Les derniers évènements planétaires et plus particulièrement l'avènement sans précédent du nouveau coronavirus augmente la demande pour des appareils de test à proximité du patient. Ceux-ci fonctionnent avec une batterie et peuvent identifier rapidement des biomarqueurs cibles. Pareils systèmes permettent aux utilisateurs, disposant de connaissances limitées en la matière, de réagir rapidement, par exemple dans la détection d'un cas positif de COVID-19. La mise en œuvre de l'élaboration d'un tel instrument est un projet multidisciplinaire impliquant notamment la conception de circuits intégrés, la programmation, la conception optique et la biologie, demandant tous une maîtrise pointue des détails. De plus, l'établissement des spécifications et des exigences pour mesurer avec précision les interactions lumière-échantillon s'additionnent au besoin d'expérience dans la conception et la fabrication de tels systèmes microélectriques personnalisés et nécessitent en elles-mêmes, une connaissance approfondie de la physique et des mathématiques. Ce projet vise donc à concevoir et à mettre en œuvre un appareil sans fil pour détecter rapidement des biomarqueurs impliqués dans des maladies infectieuses telles que le COVID-19 ou des types de cancers en milieu ambulatoire. Cette détection se fait grâce à des méthodes basées sur la fluorescence. La spectrophotométrie de fluorescence permet aux médecins d'identifier la présence de matériel génétique viral ou bactérien tel que l'ADN ou l'ARN et de les caractériser. Les appareils de paillasse sont énormes et gourmand énergétiquement tandis que les spectrophotomètres à fluorescence miniatuarisés disponibles dans le commerce sont confrontés à de nombreux défis. Ces appareils miniaturisés ont été découverts en tirant parti des diodes électroluminescentes (DEL) à semi-conducteurs peu coûteuses et de la technologie des circuits intégrés. Ces avantages aident les scientifiques à réduire les erreurs possibles, la consommation d'énergie et le coût du produit final utilisé par la population. Cependant, comme leurs homologues de paillasse, ces appareils POC doivent quantifier les concentrations en micro-volume d'analytes sur une large gamme de longueurs d'onde suivant le cadre d'une économie en ressources. Le microsystème envisagé bénéficie d'une approche de haute précision pour fabriquer une puce microélectronique CMOS. Ce procédé se fait de concert avec un boîtier personnalisé imprimé en 3D pour réaliser le spectrophotomètre à la fluorescence nécessaire à la détection quantitative d'analytes en microvolume. En ce qui a trait à la conception de circuits, une nouvelle technique de mise à auto-zeroing est appliquée à l'amplificateur central, celui-ci étant linéarisé avec des techniques de recyclage et de polarisation adaptative. Cet amplificateur central est entièrement différentiel et est utilisé dans un amplificateur à verrouillage pour récupérer le signal d'intérêt éclipsé par le bruit. De plus, l'augmentation de la sensibilité de l'appareil permet des mesures quantitatives avec des concentrations en micro-volume d'analytes ayant moins d'erreurs de prédiction de concentration. Cet avantage cumulé à une faible consommation d'énergie, un faible coût, de petites dimensions et un poids léger font de notre appareil une solution POC prometteuse dans le domaine de la spectrophotométrie de fluorescence. La validation de ce projet s'est fait en concevant, fabriquant et testant un prototype discret et sans fil. Son article de référence a été publié dans IEEE LSC 2018. Quant à la caractérisation et l'interprétation du prototype d'expériences in vitro à l'aide d'une interface MATLAB personnalisée, cet article a été publié dans IEEE Sensors journal (2021). Les circuits intégrés et les photodétecteurs ont été fabriqués ont été conçus et fabriqués par Cadence en 2019. Relativement aux solutions de circuit proposées, elles ont été fabriquées avec la technologie