Les gamètes femelles appelés ovocytes sont produits par un type spécifique de division cellulaire appelée méiose. Afin de produire des gamètes haploïdes, et contrairement aux divisions mitotiques des cellules somatiques, la méiose implique une seule étape de réplication du génome suivie de deux étapes de ségrégation des chromosomes. La fidélité de la ségrégation des chromosomes pendant la méiose est cruciale pour éviter l’aneuploïdie embryonnaire qui entraînerait des défauts de développement ou un avortement spontané. Dans la plupart des types cellulaires, la ségrégation des chromosomes repose sur un fuseau composé de microtubules. En parallèle à l'assemblage du fuseau, des complexes multi-protéiques appelés kinétochores s’assemblent sur le côté des chromosomes et leur permettent d’interagir avec les microtubules dynamiques du fuseau. Étonnamment, la ségrégation des chromosomes dans l'ovocyte de C. elegans se déroule d'une manière atypique indépendante des kinétochores. Le mécanisme alternatif utilisé dans ces oocytes pour la ségrégation des chromosomes est cependant inconnu. Au cours de mon doctorat, j'ai utilisé une combinaison d'imagerie photonique à haute résolution temporelle, corrélée à de la microscopie électronique à haute résolution spatiale. J’ai également utilisé de la photoablation par laser des microtubules et réalisé l'inhibition ciblée de protéines clés pour disséquer le mécanisme atypique de ségrégation des chromosomes dans l'ovocyte de C. elegans. Mes résultats montrent que la ségrégation des chromosomes est produite par une force dépendante des microtubules qui pousse les chromosomes. Par une analyse détaillée de l’organisation des microtubules dans des fuseaux en anaphase partiellement reconstruits par microscopie électronique en tomographie, je propose un modèle impliquant la génération de force par l'allongement d’un réseau de courts microtubules formant le fuseau central. De plus, je démontre que l'activité de l'orthologue de CLASP chez C. elegans (CLS-2) est essentielle pour l'assemblage du fuseau en anaphase. Ce travail est actuellement sous presse dans le journal Nature Communications. Parallèlement, j'ai disséqué le rôle de CLS-2 dans l'assemblage du fuseau d'ovocytes et la ségrégation chromosomique. J'ai perturbé de manière systématique les domaines individuels et les résidus conservés de manière évolutive dans CLS-2 pour déterminer leur contribution à la fonction et à la localisation de cette protéine pendant la première méiose femelle. Dans l'ensemble, mes résultats montrent que la ségrégation chromosomique dans l'ovocyte de C. elegans consiste en un mécanisme de poussée chromosomique atypique et dépendant de CLS-2. / Female gametes called oocytes are produced through a specific type of celldivision termed meiosis. In order to produce haploid gametes, and unlike mitoticdivisions of somatic cells, meiosis involves a single round of genome replication followed by two rounds of chromosome segregation. Accuracy of chromosome segregation during meiosis is crucial to avoiding embryonic aneuploidy that wouldlead to developmental defects or spontaneous abortion. In most cell types,chromosome segregation relies on a microtubule-based spindle. Concomitant tospindle assembly, multi-protein complexes termed kinetochores assemble on the side of chromosomes and couple microtubule dynamics to chromosomal movements. Strikingly, in the C. elegans oocyte chromosome segregation occurs in an atypical kinetochore-independent manner. The alternative mechanism used in these oocytes for chromosome segregation is however unknown. During my PhD, I used a combination of high spatial and temporal resolution live imaging, correlated light and electron tomography, laser-mediated photoablation of microtubules, and targeted inhibition of key proteins to dissect this a typical mechanism of chromosome segregation in the C. elegans oocyte. Myresults show that chromosome segregation is driven by a microtubule-dependent force that pushes the segregating chromosomes apart during anaphase. Aftercareful analysis of partially reconstructed anaphase spindles by electrontomography for microtubule quantity, length, orientation, and overlaps, I proposea model involving the elongation and/or sliding of tiled microtubules in the central spindle as the candidate structure responsible for this force generation. Additionally, I demonstrate that the activity of the C. elegans CLASP ortholog CLS-2 is essential for proper anaphase spindle assembly. This work is currently in press at Nature Communications.In parallel, I have more closely examined the role of the C. elegans CLS-2 in oocyte spindle assembly and chromosome segregation. I have thoroughly and systematically perturbed the individual domains and evolutionarily conserved residues in CLS-2 to determine their contribution to the function and localization ofthis protein during the first female meiosis. Overall my results show that chromosome segregation in the C. elegans

