pas disponible

Cette thèse traite de l'analyse et de la simulation du trafic vésiculaire sur des séquences d'images de microscopie de fluorescence. À contre-courant des approches habituelles exploitant un suivi individuel des vésicules, nous avons développé une approche globale (tomographie de réseaux) inspirée de travaux antérieurs sur l'analyse du trafic routier et l'analyse du trafic sur des réseaux de télécommunications. Cette approche repose sur l'utilisation de comptages locaux de vésicules couplés à une procédure de routage qui permettent d'estimer les trajectoires globales des vésicules sur l'ensemble d'une séquence d'images. Contrairement aux précédentes applications de la tomographie de réseaux, les comptages et le routage sont également des inconnues du problème. Afin de mesurer les comptages locaux de vésicules, nous avons développé une méthode de séparation des composantes “objet” et “fond” dans des séquences de microscopie de fluorescence. Cette méthode exploite un terme de détection non local reposant sur la similarité entre motifs de l'image et utilise la composante “fond” estimée comme “référence” pour améliorer la détection des vésicules. Par ailleurs, la procédure de routage dépend des données observées. Dans le cas de l'estimation du trafic, le routage est établi à partir du comptage des vésicules ; dans le cas de simulations, le routage est contrôlé par l'utilisateur. La génération de séquences synthétiques a permis d'évaluer quantitativement la méthode d'estimation du trafic vésiculaire. Cette méthode a égale- ment été évaluée sur des séquences d'images réelles de microscopie dans le cadre d'une étude précise sur le transport membranaire et le trafic vésiculaire régulé par des isoformes de la protéine Rab6.

Nous reportons ici le comportement rhéologique de suspensions concentrées - ou pâte - de particules granulaires ou colloïdales de ciment ou de silice sphérique et monodisperse. Le système modèle de particules de silice est utilisé pour pouvoir contrôler les propriétés physicochimiques de la suspension. Notre projet de recherche se centre sur deux points qui s'intéressent aux propriétés du coulis frais : (i) le premier est l'étude du processus de structuration par coagulation au repos et sa relation avec la prise. Nous avons utilisé des outils (ultrason, confocal) adaptés pour suivre et interpréter la coagulation et la prise du ciment.(ii). Le second est l'étude d'un phénomène de structuration dynamique, sous écoulement, typique des suspensions très concentrées et appelé " jamming ". Nous montrons que l'apparition de ce régime d'encombrement va de pair avec des fluctuations géantes de contraintes, avec une statistique caractéristique des événements critiques auto-organisés. L'état de surface des grains et du frottement intergranulaire est un paramètre important dans le blocage sous cisaillement. La simultanéité des fluctuations des efforts normaux et des efforts tangentiels aussi que des visualisations microscopiques suggère fortement que la formation de chaînes de contacts frottants est à l'origine du phénomène.

Dans ce travail, nous utilisons des techniques à sonde locale pour étudier les phénomènes photomécaniques induits à l'échelle microscopique dans les films minces contenant des molécules d'azobenzène. Nous montrons que différents mécanismes microscopiques sont à l'origine de la déformation photo-induite. Ces mécanismes sont identifiés par leurs dépendance fondamentale à la distribution spatiale de la polarisation et de l'intensité de la lumière. Ceci permet d'interpréter de façon cohérente les phénomènes de photo-déformation observés jusqu'à présent en champ lointain et en champ proche. De plus, nous étudions les effets de photo-déformation en champ proche et nous mettons en évidence le rôle des interactions entre la sonde locale et la surface du film photo- chromique. Finalement, nous présentons des résultats préliminaires sur les effets photomécaniques obtenus sur des structures hybrides métal/azo-polymère. Cette étude ouvre de nouvelles perspectives pour des applications futures dans le domaine de la nano-fabrication et de la nano-actuation de films minces et de surfaces.

