published_or_final_version / abstract / Pathology / Doctoral / Doctor of Philosophy

Les microorganismes du domaine du vivant Archaea sont très divers sur le plan biologique et sont présents dans de nombreux types d'écosystèmes. Ils sont majoritaires dans les environnements dits extrêmes. Parmi les virus d'archées, ceux infectant les espèces d'un phylum majeur des archées, Crenarchaeota, constitué d'hyperthermophiles, forment un groupe exceptionnel. En effet, leurs morphotypes sont uniques, variés, et complexes. Le contenu de leur génome est également unique. Enfin, la plupart de ces virus se maintiennent dans la cellule hôte en état porteur, une relation chronique qui permet un équilibre entre production de virions et division cellulaire. J'ai d'abord démontré que le virus de crenarchée Sulfolobus islandicus rod-shaped virus 2 est un virus virulent, et non chronique comme il avait été suggéré. Un mécanisme de lyse unique a été découvert. La paroi cellulaire est modifiée en plusieurs points, avec l'apparition de structures pyramidales saillantes. Celles-ci s'ouvrent en fin de cycle infectieux, permettant aux virions, assemblés auparavant dans le cytoplasme, de quitter la cellule. Puis j'ai travaillé sur des échantillons de sources géothermiques de la péninsule de Kamchatka (Russie) et contribué à l'isolement et la caractérisation d'un virus de morphotype filamenteux. Des protéines structurales supplémentaires ont ainsi été identifiées. Enfin, des mots courts exceptionnels ont été identifiés dans un grand nombre de génomes d'archées et de leurs éléments extra-chromosomiques. Ce sont potentiellement des motifs fonctionnels non-codants, impliqués dans des mécanismes biologiques importants. Typiquement, les motifs palindromiques sont évités dans les génomes

Cette thèse aborde deux domaines de l'algorithmique: la fouille de données et l'arithmétique. Le point de vue adopté est celui de l'analyse en moyenne et, plus précisément, celui de l'analyse dynamique, qui combine des méthodes d'analyse d'algorithmes et des systèmes dynamiques. Les algorithmes de type Euclide calculent le pgcd de deux nombres; ce sont donc des briques de base du calcul formel, mais leur comportement probabiliste fin reste encore mal connu. Tout récemment, les méthodes dynamiques ont permis des avancées significatives dans ce domaine. Nous étendons cette approche à l'analyse fine d'autres paramètres, comme la complexité binaire et la taille des restes. Ces paramètres s'avèrent essentiels pour l'analyse de l'algorithme de type diviser pour régner introduit par Knuth et Schönhage. Nous utilisons également l'analyse dynamique dans le calcul prouvé de grandeurs spectrales. L'approche dynamique s'adapte aussi à l'algorithme d'Euclide sur les polynômes, même si, dans ce cas, les méthodes de la combinatoire analytique classique s'appliquent déjà. Nous abordons également la fouille de données. Nous nous limitons à des bases de données binaires où la connaissance se représente sous forme de 'motifs fréquents'. Le nombre de ces motifs est un paramètre essentiel pour les algorithmes. D'après les expérimentations, il varie considérablement selon les paramètres de la base, et l'analyse dans le pire des cas n'est donc pas significative en pratique. Dans cette thèse, nous élucidons le comportement moyen du nombre de motifs fréquents dans un modèle très général, où les bases sont contruites à partir de sources possiblement corrélées.