CMOS 180 nm et publiées lors de la conférence IEEE MWSCAS 2020. Tout comme cette dernière contribution, les expériences in vitro avec le dispositif proposé incluant la puce personnalisée et le boîtier imprimé en 3D ont été réalisés et les résultats électriques et optiques ont été soumis au IEEE Journal of Solid-State Circuits (JSSC 2022). / The most recent and unprecedented experience of the novel coronavirus increases the demand for battery-operated near-patient testing devices that can rapidly identify the target biomarkers. Such systems enable end-users with limited resources to quickly get feedback on various medical tests, such as detecting positive COVID-19 cases. Implementing such a device is a multidisciplinary project dealing with multiple areas of expertise, including integrated circuit design, programming, optical design, and biology, each of which needs a firm grasp of details. Alongside the need for experience in designing and manufacturing custom microelectronic systems, establishing the specifications and requirements to precisely measure the light-sample interactions requires an in-depth knowledge of physics and mathematics. This project aims to design and implement a wireless point-of-care (POC) device to rapidly detect biomarkers involved in infectious diseases such as COVID-19 or different types of cancers in an ambulatory setting using fluorescence-based methods. Fluorescence spectrophotometry allows physicians to identify and characterize viral or bacterial genetic materials such as DNAs or RNAs. The benchtop devices that are currently available are bulky and power-hungry, whereas the commercially available miniaturized fluorescence spectrophotometers are facing many challenges. Many of these difficulties have been resolved in literature thanks to inexpensive semiconductor light-emitting diodes (LEDs) and integrated circuits technology. Such advantages aid scientists in decreasing the size, power consumption, and cost of the final product for end-users. However, like the benchtop counterparts, such POC devices must quantify micro-volume concentrations of analytes across a wide wave length range under an economy of resources. The envisioned microsystem benefits from a high-precision approach to fabricating a CMOS microelectronic chip combined with a custom 3D-printed housing. This implementation results in a fluorescence spectrophotometer for qualitative and quantitative detection of micro-volume analytes. In terms of circuit design, a novel switched-biasing ping-pong auto-zeroed technique is applied to the core amplifier, linearized with recycling and adaptive biasing techniques. The fully differential core amplifier is utilized within a lock-in amplifier to retrieve the signal of interest overshadowed by noise. Increasing the device's sensitivity allows quantitative measurements down to micro-volume concentrations of analytes with less concentration prediction error. Such an advantage, along with low-power consumption, low cost, low weight, and small dimensions, make our device a promising POC solution in the fluorescence spectrophotometry area. The approach of this project was validated by designing, fabricating, and testing a discrete and wireless prototype. Its conference paper was published in IEEE LSC 2018, and the prototype characterization and interpretation of in vitro experiments using a custom MATLAB interface were published in IEEE Sensors Journal (2021). The integrated circuits and photodetectors were designed and fabricated by the Cadence circuit design toolbox (2019). The proposed circuit solutions were fabricated with 180-nm CMOS technology and published at IEEE MWSCAS 2020 conference. As the last contribution, the in vitro experiments with the proposed device, including the custom chip and 3D-printed housing, were performed, and the electrical and optical results were submitted to the IEEE Journal of Solid-State Circuits (JSSC 2022).

