La conservation des informations dans les industries dont le processus de transformation est divergent à toujours posé d'important contraintes, et l'industrie du bois n'y manque pas. Les solutions de traçabilité existantes à l'heure actuelle ne permettent pas de conserver ces informations tout au long du cycle de vie du produit bois. L'objectif de cette thèse est de montrer la faisabilité de deux concepts permettant d'améliorer la conservation de l'information : le paradigme de matière communicante et le paradigme de Virtual Manufacturing. Avec le premier paradigme, il est possible de conserver les informations relatives à l'origine du produit grâce à un marquage chimique introduit dans l'ensemble de la matière que nous identifions par Résonance Quadrupolaire Nucléaire. Dans le deuxième paradigme pour anticipons les caractéristiques biométriques des produits finaux en numérisant la matière et en virtualisant les opérations de transformation. Grâce à cela, il est possible de déterminer, malgré l'imperfection des données et des décisions les caractéristiques des produits / Information conservation in the divergent process has always imposed important constraints. In the Wood industry, in which the problem is present, has no solution to conserve information all along the wood life cycle. This thesis goal is to validate the use of two new paradigms allowing improving the information conservation: the communicating material and the virtual manufacturing. With the first one, the wood material is intrinsically marked with chemical product which can be identify with the Nuclear Quadrupole Resonance and allow conserving the material origin. With the second one, it is possible to anticipate sawmill production by foresee the final product characteristics

La transmission des messages douloureux depuis les nocicepteurs périphériques jusqu’aux structures supraspinales est sous le contrôle de systèmes modulateurs, parmi lesquels figurent les voies bulbo-spinales sérotoninergiques. Cependant leur rôle n’est pas complètement élucidé puisque selon le type de récepteur sérotoninergique mis en jeu, elles pourraient soit réduire la sensation douloureuse soit au contraire l’exacerber. De plus, le contrôle exercé par la sérotonine (5 HT) pourrait dépendre du type de douleur, aiguë, inflammatoire ou neuropathique chronique. En réalité, ces ambiguïtés tiennent au fait que les études réalisées jusqu’à présent ont surtout impliqué des approches pharmacologiques souvent peu fiables. Ce constat m’a conduit à mettre en œuvre une nouvelle approche expérimentale pour tenter de cerner le véritable rôle modulateur des voies sérotoninergiques bulbo-spinales sur différents types de douleur dans des conditions physiologiques normales ou physiopathologiques chez le rat. A cette fin, j’ai réalisé ce travail de thèse en trois étapes. La première étape a consisté à préciser les caractéristiques anatomiques des voies sérotoninergiques bulbo-spinales visualisées par un marquage antérograde (PHA-L) couplé à l’immunomarquage du transporteur de la sérotonine (SERT). L’étude différentielle des deux sous-structures de la région bulbaire B3 : le noyau raphé magnus (RMg) et le noyau paragigantocellulaire latéral (LPGi) m’a permis de montrer que les neurones sérotoninergiques qu’elles contiennent se projettent respectivement dans les couches profondes (VI-VI) et superficielles (I-II) de la corne dorsale, à tous les étages de la moelle épinière. Afin de dépléter sélectivement la 5-HT dans la corne dorsale, j’ai, dans une deuxième étape, injecté bilatéralement dans la région B3 un lentivirus recombinant LV-shTPH2 pour y éteindre l’expression de la TPH2, l’enzyme limitante de la synthèse de 5-HT. Les contrôles immunohistochimiques ont montré l’inhibition bilatérale de l’expression de la TPH2 dans le RMg et le LPGi, et la diminution de l’immunomarquage de la 5-HT sélectivement dans la corne dorsale, l’expression inchangée du transporteur SERT confirmant le maintien de l’intégrité des fibres sérotoninergiques chez les rats LV-shTPH2. L’évaluation de la sensibilité des animaux ainsi déplétés en 5-HT à différents tests validés de nociception aiguë n’a pas révélé de modifications significatives par rapport aux témoins. Mais dans des conditions de forte stimulation nociceptive thermique (50°C) ou chimique (carragénine), l’augmentation de l’immunomarquage de c-Fos dans la corne dorsale chez les rats LV-shTPH2 montre que la déplétion de 5-HT facilite la sensibilisation synaptique. Des différences encore plus nettes entre