Une activité germinale persiste après la naissance dans des niches spécialisées du cerveau des mammifères, à savoir le gyrus denté de l'hippocampe et la zone sous-ventriculaire (SVZ) bordant le ventricule latéral. Les cellules souches neurales (NSC) de la SVZ postnatale se différencient en progéniteurs transitoires qui vont générer des neuroblastes migrant à travers la voie de migration rostrale vers le bulbe olfactif, où ils se différencient en neurones. La SVZ génère également des progéniteurs gliaux qui se dispersent dans le parenchyme voisin. Les travaux récents auxquels j'ai participé soulignent la nature hétérogène de la SVZ postnatale, composée de différents microdomaines générant des lignées neurales distinctes. Les objectifs de mon travail de thèse ont permis de : 1) développer de nouveaux moyens pour explorer l'hétérogénéité de la SVZ; et 2) d'identifier et d'étudier le rôle d'un facteur de transcription exprimé par une sous population des NSCs de la SVZ. Objectif 1: La SVZ est une région hautement complexe et irrégulière dans laquelle une forte activité germinale persiste après la naissance. Le caractère hétérogène de la SVZ est évident et des études récentes ont généré une très grande base de données de transcrits, qui sont différentiellement exprimés entre les microdomaines. Cependant, un outil approprié pour l'analyse rapide du niveau d'expression d'une protéine d'intérêt, le long des axes rostro-caudal et dorso-ventral de la SVZ est toujours manquant et nécessaire. Par conséquent, j'ai développé "FlashMap", un logiciel semi-automatique qui permet une analyse rapide des niveaux d'expression de protéines dans le SVZ, basé sur des mesures de densité optique après immunohistochimie. "FlashMap" génère des cartes thermiques facilement lisibles en deux dimensions, qui peuvent être superposées avec précision aux reconstructions tridimensionnelles du système ventriculaire pour une visualisation spatiale fine et rapide. Cette nouvelle approche accélérera la recherche sur la régionalisation de la SVZ, en permettant l'identification de marqueurs (e.g. facteurs de transcription) exprimés dans des régions discrètes de la SVZ. Objectif 2: J'ai utilisé des approches de transcriptomique et de « fate mapping » des NSCs pour étudier la relation entre l'expression régionale de facteurs de transcription et leur différenciation dans des lignées neurales distinctes. Mes résultats supportent un amorçage précoce des NSCs à produire différents types cellulaires en fonction de leur localisation spatiale dans la SVZ. Nos données identifient Hopx comme un marqueur d'une sous population de NSCs qui génère principalement des astrocytes. De façon intéressante, la manipulation de l'expression de Hopx montre des effets mineurs sur l'astrogénèse, mais entraîne des changements marqués quant au nombre de NSCs et de leur descendance. Dans son ensemble, Mes résultats mettent en évidence à la fois une hétérogénéité spatiale des NSCs postnatales ainsi que leur amorçage précoce à produire des types cellulaires distincts / Germinal activity persists in the postnatal mammalian brain in specialized niches, namely the dentate gyrus of the hippocampus and the subventricular zone (SVZ) surrounding the lateral ventricle. Neural stem cells (NSCs) of the postnatal SVZ differentiate into transient amplifying progenitors that will generate neuroblasts migrating through the rostral migratory stream, into the olfactory bulb, where they differentiate into neurons. The SVZ additionally generates glial progenitors that invade the nearby parenchyma. Recent work to which I have participated, highlights the heterogeneous nature of the postnatal SVZ in respect to different microdomains generating distinct neural lineages. The objectives of my PhD work were twice: 1) to develop new means to explore the heterogeneity of the SVZ; and 2) to identify transcription factors expressed by subpopulations of NSCs of the SVZ and acting in their differential specification. Objective 1: The SVZ is a highly complex and irregular region of ongoing postnatal germinal activity. The heterogeneous character of the SVZ is evident and recent studies generated enormous datasets of transcripts, which are differentially expressed between divergent microdomains. However, an appropriate tool for fast analysis of the protein level along the full rostro-caudal and dorso-ventral extend of the SVZ is still missing. Therefore, I developed “FlashMap”, a semi-automatic software that allows rapid analysis of protein levels in the full SVZ, based on optical density measurements after immunohistochemistry. “FlashMap” generates easy readable heatmaps in two dimensions, which can be accurately superimposed on three-dimensional reconstructions of the ventricular system for rapid spatial visualization and analysis. This new approach will fasten research onto SVZ regionalization, by guiding the identification of markers, such as transcription factors expressed in specific SVZ microdomains. Objective 2: I used transcriptomic as well as fate mapping approaches to investigate the relation between regional expression of transcription factors by NSCs and their acquisition of distinct neural lineage fates. Our results support an early priming of NSCs to produce defined cell types depending of their spatial location in the SVZ and identify Hopx as a marker of a subpopulation biased to generate astrocytes. Interestingly, manipulation of Hopx expression showed minor effects on astrogenesis, but resulted in marked changes in the number of NSCs and of their progenies. Taken together, our results highlight transcriptional and spatial heterogeneity of postnatal NSCs, as well as their early priming toward specific lineages and suggest a role for Hopx in the evolution of SVZ germinal activity