Les travaux présentés dans ce mémoire ont pour but de mieux définir et quantifier lesprocessus d'érosion actuels en domaine glaciaire et proglaciaire. Le Glacier des Bossons,situé dans le massif du Mont-Blanc (Haute-Savoie, France), est un bon exemple de systèmenaturel non anthropisé permettant d'étudier cette thématique. Il repose sur deux lithologiesprincipales (le granite du Mont-Blanc et le socle métamorphique) et cette singularitépermettra de déterminer l'origine des sédiments glaciaires. Afin de comprendre lesmécanismes d'érosion mécanique et de transport particulaires en domaine glaciaire, lessédiments ont été prélevés à la surface du glacier, sous le glacier et dans les torrents sousglaciaires.L'étude des distributions granulométriques et des provenances des sédiments a étéeffectuée par une analyse lithologique à macro-échelle (à l'oeil nu) et géochimique à microéchelle(datation U-Pb sur zircons). Elles ont permis de préciser les caractéristiques del'érosion et du transport glaciaire. (1) la charge supra-glaciaire issue de l'érosion des versantsrocheux est essentiellement composée de sédiments grossiers et ne se mélange pas ou peu à lacharge sous-glaciaire, excepté au niveau de la langue terminale ; (2) les vitesses d'érosionsous-glaciaire ne sont pas homogènes, l'érosion sous la glace tempérée (0,4-0,8mm.an-1) estau moins seize fois supérieure à celle sous la glace froide (0,025-0,05mm.an-1) ; (3) lessédiments sous-glaciaires contiennent une fraction silteuse et sableuse résultant des processusd'abrasion et de crushing qui est évacuée par les torrents sous-glaciaires. L'acquisition hauterésolutiontemporelle de données hydro-sédimentaires durant la saison de fonte entre le 5 Maiet le 17 Septembre 2010 a permis de définir le comportement saisonnier des fluxhydrologiques et sédimentaires. La majeure partie des flux détritiques est concentrée sur lasaison de fonte, et une quantification de la quantité de sédiments exportés par le torrent desBossons complétée par une mesure régulière de l'évolution de la topographie du systèmefluvio-glaciaire permet d'effectuer un bilan global de l'érosion des domaines glaciaires etproglaciaires. Au cours de l'année 2010, près de 3000 tonnes de sédiments ont été érodés dont430 tonnes se sont déposeés sur le plan des eaux. Grâce à une analyse de l'évolution desconcentrations de matières en suspension en entrée et en sortie de la plaine alluviale fluvioglaciairedu torrent des Bossons, les composantes glaciaires et non-glaciaires de l'érosion ontpu être découplées. L'érosion des moraines dénudées encadrant le plan des eaux au cours desévénements orageux est responsable au minimum de 59% du flux de sédiments transporté parle torrent des Bossons, l'érosion glaciaire (41% du flux) est donc relativement moins efficace.L'évolution à long terme des systèmes glaciaires en période de réchauffement climatiquemontrerait donc une érosion soutenue des environnements proglaciaires (versants et moraines)récemment libéré des glaces et de ce fait une intensification des flux détritiques. Le glacierdes Bossons protège le sommet du Mont-Blanc, l'érosion différentielle entre les zones sous laglace et non-glaciaires pourrait mener à un accroissement de la différence d'altitude entre lesvallées et les sommets.

Nous présentons le développement d'une optique électrostatique à champ de vue hémisphérique fonctionnant dans la gamme d'énergie allant de quelques eV à 30 keV et dont nous avons étudié le principe de fabrication en mettant en place un procédé de lithographie innovant. Après avoir exposé nos motivations scientifiques et l'état de l'art des optiques électrostatiques dédiées à l'étude des plasmas spatiaux, nous présentons le concept optique à la base de cet instrument. Avec deux têtes de mesure, il est possible de s'affranchir de la période de rotation des satellites pour avoir une couverture complète des directions d'arrivée des particules. La résolution temporelle des mesures n'est plus déterminée que par la rapidité du balayage en énergie de l'instrument et par sa sensibilité qui s'avère équivalente à un ensemble de 8 détecteurs classiques à champ de vue 2D. Ce concept repose sur une polarisation indépendante des faces internes et externes des électrodes. Ceci est rendu possible par l'utilisation de plastique haute performance pour la réalisation des électrodes de l'optique. Deux procédés ont été mis en place ab initio pour permettre la fabrication de l'optique au laboratoire. Le premier est un procédé de métallisation chimique, le second un procédé de lithographie laser. Leur combinaison permet de réaliser une métallisation sélective des électrodes pour assurer une décroissance linéaire du potentiel en certaines zones de l'optique afin d'éviter les phénomènes de claquage. La question de la polarisation à haute tension de l'optique est également abordé, nous montrons comment l'ablation en profondeur du polymère permet de polariser l'optique à champ de vue 3D sans affecter ses performances.