Background: In all higher organisms, the nuclear DNA is condensed into nucleosomes that consist of DNA wrapped around a core of highly conserved histone proteins. DNA bound to histones and other structural proteins form the chromatin. Generally, only few regions of DNA are accessible and most of the time RNA polymerase and other DNA binding proteins have to overcome this compaction to initiate transcription. Several proteins are involved in making the chromatin more compact or open. Such chromatin-modifying proteins make distinct post-translational modifications of histones – especially in the histone tails – to alter their affinity to DNA. Aim: The main aim of my thesis work is to study the targeting of chromatin modifiers important for correct gene expression in Drosophila melanogaster (fruit flies). Primary DNA sequences, chromatin associated proteins, transcription, and non-coding RNAs are all likely to be involved in targeting mechanisms. This thesis work involves the development of new computational methods for identification of DNA motifs and protein factors involved in the targeting of chromatin modifiers. Targeting and functional analysis of two chromatin modifiers, namely male-specific lethal (MSL) complex and CREB-binding protein (CBP) are specifically studied. The MSL complex is a protein complex that mediates dosage compensation in flies. CBP protein is known as a transcriptional co-regulator in metazoans and it has histone acetyl transferase activity and CBP has been used to predict novel enhancers. Results: My studies of the binding sites of MSL complex shows that promoters and coding sequences of MSL-bound genes on the X-chromosome of Drosophila melanogaster can influence the spreading of the complex along the X-chromosome. Analysis of MSL binding sites when two non-coding roX RNAs are mutated shows that MSL-complex recruitment to high-affinity sites on the Xchromosome is independent of roX, and the role of roX RNAs is to prevent binding to repeats in autosomal sites. Functional analysis of MSL-bound genes using their dosage compensation status shows that the function of the MSL complex is to enhance the expression of short housekeeping genes, but MSL-independent mechanisms exist to achieve complete dosage compensation. Studies of the binding sites of the CBP protein show that, in early embryos, Dorsal in cooperation with GAGA factor (GAF) and factors like Medea and Dichaete target CBP to its binding sites. In the S2 cell line, GAF is identified as the targeting factor of CBP at promoters and enhancers, and GAF and CBP together are found to induce high levels of polymerase II pausing at promoters. In another study using integrated data analysis, CBP binding sites could be classified into polycomb protein binding sites, repressed enhancers, insulator protein-bound regions, active promoters, and active enhancers, and this suggested different potential roles for CBP. A new approach was also developed to eliminate technical bias in skewed experiments. Our study shows that in the case of skewed datasets it is always better to identify non-altered variables and to normalize the data using only such variables.

La substitution apparaît, en droit administratif français, comme une notion autonome dont l'existence fait débat. Emergeant au terme d'une démarche pointilleuse, la substitution peut être identifiée au moyen de deux critères, la carence et la volonté. Ce préalable indispensable permet de déterminer la teneur de la substitution et implique, subséquemment, de rejeter une acception étirée de la notion pour s'ouvrir à une signification resserrée mais non moins riche. Incontestablement, la recherche atteste de la diversité, non-dirimante, de l'objet d'étude. Transcendant l'observation dérangeante de cette complexité, la substitution révèle une convergence fonctionnelle déterminante. Pourtant, l'hétérogénéité apparente de l'objet d'étude conduit au constat selon lequel cette convergence est intrinsèquement dissimulée. En tout état de cause, une analyse renouvelée aboutit à la révélation progressive de cette cohérence. Si la réflexion historique permet d'expliquer et de dépasser la méfiance nourrie à l'égard de la substitution, cette étape n'est qu'une esquisse, la systématisation trouvant sa confirmation dans une justification finaliste. / In french administrative law, substitution appears as an independent notion which has been debated for a long time. Rising from a pernickety approach, substitution may be identified by two criteria : deficiency and will. This mandatory preamble helps define substitution's content and implies to reject a spread conception of the notion in order to result in a tighten and substantial meaning. Research reveals indisputable duality within the subject's study. Piercing through its disturbing complexity, substitution shows a decisive functional abundance. The visible subject's diversity however leads to point that its abundance is inherently hidden. However, a renewed analysis leads to progressively reveal this unity. Although historical reflexion explains and surpasses distrust in substitution, this step is a sketch, the general analysis is confirmed by a final proof.

Les réseaux de contrôle de l'expression génique sont, pour une large part, à la base des processus cellulaires physiologiques ou pathologiques. Ces contrôles dépendent des mécanismes épigénétiques impliquant la dynamique de la chromatine et permettent la transmission de programme spécifiques d'expression génique. Lors du développement des lymphocytes T, l'expression d'une chaîne TCRß à la surface des précurseurs CD4-CD8- (ou DN) induit une signalisation intercellulaire dont les effets multiples, regroupés sous le terme de "sélection beta", se traduisent par une prolifération cellulaire et la différenciation vers un stade de maturation ultérieur, CD4+CD8+ (ou DP). Ces événements s'accompagnent de changements d'expression d'un grand nombre de gènes sous l'effet d'un programme épigénétique spécifique. De nouvelles technologies comme le ChlP-on-Chip ou le ChlPSeq permettent de caractériser les profils cellulaires épigénétiques. Les données ainsi générées nécessitent pour leur analyse des approches informatiques et statistiques. Mon travail de thèse s'est articulé sur 3 axes :1) Elaborer des outils bioinformatiques dans le but d'analyser les profils épigénétiques de régions génomiques suspectées de jouer un rôle dans la différenciation entre les stades DN et DP de la différenciation des cellules T.2) Analyser de manière in silico deux régions phares de la régulation du locus TCRß3) Concevoir une pipeline d'analyse de données issues des technologies de séquençage à haut débit permettant de caractériser les interactions facteur de transcription/ADN / Gene expression regulatory networks make up, for the most part, the basis of physiological cell processes. This regulation depends on epigenetic mechanisms involving chromatin dynamics and allow propagating specific gene expression programs. during T-cell development, the expression of the surface TCRß chain in CD4- CD8- (DN) toggers intracellular signaling cascades. their multiple effects, know as "beta selection", translate as increased cell proliferation and differenciation towards the CD4+ CD8+ stage (DP). These mechanisms are supplemented by changes in expression of several genes under the effect of a specific epigenetic program. New technologies, such a ChlP-chip or ChlP-Seq, allow characterizing epigenetic cell profiles. analysis of data such generated requires computational and statistical approaches. My thesis work focused on 3 goals :1)To develop computational tools to analyse epigenetic profiles of genomic regions that are presumed to play a role in DN-DP T-cell differentiation2) To analyse txo flag regions of TCRß regulation3) To design an analysis pipeline for high-throughput sequencing technologies, in order to allow characterizing transcription factor/DNA interactions

