L'évolution des plantes à fleurs est remarquable par la vitesse et l'étendue de la diversification qui l'accompagne. La variabilité génétique qui découle de cette diversification pourrait provenir de nombreux processus. Parmi ceux-ci, les éléments transposables (ET) ont été considérés comme l'un des agents les plus importants. Les ET peuvent constituer de grandes proportions des génomes de plantes (>80%) et joueraient un rôle important dans l'établissement de la diversité génétique. Notre travail contribue à la compréhension du rôle des ET dans l'évolution des génomes d'espèces du genre Coffea, genre qui appartient à la famille des Rubiacées. Plus précisément, l'objectif de l'étude était d'étudier l'impact d'ET actifs sur le génome de certaines espèces du genre Coffea. Les données obtenues ont été divisées en deux parties qui composent les deux chapitres de la thèse. Dans le premier chapitre, dix rétrotransposons (LTR-RTs) ont été identifiés et annotés dans le génome de C. canephora. Le profil de leur polymorphisme d'insertion a été analysé à l'aide des approches IRAP et REMAP chez plusieurs génotypes des espèces C. canephora (18) et C. eugenioides ( 5), qui sont les espèces parentales de l'allotétraploïde, C. arabica (21). Les résultats soulignent la dynamique évolutive de ces éléments dans ces espèces, ainsi que leur transmission. Nos résultats montrent également des modifications de la structure du génome de l'hybride. Dans la seconde partie est constitué par une analyse complète de la répartition et de l'évolution d'un rétrotransposon particulier : Copia25. Ces analyses, menées in silico et in vitro, ont montré que ce LTR-RT est largement distribué au sein de la famille des Rubiacées et qu'il est également présent chez d'autres espèces proches ou bien plus éloignées phylogénétiquement (Asterides, Rosides ou Monocotylédones). Une situation particulière est constituée par la relation étroite qui existe entre les séquences de Copia25 identifiées dans le genre Musa, monocotylédone, et dans le genre Ixora, dicotylédones de la famille des Rubiacées. Nos résultats révèlent la complexité de la dynamique évolutive de Copia25 chez les angiospermes qui implique plusieurs processus incluant un mécanisme de conservation de la séquence, un « turnover » rapide, des pertes stochastiques et le transfert horizontal.L'article présenté dans le dernier chapitre a été accepté avec modifications par la revue « Plant Molecular Biology ». il est actuellement en cours de révision pour être renvoyé prochainement en vue de son acceptation définitive. / The evolutionary history of the flowering plants is remarkable for its rapid and extensive diversification. The background of the genetic variability for this diversification is originated by numerous processes, among them the transposable elements (TEs) have been considered as one of the most important agents. TEs may compose large amounts of plant genomes and might play important roles in the promotion of genetic diversity. Our study contributes for the understanding of TEs impact on the genome of Coffea species. Coffea is a genus that belongs to the Rubiaceae family. The goal of the study was to investigate the occurrence and diversity of active TEs in Coffea species and the data obtained were divided in two parts that compose the two chapters of the thesis. In the first chapter, ten retrotransposons with LTRs (LTR-RTs) were annotated in the C. canephora genome and had their insertion polymorphism profile analyzed, using the IRAP (inter-retrotransposon-amplified polymorphism) and REMAP (Retrotransposon-microsatellite amplified polymorphism) methods, in genotypes the progenitor species, C. canephora (18) and C. eugenioides (5), and the allotetraploid hybrid, C. arabica. The results outline the evolutionary dynamics of these elements in the species, as well as their inheritance. Our results also suggest the occurrence of genomic structural changes mediated by the LTR-RTs in the hybrid. And, the second part constitutes a wide analysis of the distribution and evolution of a particular LTR-RT, Copia25. In silico and in vitro analyses showed that Copia25 is widely distributed among the Rubiaceae family and that it is also present in other distantly related species belonging to asterids, rosids and monocots. A particular situation is the closer relationship between the Copia25 sequences of Musa, a monocot, and Ixora, a dicot species (Rubiaceae). Our results disclose the complexity of the evolutionary dynamics of Copia25 in angiosperm involving several processes including sequence conservation, rapid turnover, stochastic losses and horizontal transfer. The article presented in the last chapter was accepted for publication after modifications in “Plant Molecular Biology”, it is at the present under correction to be soon sent back for final approval.