Ce travail présente, dans trois systèmes différents, l'étude de nouveaux oxydes à structures incommensurables. Le composé $Ba_6Mn_{24}O_{48}$ ($Ba_{0.25}MnO_2$) possède une structure constituée par une charpente d'octaèdres $MnO_6$ dont l'arrangement définit des tunnels de type rutile, hollandite et des tunnels plus larges appelés "double barrelled". Les phénomènes d'incommensurabilité et de diffusion diffuse rencontrés dans ce composé sont décrits et expliqués par la distribution particulière des baryum dans les tunnels hollandite et "double barrelled". L'existence d'oxydes à structures lamellaires désaccordées est démontrée avec les composés de formulation $A'_{\alpha}[(AO)_{\frac{1+x}{2}}]_n(CoO_2)$. Ils sont construits sur la succession, selon un axe d'empilement, de (n-1) couches [AO] de type $NaCl$ et d'une couche hexagonale d'octaèdres $CoO_6$ joints par les arêtes. La transition entre ces deux couches est assurée par un élément de post-transition A'. Des termes n=2, avec $A'=Tl$ ou $Hg/Pb$ et des termes n=3 avec $A'=Bi$ ont été isolés. Dans les deux cas, le cation $A$ est $Sr$ et/ou $Ca$. Les composés ($Ba_{2-3x}Bi_{3x-}$)($Fe_{2x}Bi_{1-2x}$)$O_{3-\delta}$ ($x\in$[1/3, 1/2]), dérivés de la pérovskite, présentent des structures modulées de symétrie quadratique pour $x>0.4$. En utilisant le formalisme des groupes de superespace, une étude par analyse Rietveld montre que c'est la c\oe xistence sur le m\^{e}me site A pérovskite des cations $Ba$ et $Bi$ qui est responsable du phénomène d'incommensurablité observé. La structure magnétique de ces composés, déterminée par diffraction neutronique, est de type antiferromagnétique avec ferromagnétisme faible.

Dans le cadre d'un vaste programme de recherche expérimental et numérique lancé par Electricité De France sur l'acier de cuve 16 MND5, des essais de traction interrompus et in-situ sont réalisés à basses températures [-196°C;-60°C]. Ils permettent de coupler l'observation des éprouvettes entièrement cartographiées au microscope électronique à balayage (endommagement, initiation et propagation des microfissures) avec les états de contrainte déterminés par diffraction des rayons X, dans le but d'établir des critères pertinents. Toutes ces mesures permettent d'alimenter un modèle polycristallin de comportement et d'endommagement à deux échelles (Mori-Tanaka/autocohérent), qui est développé parallèlement à la caractérisation expérimentale. Ce modèle s'avère très performant, car il reproduit correctement l'influence de la température constatée expérimentalement: l'état de contrainte dans la ferrite reste inférieur à celui de la bainite (l'écart ne dépasse jamais 150MPa), alors que la cémentite est beaucoup plus chargée. L'hétérogénéité des déformations et des contraintes par orientations cristallographiques est également bien traduite, tout comme la rupture par clivage suivant les plans {100} du cristal de ferrite (plans identifiés par electron back scattered diffraction lors d'un essai de traction in-situ à -150°C), qui survient plus rapidement lorsque la température diminue, pour une contrainte constante dans cette phase d'environ 700MPa

Dans cette thèse, nous avons abordé par la microscopie/spectroscopie tunnel l'étude de deux phénomènes mettant en jeu les interactions entre électrons : la supraconductivité et la transition Métal/Isolant de Mott. L'étude par microscopie/spectroscopie tunnel du graphite intercalé supraconducteur CaC6 a permis qu'il s'agissait d'un supraconducteur bien décrit par la théorie BCS conventionnelle, avec un gap à température nulle de 1,6+/0,2 meV. Toutefois, un léger élargissement des structures spectroscopiques témoignait d'une légère anisotropie du paramètre d'ordre dans le plan ab. Nous avons pu extraire par l'imagerie du réseau de vortex une longueur de cohérence extrapolée à température nulle de 38 nanomètres. La seconde partie du manuscrit est constitué par l'étude de la transition Isolant-Métal induites par pulses électriques dans GaTa4Se8, qui est un isolant de Mott faible, proche de la transition Isolant Métal. L'application du pulse électrique entraine l'apparition de zones métalliques dans une matrice isolante au sein du volume du matériau, ce qui fournit une explication des modèles phénoménologiques développés suite aux mesures de transport. De plus, l'application de rampes de tension lors des mesures spectroscopiques induit une transition Isolant-Métal locale, et pour des tensions encore plus élevées (V > 1.0V), on observe un gonflement de la surface sous l'effet du champ électrique. L'étude du composé dopé en électrons de formule Ga0,91Zn0,15Ta4Se8 montre que si le dopage induit effectivement une métallicité, la transition observée sous pulse se rapproche plus d'une transition induite par une modification du rapport t/U que d'une transition induite par dopage. Ce manuscrit pose la question de savoir si ces phénomènes sont intrinsèques à GaTa4Se8 ou généralisables aux autres isolants de Mott faibles.

