Onchocerciasis is a severely debilitating yet neglected tropical disease (NTD) currently affecting approximately 15.5 million people, including 12.2 million people with skin disease and 1.025 million with vision loss. The disease causes social stigma, generates and perpetuates poverty, and leads ultimately to irreversible unilateral or bilateral blindness if untreated. Consequently, onchocerciasis is a major impediment to socioeconomic development in addition to being a major public health concern in some African countries. Many control programs have been launched against the disease with moderate successes achieved in Africa. These limited outcomes are partially due to the unavailability of reliable, non-invasive and easily applicable diagnostic tools for mapping endemic regions, monitoring control program successes, determining treatment endpoints and post-elimination surveillance. The current WHO recommendations for certification of elimination include the use of the Ov16 antibody detection ELISA which is flawed by an intrinsic systematic error as 15-25% of infected populations may not produce antibodies against this antigen due to genetic restrictions. With the recent shift in the global health goal of onchocerciasis from control to elimination, there is a need for the development of novel appropriate tools. These tools include amongst others, drugs, diagnostics, and vaccines. In this work, bioinformatics analyses combined with immunological assays were applied in a bid to develop potential tools for the current elimination programs. With regards to chemotherapy, Ivermectin which has been the sole drug for onchocerciasis treatment for over 30 years kills only the microfilariae (mf) leaving the adult worms intact which continue to produce the mf. Moreover, there is a recent problem of development of parasite resistance to this drug. In addition, moxidectin which was recently approved for treatment is contra-indicated in pregnant women and children under 12 who could continue to serve as reservoirs for infection. There is therefore a need to develop new treatment strategies, preferably for macrofilaricidal drugs. For a total eradication of onchocerciasis, diagnosis and treatment must be complemented with vaccine development. The aim of this work was therefore (i) to characterise an O. volvulus antigen, Ov58GPCR and (ii) to design an epitope-based chimeric antigen, which we designated, Ov-DKR-1, within the framework of the development of onchocerciasis control tools. In order to achieve the first goal, towards diagnosis, synthetic peptides representing linear B-epitopes and the recombinant extracellular domain of a G-protein coupled receptor (GPCR) with diagnostic potential were tested for their immune responses using serum from onchocerciasis-infected individuals and various controls. The results obtained indicate that (i) the O. volvulus antigen, Ov58GPCR is a G-protein coupled receptor (GPCR) conserved in related nematodes, (ii) synthetic peptides predicted to be in the extracellular domain (ECD) of Ov58GPCR are indeed immunogenic epitopes in onchocerciasis-infected individuals, (iii) synthetic peptide cocktails discriminate between actively-infected individuals, treated non-infected individuals and healthy African controls, (iv) polyclonal antibodies against one of the peptides or against the bacterially-expressed ECD reacted specifically with the native antigen in O. volvulus total and surface extracts, (v) Ov58GPCR is transcribed in both larvae and adult parasite stages, (vi) IgG and IgE responses to the recombinant ECD decline with Ivermectin treatment. All these findings suggest that the recombinant extracellular domain and synthetic peptides of Ov58GPCR, as well as the specific immune responses generated, could be harnessed in the context of disease diagnosis and surveillance. To assess the potential role of Ov58GPCR in drug or vaccine target development, preliminary examination on the essentiality of the Ov58GPCR for parasite survival was evaluated through RNA interference. A short-interfering RNA (siRNA) sequence targeting the gene designed and tested by soaking with O. volvulus male worms resulted in a reduction in motility. Results indicated that the gene may be involved primarily in motility. Further investigations are recommended in this light. With regards to the second goal, towards the development of a potential immune-protective tool, many indicators reveal the possibility of the development of protective tools against onchocerciasis. Consequently, an immuno-informatics approach was applied to design a filarial-conserved multi-epitope subunit vaccine candidate consisting of B-and T-cell epitopes of proteins reported to be potential novel vaccine candidates. Conservation of the selected proteins in other nematode parasitic species and predicted epitopes suggests that the generated chimera protein (Ov-DKR-1) could be vital in cross-protection. The 3D structure was predicted, refined and validated bioinformatically. Protein-protein docking of the chimeric vaccine candidate with the TLR4 receptor predicted efficient favourable binding. Immune simulation predicted significantly high levels of IgG1, T-helper, T-cytotoxic cells, INF-γ, and IL-2 responses. Overall, the designed chimeric peptide demonstrated antigenicity superior to the current vaccine candidates. / L’onchocercose est une maladie tropicale sévèrement débilitante mais négligée qui touche actuellement environ 15,5 millions de personnes, dont 12,2 millions de souffrant de maladies de la peau et 1,025 millions de souffrant de perte de vision. La maladie provoque une stigmatisation sociale, génère et perpétue la pauvreté et finit par conduire à une cécité unilatérale ou bilatérale irréversible si elle n'est pas traitée. En conséquence, l’onchocercose est un obstacle majeur au développement socioéconomique en plus d’être une préoccupation majeure pour la santé publique. De nombreux programmes de lutte ont été lancés contre la maladie, avec quelques succès en Afrique. Ces résultats sous-optimaux (limités) sont en partie dus à l’absence d’outils fiables, non invasifs et facilement applicables pour la cartographie des régions endémiques, le suivi des succès des programmes de contrôle, la détermination des paramètres de traitement et la surveillance post-élimination. Les