Poussée par une forte demande et un marché très compétitif, la technologie PPD CIS est en évolution permanente. Du fait de leurs très bonnes performances en terme de bruit, les capteurs d’image CMOS à base de Photodiode Pincée (PPD CIS) peuvent désormais atteindre une sensibilité de l’ordre de quelques photons, ce qui rend cette technologie particulièrement intéressante pour les applications d’imagerie à haute résolution temporelle. Aujourd’hui, la physique des photodiodes pincées n’est pas encore comprise dans sont intégralité et il y a un manque important d’uniformisation des méthodes de caractérisation de ces détecteurs. Ces travaux s’intéressent à la définition, à la modélisation analytique, à la simulation et à l’estimation de paramètres clés des PPD CIS, tels que le temps de transfert, la tension de pincement et la full well capacity (FWC). Comme il a été mis en évidence par cette thèse, il est de première importance de comprendre l’effet des conditions expérimentales sur les performances de ces capteurs. Ceci aussi bien pour l’optimisation de ces paramètres lors de la conception du capteur, que lors de la phase de caractérisions de celui-ci, et enfin pour choisir correctement les conditions de mesures lors de la mise en œuvre du dispositif. / Driven by an aggressive market competition, CMOS Image Sensor technology is in continuous evolution. Thanks to the outstanding noise performances of Pinned Photodiode (PPD) CIS, CMOS sensors can now reach a few photons sensitivity, which makes this technology a particularly interesting candidate for high temporal resolution applications. Despite the incredibly large production volume, today, the PPD physics is not yet fully understood, and there is still a lack of golden standards for the characterization of PPD performances. This thesis focuses on the definition, analytical modeling, simulation and estimation of PPD key design parameters, with a particular focus on charge mechanisms, on the pinning voltage and on the full well capacity. The models developed in this work can help both manufacturers and users understanding the design trade-offs and the dependence of these parameters from the experimental conditions, in order to optimize the sensor design, to correctly characterize the image sensor, and to adjust the operation conditions to reach optimum performances.

Les travaux présentés dans ce mémoire ont pour but de mieux définir et quantifier lesprocessus d’érosion actuels en domaine glaciaire et proglaciaire. Le Glacier des Bossons,situé dans le massif du Mont-Blanc (Haute-Savoie, France), est un bon exemple de systèmenaturel non anthropisé permettant d’étudier cette thématique. Il repose sur deux lithologiesprincipales (le granite du Mont-Blanc et le socle métamorphique) et cette singularitépermettra de déterminer l’origine des sédiments glaciaires. Afin de comprendre lesmécanismes d’érosion mécanique et de transport particulaires en domaine glaciaire, lessédiments ont été prélevés à la surface du glacier, sous le glacier et dans les torrents sousglaciaires.L’étude des distributions granulométriques et des provenances des sédiments a étéeffectuée par une analyse lithologique à macro-échelle (à l’oeil nu) et géochimique à microéchelle(datation U-Pb sur zircons). Elles ont permis de préciser les caractéristiques del’érosion et du transport glaciaire. (1) la charge supra-glaciaire issue de l’érosion des versantsrocheux est essentiellement composée de sédiments grossiers et ne se mélange pas ou peu à lacharge sous-glaciaire, excepté au niveau de la langue terminale ; (2) les vitesses d’érosionsous-glaciaire ne sont pas homogènes, l’érosion sous la glace tempérée (0,4-0,8mm.an-1) estau moins seize fois supérieure à celle sous la glace froide (0,025-0,05mm.an-1) ; (3) lessédiments sous-glaciaires contiennent une fraction silteuse et sableuse résultant des processusd’abrasion et de crushing qui est évacuée par les torrents sous-glaciaires. L’acquisition hauterésolutiontemporelle de données hydro-sédimentaires durant la saison de fonte entre le 5 Maiet le 17 Septembre 2010 a permis de définir le comportement saisonnier des fluxhydrologiques et sédimentaires. La majeure partie des flux détritiques est concentrée sur lasaison de fonte, et une quantification de la quantité de sédiments exportés par le torrent desBossons complétée par une mesure régulière de l’évolution de la topographie