Les phosphoinositides (PIs) sont des phospholipides membranaires qui jouent un rôle crucial dans le contrôle de l'organisation spatio-temporelle de nombreuses voies de signalisation intracellulaire, du réarrangement du cytosquelette d'actine et du trafic de vésicules. Dans la plaquette, le métabolisme des PIs est particulièrement actif et génère, par le jeu de kinases, phosphatases et phospholipases spécifiques, des seconds messagers indispensables à l'activation plaquettaire, notamment le phosphatidylinositol 3,4,5-trisphosphate (PIP3). La première partie de la thèse concerne l'étude des différentes espèces moléculaires (composition en acides gras) des 4 grandes classes de PIs (PI, PIP, PIP2 et PIP3) dans les plaquettes humaines et de souris au repos ou lors de leur activation. Cette analyse, jamais réalisée précédemment, a été possible grâce à une technique de spectrométrie de masse (LC-MS), basée sur la méthylation avec le TMS-diazomethane des groupements phosphates des PIs. Cette étude montre une augmentation rapide et transitoire de 2 espèces moléculaires majoritaires de PIP3 lors d'une stimulation plaquettaire avec une réactivité différente des plaquettes humaines et de souris en réponse aux agonistes plaquettaires (thrombine et CRP). En utilisant des modèles murins présentant une inactivation des PI3-kinases (PI3K) dans la lignée mégacaryocytaire et des inhibiteurs spécifiques de PI3K, j'ai montré que l'isoforme PI3Kß (p110ß) de classe I est très majoritairement responsable de la production des diverses espèces moléculaires de PI(3,4,5)P3 en réponse à la thrombine ou au CRP alors que la PI3Ka (p110a) est faiblement impliquée. Les résultats montrent également une grande variété d'espèces moléculaires de PI et seulement 2 espèces moléculaires prédominantes pour les PIP, PIP2 et PIP3, aussi bien chez l'homme que chez la souris malgré des régimes alimentaires très différents. Nous montrons des différences importantes dans le métabolisme des espèces moléculaires de PI, PIP et PIP2 dans les plaquettes humaines et de souris lors de la stimulation. Dans cette étude, nous avons identifié pour la première fois des espèces moléculaires minoritaire de PIP2 mais qui augmentent de façon importante lors de la stimulation plaquettaire. Ce travail permet de dresser la première cartographie des différentes espèces moléculaires de PIs présents dans les plaquettes humaines et de souris et les modifications induites par leur activation. La deuxième partie de la thèse montre pour la première fois une localisation atypique du phosphatidylinositol 3- monophosphate (PI3P), dans le feuillet externe de la membrane plasmique plaquettaire. Je démontre que ce lipide minoritaire (environ 10% de PIP), connu pour être intracellulaire et impliqué dans le trafic vésiculaire, est également présent à la surface des plaquettes au repos. Aucun autre PI n'a pu être détecté dans le feuillet externe de la membrane plasmique plaquettaire. Ce résultat a été obtenu en utilisant différentes sondes fluorescentes se liant spécifiquement au PI3P et leurs contrôles mutées. Nous montrons que le traitement des plaquettes avec des enzymes métabolisant spécifiquement le PI3P (MTM1 et ABH) réduit significativement ce pool de PI3P. Les plaquettes de souris déficientes en PI3K de classe II et III présentent une diminution du PI3P de surface. De manière intéressante, ce pool externe de PI3P permet l'endocytose des protéines circulantes liant le PI3P, in vitro, ex vivo et in vivo. Les sondes PI3P spécifiques internalisées dans la plaquette sont stockées dans les granules a puis sécrétées lors de l'activation plaquettaire. Cette étude montre que le PI3P se comporte comme un récepteur permettant l'endocytose de protéines plasmatiques spécifiques. / Phosphoinositides (PIs) are membrane phospholipids that play a crucial role in controlling the spatiotemporal organization of many intracellular signaling pathways, actin cytoskeleton rearrangement, and vesicle trafficking. In platelet, the metabolism of PIs is highly active and generates, by the interplay of specific kinases, phosphatases and phospholipases, second messengers essential for platelet activation, in particular phosphatidylinositol 3,4,5-trisphosphate (PIP3). The first part of the thesis concerns the study of the different molecular species (fatty-acyl composition) of 4 PIs classes (PI, PIP, PIP2 and PIP3) in resting and stimulated human and mouse platelets. This analysis, never realized previously, was possible thanks to a mass spectrometry (LC-MS) technique, based on methylation of PIs phosphates groups with TMS- diazomethane. This study shows a rapid and transient increase in the 2 major molecular species of PIP3 during platelet stimulation with a different reactivity of human and mice platelets according to the used agonists (thrombin and CRP). Using mice models with selective deletion of PI3-kinases (PI3K) in the megakaryocyte lineage and specific PI3K inhibitor, I showed that