recommandations actuelles de l’OMS pour la certification de l’élimination incluent l’utilisation du test ELISA de détection d’anticorps Ov16, entaché d’une erreur systématique intrinsèque puisque 15 à 25% des populations infectées peuvent ne pas produire d’anticorps contre cet antigène en raison de restrictions génétiques. Avec l’évolution récente de l’objectif de santé mondial de l’onchocercose de passé de la lutte à l’élimination, il est donc nécessaire de mettre au point de nouveaux outils appropriés. Ces outils nécessaires incluent, entre autres, des médicaments, des diagnostics et des vaccins. Dans ce travail, des analyses bio-informatiques combinées à des tests immunologiques ont été appliquées dans le but de développer des outils potentiels pour les programmes d'élimination actuels. En ce qui concerne la chimiothérapie, l’ivermectine, qui est le seul médicament utilisé depuis plus de 30 ans pour le traitement de l’onchocercose, ne tue que les microfilaires (mf) laissant intacts les vers adultes qui continuent à produire le mf. A ceci joint, il y a le problème récent du développement de la résistance des parasites à ce médicament. En outre, un traitement récemment approuvé, la moxidectine, est contre-indiquée chez les femmes enceintes et les enfants de moins de 12 ans qui pourraient continuer à servir de réservoirs d’infection. Il est donc absolument nécessaire d’élaborer de nouvelles stratégies de traitement, de préférence pour les médicaments macrofilaricides. Pour une éradication totale de l’onchocercose, le développement du vaccin doit être complété par le diagnostic et le traitement. Le but de ce travail est donc de caractériser un antigène d'O. volvulus, Ov58GPCR et de concevoir un antigène chimérique à base d'épitope, que nous avons appelé Ov-DKR-1, dans le cadre du développement d'outils de contrôle de l'onchocercose.Concernant le premier objectif, des peptides synthétiques représentant des épitopes B linéaires et le domaine extracellulaire (DEC) recombinant d'un récepteur couplé à la protéine G (GPCR) présentant un potentiel diagnostique ont été testés pour déterminer leur réponse immunitaire en utilisant du sérum d'individus infectés par l'onchocercose et divers témoins. Les résultats obtenus indiquent que (i) l'antigène d'O. volvulus, Ov58GPCR est un récepteur couplé à la protéine-G (GPCR) conservé dans les nématodes apparentés (ii) les peptides synthétiques prédits comme localisés dans le domaine extracellulaire de Ov58GPCR sont bien des epitopes immunogéniques chez les individus infectés par l’onchocercose, (iii) les cocktails de peptides synthétiques établissent une distinction entre les individus activement infectés avec l’onchocercose, les individus non-infectés traités et les témoins africains en bonne santé, (iv) les anticorps polyclonaux contre un des peptides ou le domaine extracellulaire exprimé au bactéries réagisent spécifiquement avec l'antigène natif dans les extraits total et de surface d'O. volvulus, (v) Ov58GPCR est transcrit aux stades larvaire et adulte, (vi) les niveaux détectés d’IgG et IgE grâce à le DEC recombinant diminuent au cours du traitement par l'ivermectine. Toutes ces découvertes suggèrent que le domaine extracellulaire recombinant et les peptides synthétiques de Ov58GPCR, ainsi que les réponses immunitaires spécifiques générées, pourraient être exploités dans le contexte du diagnostic et de la surveillance de la maladie. Pour évaluer le rôle potentiel d’Ov58GPCR dans le développement de médicaments ou de vaccins cible, un examen préliminaire de l’indispensabilité du gène Ov58GPCR pour la survie du parasite a été évalué par interférence d’ARN. Une séquence d'ARN interférant court (ARNic) ciblant le gène conçu et testé par trempage avec des vers mâles d'O. volvulus a entraîné une réduction de la motilité. Les résultats ont indiqué que le gène pourrait être impliqué principalement dans la motilité. Des investigations complémentaires sont recommandées dans cette optique.Concernant le deuxième objectif, de nombreux indicateurs révèlent la possibilité de développer des outils de protection contre l’onchocercose. En conséquence, une approche immuno-informatique a été appliquée pour concevoir un candidat-vaccin des sous-unités de multi-épitopes conservées-filarienne consistant des épitopes de cellules B et T de protéines qui seraient de nouveaux candidats vaccins. La conservation des protéines sélectionnées chez d'autres espèces parasitaires de nématodes et d'épitopes prédits suggère que la protéine chimère générée (Ov-DKR-1) pourrait être vitale pour la protection croisée. La structure 3D a été prédite, raffinée et validée bioinformatiquement. La fixation protéine-protéine du candidat vaccin chimère au récepteur TLR4 prédit une liaison favorable efficace. La simulation immunitaire prédit des niveaux significativement élevés d'IgG1, de réponses T-helper, de cellules T-cytotoxiques, de INF-γ et d'IL-2. Globalement, le peptide chimère conçu a démontré une antigénicité supérieure aux candidats vaccins actuels. / Option Biologie moléculaire du Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

L'imagerie hyperspectrale de proximité est un outil prometteur pour le phénotypage ou la surveillance de la végétation. En association avec la régression des moindres carrés partiels ou PLS-R, elle permet de construire des cartographies de haute résolution spatiale du contenu chimique à l’échelle de la canopée. Cependant, plusieurs phénomènes optiques doivent être pris en compte lors de l'application de cette approche aux scènes de végétation dans des conditions naturelles. Notamment, les facteurs additifs et multiplicatifs liés respectivement à la réflexion spéculaire et à l'inclinaison des feuilles qui peuvent être surmontés par prétraitement. Mais le phénomène qui pose le plus de défis est la réflexion multiple. Il se produit lorsqu'une feuille est éclairée en partie par la lumière directe, et en partie par la réflexion ou la transmission de la lumière des feuilles voisines, induisant de forts effets non linéaires sur son spectre de réflectance. Bien que cet effet puisse être pris en compte dans certains modèles de télédétection à l’échelle de la canopée, aucune étude n’a été proposée à ce jour sur la façon dont un tel phénomène affecte les évaluations spectrales de la biochimie végétale par imagerie de