du systèmefluvio-glaciaire permet d’effectuer un bilan global de l’érosion des domaines glaciaires etproglaciaires. Au cours de l’année 2010, près de 3000 tonnes de sédiments ont été érodés dont430 tonnes se sont déposeés sur le plan des eaux. Grâce à une analyse de l’évolution desconcentrations de matières en suspension en entrée et en sortie de la plaine alluviale fluvioglaciairedu torrent des Bossons, les composantes glaciaires et non-glaciaires de l’érosion ontpu être découplées. L’érosion des moraines dénudées encadrant le plan des eaux au cours desévénements orageux est responsable au minimum de 59% du flux de sédiments transporté parle torrent des Bossons, l’érosion glaciaire (41% du flux) est donc relativement moins efficace.L’évolution à long terme des systèmes glaciaires en période de réchauffement climatiquemontrerait donc une érosion soutenue des environnements proglaciaires (versants et moraines)récemment libéré des glaces et de ce fait une intensification des flux détritiques. Le glacierdes Bossons protège le sommet du Mont-Blanc, l’érosion différentielle entre les zones sous laglace et non-glaciaires pourrait mener à un accroissement de la différence d’altitude entre lesvallées et les sommets. / The study presented in this PhD memory aim at better define and quantify the present timeerosion processes in glacial and proglacial domain. The Glacier des Bossons, situated in theMont-Blanc massif (Haute-Savoie, France), is a good example of a natural and nonanthropizedsystem which allows us to study this topic. This glacier lies on two mainlithologies (the Mont-Blanc granite and the metamorphic bedrock) and this peculiarity is usedto determine the origin of the glacial sediments. The sediments were sampled at the glaciersurface and at the glacier sole and also in the subglacial streams in order to understand themechanisms of mechanical erosion and particle transportation in glacial domain. The study ofthe granulometric distribution and the origin of the sediments were performed by a lithologicanalysis at macro-scale (naked-eye) and a geochemical analysis at micro-scale (U-Pb datingof zircons). These analyses allowed specifying the characteristics of glacial erosion andtransport. (1) the supraglacial sediments derived from the erosion of the rocky valley sides aremainly coarse and the glacial transport does not mix these clasts with those derived from thesub-glacial erosion, except in the lower tongue; (2) the sub-glacial erosion rates areinhomogeneous, erosion under the temperate glacier (0,4-0,8mm.an-1) is at least sixteen timesmore efficient than the erosion under the cold glacier (0,025-0,05mm.an-1); (3) the sub-glacialsediments contain a silty and sandy fraction, resulting from processes of abrasion andcrushing, which is evacuated by sub-glacial streams. The high-resolution temporal acquisitionof hydro-sedimentary data during the 2010 melt season, between the May 5th and theSeptember 17th, allowed defining the seasonal behavior of the hydrologic and sedimentaryfluxes. The sediment exportation occurs mainly during the melt season therefore, quantify thesediment fluxes in the Bossons stream and measure regularly the topographic evolution of thefluvio-glacial system allows to perform a sedimentary balance of the erosion of glacial andnon-glacial domains. During the year 2010, about 3000 tons of sediments were eroded with430 tons settled on the fluvio-glacial system. By analyzing the evolution of suspendedparticulate matter concentrations in the Bossons stream upstream and downstream the fluvioglacialsystem, the part of glacial erosion and non-glacial denudation in the sedimentarybalance could be proportioned. The erosion during the stormy events of the uncoveredmoraines, confining the fluvio-glacial system of the Bossons stream, furnishes at least 59% ofthe sediments exported by the Bossons stream and glacial erosion (41 % of the flux) istherefore less efficient comparatively. The long-term evolution of the glacial systems inperiod of global warming would show a sustained erosion of proglacial environments(mountain sides and moraines) recently exposed and therefore an increasing of the detritalfluxes. The Glacier des Bossons protects the summit of the Mont-Blanc, the differentialerosion between zones under the ice and non-glacial could lead to an increase of thedifference of altitude between valleys and summits.