Vesicular delivery systems, like liposomes, represent an attractive approach to improving skin delivery of drugs. Liposomes are composed of one or several lipid bilayers surrounding an aqueous compartment. They are able to encapsulate hydrophilic compounds into their inner compartment and lipophilic compounds into their lipid bilayers. In the first part of this thesis, we developed a new dermal delivery system combining the advantages of cyclodextrin inclusion complexes and those of deformable liposomes. This system was called drugs-in-cyclodextrin-in-deformable liposome. Betamethasone was chosen as the model drug. These systems were successfully developed and characterised. In vitro diffusion studies using Franz diffusion cells and polycarbonate membranes gave promising results. In order to better mimic the in vivo conditions, ex vivo penetration studies using pig ear skin and Franz diffusion cells were developed. The tape stripping method was used to determine the amount of drug in the stratum corneum. The amount of drug in the epidermis, dermis and receptor medium was also assayed. These methods were successfully validated. Unfortunately, ex vivo penetration studies of the developed skin delivery system could not confirm the promising in vitro results. Our research was then directed towards studies allowing a better understanding of liposome skin penetration mechanisms. In the second part of this thesis, the influence of several parameters on the skin penetration behaviour of liposomes was investigated. The formulation importance on skin penetration efficiency was highlighted by the comparison of two liposomal systems. In the first system, betamethasone is encapsulated by the help of cyclodextrin inclusion complexes in the aqueous compartment. In the second system, betamethasone is encapsulated alone in the lipid bilayer. The second system shows high membrane permeability of the encapsulated betamethasone. Despite this decreased drug retention, the second system enhances the skin penetration of betamethasone. This high membrane permeability and the better penetration of the second formulation support the mechanism of penetration as a free drug substance. In addition, no difference in penetration is observed between liposomes containing betamethasone alone and a non liposomal dispersion. Several surfactants or edge activators were incorporated in the lipid bilayer of liposomes in order to obtain deformable liposomes. Unfortunately, these deformable liposomes are unable to enhance skin penetration compared to classical non deformable liposomes. The addition of charged lipids in the lipid bilayer of liposomes encapsulating either betamethasone or betamethasone dipropionate was investigated. The addition of negatively charged lipids enhances the penetration of the encapsulated drug. The use of negatively charged liposomes enhanced the epidermis accumulation of betamethasone 9.3 times compared with the ethanolic solution. This improvement is not observed with the corresponding non liposomal dispersion, indicating that the vesicle form is of high importance. In the case of the ester, the use of negatively charged liposomes enhances the epidermis accumulation 5.5 times compared with the Diprosone® lotion and only 1.6 times compared with the ethanolic solution. The penetration of a more lipophilic drug, with a high intrinsic penetration, is less enhanceable when incorporated in liposomes. Confocal microscopy was performed to visualise skin penetration of fluorescently labelled liposomes. The lipophilic dye rhodamine B encapsulated in the lipid bilayer as betamethasone penetrates the epidermis at the same level as NBD-phosphatidylcholine. On the other hand, the hydrophilic dye calcein encapsulated in the aqueous compartment as betamethasone-cyclodextrin complexes does not penetrate the epidermis. These observations seem to confirm the ex vivo results. In addition, the skin penetration of rhodamine B seems to be improved by the incorporation in negatively charged liposomes compared with classical ones. Finally, the efficiency of the negatively charged vesicles was evaluated in vivo on volunteers by the skin blanching