proximité. L'objectif de la présente étude était d'analyser ces effets dans le contexte de l'imagerie hyperspectrale à des fins de phénotypage végétal et de proposer des méthodes chimiométriques pour les surmonter. Le développement méthodologique a été basé sur des outils de simulation inclus dans la plate-forme open source OpenAlea (http://openalea.gforge.inria.fr/dokuwiki/doku.php). Une scène typique de canopée de blé a été modélisée à l'aide du modèle Adel-Wheat et combinée au modèle de propagation de la lumière Caribu. L'outil proposé simule la réflectance apparente de chaque feuille visible dans la canopée pour une réflectance et une transmittance réelles données, permettant de synthétiser des images hyperspectrales réalistes. Cette approche par simulation nous a permis, dans un premier temps, d’analyser la distribution dans l’espace spectral des perturbations engendrées par les réflexions multiples, puis d’en déduire une méthode de correction applicable dans le cas d’une régression PLS. La méthode est basée sur la construction de deux sous-espaces W et B générés respectivement par la formulation analytique des réflexions multiples et la variable d'intérêt. Ceci nous permet alors de définir une matrice de projection sur B selon la direction W (projection oblique), qui permet de supprimer l’effet des réflexions multiples tout en conservant l’information utile. Il suffit ensuite d’appliquer cette projection à chaque spectre lors de l’apprentissage et de la mise en œuvre du modèle PLS. La méthode a d’abord été développée et paramétrée sur les données simulées, dans le contexte de l’évaluation de la teneur en azote (LNC) de feuilles de blé. Pour cela, les spectres de réflectance (450-1100 nm) de 57 feuilles de blé ont été collectés à l'aide d'un spectromètre ASD (FieldSpec®, Analytical Spectral Devices, Inc., Boulder, Colorado, USA), tandis que leur LNC a été mesuré à l'aide d'analyses chimiques. Des modèles de régression avec et sans projection oblique ont alors été construits à partir des spectres ASD et appliqués sur l’ensemble des données simulées. Le modèle avec projection oblique a donné d’excellents résultats (R² = 0.931; RMSEP = 0.29% DM) en comparaison du modèle classique (R² = 0.915; RMSEP = 0.42% DM).La même méthode a ensuite été appliquée en conditions réelles, sur des feuilles de blé cultivées en pot et au champ. Pour cela, des feuilles ont été collectées et imagées à plat sur fond noir pour la construction des modèles PLS, qui ont ensuite été appliqués aux plantes sur pied. Ces expérimentations ont confirmé d’une part que la PLS-R classique entraînait une forte surestimation du LNC sur les feuilles entourées d’autres feuilles, d’autre part que la projection oblique évitait cette surestimation. / Short range hyperspectral imagery is a promising tool for phenotyping and vegetation survey. When associated with partial least square regression (PLS-R), it allows high spatial resolution mapping of the plant chemical content at the canopy scale. However, several optical phenomena have to be taken into account when applying this approach to vegetation scenes in natural conditions. For instance, additive and multiplicative factors due respectively to specular reflection and leaf inclination can be overcome by spectral preprocessing. But the most challenging phenomenon is multiple scattering. It appears when a leaf is partly lightened by the reflected or transmitted light from surrounding leaves, resulting in strong non linear effects in its apparent reflectance spectrum. Though this effect can be taken into account in some remote sensing models at the canopy scale, no study has been proposed until now concerning its impact on spectral prediction of vegetation chemical content by short range imagery.The objective of this project, associated with a PhD work, was to analyze these effects in the context of hyperspectral imagery for vegetation phenotyping purpose, and to propose spectral processing methods to overcome them.The methodological development has been based on simulation tools included in the open source platform OpenAlea (http://openalea.gforge.inria.fr/dokuwiki/doku.php). A typical wheat canopy scene has been modelled using Adel-Wheat and combined with the light propagation model Caribu. The proposed tool simulates the apparent reflectance of every visible leaf in the canopy for a given actual reflectance and transmittance, allowing to synthetize realistic hyperspectral images.This simulation approach has allowed us, in a first step, to analyze the distribution of deviations due to multiple scattering in the spectral space, and then to infer a correction method in the frame of PLS regression. This method relies on the building of two subspaces EW and EB respectively generated by the analytic formulation of multiple scattering and by the variable of interest. It allows us to define a projection operation on EB subspace along EW direction (oblique projection), in order to remove multiple scattering effects while preserving useful information. This projection operation is then applied on every spectra during learning phase and using phase of the PLS model.The method has first been developed and tuned using simulated data, in the frame of leaf nitrogen content (LNC) prediction of wheat leaves. For this purpose, reflectance spectra (450-1100 nm) of 57 wheat leaves have been collected using a ASD filed spectrometer (FieldSpec®, Analytical Spectral Devices, Inc., Boulder, Colorado, USA), while their LNC was measured through reference chemical analyses. Regression models with and without oblique projection have then been built from the ASD spectra and applied to simulated data. The model with oblique projection provided excellent results (R² = 0.931; RMSEP = 0.29% DM), compared to the classical one (R² = 0.915; RMSEP = 0.42% DM).The same method has then been applied in real conditions on wheat pot plants and field plants. For this purpose, some leaves have been collected and laid on a black paper background to be imaged, in order to build PLS models that have then been applied on in-situ plants. These experimentations have confirmed that the classical PLS-R induces a strong overestimation of LNC on leaves surrounded by other leaves, and that oblique projection corrects this overestimation (same prediction on surrounded then isolated leaf).