L’insuffisance respiratoire hypoxémique aigüe (IRHA) est une des causes les plus fréquentes d’admission aux soins intensifs pédiatriques. Elle est liée à plusieurs mécanismes dont le plus grave est l’œdème pulmonaire lésionnel conduisant au syndrome de détresse respiratoire aigüe (SDRA) pédiatrique qui représente 5-10 % des patients admis aux soins intensifs. Actuellement, les recommandations internationales de prise en charge de l’IRHA et du SDRA sont sous-appliquées du fait d’un défaut de diagnostic ou d’un diagnostic tardif. Ceci est probablement en partie responsable d’une ventilation mécanique prolongée dans le SDRA pédiatrique. Afin d’améliorer les critères d’évaluation de l’IRHA chez les enfants et éventuellement leur devenir, les 3 objectifs de cette thèse sont d’améliorer le diagnostic précoce d’IRHA chez l’enfant, informatiser un score de gravité de défaillance d’organes (score PELOD-2) utilisable comme critère de jugement principal en recherche en remplacement de la mortalité qui est faible dans cette population et prédire la ventilation prolongée chez la population la plus fragile, les nouveau-nés. Pour réaliser ces objectifs, nous avons : 1) optimisé une base de données haute résolution temporelle unique au monde, 2) validé un indice continu d’oxygénation utilisable en temps réel et robuste à toutes les valeurs de saturations pulsées en oxygène, 3) validé une version informatisée du score PELOD-2 utilisable comme critère de jugement principal en recherche, 4) développé un modèle prédictif d’IRHA persistante dû à l’influenza et 5) proposé une définition de la ventilation prolongée en pédiatrie applicable quel que soit l’âge et le terme de l’enfant et 6) étudié le devenir des nouveau-nés ayant une ventilation prolongée et proposé un modèle prédictif du sous-groupe le plus grave. Les méthodes utilisées à travers ces différentes études ont associé la science des données massives pour le regroupement, la synchronisation et la normalisation des données continues. Nous avons également utilisé les statistiques descriptives, la régression linéaire et logistique, les forêts aléatoires et leurs dérivés, l’apprentissage profond et l’optimisation empirique d’équations mathématiques pour développer et valider des modèles prédictifs. L’interprétation des modèles et l’importance de chaque variable ont été quantifiées soit par l’analyse de leurs coefficients (statistiques conventionnelles) soit par permutation ou masquage des variables dans le cas de modèles d’apprentissage automatique. En conclusion, l’ensemble de ce travail, soit la reconnaissance et la pronostication automatique de l’IRHA chez l’enfant vont me permettre de développer, de valider et d’implanter un système d’aide à la décision en temps réel pour l’IRHA en pédiatrie. / Acute hypoxemic respiratory failure (AHRF) is one of the most frequent causes of admission to pediatric intensive care units. It is related to several mechanisms, the most serious of which is lesional pulmonary edema leading to pediatric acute respiratory distress syndrome (ARDS), which accounts for 5–10% of patients admitted to intensive care. Currently, international guidelines for the management of ARDS are under-implemented due to failure to diagnose or late diagnosis. This is probably partly responsible for prolonged mechanical ventilation in pediatric ARDS. In order to improve the criteria for assessing AHRF in children and possibly their outcome, we aimed to improve the early diagnosis of ARDS in children, to automate an organ failure severity score (PELOD-2 score) that can be used as a primary endpoint in research to replace mortality, which is low in this population, and to predict prolonged ventilation in the most fragile population, neonates. To achieve these objectives, we have: 1) optimized a unique high temporal resolution database, 2) validated a continuous oxygenation index usable in real time and robust to all values of pulsed oxygen saturation, 3) validated a computerized version of the PELOD-2 score usable as a primary outcome in research, 4) developed a predictive model of persistent AHRF due to influenza and 5) proposed a definition of prolonged ventilation in pediatrics applicable regardless of the age and term of the child and 6) studied the outcome of newborns with prolonged ventilation and proposed a predictive model of the most severe subgroup. The methods used across these different studies combined big data science for clustering, synchronization, and normalization of continuous data. We also used descriptive statistics, linear and logistic regression, random forests and their derivatives, deep learning, and empirical optimization of mathematical equations to develop and validate predictive models. The interpretation of the models and the importance of each variable were quantified either by analyzing their coefficients (conventional statistics) or by permuting or masking the variables in the case of machine learning models. In conclusion, all this work, i.e. the recognition and automatic prognosis of AHRF in children will allow me to develop, validate and implement a real-time decision support system for AHRF in pediatrics.