les rats LV-shTPH2 et les témoins sont surtout apparues en cas de douleur inflammatoire (formaline) ou neuropathique (ligature du nerf sciatique). Les modifications induites par la déplétion de 5-HT n’étaient cependant pas univoques puisqu’une hypoalgésie a été observée dans le cas d’une douleur inflammatoire et, qu’au contraire, l’hyperalgésie associée à la douleur neuropathique était exacerbée chez les rats LV-shTPH2. Ces modulations opposées laissant à penser l’implication de projections et/ou de récepteurs sérotoninergiques distincts, nous avons réalisé, dans une troisième étape, une étude pharmacologique qui a permis de montrer que l’effet pro-hyperalgésique observé chez les rats neuropathiques déplétés en 5-HT était probablement lié à un déficit d’activation de récepteurs 5 HT7. Notre étude démontre la réalité du contrôle physiologique du relai spinal des voies nociceptives par la 5-HT, via l’implication de projections bulbo-spinales et de récepteurs sérotoninergiques dont l’identification pourrait déboucher sur de nouvelles perspectives thérapeutiques. / The transmission of pain signals from peripheral nociceptors to supraspinal structures is under the control of modulatory systems, which include bulbo-spinal serotoninergic pathways. However, their role is not yet fully understood, as they may as well reduce or exacerbate pain as a function of 5-HT receptor types involved. Furthermore, their modulatory role might also differ depending on whether pain is acute, or chronic, with inflammatory or neuropathic origin. In fact, this ambiguous knowledge results from data essentially obtained with rather unreliable pharmacological approaches. This led me to set up an innovative experimental approach for a better assessment of the real implication of bulbo-spinal serotoninergic projections in pain control mechanisms under validated physiological and pathophysiological conditions in the rat. To this goal, I performed my PhD thesis work in three steps. The first step consisted of a precise anatomical description of bulbo-spinal serotoninergic projections identified by anterograde labeling (with PHA-L) and immunolabeling of the 5-HT transporter (SERT). The differential labeling of the two sub-areas within the B3 bulbar region : the nucleus raphé magnus (RMg) and the nucleus paragigantocellularis lateralis (LPGi) allowed the demonstration that their respective 5-HT neuron groups project separately into the deep (V-VI) and superficial (I-II) laminae of the dorsal horn, at all levels of the spinal cord. For the second step, aimed at depleting 5-HT selectively within the dorsal horn, I injected bilaterally into the B3 area a recombinant lentivirus, LV-shTPH2, designed to suppress the expression of TPH2, the rate limiting enzyme for 5-HT synthesis. Immunohistochemical controls showed that the resulting bilateral inhibition of TPH2 expression in both the RMg and the LPGi was associated with 5-HT depletion but no change in SERT (as expected of unaltered 5-HT fibers) in the dorsal horn. Using various behavioral tests, I could not detect any change in acute pain sensitivity in 5-HT-depleted rats. In contrast, the increased c-Fos immunohistochemical labeling within the dorsal horn after strong thermal (50°C) or chemical (carrageenan) noxious stimulation showed that 5-HT depletion promotes synaptic sensitization. Even more striking differences between LV-shTPH2 injected rats and paired controls were observed in case of inflammatory (formalin) or neuropathic (sciatic nerve ligation) pain. However, 5-HT depletion-induced changes differed under both conditions since hypoalgesia was noted in case of inflammatory pain, whereas neuropathic pain-evoked hyperalgesia was enhanced in 5-HT depleted, LV-shTPH2-injected rats. Because such opposite modulations might have been underlain by distinct serotoninergic pathways (i.e. from the RMg versus the LPGi for instance) and/or distinct 5-HT receptors, we decided, within the time remaining for achieving my PhD work, to perform a third step, focused on the 5-HT7 receptor type. Using pharmacological approaches, we could obtain data showing that exacerbated hyperalgesia in 5-HT-depleted neuropathic rats resulted from loss of tonic 5-HT7 receptor activation by endogenous 5-HT. Altogether, our data clearly demonstrate that bulbospinal serotoninergic projections are involved in the physiological control of pain signaling at spinal cord level. Further identification of underlying neuronal pathways and receptors might open novel therapeutic perspectives.