Lors des procédés de mise en forme à chaud des matériaux métalliques, les surfaces des outillages sont soumises à des sollicitations thermiques, mécaniques et physico-chimiques. Le frottement et l'usure jouent un rôle important dans l'endommagement de ces surfaces. De plus, les couches d'oxyde dues à la haute température influencent les mécanismes d'usure. L'objectif de ce travail est de définir un modèle phénoménologique des mécanismes activés dans un contact haute température durant les premiers instants de frottement à partir du concept du troisième corps. Des essais tribologiques pion-disque de très faible durée ont été effectués avec pour particularité la création de pièges à troisième corps à la surface des pions. Ces pièges nous ont permis d'identifier le troisième corps qui circulait dans le contact, et ont mis en avant les différents débits de premiers et de troisième corps qui se sont activés. A partir d'observations MEB couplées à des analyses EDS, le troisième corps a été identifié, et il apparaît qu'il en existe plusieurs types qui ont cependant tous pour origine commune le pion. Une fois la source du troisième corps connue, les mécanismes de sa formation et de sa circulation ont été déterminés. Enfin, les mécanismes d'accommodation de la différence de vitesse et les débits de particules ont été définis et ont permis d'établir un modèle phénoménologique d'un contact à haute température. / In high temperature forming processes, the tool surfaces are the privileged places for thermal, mechanical, and physico-chemical solicitations. Friction and wear play an important part in tool surface damage. Thus, oxide scales due to the high temperature influence the wear mechanisms. The aim of this work is to define a phenomenological model of the activated mechanisms in a high temperature contact during the first seconds of friction, based on the third body concept. Very short tribological tests, using a pin-on-disc tribometer were carried out. The main characteristic of these tests was the creation of third body traps on the pin surface. The aim of these traps was to identify the third body which was circulating in the contact, and to highlight the activated flows of the first and third bodies. SEM observations and EDS investigations have revealed that different types of third body circulate in the contact, but each type was a part of the pin. Once the source of the third body was identified, its formation and circulation mechanisms were determined. Finally, accommodation mechanisms and particles flows were defined and used to develop a phenomenological model of a high temperature contact.

Le Bti est un bioinsecticide mondialement utilisé pour contrôler les populations de moustiques. La toxicité du Bti est due à un cristal constitué de plusieurs toxines, produit par la bactérie éponyme Bacillus thuringiensis var. israelensis. Qualifié de peu persistant dans l'environnement et sans résistance connue en populations naturelles, le Bti représente une alternative « propre » aux insecticides chimiques. Cependant, une litière végétale prélevée plusieurs mois après un traitement insecticide a montré une forte toxicité contre les larves de moustiques, due à la présence de Bti. La sélection d'une souche de moustique de laboratoire Aedes aegypti avec cette litière (souche LiTOX) a permis d'obtenir une résistance modérée au Bti (3,5 fois) mais plus élevée aux toxines testées séparément (jusqu'à 60 fois). La présente thèse se décompose en trois axes. 1. Un test permettant le suivi du Bti dans l'environnement a été développé et breveté. Il a permis de mettre en évidence un recyclage du Bti dans les litières toxiques et une persistance différentielle des toxines. 2. La résistance au Bti de la souche LiTOX a été étudiée par des approches globales et fonctionnelles, permettant de mieux caractériser les mécanismes de résistance multigéniques impliqués. 3. La résistance a été recherchée en populations naturelles par des bioessais aux toxines du Bti testées séparément, outil plus sensible que les bioessais « classiques » au Bti, et a permis de mettre en évidence une tolérance accrue de certaines populations. Cette thèse apporte les connaissances et les outils nécessaires pour mieux caractériser les paramètres favorisant la prolifération du Bti en milieu naturel et les mécanismes de résistance potentiellement sélectionnés chez les moustiques. / Bti is a bioinsecticide used worldwide for mosquito control. Bti toxicity is due to a toxins-containing crystal, produced by the bacteria Bacillus thuringiensis var. israelensis. Bti is known to have a low persistence in the environment and no firm resistance has been found yet in the field, therefore representing a “safe” alternative to chemical insecticides. Nevertheless, leaf litters collected several months after a treatment exhibited high toxicity against mosquito larvae, due to persistent Bti. The selection of a laboratory mosquito strain of Aedes aegypti with this litter (LiTOX strain) led to a moderate 3.5-fold resistance to Bti but to higher resistance (until 60-fold) to Bti toxins tested separately. This thesis is structured in three main axes. 1. A test has been developed and patented to follow the fate of Bti in the environment. We showed that Bti has recycled in the collected toxic leaf litters and that the different Bti toxins persist differently. 2. The Bti-resistance of the LiTOX strain has been studied by global and functional approaches, leading to a better understanding of the multigenic mechanisms implicated in the resistance phenotype. 3. Cryptic Bti-resistance has been investigated performing bioassays with separate Bti Cry toxins, showing that some populations exhibit increased Cry tolerance. This thesis gives the knowledge and new tools necessary to better understand how Bti can persist and recycle in the environment and how mosquitoes can develop resistance.