This study is the first comprehensive analysis of the fatal woman motif in the writings and art of Edvard Munch from the early 1890s to 1909. It uses a background of the women in the artist's life as well as the literary and artistic worlds in which Munch participated. Following separate accounts of Munch's relationships with five women, the manner in which the artist characterizes each as a fatal woman in his writings and art is discussed and analyzed. Next, the study describes the fatal woman motif in late nineteenth century art and literature. It begins with a discussion of the origin of the Symbolist and Decadent Movements and an ideological examination of the fatal woman motif as it is manifested in the writing and art of these two groups. In addition, it compares Munch's visual manifestations of the femme fatale with the manner in which the artist's contemporaries depicted her. Finally, this study describes two groups of men with whom Munch was particularly close: the Christiania Bohéme and the Schwarzen Ferkel Circle. An examination of the literary works of these men helps to determine the way in which they affected Munch's pictorial perception of the fatal woman.

The key to an understanding of what Poe attempted to accomplish with his art lies in his depictions of order and disorder in the universe. Poe's explorations of order and disorder revolve around journey and abyss motifs exemplified in his imaginative approaches toward nature, conscience, art, intuition, and apocalypse. These imaginative approaches serve to unify Poe's- work as a whole and emphasize his importance as a questing artist who not only sought to define the shape of reality in terms of stability and chaos but also sought to formulate a final metaphysical ordering of chaos and finitude.

Mahler's use of recurring thematic and motivic elements is the topic under consideration in this paper. The subject was decided upon after a preliminary investigation into possible instances of the use of leitmotiv in Mahler's Symphony JI led to the conclusion that occurrences of that device are, at best, only matters of supposition. The study did reveal, however, a considerable number of themes and motives in Symphony 1I that could be traced directly to Symphony I. A logical question followed: Were there similar recurrences in any of the other symphonies? Further research indicated that such instances of cyclicism (a more concise synonym for "recurring themes and motives") were not only common, but were an important element in Mahler's style.

