable-output and entries-only points of view on cyclic operads.Finally, we establish a notion of categorified cyclic operad for set-based cyclic operads with symmetries, defined in terms of generators and relations. The categorifications we introduce are obtained by replacing sets of operations of the same arity with categories, by relaxing certain defining axioms, like associativity and commutativity, to isomorphisms, while leaving the equivariance strict, and by formulating coherence conditions for these isomorphisms. The coherence theorem that we prove has the form “all diagrams of canonical isomorphisms commute”.For entries-only categorified cyclic operads, our proof is of syntactic nature and relies on the coherence of categorified operads established by Došen and Petrić. We prove the coherence of exchangeable-output categorified cyclic operads by “lifting to the categorified setting” theequivalence between entries-only and exchangeable-output cyclic operads, set up previously in the algebraic approach.

Saccharothrix algeriensis est une Actinobactérie rare capable de synthétiser divers dérivés de dithiolopyrrolones (DTPs) aux propriétés phytosanitaires intéressantes. L'objectif de la thèse vise à développer différentes méthodes, alternatives à la synthèse organique, pour optimiser la production de DTPs par la régulation du métabolisme de la bactérie. Deux approches ont été envisagées : * la première fait appel à des éliciteurs chimiques tels que l'éthanol, le butan-1-ol, le diméthylsulfoxyde et des homosérines lactones (C4-HSL, 3-oxo-C12-HSL et 3-OH-C12-HSL). Les effets de la concentration de ces composés et du temps d'addition dans le milieu de culture ont été étudiés et une investigation sur le mécanisme d'action de l'éthanol a été initiée * la deuxième utilise une approche physico-chimique innovante modifiant le métabolisme microbien à l'aide d'une électrode polarisée. Des électrodes en carbone, en acier et en platine de topographies variées ont servi pour l'étude de l'effet du potentiel, par rapport à une électrode au calomel saturée (ECS), sur la croissance de S. algeriensis et la production de dithiolopyrrolones. Les résultats obtenus montrent que l'ajout de l'éthanol à une concentration de 1,74 % v/v ou du diméthysulfoxyde à 3 % v/v au début de la culture, induit une augmentation significative de la production spécifique des DTPs. Celle-ci est multipliée par un facteur 19 avec l'éthanol et par 6 avec le diméthylsulfoxyde. Dans le cas de l'éthanol, cette induction serait médiée par des espèces réactives de l'oxygène. Par ailleurs, l'ajout simultané de la C4-HSL et de la 3-oxo-C12-HSL à des doses successives de 500 µM permet de multiplier la production spécifique des DTPs par un facteur 2,5. L'utilisation d'une électrode polarisée, en platine ou en carbone, permet un bon développement mycélien de S. algeriensis contrairement à une électrode en acier. Sous le potentiel -0.3 V/ECS, des concentrations élevées en dithiolopyrrolones ont été quantifiées. / Saccharothrix algeriensis is a rare Actinobacterium that produces a variety of dithiolopyrrolone derivatives (DTPs). These biocidal compounds are used as plant and crop- protection products. The aim of this thesis is to develop new strategies for DTPs production by regulating bacterial metabolism as an alternative to the chemical synthesis of these compounds. Two strategies were used : * the first strategy consist of using chemical elicitors such as ethanol, butan-1-ol, dimethylsulfoxide and homoserine lactones (C4-HSL, 3-oxo-C12-HSL and 3-OH-C12-HSL). The effects of concentration and time addition of these compounds were studied and ethanol mode of action was investigated. * the second strategy is a physico-chemical innovative approach that modifies bacterial metabolism using a polarized electrod. Platinum, carbon and stainless steel electrodes with varied topographies were used to study the effect of the potential, versus a saturated calomel electrode (SCE), on the growth of S. algeriensis and DTPs production. Our results show that the addition of pure ethanol and dimethylsulfoxide, at the beginning of the culture (t0), in respective concentrations of 1,74 % v/v and 3 % v/v increases DTPs specific production. This one was multiplied by nineteen-fold in presence of ethanol and by six-fold in presence of dimethylsulfoxide. In the case of ethanol, the induction of DTPs biosynthesis is mediated by reactive oxygen species (ROS). Furthermore, simultaneous addition of C4-HSL and 3-oxo-C12-HSL in multiple doses of 500 µM increases DTPs specific production by 2,5 fold. In presence of polarized platinum and carbon electrodes mycelium development of S. algeriensis is thicker than that grown on stainless steel electrode. Although, under - 0,3 V/SCE, high DTPs concentrations were quantified in comparison to other conditions tested.

En raison de leur forte abondance, les espèces communes constituent la majeure partie de la biomasse des écosystèmes, et sont responsables de la plupart des services rendus par ces derniers. En dépit de cette importance, peu d'études ont pourtant été consacrées spécifiquement aux espèces de plantes communes, notamment du fait du manque de données. Au cours de cette thèse, nous avons cherché d'une part à quantifier les variations d'abondance de ces espèces et d'autre part à comprendre quels étaient les mécanismes responsables de ces variations. Pour cela nous nous sommes intéressés aux espèces de plantes les plus communes d'un territoire fortement marqué par l'occupation humaine : la région parisienne. La collecte des données est une étape cruciale de toute étude sur la biodiversité ; la première partie du manuscrit aborde donc des protocoles qui pourraient être mis en œuvre pour récolter des informations à large échelle, en discutant les biais et les sources de variabilité auxquels sont exposés la plupart des inventaires et suivis de biodiversité. Nous nous sommes notamment interrogés sur la pertinence des méthodes d'évaluation rapide de la biodiversité. Certaines de ces méthodes, connues sous le nom de parataxonomie, se proposent de contourner la pénurie de savoirs naturalistes en dressant des inventaires à l'aide de morphotypes. Au cours de tests de terrain, nous montrons que ce type de méthodes — d'ores et déjà employées pour évaluer la biodiversité dans nombre d'études — ne peuvent êtres considérés comme un outil de suivi satisfaisant, en raison de leur manque de robustesse, ainsi que de leur faible efficacité à détecter des changements de composition spécifique au sein des communautés. À partir de données récoltées selon un protocole standardisé, nous nous intéressons ensuite dans une seconde partie à l'influence des différentes pressions humaines sur les variations d'abondance de la flore commune. Nous montrons qu'il se produit une homogénéisation taxonomique des communautés de plantes communes en réponse à la fragmentation induite par l'occupation humaine et l'artificialisation du territoire d'étude. Ce phénomène est également abordé sous son aspect fonctionnel, ce qui permet de constater que les paysages les plus fragmentés semblent favoriser les communautés d'espèces les plus généralistes. Enfin, en nous intéressant à l'impact de différentes pratiques culturales sur la diversité des espèces de plantes communes à l'échelle de parcelles agricoles, nous montrons l'effet bénéfique de certaines pratiques, telle que l'agriculture biologique, sur ces communautés. L'ensemble de ces résultats nous montre que, lorsque l'on dispose des méthodes de suivi appropriées, il est possible de mettre en évidence un effet des actions humaines sur la flore commune. Dans un contexte de crise de la biodiversité, les plantes communes apparaissent ainsi comme un indicateur de biodiversité prometteur, aux côtés d'autres groupes taxonomiques et d'espèces plus rares.