Les derniers évènements planétaires et plus particulièrement l'avènement sans précédent du nouveau coronavirus augmente la demande pour des appareils de test à proximité du patient. Ceux-ci fonctionnent avec une batterie et peuvent identifier rapidement des biomarqueurs cibles. Pareils systèmes permettent aux utilisateurs, disposant de connaissances limitées en la matière, de réagir rapidement, par exemple dans la détection d'un cas positif de COVID-19. La mise en œuvre de l'élaboration d'un tel instrument est un projet multidisciplinaire impliquant notamment la conception de circuits intégrés, la programmation, la conception optique et la biologie, demandant tous une maîtrise pointue des détails. De plus, l'établissement des spécifications et des exigences pour mesurer avec précision les interactions lumière-échantillon s'additionnent au besoin d'expérience dans la conception et la fabrication de tels systèmes microélectriques personnalisés et nécessitent en elles-mêmes, une connaissance approfondie de la physique et des mathématiques. Ce projet vise donc à concevoir et à mettre en œuvre un appareil sans fil pour détecter rapidement des biomarqueurs impliqués dans des maladies infectieuses telles que le COVID-19 ou des types de cancers en milieu ambulatoire. Cette détection se fait grâce à des méthodes basées sur la fluorescence. La spectrophotométrie de fluorescence permet aux médecins d'identifier la présence de matériel génétique viral ou bactérien tel que l'ADN ou l'ARN et de les caractériser. Les appareils de paillasse sont énormes et gourmand énergétiquement tandis que les spectrophotomètres à fluorescence miniatuarisés disponibles dans le commerce sont confrontés à de nombreux défis. Ces appareils miniaturisés ont été découverts en tirant parti des diodes électroluminescentes (DEL) à semi-conducteurs peu coûteuses et de la technologie des circuits intégrés. Ces avantages aident les scientifiques à réduire les erreurs possibles, la consommation d'énergie et le coût du produit final utilisé par la population. Cependant, comme leurs homologues de paillasse, ces appareils POC doivent quantifier les concentrations en micro-volume d'analytes sur une large gamme de longueurs d'onde suivant le cadre d'une économie en ressources. Le microsystème envisagé bénéficie d'une approche de haute précision pour fabriquer une puce microélectronique CMOS. Ce procédé se fait de concert avec un boîtier personnalisé imprimé en 3D pour réaliser le spectrophotomètre à la fluorescence nécessaire à la détection quantitative d'analytes en microvolume. En ce qui a trait à la conception de circuits, une nouvelle technique de mise à auto-zeroing est appliquée à l'amplificateur central, celui-ci étant linéarisé avec des techniques de recyclage et de polarisation adaptative. Cet amplificateur central est entièrement différentiel et est utilisé dans un amplificateur à verrouillage pour récupérer le signal d'intérêt éclipsé par le bruit. De plus, l'augmentation de la sensibilité de l'appareil permet des mesures quantitatives avec des concentrations en micro-volume d'analytes ayant moins d'erreurs de prédiction de concentration. Cet avantage cumulé à une faible consommation d'énergie, un faible coût, de petites dimensions et un poids léger font de notre appareil une solution POC prometteuse dans le domaine de la spectrophotométrie de fluorescence. La validation de ce projet s'est fait en concevant, fabriquant et testant un prototype discret et sans fil. Son article de référence a été publié dans IEEE LSC 2018. Quant à la caractérisation et l'interprétation du prototype d'expériences in vitro à l'aide d'une interface MATLAB personnalisée, cet article a été publié dans IEEE Sensors journal (2021). Les circuits intégrés et les photodétecteurs ont été fabriqués ont été conçus et fabriqués par Cadence en 2019. Relativement aux solutions de circuit proposées, elles ont été fabriquées avec la technologie CMOS 180 nm et publiées lors de la conférence IEEE MWSCAS 2020. Tout comme cette dernière contribution, les expériences in vitro avec le dispositif proposé incluant la puce personnalisée et le boîtier imprimé en 3D ont été réalisés et les résultats électriques et optiques ont été soumis au IEEE Journal of Solid-State Circuits (JSSC 2022). / The most recent and unprecedented experience of the novel coronavirus increases the demand for battery-operated near-patient testing devices that can rapidly identify the target biomarkers. Such systems enable end-users with limited resources to quickly get feedback on various medical tests, such as detecting positive COVID-19 cases. Implementing such a device is a multidisciplinary project dealing with multiple areas of expertise, including integrated circuit design, programming, optical design, and biology, each