L’assemblage dirigé de nanoparticules colloïdales sur des surfaces est une étape clé pour l’étude et la caractérisation de leurs propriétés physiques, ainsi que pour l’élaboration de dispositifs fonctionnels les intégrant. Ces travaux de thèse portent sur le développement et l’utilisation d’une technique d’assemblage dirigé rapide, applicable à une large gamme de dispersions colloïdales : la nanoxérographie par microscopie à force atomique (AFM). Le protocole de nanoxérographie par AFM est composé de deux étapes : (i) l’injection de motifs de charges dans un matériau électret, suivie (ii) d’un développement dans une dispersion colloïdale permettant de piéger les nanoparticules en quelques secondes seulement sur les motifs de charges par interaction électrostatique. L’ajustement précis des différents leviers expérimentaux et l’utilisation de dispersions colloïdales synthétisées par voie chimique avec des caractéristiques finement contrôlées nous ont permis d’affiner notre compréhension des mécanismes régissant l’assemblage dirigé par nanoxérographie par AFM et de repousser les limites de cette technique sur trois points précis : les assemblages binaires, l’assemblage de nano-objets individuels et les assemblages multi-couches de nano-objets. Les résultats obtenus ont ensuite été mis à profit pour élaborer des étiquettes de marquage sécurisées micrométriques à base de nanocristaux luminescents de NaYF4 dopés avec des terres rares destinées à la lutte anti-contrefaçon et le traçage de produits. / Directed assembly of colloidal nanoparticles is a fundamental step for observation and quantitative measurement of their physical properties, as well as using them for the conception and manufacturing of innovative functional devices. This research aim to enhance a technique used for fast directed assembly of a wide range of colloidal nanoparticles : atomic force microscopy (AFM) nanoxerography. This technique consists of two steps : (i) injection of charge patterns written on a thin layer of electret, followed by (ii) an immersion of the electret into the colloidal solution. This last step allows nearly instantaneous selective deposition of nanoparticles onto the charge patterns. Fine tuning of few experimental levers and chemical synthesis of customized nanoparticles solution with finely tuned physical properties has allowed us to further our understanding of the assembly obtained with AFM nanoxerography mechanics. Three previously known limitations of the technique have been lifted : binary assembly, single nanoparticle assembly and multilayered assembly. Results obtained have then been used to design and produce microtags out of rare-earth based photo-luminescent NaYF4 nanocrystals, with tremendous potential for product traceability and fight against counterfeiting.

Le pronostic de certains cancers s’est considérablement amélioré avec l’arrivée sur le marché des anticorps thérapeutiques. Devant l’essor de ces nouveaux médicaments associé à l’identification de nouveaux biomarqueurs, de nouvelles perspectives émergent pour l’imagerie moléculaire in vivo. En effet, disposer de nouveaux traceurs moléculaires spécifiques de ces biomarqueurs permettra de caractériser l’hétérogénéité des cellules cancéreuses, de suivre l’expression de ces marqueurs au cours de l’évolution de la tumeur, mais également de suivre l’efficacité d’un traitement sur la régression tumorale du patient. Pour répondre à cette évolution de diagnostic moléculaire in vivo, il convient de développer de nouvelles sondes moléculaires. L'objectif de ma thèse répond à ce nouveau besoin avec l'ingénierie et le marquage d'un format d'anticorps recombinant adapté à l'imagerie in vivo : le diabody 12G4 dirigé contre le récepteur de l’hormone antimüllérienne (AMH), marqueur de certains cancers de la sphère génitale. / Prognosis of cancers dramatically improved with the development on the market of therapeutic antibodies. With the increase of these new biodrugs, associated with the identification of new biomarkers, new opportunities emerge for the in vivo molecular imaging.. Indeed, to use new molecular tracers specific of tumoral biomarkers will allow to study and characterize the cancer heterogeneity, to monitor the expression of these markers during the tumor evolution, but also to check the treatment effectiveness on patients’ tumoral regression. To answer this evolution of in vivo molecular diagnosis, it is favorable to develop new molecular probes. The aim of this thesis answers this new need with the engineering and labeling of a new recombinant antibody format suitable to in vivo imaging : the 12G4 diabody directed against the type II human receptor for the anti-Müllerian hormone, a biomarker of some cancers of the genital area.