La résistance des moustiques aux insecticides pyréthrinoïdes (PYRs) menace les programmes de lutte anti-vectorielle à l'échelle mondiale. Chez le moustique Aedes aegypti, vecteur de la dengue et du Chikungunya, les principaux mécanismes causant cette résistance ont été identifiés. La résistance métabolique joue alors un rôle important et consiste en une biodégradation accrue de l'insecticide par des enzymes de détoxication. Néanmoins, les bases moléculaires de ce mécanisme restent méconnues. La plupart des gènes impliqués dans la résistance métabolique aux PYRs ont été identifiés par des approches transcriptomiques, mais les modifications génomiques à l'origine de leur sur-expression dans les populations résistantes ainsi que les modifications structurales des enzymes en lien avec la résistance restent méconnues. Cette thèse vise alors à utiliser les nouvelles approches de séquençage à haut débit (NGS) pour caractériser les mécanismes moléculaires de la résistance aux PYRs chez le moustique Ae. Aegypti. La première partie de la thèse présente une étude pilote RNA-seq menée sur des populations de laboratoire sélectionnées avec des insecticides. Cette étude a pour objectif d'évaluer les avantages des NGS pour l'étude des mécanismes de résistance chez les moustiques. Le rôle des enzymes de détoxication dans la résistance a ainsi été clairement confirmé. Plusieurs gènes codant pour ces enzymes apparaissent sur-exprimés dans les populations résistantes et un important regroupement de P450 montre une forte empreinte de sélection en lien avec la résistance aux PYRs. La seconde partie de la thèse présente une étude sur des populations naturelles échantillonnées sur divers continents. Cette étude combine les technologies d'enrichissement génomique et de DNA-seq afin d'étudier les variations génomiques liées à la résistance au PYR Deltaméthrine. La comparaison de la couverture de séquençage entre populations résistantes et sensibles a permis d'identifier des variations de nombre de copies (CNVs) de certains gènes de détoxication associées à la résistance à la Deltaméthrine. Des mutations non-synonymes fortement liées au phénotype de résistance ont également été mises en évidence. La comparaison de ces marqueurs de la résistance entre les différentes populations a révélé que les gènes/mutations associés à la résistance à la Deltaméthrine sont peu conservés entre continents, probablement à cause des différences de fond génétique des populations, de leur histoire démographique et des pressions de sélections. La troisième partie de la thèse décrit une étude par RNA-seq portant sur les mêmes populations naturelles, visant à croiser des données de transcriptomique (expression des gènes et polymorphisme des transcrits) avec les données génomiques générées par l'étude précédente. Plusieurs enzymes de détoxications ont été retrouvées sur-exprimées chez les populations résistantes en lien avec les CNVs précédemment identifiées. Des centaines de variations de polymorphisme ont été identifiées par DNA-seq dans les zones cis-promotrices des différents gènes étudiés. Parmi ces variations, plusieurs apparaissent associées à la sur-régulation d'enzymes de détoxication. Enfin, la comparaison des données de polymorphismes obtenues par DNA-seq et RNA-seq a permis d'étudier les phénomènes d'expression d'allèles spécifiques en lien avec la résistance. Cette étude confirme l'intérêt de croiser des données de transcriptomique et de génomique pour caractériser les bases moléculaires de la résistance aux insecticides. D'un point de vue général, cette thèse permet de mieux appréhender les mécanismes de résistance du moustique Ae. aegypti aux PYRs mais aussi d'identifier de nouveaux marqueurs de la résistance potentiellement utilisables pour développer de nouveaux outils moléculaires diagnostiques de la résistance sur le terrain. Ce travail met également en avant les apports des NGS pour l'étude fine des bases moléculaires de l'adaptation d'organismes modèles. / Mosquito control programs worldwide are increasingly threatened by resistance to pyrethroid insecticides (PYRs). In the dengue and chikungunya vector Aedes aegypti, the key resistance mechanisms include modifications in the protein targeted by insecticides (target-site mutations) and metabolic resistance, consisting in an increased insecticide biodegradation by so called detoxification enzymes. However, as opposed to target-site mutations, the molecular basis of metabolic resistance remains poorly understood. Most metabolic resistance genes have been detected by transcriptomic approaches based on their over-expressed in resistant populations, but genomic changes leading to these expression changes as well as structural changes in enzymes potentially involved in resistance remain unknown. In this context, this thesis aims at using next-generation sequencing approaches for characterizing PYR resistance mechanisms in the mosquito Ae. aegypti.The first chapter of this thesis describes a pilot study on laboratory insecticide-selected populations of Ae. aegypti. This study aims at investigating the benefits of next-generation sequencing for studying resistance mechanisms in mosquitoes. This study confirmed that detoxification enzymes play a key role in resistance, with several of them being over-expressed in resistant populations and a large cluster of cytochrome P450 genes showing a selection imprint associated with resistance to PYRs.The second chapter of this thesis describes a study conducted on natural mosquito populations from various continents. Combining genomic target enrichment (targeting about 800 genes potentially involved in resistance) and DNA-seq allowed unravelling genomic changes associated with resistance to the PYR deltamethrin. Comparing normalized sequencing coverage between resistant and susceptible populations identified significant copy number variations (CNVs) in several detoxification genes strongly associated to deltamethrin resistance. Non-synonymous mutations affecting detoxification enzymes associated to the resistance phenotype were also detected. Comparing resistance markers between populations from various continents revealed that genes/mutations associated with deltamethrin resistance are poorly conserved across continents, probably due to differences in the genetic background of populations but also differences in terms of demographic history and selection pressures.The third chapter describes an RNA-seq study performed on the same natural mosquito populations in order to cross-link transcriptomic data (gene expression and transcript polymorphism) with genomic data obtained from the previous study. Multiple detoxification enzymes were found over-transcribed in resistant populations linked with previously identified CNVs. Hundreds polymorphism variations were identified by targeted DNA-seq in cis-promoter regions of detoxification genes. Among them, several were associated with the upper-regulation of detoxification enzymes in resistant populations. Finally, cross-comparing polymorphism data obtain from DNA-seq and RNA-seq allowed investigating allele specific expression (ASE) events related to PYR resistance. Overall, this study confirmed the benefits of combining transcriptomic and genomic NGS approaches for studying the molecular basis of insecticide resistance.As a whole, this thesis not only contributed to better understand PYR resistance mechanisms in the dengue vector Ae. aegypti but also identified novel genomic markers of resistance opening the way for developing new molecular diagnostic to early detect and monitor resistance mechanisms in the field. This work also highlights the benefits of using NGS technologies for unravelling the molecular bases of adaptation in model organisms.