of which needs a firm grasp of details. Alongside the need for experience in designing and manufacturing custom microelectronic systems, establishing the specifications and requirements to precisely measure the light-sample interactions requires an in-depth knowledge of physics and mathematics. This project aims to design and implement a wireless point-of-care (POC) device to rapidly detect biomarkers involved in infectious diseases such as COVID-19 or different types of cancers in an ambulatory setting using fluorescence-based methods. Fluorescence spectrophotometry allows physicians to identify and characterize viral or bacterial genetic materials such as DNAs or RNAs. The benchtop devices that are currently available are bulky and power-hungry, whereas the commercially available miniaturized fluorescence spectrophotometers are facing many challenges. Many of these difficulties have been resolved in literature thanks to inexpensive semiconductor light-emitting diodes (LEDs) and integrated circuits technology. Such advantages aid scientists in decreasing the size, power consumption, and cost of the final product for end-users. However, like the benchtop counterparts, such POC devices must quantify micro-volume concentrations of analytes across a wide wave length range under an economy of resources. The envisioned microsystem benefits from a high-precision approach to fabricating a CMOS microelectronic chip combined with a custom 3D-printed housing. This implementation results in a fluorescence spectrophotometer for qualitative and quantitative detection of micro-volume analytes. In terms of circuit design, a novel switched-biasing ping-pong auto-zeroed technique is applied to the core amplifier, linearized with recycling and adaptive biasing techniques. The fully differential core amplifier is utilized within a lock-in amplifier to retrieve the signal of interest overshadowed by noise. Increasing the device's sensitivity allows quantitative measurements down to micro-volume concentrations of analytes with less concentration prediction error. Such an advantage, along with low-power consumption, low cost, low weight, and small dimensions, make our device a promising POC solution in the fluorescence spectrophotometry area. The approach of this project was validated by designing, fabricating, and testing a discrete and wireless prototype. Its conference paper was published in IEEE LSC 2018, and the prototype characterization and interpretation of in vitro experiments using a custom MATLAB interface were published in IEEE Sensors Journal (2021). The integrated circuits and photodetectors were designed and fabricated by the Cadence circuit design toolbox (2019). The proposed circuit solutions were fabricated with 180-nm CMOS technology and published at IEEE MWSCAS 2020 conference. As the last contribution, the in vitro experiments with the proposed device, including the custom chip and 3D-printed housing, were performed, and the electrical and optical results were submitted to the IEEE Journal of Solid-State Circuits (JSSC 2022).

.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

La formation d'un caillot de fibrine, processus clé de la coagulation sanguine, implique la polymérisation des monomères de fibrinogène en un réseau de fibres de fibrine. Bien que ce réseau contrôle l'ensemble des propriétés mécaniques du caillot et constitue le squelette sur lequel se base la reconstruction des tissus, sa structure aux échelles inférieures au micron est très mal caractérisée. Nous avons démontré que l'analyse du spectre de lumière visible transmis à travers un caillot permet de déterminer simultanément, quantitativement et en conditions quasi-physiologiques, plusieurs paramètres essentiels de cette nanostructure, à savoir le rayon et la concentration interne en protéines des fibres. Cette méthode de spectrophotométrie a montré le caractère extraordinairement poreux de ces fibres et comment l'environnement de la réaction (concentrations en fibrinogène, en thrombine, température, force ionique) influe sur leur dimension et leur porosité. Cette méthode a ensuite permis de caractériser les effets respectifs sur cette structure de différentes molécules anti-coagulantes, montrant l'action spécifique de l'enoxaparine par rapport aux héparines non-fractionnées et au pentasaccharide. Enfin, nous avons construit un prototype à vocation hospitalière (spectrophotomètre) afin d'étudier la cinétique de polymérisation de la fibrine, non seulement en système purifié en combinaison avec nos spectres de diffusion de rayons X, mais également sur des plasmas de patients présentant des troubles de l'hémostase. Des discussions sont en cours avec un laboratoire pharmaceutique afin d'intégrer cette méthode sur des appareils de diagnostic.