the class I PI3Kß (p110ß) is the major isoform responsible for the production of the various molecular species of PIP3 in response to thrombin or CRP whereas class I PI3Ka (p110a) is weakly involved. The results also show a large variety of molecular species of PI while only 2 predominant molecular species for PIP, PIP2 and PIP3, both in humans and mice platelets despite very different diet. We show a significant difference in terms of PI, PIP and PIP2 molecular species metabolism in human and mice platelets during stimulation. In this study, we identified for the first time the presence of low-abundance molecular species of PIP2 but which increase significantly during platelet stimulation. This work constitutes the first comprehensive analysis of PIs molecular species and the changes in their actual mass during platelet stimulation. The second part of the thesis shows for the first time an atypical localization of phosphatidylinositol 3-monophosphate (PI3P), in the outer leaflet of the platelet plasma membrane. I demonstrate that this minor lipid (about 10% of PIP), known to be intracellular and involved in vesicular trafficking, is also present at the surface of resting platelet. No other PIs could be detected in the outer leaflet of the platelet plasma membrane. This result was obtained using fluorescent probes binding specifically to PI3P and their mutated controls. Treatment of platelets with PI3P specific metabolizing enzymes (MTM1 and ABH) significantly reduced this particular pool of PI3P. Class II and III PI3K deficient mouse platelets showed a decrease in surface PI3P. Interestingly, this external pool of PI3P was able to mediate endocytosis of circulating PI3P- binding proteins, in vitro, ex vivo and in vivo. Internalized specific PI3P probes were stored into platelets a-granules and could then be secreted during platelets activation. This study shows that PI3P acts as a receptor allowing endocytosis of specific plasma proteins.

Nous avons évalué la méthode de "Transition Voltage Spectroscopy" (TVS) pour déterminer le niveau d'énergie des orbitales moléculaires impliquées dans le transport électronique (ou hauteur de barrière) à travers une jonction moléculaire (électrode-molécule-électrode). Pour cela, nous avons réalisé un grand nombre de jonctions moléculaires, avec des électrodes de différentes formes (goutte, pointe, couche) et de différents métaux (or, aluminium, mercure, gallium-indium). Nous utilisons pour la partie molécule des jonctions moléculaires des monocouches auto-organisées (SAM) réalisées avec différentes molécules alkyles. Nous montrons que la TVS pour les jonctions moléculaires sans oxyde aux interfaces électrode/molécule, donne des tensions de transition qui correspondent à la queue de la densité d’état des orbitales moléculaires, et non au sommet du pic de la densité d'état. Ce résultat a été obtenu en comparant les résultats TVS avec des mesures d'UPS et d'IPES réalisées sur les mêmes SAMs. Pour les jonctions moléculaires avec au moins une interface électrode/molécule oxydée, nous montrons que la tension de transition correspond au niveau d'énergie de l'oxyde à l’interface et non pas aux orbitales moléculaires de la SAM. Nous avons validé cette hypothèse grâce à des mesures de référence sur des jonctions sans SAM. Nous avons également comparé la TVS avec d'autres méthodes comme le modèle de Simmons, et nous avons étudié l'influence sur la TVS de différents paramètres : la force d'appui par C-AFM, l'asymétrie/symétrie de la jonction et la longueur des molécules. / We assess the performances of the transition voltage spectroscopy (TVS) method to determine the energies of the molecular orbitals involved in the electronic transport (barrier height) through molecular junctions (electrode-molecule-electrode). For this, we made a large number of molecular junctions with electrodes of various shapes (drop, tip, layer) and various metals (gold, aluminum, mercury, gallium-indium). We use for the molecule part of the molecular jonctions self-assembled monolayers (SAMs) made with various alkyl molecules. We show that the transition voltages obtained by TVS for molecular junctions without oxide at the interfaces electrode / molecule correspond to the tail of the density of states of the molecular orbitals, and not to the top of the density of states. This result was obtained by comparing the TVS results with UPS and IPES measurements performed on the same SAM. In the case of molecular junctions with at least one electrode/molecule interface oxidized, we show that the transition voltage corresponds to the energy level of the oxide at the interface and not to the molecular orbital of the SAM. We validated this hypothesis with reference measurements on junctions without SAM. We also compared the TVS with other methods e.g. the Simmons model, and we studied the influence on TVS of various parameters: loading force by C-AFM, junction asymmetry/symmetry and molecule length.