Le virus de la variole ovine est omniprésent dans les élevages de petits ruminants dans les pays d’Afrique du Nord et particulièrement en Tunisie malgré les campagnes de vaccination annuelles mises en place par les autorités vétérinaires du pays. L’optimisation de la souche vaccinale utilisée passe par le développement de vaccins dits de nouvelle génération tels que les vaccins sous unitaires utilisant des protéines reconnues pour induire une réponse humorale protectrice chez l’animal immunisé. Ceci pourrait être une alternative aux stratégies de lutte actuelles permettant de limiter la dissémination du virus en Tunisie. Peu de données existent sur les antigènes protecteurs spécifiques des virus du genre Capripoxvirus. Ce travail de thèse a ciblé, par homologie aux protéines du virus de la vaccine, quatre protéines du genre Capripoxvirus appartenant au virus de la dermatose nodulaire contagieuse potentiellement immuno-dominantes nommées LSDV60, LSDV117, LSDV122 etLSDV141 respectivement homologues des protéines L1, A27, A33 et B5. En premier lieu, une analyse structurale in silico a permis d’identifier les domaines essentiels de chaque protéine et de vérifier le taux de conservation de ces protéines parmi différents virus appartenant à la famille des poxvirus. Une analyse structurale approfondie mettant en évidence la structure primaire, secondaire et tertiaire de la protéine A27 a été réalisée. Suite à cette étude structurale, les protéines ont été produites dans deux systèmes d’expression différents ; le système eucaryote et le système baculovirus-cellules d’insectes afin de caractériser leur antigénicité vis-à-vis de sérums provenant d’animaux immunisés ou éprouvés.La reconnaissance des protéines d’intérêt en vecteur d’expression eucaryote n’a pas été concluante. En revanche, le système d’expression BEVS a permis la production de la protéine A27 (L1, A33 et B5 encours) avec succès sous forme soluble qui a été correctement reconnue par des sérums provenant de caprins naïfs challengés. La mise en évidence de formes trimériques et hexamériques confirment sonantigénicité. Une immunodétection des peptides correspondants à la protéine A27 synthétisés surmembranes (PepScan) combinée à une analyse in silico ont permis d'identifier des zones susceptibles de constituer des régions épitopiques reconnues situés majoritairement en partie N terminale de la protéine. / The sheep pox virus is omnipresent in small ruminant farms in North African countries andparticularly in Tunisia despite the annual vaccination campaigns set up by the Tunisian veterinaryauthorities. The optimization of the used vaccine strain involves the development of the so-called newgeneration vaccines such as subunit vaccines and this, using proteins recognized to induce a protectivehumoral response in the immunized animal. This could be considered as an alternative to currentcontrol strategies limiting virus spread in Tunisia. Few data exist on protective antigens specific toviruses in the genus Capripoxvirus. By homology to vaccinia virus proteins, this thesis work hastargeted four proteins in the genus Capripoxvirus belonging to the potentially immuno-dominantcontagious nodular dermatosis virus named LSDV60, LSDV117, LSDV122 and LSDV141respectively homologues of proteins L1, A27, A33 and B5. First, an in silico structural analysis hasallowed to identify the essential domains of each protein and to check the conservation rate of theseproteins among different viruses belonging to the poxvirus family. A thorough structural analysisidentifying the primary, secondary and tertiary structure of the A27 protein was conducted. Followingthis structural study, the proteins were produced in two different expression systems, namely theeukaryotic system and the baculovirus-insect cell system, in order to characterize their antigenicity tosera from immunized or proven animals. The recognition of the proteins of interest in the eukaryoticexpression vector has not been conclusive. On the other hand, the BEVS expression systemsuccessfully allowed the production of the A27 protein (L1, A33 and B5 in progress) in a solubleform, which was correctly recognized by sera from challenged naïve goats. Identifying trimeric andhexameric forms confirms its antigenicity. An immunodetection of the peptides corresponding toprotein A27 synthesized on membranes (PepScan) combined with an in silico analysis led to identifyzones capable of constituting recognized epitopic regions located predominantly in part N-terminal ofthe protein.