Les métamatériaux électromagnétiques sont des composites artificiels, constitués de résonateurs etayant des propriétés optiques n'existant pas à l'état naturel. Cette thèse est consacrée à lafabrication et caractérisation de tels matériaux. Pour cela des particules métalliques coeur-écorce(d'or ou d'argent enrobées de silice) sont assemblées par la technique de Langmuir-Blodgett afin deformer des réseaux denses en monocouche et en multicouches. Ces nanoparticules jouent le rôle derésonateurs grâce à la présence de la résonance plasmon et l'écorce de silice permet de contrôler ladistance entre particules. Nous avons ainsi réalisé des matériaux dont la distance entre lesrésonateurs et la fraction métallique varient. Les analyses spectro-photométriques des films obtenus,notamment en réflexion normale, nous ont permis d'extraire les propriétés optiques de nosmatériaux. Pour cela nous avons proposé un modèle phénoménologique dans lequel nousdéfinissons la permittivité de la couche effective comme étant celle de la matrice à laquelle s'ajouteun oscillateur de Lorentz décrivant la présence d'une résonance plasmon. Nous avons pu ainsimontrer expérimentalement qu'il était possible d'obtenir des métamatériaux d'indice de réfractioninférieur à 1 quand la fraction de métal dans le matériau est suffisamment importante.

La formation d'un caillot de fibrine, processus clé de la coagulation sanguine, implique la polymérisation des monomères de fibrinogène en un réseau de fibres de fibrine. Bien que ce réseau contrôle l'ensemble des propriétés mécaniques du caillot et constitue le squelette sur lequel se base la reconstruction des tissus, sa structure aux échelles inférieures au micron est très mal caractérisée. Nous avons démontré que l'analyse du spectre de lumière visible transmis à travers un caillot permet de déterminer simultanément, quantitativement et en conditions quasi-physiologiques, plusieurs paramètres essentiels de cette nanostructure, à savoir le rayon et la concentration interne en protéines des fibres. Cette méthode de spectrophotométrie a montré le caractère extraordinairement poreux de ces fibres et comment l'environnement de la réaction (concentrations en fibrinogène, en thrombine, température, force ionique) influe sur leur dimension et leur porosité. Cette méthode a ensuite permis de caractériser les effets respectifs sur cette structure de différentes molécules anti-coagulantes, montrant l'action spécifique de l'enoxaparine par rapport aux héparines non-fractionnées et au pentasaccharide. Enfin, nous avons construit un prototype à vocation hospitalière (spectrophotomètre) afin d'étudier la cinétique de polymérisation de la fibrine, non seulement en système purifié en combinaison avec nos spectres de diffusion de rayons X, mais également sur des plasmas de patients présentant des troubles de l'hémostase. Des discussions sont en cours avec un laboratoire pharmaceutique afin d'intégrer cette méthode sur des appareils de diagnostic. / The formation of a fibrin clot is one of the major processes leading to blood coagulation. It involves the polymerization of fibrinogen monomers into a network of fibrin fibers. This network controls the overall mechanical properties of the clot and serves as a scaffold to promote wound healing. However its structure at scales less than one micron is very poorly characterized. We demonstrated that an analysis of the visible light spectra transmitted through fibrin clots enables the simultaneous determination, in quantitative terms and in conditions near physiological, of several key parameters of this nanostructure, i.e. the radius and the protein content of the fibers. This spectrophotometry technique has shown the extraordinary porous nature of these fibers and how the reaction parameters (fibrinogen and thrombin concentrations, temperature, ionic strength) control their size and their porosity. This method was then used to characterize the respective effects on the structure of different anticoagulant molecules, showing the specific action of enoxaparin compared with unfractionated heparin and pentasaccharide. We built a prototype (spectrophotometer), used at hospital, to study the kinetics of fibrin polymerization, not only in purified system in combination with our X-ray spectra, but also in plasmas of patients with bleeding disorders. Discussions are underway with a pharmaceutical company to integrate this method on diagnostic equipment.