assay. Carbomer gel containing the negatively charged vesicles seems to enhance the blanching response of encapsulated betamethasone in comparison with the ethanolic hydroxypropylcellulose gel. However, results are not significantly different. This could be explained by the small number of volunteers. On the other hand, in the case of formulations containing betamethasone dipropionate, no tendency could be highlighted. These results seem to confirm that the use of negatively charged liposomes is more attractive for improving the efficiency of a lesser lipophilic drug, betamethasone, in comparison with the more lipophilic ester, betamethasone dipropionate. These results need to be confirmed using a higher number of volunteers./ Les systèmes vésiculaires, comme les liposomes, représentent une approche intéressante pour améliorer ladministration cutanée de médicaments. Les liposomes sont des vésicules sphériques composées dune ou plusieurs bicouches lipidiques entourant une cavité aqueuse. Ils sont capables dencapsuler des molécules hydrophiles dans leur cavité aqueuse, ainsi que de retenir des molécules hydrophobes dans leur bicouche lipidique. Dans la première partie de la thèse, nous nous sommes intéressés au développement dun nouveau système dadministration cutanée combinant les avantages des complexes dinclusion dans les cyclodextrines et ceux des liposomes déformables, aboutissant à un nouveau concept appelé : « drugs-in-cyclodextrin-in-deformable liposome». La bétaméthasone a été utilisée comme molécule modèle. Ces nouveaux systèmes ont été mis au point et caractérisés avec succès. Les premières études de diffusion réalisées in vitro, à travers des membranes synthétiques et au moyen des cellules de diffusion de Franz, étaient prometteuses. Afin de se rapprocher des conditions in vivo, des études de pénétration des liposomes ont alors été mises au point, ex-vivo, au moyen de cellules de diffusion et à travers des peaux doreilles de cochons. La méthode du « tape stripping » a permis de déterminer la quantité de bétaméthasone dans le stratum corneum. La quantité de substance active dans lépiderme, le derme et le mileu récepteur des cellules de Franz a également été déterminée. Ces méthodes ont été validées avec succés. Malheureusement, les études sur peaux doreilles de cochons nont pas permis de confirmer nos premières conclusions. Les recherches ont alors été orientées vers des études permettant de mieux comprendre les mécanismes de pénétration cutanée des liposomes. Dans la seconde partie de la thèse, linfluence de différents paramètres sur la pénétration cutanée a été étudiée. La comparaison de la pénétration cutanée de deux systèmes liposomiaux différents a mis en évidence limportance de la formulation des liposomes sur leur efficacité. Dans le premier, la bétaméthasone est encapsulée comme précédemment à laide de cyclodextrines dans la cavité aqueuse des liposomes déformables. Dans le second système, la bétaméthasone est encapsulée seule au niveau de la bicouche lipidique des liposomes. Ce second système a montré une plus grande perméabilité de la molécule modèle encapsulée. Malgré cette plus faible rétention, le deuxième système a permis daugmenter la pénétration de la molécule modèle. La plus grande perméabilité et la meilleure pénétration du deuxième système permettent de conclure que la bétaméthasone pénétrerait sous une forme non encapsulée dans les liposomes. De plus, aucune différence na été observée entre la pénétration cutanée des liposomes encapsulant la bétaméthasone dans leur bicouche et une dispersion non liposomale. Plusieurs tensio-actifs ont également été incorporés au niveau de la bicouche des liposomes afin dobtenir des liposomes déformables. Malheureusement, la faible augmentation de pénétration observée par rapport aux liposomes classiques non déformables nest pas significative. Lajout de lipides chargés au niveau de la bicouche lipidique de liposomes encapsulant soit la bétaméthasone soit le dipropionate de bétaméthasone a été investigué. Laddition de lipides chargés négativement a permis daugmenter la pénétration de la molécule encapsulée. Lutilisation de liposomes chargés négativement a permis