Cette thèse étudie les effets de deux instruments d’action publique, le Research Assessment Exercise (RAE) et le full Economic Costing (fEC), sur le mode de gestion du travail des universitaires anglais. À partir de quatre études de cas —quatre départements, repartis sur deux universités et deux disciplines, géographie et informatique—, cette thèse montre que les deux instruments étudiés ont des effets structurants sur l’organisation formelle des départements.Les deux instruments introduisent le langage financier et le calcul monétaire dans les relations des différents acteurs, imposent le développement d’outils de gestion et, plus largement, participent à la managérialisation des universités. Le RAE et le fEC, grâce au travail d’interprétation fait par les universitaires, simplifient les demandes de l’environnement vis-à-vis des départements. Ceci permet la mise en place d’outils de gestion dont l’objectif n’est pas seulement de légitimer le département vis-à-vis des évaluateurs externes, mais également de coordonner le travail des universitaires. Cependant, le RAE et le fEC ont surtout des effets indirects. Le mode d’organisation des départements n’est pas déterminé par les instruments nationaux, mais par des négociations qui dépendent de la capacité des universitaires à rapporter des ressources matérielles et symboliques à l’université. Il peut être managériale collégiale dans les départements qui obtiennent de bons résultats financiers et au RAE ou managériale hiérarchique dans ceux qui ont du mal à satisfaire les attentes de la direction de l’université. Dans les deux cas, les universitaires gardent un degré d'autonomie. / In this thesis we study the effects of two policy instruments, the Research Assessment Exercise (RAE) and the full Economic Costing (fEC), on the management and the work of academics on English departments. From four case studies of four departments in two universities and two disciplines —Geography and Informatics—, this thesis shows that the two instruments studied have a structural effect on the formal organization of departments. Both instruments introduce financial language and monetary calculation in the relations of actors, they require the development of management tools and more broadly, they are involved in the managerialisation of universities. The RAE and the fEC, through the work of interpretation by the academics, simplify the demands of the environment vis-à-vis the departments. This allows the implementation of management tools whose objective are not only to legitimize the department vis-à-vis the external evaluators, but also to coordinate the work of academics. However, the RAE and the fEC have effects mainly in an indirect way. Instruments are not only interpreted at the departmental level, but they are also operationalized through management tools that open new spaces of academic freedom. The department organization is not determined by national instruments, but by negotiations that depend on the ability of academics to bring material and symbolic resources to the university. It can be collegial-managerial in departments that get good funding and good results in the RAE or hierarchical-managerial in those that are struggling to meet the expectations of the management of the university. In both cases, the academics retain a degree of autonomy.

Les ARN double brin (ARNdb) sont les molécules clés initiatrices du RNA silencing, à partir desquelles les différentes classes de petits ARN (sRNAs), conférant la séquence spécificité de ce mécanisme, vont être produit. Chez la plante modèle Arabidopsis thaliana, le clivage des divers ARNdb en sRNAs est opéré par quatre enzymes de type RNase III, nommées DCL1 à DCL4, dont l’activité peut être assistée par des protéines fixant l’ARNdb (DRBs). Au cours de cette thèse, j’ai pu caractériser la fonction d’une nouvelle DRB, DRB7.2. Les résultats obtenus m’ont permis de démontrer que cette protéine régule la production d’une classe particulière de sRNAs endogènes, les endoIR-siRNAs, en séquestrant spécifiquement leurs précurseurs ARNdb, inhibant ainsi leur clivage par les différents DCLs. En parallèle, j’ai également développé des outils moléculaires afin d’étudier le mode d’action du DCL le plus polyvalent chez les plantes, DCL4. La caractérisation détaillée de ces outils a permis de révéler le rôle clé de déterminant structuraux distinct (protéiques ou nucléiques) impliqués dans la spécificité de reconnaissance et de clivage des divers substrats ARNdb par cette enzyme. / RNA silencing is initiated by double-stranded RNA (dsRNA) molecules that will be processed into various classes of small RNAs (sRNAs), which confer the sequence-specificity of this mechanism. In the model plant Arabidopsis thaliana, dsRNA processing is mediated by four distinct RNaseIII-like enzymes, named DCL1 to DCL4, which can be assisted by dsRNA-binding proteins (DRBs). During my PhD, I was able to characterize in details the function of a new DRB protein, DRB7.2. Our results revealed that this protein regulates the accumulation of a specific class of endogenous sRNAs, the endoIR-siRNAs, by selectively sequestering their dsRNA precursors and inhibiting their cleavage by the DCLs. In parallel, I also developed molecular tools to study the mode of action of the most versatile DCL in plants, DCL4. Detailed characterization of these tools revealed key roles of distinct structural determinants (at the protein or RNA level), implicated in the specificity and cleavage efficiency of the various dsRNA susbtrates by DCL4.