La perte d’habitat et la fragmentation sont les principales causes de déclin des amphibiens en Europe de l’ouest. Malgré les réglementations mises en place concernant la construction de nouvelles infrastructures, le manque de connaissances fondamentales concernant les espèces et leurs habitats rendent difficiles l’évaluation des impacts ainsi que la mise en place de solutions efficaces pour conserver la biodiversité. En se basant sur l’exemple du triton marbré (Triturus marmoratus), espèce protégée présente dans l’ouest de la France, ce travail vise à évaluer la pertinence des méthodes de terrain et de modélisation disponibles pour la récolte des données nécessaires à la caractérisation de la dynamique des populations chez cette espèce. Pour ce faire, deux populations de tritons marbrés (Loire Atlantique et Vendée) ont été étudiées grâce à des techniques de comptages à la lampe, piégeage, utilisation d’épuisettes avec un suivi intensif par capture-marquage-recapture (CMR), complété par la méthode de l’ADN environnemental (ADNe). Dans une première partie ce travail a permis de montrer que dans le cadre de la caractérisation quantitative de la dynamique d’une population, les informations apportées par la CMR sont les plus fiables. Ceci est notamment dû au taux de détection faible et hétérogène dans l’espace et dans le temps du triton marbré, qui ne permet pas aux autres méthodes s’en affranchissant de produire des résultats reproductibles et transposables. L’ADNe est la méthode permettant d’estimer l’occurrence le plus efficacement mais la possibilité d’une utilisation pour estimer des abondances absolues voire des abondances relatives reste du domaine des perspectives prometteuses mais non abouties à ce jour. Dans un second chapitre, nous avons montré comment les récentes avancées méthodologiques dans les approches de modélisation permettent de déterminer le temps passé par une espèce sur un site grâce aux données de CMR. Ces méthodes ont été appliquées au triton marbré pour mettre en évidence une phénologie particulière avec des individus arrivant et repartant du site de reproduction de manière non simultanée et n’occupant chacun la mare qu’une partie de la période de reproduction. L’ensemble de ces résultats permettent de définir un cadre méthodologique adapté pour développer un suivi dans le temps des mesures de compensation envisagées dans le cadre du projet de construction, mais aussi pour le suivi des populations d’urodèles en général. / Habitat loss and fragmentation are the main causes of amphibian decline in Western Europe. In spite of regulations concerning the construction of new infrastructures, the lack of knowledge concerning species and their habitat make difficult to evaluate the impact as well as the implementation of effective solutions to preserve biodiversity. Using the example of marbled newt (Triturus marmoratus), a protected species presents in Western France, this works aims at estimating the relevance of the fieldwork and modeling methods available to obtain data necessary for characterizing the dynamic of population for this species. To do so, two populations of marbled newts (situated in Loire Atlantique and Vendée) were studied using torch counts, traps, dip nets, with an intensive capture recapture (CR) protocol, and environmental DNA (eDNA) method. In the first part, this work allowed us to show that within the framework of quantitative characterization of the dynamics of a population, the information gathered by CR is the most reliable. This is especially due to the low and heterogeneous detection rate in space and time for marbled newt, which does not allow traditional methods to get reproducible and transposable results. eDNA is the most accurate method when it comes to estimating occurence but the possibility to use it to estimate absolute or even relative abundances stays a promising perspective that did not succeed yet. In a second chapter, we showed how recent methodological advances in modeling approaches allow estimating time spent by a species in a site thanks to CR data. These methods were applied to marbled newts to highlight a particular phenology, with arriving and leaving individuals being not simultaneous but progressive and each individual occupying the pond only for a part of the breeding season. These results allows to define a methodological frame adapted to develop long term studies of compensation measures within the framework of the construction project, but also more generally for future studies of urodele species.