daugmenter la quantité de bétaméthasone au niveau de lépiderme dun facteur 9,3 par rapport à une solution éthanolique de bétaméthasone. Cette augmentation na pas été observée avec la dispersion non liposomale correspondante, indiquant que la formulation sous forme de vésicules est très importante. En ce qui concerne le dipropionate de bétaméthasone, lencapsulation dans les liposomes chargés négativement a augmenté la quantité dester dans lépiderme dun facteur 5,5 par rapport à la spécialité Diprosone® lotion et seulement dun facteur 1,6 par rapport à la solution éthanolique. Lencapsulation dans les liposomes chargés négativement semble donc moins avantageuse dans le cas dune molécule plus lipophile, comme le dipropionate de bétaméthasone et qui possède déjà une bonne pénétration cutanée intrinsèque par rapport à une molécule plus hydrophile comme la bétamethasone. La pénétration de liposomes rendus fluorescents a été visualisée grâce à la microscopie confocale. Un marqueur lipophile, la rhodamine B, encapsulé dans la bicouche comme la bétaméthasone, pénètre bien dans la peau de la même façon que la phosphatidylcholine fluorescente. Par contre, un marqueur hydrophile, la calcéine, encapsulé dans la cavité des liposomes comme les complexes bétaméthasone-cyclodextrines, ne pénètre pas dans lépiderme. Ces observations confirment les résultats de dosage ex vivo au moyen des cellules de Franz. De plus, la pénétration dans la peau de la rhodamine B semble être plus importante lorsquelle est encapsulée dans les liposomes chargés négativement par rapport aux liposomes non chargés. Enfin, lefficacité des liposomes négatifs a été évaluée in vivo sur des volontaires grâce à lévaluation du pouvoir de blanchiement des corticostéroïdes. Le gel de carbomère contenant les liposomes chargés négativement semble augmenter la réponse de la bétaméthasone par rapport au gel éthanolique dhydroxypropylcellulose. Cependant, les résultats ne sont pas significatifs. Une explication pourrait être le faible nombre de volontaires. Par contre, dans le cas des liposomes contenant le dipropionate de bétaméthasone, il a été plus difficile de dégager une tendance. Ces résultats semblent confirmer que lutilisation des liposomes chargés négativement est plus intéressante dans le cas dune molécule moins lipophile comme la bétamethasone par rapport à une molécule plus lipophile comme le dipropionate de bétaméthasone. Ces résultats nécessitent cependant dêtre confirmés sur un plus grand nombre de volontaires.

Le maintien de l'homéostasie énergétique est placé sous le contrôle de cytokines qui agissent dans le système nerveux central, notamment au niveau de l'hypothalamus. En particulier, la leptine, cytokine produite par le tissu adipeux, diminue la prise alimentaire et stimule la perte de poids. L'obésité est une épidémie mondiale qui progresse de façon alarmante, notamment chez les enfants et souvent associée à des pathologies sévères et des désordres endocriniens comme la résistance à la leptine ou à l'insuline. Le CNTF (Ciliary Neurotrophic Factor) est une neurocytokine de la même famille que la leptine dont l'un des principaux avantages est qu'il stimule la perte de poids dans les cas de leptino-résistance en activant les mêmes voies de signalisation que la leptine (Benomar et al., 2009). Face à l'épidémie mondiale d'obésité,chez la population adulte comme enfantine, il apparaît nécessaire de décrypter les mécanismes impliqués dans la genèse de la maladie ainsi que les potentiels agents thérapeutiques.L'objectif premier de ce travail de thèse a été de caractériser l'impact d'une alimentation maternelle hyperlipidique (HF) sur les capacités de contrôle de l'homéostasie énergétique chez la descendance. En effet, le concept de " programmation métabolique " propose que des pertubations de l'environnement périnatal puissent influencer durablement la descendance, la rendant plus susceptible de développer une obésité dans un contexte nutrionnellement riche.Des études menées au sein du laboratoire ont montré qu'un régime maternel HF pouvait programmer l'acquisition de la leptino-résistance chez la descendance à l'âge adulte (Ferezou-Viala et al., 2007b). Nous avons