La protéine MC1 est une petite protéine structurale très abondante chez Methanosarcina thermophila (archaeabactérie). Nous avons utilisé la méthode SELEX (Systematic Evolution of Ligands by EXponential enrichment) pour rechercher ses séquences préférentielles de fixation. Après 10 cycles de sélection, une séquence consensus avec une affinité 50 fois plus forte que celle pour une séquence aléatoire a été déterminée. Cette séquence a été étudiée par simulation de dynamique moléculaire. Le mode de fixation de MC1 sur l?ADN a ensuite été déterminé par des empreintes moléculaires (DMS, OH·). Les résultats montrent une fixation par une face et dans le petit sillon de l?ADN. Une reconnaissance par lecture indirecte des séquences est probable. L?oxydation de certains acides aminés (Trp, Met) par les rayons gamma entraîne une modification des propriétés de la protéine : perte de la reconnaissance de structures et séquences particulières et diminution de sa capacité à courber l?ADN.

Cette thèse porte sur l'étude de la photofragmentation des molécules adsorbées sur des surfaces solides: la photoionisation, la photodésorption et l'influence du taux de couverture d'adsorbat. Dans la première partie, la rotation empêchée de l'adsorbat et la rétrodiffusion des photoélectrons sont présentées. Elles modifient les spectres de photoionisation, car la rotation empêchée change l'orientation de l'axe moléculaire et la rétrodiffusion donne naissance à des effets d'interférence entre les ondes directe et réfléchie par la surface. Ces deux phénomènes vont au-delà du modèle de la molécule orientée dans l'espace connu dans la littérature. Les distributions angulaires des électrons excités d'une orbital 4 sigma de CO pour les systèmes physisorbé (CO/Ar) et chimisorbé (CO/Ni(100)) sont calculées incluant la rotation empêchée. Pour CO/Ar, les résultats sont fortement influence's par la rotation empêchée. Pour CO/Ni(100) elle joue un rôle mineur apparaissant surtout comme élargissement des structures de la distribution angulaire des électrons éjectés. Une recette permettant d'estimer l'angle d'inclinaison de l'adsorbat par rapport à la normale à la surface incluant la rotation empêchée est discutée. La rétrodiffusion, calculée pour le système CO/Ni, est importante pour l'ionisation d'un électron 5 sigma de CO, mais négligeable pour 4 sigma. Dans la seconde partie, l'influence du taux de couverture pour le système CO/Ar(100) étudiée par des méthodes de dynamique classique et quantique, apparaît comme rigidification du mouvement angulaire de précession. Pour une couverture dense, les premiers états rotationels sont dominés par quatre géométries de l'adsorbat presque dégénérés en énergie ce qui n'implique pas une précession libre mais des directions équivalentes sur la surface. La troisième partie traite de la photodésorption en régime nonthermique des adsorbats moléculaires. Pour une énergie photonique de 2 a' 7 eV, l'adsorbat est d'abord excité électroniquement. La désexcitation transfère une partie de l'énergie électronique dans les modes nucléaires et particulièrement dans le mode associé à la désorption. Un modèle multidimensionnel de désorption qui couple les mouvements nucléaires et appliqué à CO adsorbé sur des sites linéaire d'une surface de Cu(111) est analysé. La rotation empêchée est fortement couplée au mode de désorption, mais découplée de la vibration interne de CO et de la translation empêchée. Dans l'interprétation de l'expérience, la distribution translationnelle bimodale a été attribuée à la présence des désorptions thermique et nonthermique. Les résultats du modèle présent montrent que cette distribution peut aussi être uniquement de nature nonthermique.