La préservation de la biodiversité est un enjeu prioritaire, identifié aussi bien au niveau national qu’au niveau européen et international. L’hétérogénéité spatiale des milieux naturels est l’une des composantes clefs pour l’étude de la biodiversité et permet de comprendre le fonctionnement des écosystèmes. Le bassin Méditerranéen est un hotspot de biodiversité pour lequel le lien entre biodiversité et hétérogénéité spatiale des paysages s’illustre particulièrement bien. Les milieux méditerranéens s'organisent en mosaïques hétérogènes de quatre strates verticales: le sol nu, l’herbe, les ligneux bas et les ligneux hauts. La biodiversité de ces milieux est aujourd'hui menacée par une fermeture de milieux naturels qui entraîne la disparition de certains habitats et l’homogénéisation des paysages, homogénéisation qui entraîne elle-même une augmentation des risques d’incendies.Cette thèse se propose de développer des indices caractérisant l’hétérogénéité spatiale des milieux naturels dans un contexte méditerranéen à partir d’images de télédétection à très haute résolution. Parmi les différentes méthodes permettant de caractériser l'hétérogénéité, la méthode FOTO (FOurier Based Textural Ordination) est particulièrement intéressante car elle produit de façon non supervisée un nombre limité de gradients de texture non corrélés, à partir desquels il est possible de décrire les variations continues de l’hétérogénéité spatiale, et ce, à plusieurs échelles spatiales. Ainsi le premier objectif de cette thèse est de tester le potentiel des gradients de texture issus de la méthode FOTO pour la caractérisation de l’hétérogénéité spatiale relative aux quatre strates verticales caractéristiques des milieux méditerranéens. Le deuxième objectif est de tester la sensibilité de l’approche développée à des facteurs techniques et environnementaux, afin de s’assurer de sa réplicabilité pour favoriser son utilisation dans un contexte opérationnel de suivi des milieux méditerranéens. Enfin, le dernier objectif est de valider la pertinence écologique des indices d’hétérogénéité développés à travers un cas d’application~: la caractérisation de la répartition spatiale d’espèces d’oiseaux sensibles à l’hétérogénéité de la végétation.Combinés avec un indice de végétation, le NDVI, les indices de texture issus de la méthode FOTO ont pu être interprétés en termes d'hétérogénéité spatiale et ont permis de caractériser la composition et l'organisation des quatre strates verticales étudiées. Ces indices sont influencés par la présence de surfaces anthropisées comme les cultures ainsi que par la nature de l'information radiométrique des images de télédétection utilisées, qui impacte le contraste apparent des strates de végétation. Ainsi, l'application de la méthode sur une bande panchromatique est plus sensible aux motifs liés à l'alternance de sol nu et d'herbe tandis que l'application de la méthode sur le NDVI est plus sensible aux motifs lié à l'alternance des ligneux avec la strate herbacée. Enfin, nous avons montré l’intérêt de l’approche développée pour la prédiction de plusieurs espèces d’oiseaux à fort enjeux de conservation. Les indices d’hétérogénéité ont permis de mettre en évidence des structures de la végétation particulièrement favorables à certaines espèces d’oiseaux.L'approche développée dans cette thèse est particulièrement intéressante car elle permet la production non supervisée de trois indices complémentaires caractérisant plusieurs composantes de l'hétérogénéité spatiale relatives à quatre strates. Des efforts sont encore nécessaires pour améliorer i) notre compréhension de la contribution de facteurs environnementaux et instrumentaux sur la stabilité de l'approche et ii) son automatisation en vue d'une application dans un contexte opérationnel pour la cartographie et le suivi de l'état de conservation des habitats naturels et de l'avifaune. / The preservation of biodiversity is a priority issue, both at national, European and international levels. In order to provide a better understanding of ecosystem functioning, spatial heterogeneity of natural environments is becoming one of the key components for the study of biodiversity. The Mediterranean basin is a hotspot of biodiversity for which the synergies between biodiversity and spatial heterogeneity of landscapes are particularly important. Mediterranean environments are organized into heterogeneous mosaics of four vertical strata~: bare soil, herbs, low ligneous and high ligneous. The biodiversity of these unique hotspots is now threatened by a closure of the landscape that leads to the habitat loss and landscape homogenization. The loss of heterogeneity is also leading to an increase in fire risks.This thesis aims to develop indices characterizing the spatial heterogeneity of natural landscapes in a Mediterranean context using very high spatial resolution remote sensing images. Among the various methods dedicated to the characterization of heterogeneity, the FOTO (FOurier Based Textural Ordination) method is particularly relevant because it produces uncorrelated texture gradients in an unsupervised manner, allowing continuous variations in spatial heterogeneity to be characterized at different spatial scales. Thus, the first objective of this thesis is to test the potential of texture indices derived from the FOTO method for the characterization of spatial heterogeneity relative to four vertical strata. The second objective is to test the sensitivity of our approach to technical and environmental factors, in order to ensure its replicability, and promote its use in an operational context of monitoring Mediterranean