Le marquage protéique par fluorescence est une méthode de choix permettant d’étudier l’évolution des protéines depuis leur synthèse cellulaire jusqu’à leur dégradation, en plus de rendre possible leur localisation ainsi que la visualisation des interactions entre protéines. De cet intérêt certain ont découlé différentes techniques de marquage, dont celle présentement développée dans le groupe Keillor. Le principe de celle-ci repose sur la réaction entre deux maléimides portés par un fluorogène et une séquence peptidique cible, laquelle contient deux résidus cystéines séparés par une distance appropriée. Suite à cette double addition de thiols du peptide sur les maléimides du fluorogène, la fluorescence latente de ce dernier est régénérée, menant au marquage covalent de la protéine d’intérêt. Afin d’optimiser la spécificité et la sensibilité de cette méthode de marquage, la synthèse de nouveaux fluorogènes et l’étude de l’efficacité de quench de la fluorescence par les maléimides est présentement en cours dans les laboratoires du groupe Keillor. / The fluorescent labelling of proteins is a powerful approach for following the dynamic process of their cellular synthesis and degradation, in addition to determining their localization and protein-protein interactions. We have developed a ‘small molecule’-based labelling technique that is complementary to existing methods. Our fluorogenic approach relies on the use of dimaleimide fluorogens that react with a target peptide sequence that presents appropriately spaced, solvent-exposed Cys residues. The thiol addition reaction between target sequence and dimaleimide fluorogen restores the latent fluorescence of the latter and results in the covalent fluorescent labelling of the protein of interest. Synthesis of new fluorogens and quench efficiency studies are presently taking place in the Keillor group laboratory in order to optimize the specificity and sensitivity of the labelling method.

Les isoprénoïdes, présents dans tous les organismes vivants, sont synthétisés selon deux processus: la voie du Mevalonate et la voie Méthylérythritol phosphate (MEP). Cette dernière, absente chez l’humain, est très étudiée car elle représente une cible pour le développement de nouveaux antimicrobiens. Le ME-N3, un analogue du méthylérythritol portant un azoture, a été synthétisé et exploité dans des expériences de marquage métabolique de la voie MEP en utilisant un couplage bioorthogonale suivi d’une analyse par LC/MS. De façon intéressante, nous avons découvert que le MEP-N3, un analogue du MEP, inhibe l'enzyme IspD d’ E. coli (3ème enzyme de la voie MEP). Les études cinétiques ont révélé que le MEP-N3 possède la meilleure activité inhibitrice sur IspD d’ E.coli en comparaison avec les inhibiteurs connus, et que le mécanisme d'inhibition est de type mixte. Une étude détaillée du mécanisme de la réaction catalysée par IspD a été réalisée pour la première fois, en utilisant une analyse cinétique à deux substrats. / Isoprenoids, present in all living organisms, are synthesised according to two routes: the Mevalonate and the Methylerythritol phosphate (MEP) pathways. The MEP pathway, absent in humans, is extensively investigated as it is a target for the development of new antimicrobials. ME-N3 an azide tagged analogue of methylerythritol was synthesised and utilised for metabolic labelling studies of the MEP pathway using bioorthogonal ligation followed by LC-MS analysis. Interestingly, we found that MEP-N3, an analogue of MEP, inhibits E.coli IspD (3rd enzyme of the MEP pathway). Further inhibition kinetic studies revealed that MEP-N3 possesses the highest inhibitory activity on E.coli ispD when compared to known inhibitors. In addition, the mechanism of inhibition of E.coli ispD by MEP-N3 was found to be best described using a mixed type model. Moreover, determination of the IspD reaction mechanism has been carried out for the first time, by virtue of a bisubstrate steady state kinetic analysis.

La première partie de ces travaux de thèse concerne la synthèse d’acides aminés phosphole par formation d’une liaison P-C. Les propriétés de fluorescence (absorption, émission et rendement quantique) sont modulées à la fois par les différents substituants présents sur le phosphore (BH3, O, S…) ainsi que par le squelette aromatique du phosphole. Des couplages peptidiques modèles réalisés en solution et sur support solide démontrent la possibilité d’intégrer ces acides aminés dans des peptides d’intérêts. La deuxième partie concerne la synthèse de nouveaux phospholes fonctionnalisés ainsi que d’une nouvelle méthode d’accrochage pour les introduire sur différents groupes pendants (SH, NH2, OH) d’acide aminés et peptides via la formation de liaisons P-S, P-N ou P-O. La troisième partie de ce travail a consisté en la synthèse d’une nouvelle classe d’acides aminés tétraphénylsilole fluorescents qui présentent des propriétés d’AIE (aggregation-induced emission) et pourront être utilisés pour le marquage de peptides d’intérêts. / The first part of this work is focused on phospholyl amino acids synthesis by formation of a P-C bond. The fluorescent properties (absorption, emission and quantum yield) are modulated either by the substituent on the phosphorus atom (BH3, O, S, …) or by the aromatic skeleton of the phosphole. Peptide coupling in solution or on solid support were performed and showed the possibility to introduce such amino acids into peptide of interest. The second part of this work is dedicated to the synthesis of new functionalized phospholes for a chemoselective grafting on amino acid and peptides pendant groups (SH, NH2, OH) via PS, P-N or P-O bonds. The third part consists into the synthesis of a new class of tetraphenylsilole amino acids which exhibit AIE (aggregation-induced emission) fluorescent properties. Those compounds were successfully incorporated into di- an tri- peptides in solution and on solid support.