Depuis les années quatre-vingt, la construction d’édifices supramoléculaires à base de complexes de coordination suscite un intérêt considérable dans la recherche de nouveaux nanomatériaux fonctionnels. L’utilisation de complexes métalliques permet non seulement l’obtention d’une multitude de supramolécules de géométrie et de dimensionnalité très variées, mais également l’introduction de processus remarquables au sein des entités nanométriques, comme par exemple le transfert d’énergie lumineuse, le transport d’électrons et la séparation photo-induite de charges. La recherche menée au cours de cette thèse s’est plus particulièrement focalisée sur l’étude de deux types d’édifices supramoléculaires polymétalliques de dimensions différentes, l’un tridimensionnel, construit au départ d’ions ruthénium (II), l’autre unidimensionnel, obtenu à partir d’ions cuivre (II) ou cuivre (I). Plus précisément, la première partie de ce travail a été consacrée à la synthèse d’un complexe hexanucléaire symétrique de Ru(II), à base de ligands pontants PHEHAT et TPAC, afin de développer de nouvelles antennes collectrices d’énergie lumineuse. Dans ce cadre, nos travaux se sont principalement concentrés sur la synthèse ainsi que sur l’étude électrochimique et photophysique de deux nouveaux composés précurseurs trinucléaires, le cis-{[(phen)2Ru(PHEHAT)]2Ru(CH3CN)2}6+ et le {[(phen)2Ru(PHEHAT)]2Ru(TPAC)}6+, pouvant également servir de bloc de construction pour l’élaboration d’entités de tailles encore plus importantes. Une analyse par spectrométrie de masse du produit obtenu par chélation de l’entité bis-CH3CN sur le composé trinucléaire à base de TPAC ne nous a pas permis de prouver la présence de l’entité hexanucléaire. La nature du composé identifié semble toutefois confirmer la formation de l’espèce souhaitée à un moment ou un autre. La seconde partie de notre travail a consisté à tester le TPAC ainsi que deux ligands dérivés du dipyrrométhène (m-DipyH et m-dpDipyH) comme agents pontants pour la construction de nouveaux complexes polynucléaires cuivrés unidimensionnels. D’une part, nous nous sommes penchés sur la synthèse des sous-unités monométalliques [Cu(II)(Dipy)2]0, [Cu(II)(dpDipy)2]0 et [Cu(I)(dpDipy)2]-. L’ensemble des études réalisées sur les deux composés mononucléaires de Cu(II) a permis la mise en évidence de propriétés extrêmement différentes de celles des complexes de Cu(II) polypyridiniques, tant du point de vue structural, qu’électrochimique et photophysique. Par ailleurs, les analyses consacrées à la caractérisation du [Cu(I)(dpDipy)2]- ont révélé de manière surprenante un comportement instable pour cette entité, à l’inverse des complexes de Cu(I) à base de phénanthrolines « encombrées ». Le recours à des calculs théoriques nous a permis de proposer une hypothèse pouvant expliquer cette différence de comportement. D’autre part, bien que des incertitudes subsistent toujours quant à la possibilité de former des entités polynucléaires à base de Cu(II) et de TPAC, les résultats obtenus par spectrométrie de masse ont clairement prouvé l’obtention d’espèces de Cu(II) de très haute nucléarité au départ du m-DipyH. Les ligands pontants dérivés du dipyrrométhène se révèlent donc être de très bons candidats pour l’élaboration d’entités unidimensionnelles de Cu(II). Celles-ci pourraient susciter un grand intérêt dans le cadre d’une application impliquant l’utilisation de la lumière, en raison des propriétés d’absorption et de luminescence intéressantes détectées pour les sous-unités monométalliques de Cu(II).