Les cellules sont capables de détecter les distributions spatiales de protéines et ainsi de migrer ou s’étendre dans la direction appropriée. Une compréhension de la réponse cellulaire aux modifications de ces distributions spatiales de protéines est essentielle pour l’avancement des connaissances dans plusieurs domaines de recherches tels que le développement, l’immunologie ou l’oncologie. Un exemple particulièrement complexe est le guidage d’axones se déroulant pendant le développement du système nerveux. Ce dernier nécessite la présence de plusieurs distributions de molécules de guidages étant attractives ou répulsives pour connecter correctement ce réseau complexe qu’est le système nerveux. Puisque plusieurs indices de guidage collaborent, il est particulièrement difficile d’identifier la contribution individuelle ou la voie de signalisation qui est déclenchée in vivo, il est donc nécessaire d’utiliser des méthodes pour reproduire ces distributions de protéines in vitro. Plusieurs méthodes existent pour produire des gradients de protéines solubles ou liées aux substrats. Quelques méthodes pour produire des gradients solubles sont déjà couramment utilisées dans plusieurs laboratoires, mais elles limitent l’étude aux distributions de protéines qui sont normalement sécrétées in vivo. Les méthodes permettant de produire des distributions liées au substrat sont particulièrement complexes, ce qui restreint leur utilisation à quelques laboratoires. Premièrement, nous présentons une méthode simple qui exploite le photoblanchiment de molécules fluorescentes pour créer des motifs de protéines liées au substrat : Laser-assisted protein adsorption by photobleaching (LAPAP). Cette méthode permet de produire des motifs de protéines complexes d’une résolution micrométrique et d’une grande portée dynamique. Une caractérisation de la technique a été faite et en tant que preuve de fonctionnalité, des axones de neurones du ganglion spinal ont été guidés sur des gradients d’un peptide provenant de la laminine. Deuxièmement, LAPAP a été amélioré de manière à pouvoir fabriquer des motifs avec plusieurs composantes grâce à l’utilisation de lasers à différentes longueurs d’onde et d’anticorps conjugués à des fluorophores correspondants à ces longueurs d’onde. De plus, pour accélérer et simplifier le processus de fabrication, nous avons développé LAPAP à illumination à champ large qui utilise un modulateur spatial de lumière, une diode électroluminescente et un microscope standard pour imprimer directement un motif de protéines. Cette méthode est particulièrement simple comparativement à la version originale de LAPAP puisqu’elle n’implique pas le contrôle de la puissance laser et de platines motorisées, mais seulement d’envoyer l’image du motif désiré au modulateur spatial. Finalement, nous avons utilisé LAPAP pour démontrer que notre technique peut être utilisée dans des analyses de haut contenu pour quantifier les changements morphologiques résultant de la croissance neuronale sur des gradients de protéines de guidage. Nous avons produit des milliers de gradients de laminin-1 ayant différentes pentes et analysé les variations au niveau du guidage de neurites provenant d’une lignée cellulaire neuronale (RGC-5). Un algorithme pour analyser les images des cellules sur les gradients a été développé pour détecter chaque cellule et quantifier la position du centroïde du soma ainsi que les angles d’initiation, final et de braquage de chaque neurite. Ces données ont démontré que les gradients de laminine influencent l’angle d’initiation des neurites des RGC-5, mais n’influencent pas leur braquage. Nous croyons que les résultats présentés dans cette thèse faciliteront l’utilisation de motifs de protéines liées au substrat dans les laboratoires des sciences de la vie, puisque LAPAP peut être effectué à l’aide d’un microscope confocal ou d’un microscope standard légèrement modifié. Cela pourrait contribuer à l’augmentation du nombre de laboratoires travaillant sur le guidage avec des gradients liés au substrat afin d’atteindre la masse critique nécessaire à des percées majeures en neuroscience. / Cells are able to sense spatial distribution of proteins and accordingly migrate or extend in the appropriate direction. Understanding cellular responses to modifications in molecular spatial distributions is essential for advances in several fields such as development, immunology and oncology. A particularly complex example is axonal guidance that occurs during the development of the nervous system, which relies on distributions of attractive and repulsive guidance molecules to correctly wire this intricate network. Since several guidance cues collaborate to development of the nervous system, it is particularly difficult to assess the individual contribution of each cue and the signaling cascade each trigger in vivo; therefore methods to reproduce those distributions individually in vitro are necessary to study in detail the effect of each guidance cue. Several methods exist to produce graded distributions of protein that are either soluble or substrate-bound. A few methods making solution gradients are already widely used in several laboratories to perform experiments with the guidance cues that are normally diffusing in vivo. However, current methods allowing the fabrication of substrate-bound gradients are quite complex, which restrict their use to a few laboratories. First, we present a straightforward method exploiting photobleaching of a fluorescently tagged molecule using a visible laser to generating substrate-bound protein patterns: Laser-assisted protein adsorption by photobleaching (LAPAP). This method allows producing complex patterns of protein with micron spatial resolution and high dynamic range. An extensive characterization of the technique was performed and as proof of functionality, axons from dorsal root ganglions cells were guided on laminin peptide gradients. Secondly, LAPAP was improved in order to produce multicomponent patterns by using lasers at different wavelengths and antibodies conjugated to fluorophores corresponding to these wavelengths. Moreover, to speed-up the fabrication process and simplify the device, we developed widefield illumination LAPAP which uses a spatial light modulator, a light emitting diode and a standard microscope to directly print patterns. This patterning method is relatively simple compared to the original LAPAP setup, since it does not involve controlling the laser power or a motorized stage, but only sends an image of the desired pattern to a spatial light modulator. Finally, we used LAPAP to show how it could be used in automated high-content screening assays to quantify the morphological changes resulting from axon growth on gradients of guidance proteins. We produced thousands of laminin-1 gradients of different slopes and analyzed the variations in neurite guidance of neuron-like cells (RGC-5). An image analysis algorithm was developed to process bright field microscopy images, detecting each cell and quantifying the soma centroid and the initiation, terminal and turning angles of the maximal neurite. This data showed that laminin gradients influence the initiation angle of neurite extension of RGC-5, but does not contribute to its turning. We believe that the results presented in this thesis will facilitate the use of substrate- bound protein patterning in typical life science laboratories, since a confocal microscope or a slightly modified standard microscope is the only specialized equipment needed to fabricate patterns by LAPAP. This could increase the number of laboratories working with substrate-bound protein patterns in order to reach the critical mass necessary for major advances in neuroscience.