environments. Finally, based on a case study centered on the spatial distribution of bird species sensitive to vegetation heterogeneity, the last objective is oriented towards the validation of the ecological relevance of the heterogeneity indices.Combined with a vegetation index, NDVI, the texture indices derived from the FOTO method could be interpreted in terms of spatial heterogeneity and make it possible to characterize the composition and organization of the four vertical strata studied. These indices are influenced bymultiple factors, including the anthropization of landscapes showing patterns translated into surfaces such as crops, and the nature of the radiometric information of the remote sensing images processed. This pattern information impacts the apparent contrast of vegetation strata. Thus, the application of the method on a panchromatic band is more sensitive to patterns related to the alternation of bare soil and herbs while the application of the method on NDVI is more sensitive to patterns related to the alternation of ligneous strata with the herbaceous stratum. Finally, we have shown the interest of the approach developed for the prediction of several bird species with high conservation stakes. Heterogeneity indices have made it possible to highlight vegetation structures that are particularly favourable to certain bird species.The approach developed in this thesis is particularly stimulating because it allows the unsupervised production of three complementary indices characterizing several components of spatial heterogeneity related to four strata. Further efforts are needed to improve i) our understanding of the contribution of environmental and instrumental factors to the stability of the approach and ii) its automation for application in an operational context for mapping and monitoring the conservation status of natural habitats and birdlife.

L'objectif principal de la thèse est de définir comment l'incertitude peut être prise en compte dans leprocessus d'évaluation des risques pour le stockage de CO2 et de quantifier, à l'aide de modèles numériques,les scénarios de fuite par migration latérale et à travers la couverture. Les scénarios choisis sont quantifiéspar l'approche de modélisation de système pour laquelle des modèles numériques prédictifs ad-hoc sontdéveloppés. Une étude probabiliste de propagation d'incertitude paramétrique par un méta-modèle depolynômes de chaos est réalisée. La problématique de la prise en compte de la variabilité spatiale comme unesource d'incertitude est éclairée et une étude comparative entre représentations homogène et hétérogène de laperméabilité est fournie. / The main goal of the thesis is to define how the uncertainty can be accounted for in the process of riskassessment for CO2 storage and to quantify by means of numerical models the scenarii of leakage by lateralmigration and through the caprock. The chosen scenarii are quantified using the system modeling approachfor which ad-hoc predictive numerical models are developed. A probabilistic parametric uncertaintypropagation study using polynomial chaos expansion is performed. Matters of spatial variability are alsodiscussed and a comparison between homogeneous and heterogeneous representations of permeability isprovided.

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Avian malaria (Plasmodium spp.) is a popular model system to study the ecology and evolution of parasite-host-vector interactions in the wild. These studies have historically focused mostly on the avian hosts and the malaria parasites. Knowledge regarding the role of vectors is essential to our understanding of these wild systems, but has only very recently started to accumulate. This thesis aimed to contribute to this field by assessing mosquito-malaria-host associations for British mosquitoes and the role of mosquito ecology in shaping these parasite systems in a British woodland study site, using molecular, field ecology and statistical modelling methodologies. From the 12 mosquito species or species groups found, I showed that the Cx.pipiens/torrentium mosquito group is likely to have a major role in avian malaria transmission in Great Britain, while Cs. annulata may be transmitting P. circumflexum. I also demonstrated a positive spatial association between mosquito density per host and avian malaria prevalence, in accordance with theoretical expectations for malaria transmission. Findings here provide evidence that avian malaria transmission in British woodlands is limited mainly to June-August, being preceded by relapse of previous infections or, alternatively, by maintenance of chronic blood parasitaemia through the colder months; this agrees with theoretical expectations and findings elsewhere for temperate climates. This thesis also described local-scale spatial heterogeneity and seasonal variation in adult mosquito abundance within a British woodland where avian malaria is endemic, with differing patterns found between species or species groups. Spatially, variation in adult mosquito abundance was associated with microclimatic and landscape variables such as distances to mosquito breeding sites, microclimate and canopy height; seasonally, variation in mosquito abundance was associated with temperature and rainfall, alongside calendar date. The heterogeneity in mosquito parameters and associations with environmental variables found at a site where avian malaria is endemic highlights the need to anticipate such complexity when trying to understand Plasmodium transmission. By doing so, we further extend the potential of these parasite systems to improve our knowledge regarding the ecology and evolution of parasite-host-vector associations.