L’acétylcholinestérase (AChE), une des enzymes les plus rapides dans la nature, est lacible d’un large nombre de toxiques, dont notamment les neurotoxiques organophosphorés.La première partie de ce manuscrit de thèse décrit le développement raisonné d’un nouveauréactivateur, qui présente des propriétés de réactivation supérieures aux moléculesactuellement sur le marché. Les interactions entre cette molécule, KM297, et l’AChE ontété étudiées par dynamique moléculaire, docking et cristallographie aux rayons X. La connaissancedes modes de liaison du KM297 dans l’AChE native ou inhibé par un OP ontpermis de développer la molécule JDS207, qui se lie de façon exclusive au site périphériquede l’AChE. La deuxième partie de la thèse est dédiée à l’analyse des simulations de laAChE par dynamique moléculaire. On observe que la combinaison de multiples trajectoiresgénérées avec des paramètres de vélocité initiale différents est une méthode fiablepour caractériser les conformations atteintes par les chaînes latérales des acides aminés. Encomparant la distribution des rotamères pour l’AChE humaine et celle du poisson Torpedocalifornica, on montre que des différences importantes existent entre les enzymes des deuxespèces. A partir de ces informations sur les conformations de résidus clés du site actif,une méthode a été développée pour générer des récepteurs utilisable pour des calcules dedocking flexible, de façon à prendre en compte la dynamique propre à chaque résidu del’enzyme. Cette méthode a été validé en comparent les résultats obtenues à des structurescristallographiques connues. / Acetylcholinesterase (AChE), one of nature fastest enzyme, is the target of multiple toxics,including organophosphate nerve agents (OP). In the first part of this thesis I present thestructure-based development of a new uncharged reactivator, which showed characteristicsbetter than any molecule commercially available to date. The molecule has been rationallydesigned to present both affinity to the inhibited enzyme and good reactivation capabilities.The interactions between the lead molecule KM297 and AChE has been characterizedby means of flexible docking, molecular dynamics simulations and X-ray protein crystallography.The deeper understanding of its binding modes to both native and OP-inhibitedAChE has helped in developing a derivative, JDS207, whose binding mode at the peripheralsite of AChE is optimized. This derivative has also been studied by flexible docking and Xraycrystallography. The design of this family of reactivators taught us that a deep insightof the AChE dynamics is necessary to optimize ligands. The second part of the thesis isdevoted to the analysis of molecular dynamics simulations of AChE. At first, we assessedthat combining multiple short simulations is a fast and reliable method to characterizethe dynamics of the amino-acids side-chains. By comparing dynamics of the side-chainsfrom hAChE and TcAChE, we confirm that some key dynamical differences exist betweenthe two enzyme. The knowledge of the rotamers issued of MD simulation has lead us todevelop a new method to generate flexible receptors for docking, which is specific to eachsingle residue in the enzyme. This method has been validated by comparing its outputstructures with the ones found on the PDB database.

La Directive Cadre Européenne sur l'eau impose d'évaluer la qualité des cours d'eau au moyen d'indicateurs chimiques et biologiques dont les diatomées font partie. Les indices basés sur la composition taxonomique et l'abondance relative des taxa de diatomées sont robustes. Cependant, de nombreux échantillons doivent être analysés chaque année alors que l'identification de ces micro-algues en microscopie optique est difficile à cause des incertitudes taxonomiques, et nécessite temps et expertise. Ainsi, des améliorations peuvent encore être apportées pour faciliter le suivi en routine de la qualité de l'eau. Les techniques de biologie moléculaire sont des outils efficaces pour identifier les microorganismes et pourraient donc être utilisées pour améliorer l'identification des diatomées. Les objectifs de cette thèse étaient donc de compléter les connaissances sur la taxonomie des diatomées d'eau douce par des méthodes moléculaires et de progresser dans le développement d'un outil moléculaire permettant l'identification des diatomées dans des échantillons naturels, en vue de son utilisation en bioindication. L'étude de la taxonomie de plusieurs groupes de diatomées a été réalisée en combinant des approches morphologiques et des approches moléculaires. Nos travaux ont montré les capacités des séquences ADN pour discriminer les taxa de diatomées et révéler leurs relations phylogénétiques. L'utilisation de séquences ADN a montré que les critères morphologiques utilisés pour identifier les diatomées ne correspondaient