donc testé la prédispostion de ces animaux à prendre du poids lorsqu'ils étaient nourris avec un régime hypercalorique (P). Nos données ont montréqu'étonnamment, le régime maternel HF protégeait la descendance contre le gain de poids induite par le régime P, induisait des modifications d'expression des marqueurs de l'homéostasie énergétique dans le foie et l'hypothalamus, ainsi que de profondes réorganisations cytoarchitectoniques dans le noyau arqué. Plus précisément, le régime maternel HF était associé à une réorganisation de la couverture astrocytaire périvasculaire dans le noyau arqué de la descendance qui persistait à l'âge adulte.Dans une seconde partie de la thèse, nous avons étudié les mécanismes d'action du CNTF. En effet, notre équipe a récemment mis en évidence que le CNTF endogène pourrait jouer un rôle dans la régulation de l'homéostasie énergétique. Les niveaux hypothalamiques de cette cytokine, présente dans les astrocytes et les neurones du noyau arqué, augmentent chez les animaux résistant à une alimentation hypercalorique. Cela pourrait suggérer un rôle protecteur du CNTF contre la prise de poids chez certains individus (Vacher et al., 2008). A ce jour, les mécanismes d'action du CNTF restent cependant mal compris car ce dernier ne possède pas de peptide signal et n'est donc pas sécrété selon des mécanismes d'exocytose classiques. Partant du constat que le CNTF et ses sous-unités réceptrices étaient distribuées de façon similaire dans les cellules du noyau arqué, nous avons émis l'hypothèse que le CNTF pourrait exercer une action intracellulaire sur les cellules de cette structure. Dans cette étude nous démontrons que le CNTF peut interagir directement avec ses récepteurs dans le noyau des neurones anorexigènes du noyau arqué, pour réguler leur activité transcriptionnelle. Ces données proposent ainsi un nouveau mécanisme à l'action anorexigène du CNTF

Malgré leur empreinte géographique limitée (3% de la surface terrestre), les tourbières à sphaignes de l'hémisphère Nord renferment 1/3 du stock de carbone (C) des sols mondiaux. La forte accumulation de C n'est pas due à une forte production végétale primaire nette, mais à une faible décomposition de la matière organique (MO) intrinsèquement dépendante de communautés biologiques et de conditions environnementales et climatiques très spécifiques (engorgement, anoxie, oligotrophie, acidité, faible température) constituant ainsi des facteurs limitants de l'activité microbienne. Par cette fonction de " puits " de C, ces écosystèmes, qui sont à l'interface entre atmosphère, biosphère, hydrosphère et géosphère, jouent un rôle clé dans la régulation du cycle global du C et du climat en général. Or, les changements globaux en cours risquent d'altérer fortement cet équilibre, ce qui se traduirait alors par un déstockage massif du C. Un verrou scientifique majeur consiste donc à étudier et à prévoir les rétroactions " tourbières - climat ". Dans cette perspective, les travaux présentés visent à comprendre la dynamique du cycle biogéochimique du C dans divers types de tourbières et à en saisir la réponse aux changements environnementaux. Les résultats obtenus permettent de décrire à haute résolution les processus précoces de transformation des tissus végétaux et d'identifier des traceurs de source végétale et de synthèse microbienne. Ils ont notamment permis (i) de définir un modèle de préservation/fossilisation de la MO dans le cas d'un marécage tourbeux et (ii) de mettre en évidence des indicateurs organiques pertinents de la régénération dans le cas de tourbières exploitées et destinées à la restauration. La dynamique de la MO a également été appréhendée sous le forçage de trois facteurs clé : la température, l'humidité et le changement de végétation grâce à des investigations d'observation sur le terrain et des approches expérimentales in situ et en laboratoire. Parmi les résultats obtenus, un modèle de cinétique de décomposition de litières a été produit. Il prend en compte les trois compartiments majeurs du cycle du C dans les tourbières : le C organique particulaire de la tourbe, le C organique hydrosoluble et le CO2 produit par respiration microbienne.