L’introduction d’une symétrie entre les bosons et les fermions, appelée supersymétrie, étend de manière naturelle le modèle standard de la physique des particules. Néanmoins, une telle symétrie n’a jamais été observée dans la nature : elle doit être nécessairement brisée. L’étude de la brisure de la supersymétrie induite par la gravitation est le coeur du travail effectué dans cette thèse. En 1983, Soni et Weldon ont classifié les formes analytiques des deux fonctions fondamentales - le potentiel de Kahler et le superpotentiel - de manière à conduire à une supersymétrie brisée à basse énergie. Depuis, les analyses phénoménologiques sont basées sur cette classification. Le principal résultat du présent manuscrit est de démontrer l'incomplétude de leur classification. Pour un potentiel de Kahler dit canonique, une classification complète est réalisée tandis qu'un début de classification est proposé pour le cas non-canonique. Dans les deux cas, de nouvelles solutions sont établies menant à de possibles nouvelles conséquences phénoménologiques à basse énergie. L'apport de candidats pour le problème de la matière noire fait partie des contributions majeures des modèles supersymétriques. En parallèle du travail de classification, le développement d'un nouveau calculateur, permettant d'estimer la densité relique de matière noire dans l'Univers, est également proposé. / Supersymmetry extends naturally the Standard Model through the introduction of a new symmetry between bosons and fermions. However, such symmetry has never been observed in nature : Supersymmetry must be broken. Gravity-mediated supersymmetry breaking is the main subject of this doctoral thesis. In 1983, Soni and Weldon classified the analytical forms of the two fundamental functions - the Kahler potential and the superpotential - leading to a consistent low energy broken Supersymmetry. Up to nowadays, this classification has been used for phenomenological model building. The main result of the current thesis demonstrates the incompleteness of their classification. A complete classification is presented for a given canonical Kahler potential while a first sight of the classification is proposed for the non-canonical case. From these assumptions, new solutions are obtained leading to new possibilities for model building at low energy.The proposition of new dark matter candidates is one of the several contributions coming from supersymmetric models. In addition of the new classification, the development of a new generator, allowing to estimate the relic density of dark matter particles, is also proposed.

Bien que devenant un environnement de plus en plus riche technologiquement, la salle opératoire reste un endroit où la sécurité des patients n'est pas assurée à 100% comme le montre le nombre toujours conséquent d'erreurs chirurgicales. La nécessité de développer des systèmes intelligents au bloc opératoire apparait comme croissante. Un des éléments clés pour ce type de système est la reconnaissance du processus chirurgical, passant par une identification précise des outils chirurgicaux utilisés. L'objectif de cette thèse a donc porté sur la détection en temps-réel des outils chirurgicaux dans des vidéos 2D provenant de microscopes. Devant l'absence de jeux de données de référence, qui plus est dans un contexte neurochirurgical, la première contribution de la thèse a donc été la création d'un nouvel ensemble d'images de chirurgies du cerveau et du rachis cervical, mis à disposition en ligne. Comme seconde contribution, deux approches différentes ont été proposées permettant de détecter des outils chirurgicaux via des techniques d'analyse d'image. Tout d'abord, le SquaresChnFtrs adapté, basé sur une des méthodes de détection de piétons les plus performantes de la littérature. Notre deuxième méthode, le ShapeDetector, est une approche à deux niveaux n'utilisant aucune contrainte ou hypothèse a priori sur le nombre, la position, ou la forme des outils dans l'image. Par rapport aux travaux précédents du domaine, nous avons choisi de représenter les détections potentielles par des polygones plutôt que par des rectangles, obtenant ainsi des détections plus précises. Pour intégration dans des systèmes médicaux, une optimisation de la vitesse de calcul a été effectuée via un usage optimal du CPU, du GPU, et de méthodes ad-hoc. Pour des vidéos de résolution 612x480 pixels, notre ShapeDetector est capable d'effectuer les détections à une vitesse maximale de 8 Hz. Pour la validation de nos méthodes, nous avons pris en compte trois paramètres: la position globale, la position de l'extrémité, et l'orientation des détections. Les méthodes ont été classées et comparées avec des méthodes de référence compétitives. Pour la détection des tubes d'aspiration, nous avons obtenu un taux de manqué de 15% pour un taux de faux positifs par image de 0.1, comparé à un taux de manqué de 55% pour le SquaresChnFtrs adapté. L'orientation future du travail devra porter sur l'intégration des informations 3D, l'amélioration de la couche de labélisation sémantique, et la classification des outils chirurgicaux. Pour finir, un enrichissement du jeu de données et des annotations de plus haute précision seront nécessaires. / Despite modern-life technological advances and tremendous progress made in surgical techniques including MIS, today's OR is facing many challenges remaining yet to be addressed. The development of CAS systems integrating the SPM methodology was born as a response from the medical community, with the long-term objective to create surgical cockpit systems. Being able to identify surgical tools in use is a key component for systems relying on the SPM methodology. Towards that end, this thesis work has focused on real-time surgical tool detection from microscope 2D images. From the review of the literature, no validation data-sets have been elected as benchmarks by the community. In addition, the neurosurgical context has been addressed only once. As such, the first contribution of this thesis work consisted in the creation of a new surgical tool data-set, made freely available online. Two methods have been proposed to tackle the surgical tool detection challenge. First, the adapted SquaresChnFtrs, evolution of one of the best computer vision state-of-the-art approach for pedestrian detection. Our second contribution, the ShapeDetector, is fully data-driven and performs detection without the use of prior knowledge regarding the number, shape, and position of tools in the image. Compared to previous works, we chose to represent candidate detections with bounding polygons instead of bounding boxes, hence providing more fitting results. For integration into medical systems, we performed different code optimization through CPU and GPU use. Speed gain and accuracy loss from the use of ad-hoc optimization strategies have been thoroughly quantified to find an optimal trade-off between speed and accuracy. Our ShapeDetector is running in-between 5 and 8Hz for 612x480 pixel video sequences.We validated our approaches using a detailed methodology covering the overall tool location, tip position, and orientation. Approaches have been compared and ranked conjointly with a set of competitive baselines. For suction tube detections, we achieved a 15% miss-rate at 0.1 FPPI, compared to a 55% miss-rate for the adapted SquaresChnFtrs. Future works should be directed toward the integration of 3D feature extraction to improve detection performance but also toward the refinement of the semantic labelling step. Coupling the tool detection task to the tool classification in one single framework should be further investigated. Finally, increasing the data-set in diversity, number of tool classes, and detail of annotations is of interest.