pas systématiquement à leurs relations phylogénétiques. L'utilisation de différents marqueurs a permis des discriminations à différents niveaux taxonomiques. Nos résultats ont également révélé l'importance de combiner des approches complémentaires, morphologiques et moléculaires, pour améliorer notre compréhension des relations entre les différents taxa de diatomées et ainsi stabiliser leur taxonomie. Les séquences ADN permettant une discrimination des taxa de diatomées, nous avons testé un outil moléculaire de séquençage haut-débit, le pyroséquençage 454, dans le but d'identifier les taxa composant les communautés de diatomées. Nous avons ainsi assemblé des bases de séquences de référence bénéficiant d'une identification taxonomique. Nous avons également participé au développement d'outils bioinformatiques nécessaires à l'analyse des données de pyroséquençage. Enfin, nous avons pu tester ces outils pour établir des inventaires taxonomiques de diatomées dans des communautés artificielles (mélanges de souches) et dans des communautés environnementales (biofilms d'eau douce). Ces études ont prouvé le potentiel du pyroséquençage 454 pour étudier les communautés de diatomées à des niveaux taxonomiques précis. La comparaison de différents marqueurs nucléiques a révélé que le marqueur rbcL était le marqueur le plus adapté à l'identification des diatomées par pyroséquençage. En effet, en prenant en compte les bases de séquences de référence, la reproductibilité et les biais de la méthode ainsi que le pouvoir résolutif du marqueur, l'utilisation du rbcL a permis la meilleure estimation de la composition en diatomées d'échantillons complexes. Des progrès devront encore être faits avant de pouvoir utiliser les outils moléculaires pour évaluer la qualité de l'eau par les diatomées. Cependant nos différentes études permettront de guider les prochaines analyses de manière à aboutir à un suivi de la qualité de l'eau basé sur des inventaires moléculaires des taxa de diatomées. / The European Water Framework Directive requires assessing the river quality using chemical and biological indicators among which are diatoms. Indices based on taxonomic composition and relative abundance of diatom taxa are robust. However, thousands of diatom samples are analyzed every year while microscopic identification is difficult due to taxonomic uncertainties, and requires time and expertise. Thus, it is still possible to improve the routine monitoring of water quality. The molecular biology techniques are accurate tools to identify microorganisms and could be used to enhance diatom identification. The objectives of this thesis were therefore to improve our knowledge on the freshwater diatom taxonomy by molecular methods and to progress in the development of a molecular tool in order to identify diatoms in natural samples, thus improving bioindication tools. The taxonomic study of several groups of diatoms was achieved by combining morphological and molecular approaches. Our results showed the capacity of DNA sequences to discriminate diatom taxa and revealed their phylogenetic relationships. The use of DNA sequences showed that the morphological criteria used to identify diatoms do not correspond systematically to their phylogenetic relationships. The use of different markers allowed discrimination at different taxonomic levels. Our results also revealed the importance of combining complementary approaches, morphological and molecular, to improve our understanding of the relationships between different diatom taxa and thus stabilize their taxonomy. As DNA sequences allowed discrimination of diatom taxa, we tested a molecular tool of high throughput sequencing, 454 pyrosequencing, in order to identify the diatom composition of communities. We assembled reference libraries of sequences linked to taxonomic identification and we contributed to the development of bioinformatic tools required to analyze data from pyrosequencing. Finally, we tested these tools to establish taxonomic inventories of diatoms in artificial communities (mixtures of strains) and environmental communities (freshwater biofilm samples). The studies showed the potential of 454 pyrosequencing to accurately analyze diatom communities. The comparison of different nucleic markers revealed that the rbcL marker was the most suitable to identify diatoms using pyrosequencing. Indeed, taking into account reference libraries, reproducibility and bias of the method, and the resolving power of marker, the use of rbcL allowed the best estimation of the diatom composition in complex samples. Improvements will be necessary to use molecular tools in order to assess water quality using diatoms. However our studies lead the way for future experiments in order to achieve a monitoring of water quality based on molecular inventories of diatom taxa.