L’oxydation des lipides est un phénomène chimique qui provoque la dégradation des qualités organoleptiques et nutritionnelles des aliments. Cette oxydation dépend de plusieurs paramètres (température, lumière, présence de métaux de transition, présence d’enzymes, état de dispersion des lipides …) qu’il est important de maîtriser notamment au cours du procédé de fabrication du produit alimentaire ou de son stockage. Dans ce contexte, l’oxydation des lipides a été étudiée, à travers la mesure des composés primaires d’oxydation, en phase continue et en émulsion eau-dans-huile. Différentes huiles alimentaires présentant des taux variés en acide α-linolénique (18:3 n-3) ont été choisies. Différentes formulations d’émulsion ont été étudiées (composition de l’interface en polyricinoléate de polyglycérol (PGPR)/monoglycérides distillés, présence de métaux pro-oxydants, d’espèces chélatantes). En revanche, la fraction volumique de phase aqueuse (40%) et le diamètre des gouttelettes d’eau (1 μm) sont maintenus constants. Parallèlement, une méthode de dosage rapide et innovante basée sur la microcalorimétrie différentielle a été mise au point pour un suivi en continu des cinétiques d’oxydation. Pour les 4 huiles végétales étudiées en phase continue et en émulsion, l’oxydabilité est liée à leur teneur en acide α-linolénique, avec la hiérarchie suivante : huile de lin > huile de caméline > huile de colza > huile d'olive. Plus la concentration en molécules pro-oxydantes (sulfate de fer) dans la phase aqueuse est élevée, plus l’oxydation des lipides est importante. L’état de valence du fer et le remplacement du fer par du cuivre n’ont pas d’impact significatif sur la cinétique d'oxydation. En revanche, il est possible de contrôler l’action pro-oxydante du fer II en jouant sur la nature du contre-ion (poids moléculaire, pouvoir chélatant) ou sur la proportion de PGPR utilisée pour stabiliser les émulsions. L’ensemble des résultats obtenus suggère que les tensioactifs lipophiles présents à l’interface eau-huile n’empêchent pas l’interaction des ions pro-oxydants avec les molécules lipidiques de la phase continue mais que leur organisation à l’interface module l’oxydation des lipides. / Oxidation is ubiquitous in lipids and causes degradation of organoleptic and nutritional qualities of foods. Lipid oxidation depends on various parameters (temperature, light, transition metals, lipid dispersion state …) that have to be controlled during food processing and storage. In this context, lipid oxidation was followed by measuring the content of primary oxidation products, for lipids in bulk phase and in water-in-oil emulsions. Different edible oils were chosen for their contents of α-linolenic acid (18: 3 n-3). Emulsions were formulated at varying polyglycerol polyricinoleate (PGPR)/distilled monoglycerides concentration ratios (surfactant ratio), with or without the presence of pro-oxydant metals or chelators. In all experiments, the aqueous volume fraction (40%) and the droplet mean diameter (1 μm) remained constant. Besides this study, an innovative and rapid method based on differential microcalorimetry was developed for monitoring the kinetics of lipid oxidation. The oxidability of the studied oils was related to their content in α-linolenic acid according the following order: linseed oil> camelina oil> rapeseed oil> olive oil. The rate of lipid oxidation increased with the iron sulfate concentration in the water phase. The iron valence or the replacement of iron by copper had no significant impact on the oxidation kinetics. However, both the chemical nature of the counter ion (molecular weight, chelating power) and the proportion of PGPR used to stabilize the emulsions were influential factors. On the whole, our results suggest that surfactants at the water-oil interface do not prevent pro-oxidant species to interact with lipids in the continuous phase but that their organization at the interface is a key parameter for controlling lipid oxidation.