Le carbure de silicium (SiC) nanostructuré est considéré aujourd'hui comme une bonne alternative aux matériaux traditionnels pour diverses applications multidisciplinaires. Dans cette thèse, des nanostructures de SiC ont été élaborées par gravure électrochimique et par ablation laser. La première partie de cette thèse décrit et explique la dépendance en taille des propriétés optiques ainsi que l'importance des effets de champ local sur les transitions électroniques photo-induites des nanostructures de SiC. Dans la seconde partie, il est démontré une amplification d’un facteur 15 de l’intensité de photoluminescence des nanoparticules de SiC par leurs interactions en champ proche avec les plasmons multipolaires localisées. En outre, un facteur 287 et un facteur 72, induits par le couplage plasmonique, sont obtenus respectivement pour les signaux de luminescence à deux photons et de génération de seconde harmonique. Les principaux mécanismes physiques responsables des effets observés ont été décrits par des simulations de type différences finies dans le domaine temporel en trois dimensions. Enfin, l'effet de couplage de nanoparticules de SiC luminescentes à des nanostructures plasmoniques en structures planes est utilisé pour améliorer le marquage de cellules biologiques. Une perspective est ouverte sur la réalisation et les premières caractérisations de suspension colloïdales de nanohybrides plasmonique (Au@SiO2)SiC. / Nanostructured silicon carbide (SiC) is considered today as a good alternative to the conventional materials for various multidisciplinary applications. In this thesis, SiC nanostructures were elaborated by means of electrochemical etching and laser ablation techniques. The first part of the thesis clarifies size-dependence of optical properties as well as importance of local-field effects onto the photoinduced electronic transitions of SiC nanostructures. In the second part of the thesis strong 15-fold photoluminescence enhancement of SiC nanoparticles is ensured by their near-field interactions with multipolar localized plasmons. Further, 287-fold and 72-fold plasmon-induced enhancement factors of two-photon excited luminescence and second harmonic generation is achieved, respectively. The main physical mechanisms responsible for the observed effects were described by three-dimensional finite-difference time domain simulations. Finally, the coupling effect of luminescent SiC nanoparticles to plasmonic nanostructures is used in the enhanced labelling of biological cells on the planar structures. As a perspective, colloidal plasmonic (Au@SiO2)SiC nanohybrids were elaborated and characterized.

Dans le but de mieux comprendre les mécanismes de transferts d'amines catalysés par des métaux et la nature des espèces actives impliquées, nous avons synthétisé un complexe binucléaire à fer non hémique possédant un substrat interne de nature aromatique. La réactivité de ce complexe vis-à-vis d'un donneur d'amine ArINTs se traduit par la formation de deux produits résultant d'une mono et d'une double amination aromatique. Par l'emploi de différentes techniques chimiques et spectroscopiques, nous avons résolu l'ensemble du mécanisme de la réaction. Des études de marquage isotopique couplées à la spectrométrie de masse et à une quantification des produits formés par HPLC nous ont permis de mettre en évidence le passage par deux intermédiaires réactionnels, l'un de nature FeIIIFeIV(=NTs) et l'autre de nature FeIVFeIV(=NTs)(-NHTs) analogue à l'intermédiaire Q de la MMO.<br />La deuxième partie de ce manuscrit est dédiée à un complexe binucléaire à fer à valence mixte possédant une branche aniline. En présence de base, ce complexe subit une déprotonation du ligand aniline induisant une inversion de valence des ions métalliques et un changement de couleur de la solution visible à l'œil nu. Cette réaction réversible est le premier cas d'inversion de valence induit par une réaction acido-basique. Ce complexe possède la capacité de détecter des amines en solution organique et en phase solide.