Les descripteurs ISIDA enrichis par propriété ont été introduit pour encoder les structures moléculaires en chémoinformatique en tant que nombre d’occurrence de sous-graphes moléculaires spécifiques dont les sommets représentant les atomes sont colorés par des propriétés locales tel que les pharmacophores dépendant du pH, les identifiants de champs de force, les charges partielles, les incréments LogP ou les propriétés extraites d’un modèle QSAR. Ces descripteurs, par leurs large choix d’option, permettent à l’utilisateur de les adapter au problème à modéliser. Ils ont été utilisés avec succès dans une étude de criblage virtuel sur des inhibiteurs de protéases et plusieurs modèles QSAR sur le coefficient de partage octanol-eau, l’index d’hydrophobicité chromatographique, l’inhibition du canal hERG, la constante de dissociation acide, la force des accepteurs de liaison hydrogène et l’affinité de liaison des GPCR. / ISIDA property-enriched fragment descriptors were introduced as a general framework to numerically encode molecular structures in chemoinformatics, as counts of specific subgraphs in which atom vertices are coloured with respect to a local property - notably pH-dependent pharmacophore, force field, partial charges, logP increments and QSAR model extracted properties. The descriptors leave the user a vast choice in terms of the level of resolution at which chemical information is extracted into the descriptors to adapt them to the problem. They were successfully tested in neighbourhood behaviour and QSAR modelling challenges, with very promising results. They showed excellent results in similarity-based virtual screening for analogue protease inhibitors, and generated highly predictive octanol-water partition coefficient, chromatographic hydrophobicity index, hERG channel inhibition, acidic dissociation constant, hydrogen-bond acceptor strength and GPCR binding affinity models.

La motivation de ce travail est d'étudié l'effet du rayonnement ultraviolet (UV) et bombardement électronique (EB) sur la structure et les propriétés des composites polymères/CL préparés par polymérisation radicalaire. Les intérêts de recherche dans ce domaine ont porté principalement sur la solution de polymérisation en émulsion de composites polymères par rayonnement UV. Dans ce travail, nous cherchons à présenter une compréhension plus profonde des interactions polymère/CL, avec une analyse détaillée de la cinétique et du mécanisme de la réaction de polymérisation. On a étudiée la modification des propriétés des systèmes à base de polymères isotropes et anisotropes en faisant varier à la fois la méthode de préparation et le type du monomère. La matrice polymère a été élaborée avec diverses conditions de préparation, qui mèneront à l'optimisation des paramètres de processus de fabrication, basée sur les propriétés requises du produit final. Initialement, une étude bibliographique a menée dans le premier chapitre. Les modèles de polymérisation radicalaire sont discutés, en plus de la distribution du poids moléculaire de la matrice polymère. Le deuxième chapitre se concentre sur la description et la préparation des films composites à matrice polymère, avec une description détaillée des matériaux qui ont été utilisées dans cette étude. Le troisième chapitre est consacré à l'étude cinétique de la réaction de polymérisation d'acrylate. Le principal objectif du quatrième chapitre est consacré à l'analyse thermophysique des composites polymères et en établissant la séparation de phase. En parallèle, nous analysons les effets de la morphologie sur les transitions de phase différentes de cristaux liquides. Le but du cinquième chapitre est d'étudier le degré de ramification et les réactions de transfert de chaîne en fonction des conditions de préparation. Le sixième chapitre se concentre sur l'analyse de la distribution des poids moléculaires des chaînes de polymère en utilisant la chromatographie par perméation de gel. / The motivation of this work is to study the effect of ultraviolet (UV) and electron beam (EB) on the structure and proeprties of polymer composites/liquid crystal prepared by radical polymerization. Research interests in this area have focused on the solution and emulsion polymerization of polymer composites by UV radiation. In this work, we aim to present a deeper understanding of the polymer/LC interactions, with a detailed analysis of the kinetics and mechanism of the polymerization reaction. We studied the changes in the properties of systems based on isotropic and anisotropic polymers by varying both the preparation method and type of monomer. The polymer matrix has been developped with different preparation conditions, leading to optimization the manufacturing process parameters, based on the required properties of the final product. Initially, a literature survey was conducted in the first chapter. Models of radical polymerization are discussed, in addition to the molecular weight distribution of the polymer. The second chapter focusedon describing the preparation of films and polymer matrix composites, with a detailed description of the materials that were used int his study. The third chapter is devoted to the kinetic study of the polymerization reaction of acrylate. The main objective of the fourth chapter is devoted to the analysis of thermophysical polymer composites, and establishing the phase separation. In parallel, we analyze the effects of morphology on the different phase transitions of liquid crystals. The purpose of the fifth chapter is to study the degree of branching and chain transfer reactions depending on the conditions of preparation. The sixth chapter focused on the analysis of the molecular weight distribution of polymer chains using gel permeation chromatography.