Le processus photosynthétique se traduit par un flux d’électron impliquant différents complexes de la membrane thylacoïdale. Ce flux peut adopter deux chemins différents : le transfert d’électron linéaire (Merchant, Prochnik et al. 2007) à travers lequel les électrons sont transférés de l’eau oxydée au niveau du Photosystème II (PSII), au NADPH réduit par le PSI ; et le transfert d’électron cyclique autour du Photosystème I (PSI) et du complexe cytochrome b6f. Ces flux d’électrons sont couplés à un pompage de proton du stroma vers le lumen générant une différence de potentiel transmembranaire, permettant la synthèse d’ATP (Allen 2002). La coexistence de ces deux flux est considéré comme nécessaire à la fixation et la métabolisation des molécules de dioxyde de carbone (Seelert, Poetsch et al. 2000 ; Munekage, Hashimoto et al. 2004) dans un rapport stricte ATP / NADPH. Cette coexistence qui semble essentiel soulève la question des mécanismes qui prévalent à l’implication des mêmes acteurs photosynthétiques, dans une même membrane, dans l’un ou l’autre mode de transfert d’électron. Chez l’algue verte Chlamydomonas reinhardtii, nous avons démontré que la commutation entre les deux transferts était dépendante de l’état redox des cellules, mais contrairement à ce qui avait été suggéré dans les études précédentes (Bulté, Rebeillé et al. 1990 ; Finazzi, Rappaport et al. 2002) indépendante du phénomène de transition d’état (Takahashi, Clowez et al. 2013), qui implique la migration latérale des complexes antennaires au sein de la membrane. L’association de ces antennes au Photosystème I conduirait à la séquestration, dans une même entité biochimique, des différents acteurs du mode cyclique. Cette formation de supercomplexe dans les conditions anoxiques, à fait l’objet d’une étude fonctionnelle in vitro, laissant quelques questions ouvertes sur leurs capacités fonctionnelles. Ce travail de thèse présente aussi la caractérisation d’une limitation transitoire des accepteurs du Photosystème I, en début d’anoxie pendant laquelle il n’est pas possible d’observer d’oxydation de P700, à 705 nm. Ce phénomène dû à la recombinaison de charge est créé par un engorgement du pool de NADPH. L’oxydation spontanée du PSI au bout d’un certain temps d’anoxie implique l’induction de l’hydrogénase, acceptant les électrons du PSI. Il reste possible d’induire cette évolution de l’oxydation de P700 lorsque les cellules sont constamment sous illumination dans les conditions anoxiques, impliquant cette fois ci, la voie de l’ATP chloroplastique. L’ATP synthétisé à la lumière permettrait la consommation de NADPH via le cycle de Benson Calvin. / The photosynthetic process relies on an electron flow involving several complexes in the thylakoid membranes of photosynthetic organisms. This flux can follow two possibly competing pathways: the linear electron transfer through which electrons are transferred from water (which is oxidized) to NADP+ (which is reduced), which is coupled to the generation of a transmembrane potential difference allowing the synthesis of ATP (Allen 2002); the cyclic pathway (around PSI and Cytochrome b6f complex) which only allows the production of ATP. These two pathways are thought to be essential for the reduction of CO2 and must likely coexist to allow the photosynthetic ATP/NADPH ratio to meet the requirement of the reduction of CO2 into carbohydrates (Seelert, Poetsch et al. 2000 ; Munekage, Hashimoto et al. 2004). This mere statement raises the question of the mechanisms that prevail in the implication of the same actors, within the same membrane, in either one of the two functional modes. In the green algae Chlamydomonas reinhardtii, our results show that the regulation of cyclic electron transfer is controlled by the redox poise and not by the lateral migration of antennae (Takahashi, Clowez et al. 2013), and disprove with the conclusion drawn from previous studies (Bulté, Rebeillé et al. 1990 ; Finazzi, Rappaport et al. 2002) according to which state transition would determine this switch. The association of these antennae to Photosystem I would promote the sequestration, within a single unit, of all the actors of the cyclic mode. Functional studies, in vitro, of supercomplex formation under anoxic conditions, questions on their functional capacities. This PhD work presents also the characterization of transient ‘’acceptor side limitation’’ of PSI, upon the onset of anoxia where it is not possible to observe an oxidation of P700 in 705 nm. This phenomenon due to the charge recombination is created by an accumulation of NADPH. The spontaneous oxidation of the PSI acceptor pool, after some time under anoxia, involves the hydrogenase induction, accepting the electrons from NADPH. It’s also possible to induce this PSI oxidation as soon as cells are constantly under illumination, involving chloroplast ATP pathway. ATP synthesised in the light, allow the consumption of NADPH through Benson-Calvin cycle.