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

La connaissance du métabolisme demeure incomplète mais sa compréhension reste un but majeur tant pour la recherche fondamentale qu’appliquée. Environ 40% des gènes des organismes procaryotes n’ont pas de fonction précise proposée. En conséquence, de nombreuses voies métaboliques restent incomplètes, rendant très difficile la prédiction du métabolisme d’un organisme. Les recherches et les avancées dans la compréhension de la cascade des « omiques » incluant la génomique, la transcriptomique, la protéomique et la métabolomique jouent aujourd’hui un rôle central dans la connaissance du métabolisme. En tant qu’intermédiaires des réactions biochimiques, les métabolites connectent les différentes voies métaboliques d’un organisme. La quantité et la nature de ces molécules étant la résultante de l’expression des gènes, la composition en métabolites de la cellule est donc liée de très près à son phénotype. La métabolomique, qui étudie l’ensemble de ces petites molécules présentes dans un échantillon biologique, constitue une source d’informations importante nécessaire à la compréhension du métabolisme. En ce sens, le travail présenté dans ce manuscrit décrit la mise en place d’une approche métabolomique au sein du Genoscope pour l’étude du métabolisme de la bactérie modèle Acinetobacter baylyi (ADP1) en utilisant la spectrométrie de masse à haute résolution (LTQ-Orbitrap) couplée à la chromatographie liquide (LC/MS).Nous avons suivi la réorientation du métabolisme d’ADP1 à la suite d’une perturbation environnementale, induite par un changement de source de carbone. Nous avons comparé les métabolomes d’ADP1 cultivée sur succinate (source de carbone de référence) et sur quinate (source de carbone alternative). Environ 450 métabolites potentiels ont été détectés et plus d’une centaine ont pu être identifiés. Plusieurs phénomènes ont pu être observés. Premièrement, l’utilisation du quinate comme source de carbone engendre une réponse spécifique attendue, liée à sa dégradation (intermédiaires cataboliques détectés et gènes associés surexprimés). Toutefois, alors que le métabolisme central est peu affecté par ce changement biotique, la concentration d’environ la moitié des métabolites détectés est significativement modifiée. Ce résultat inattendu est en accord avec les expériences de transcriptomique qui indiquent, qu’avec ce changement de source de carbone, 12% des gènes sont différentiellement exprimés. Nos résultats montrent que la perturbation du métabolisme dans ces conditions s’étend bien au-delà de la voie de dégradation du quinate ; elle engendre un bouleversement global du métabolisme (Stuani, Lechaplais et al. 2014).Cette étude a également permis de détecter de nouveaux métabolites, produits dans des cellules utilisant du quinate. L’élucidation structurale de l’un d’entre eux est décrite dans ce manuscrit. Il s’agit d’une tyrosine substituée en position benzylique par un groupement méthylamine (BMAT). Son identification aura nécessité des expériences de CID-MSn séquentielles avec détection à haute résolution et d’échanges H/D. Des études structurales effectuées sur deux autres molécules suggèrent des similarités structurales entre elles et avec le BMAT. Nous pourrions donc être en présence d’une famille de nouveaux métabolites secondaires, impliqués dans une même voie métabolique. C’est donc une approche métabolomique qui a permis à un simple changement de source de carbone de nous orienter vers la découverte de nouvelles voies métaboliques et d’appréhender une part cachée du métabolisme d’ADP1. / While incomplete, the knowledge of metabolism remains a priority for both basic and applied research. With approximately 40 % of genes of prokaryotic genomes with no accurate function, a number of metabolic pathways remain incomplete, which impedes the accurate prediction of the metabolism of a cell.Recent progress and breakthroughs in the understanding of the Omics Cascade that includes genomics, transcriptomics, proteomics and metabolomics play an important role in the knowledge of metabolism. As intermediaries of biochemical reactions, metabolites connect the different metabolic pathways of the cell. The amount and nature of these molecules being the result of gene expression, the metabolite content of a cell is thus closely related to its phenotype. Metabolomics, which aims at studying the whole set of metabolites present in a biological sample, is an invaluable source of information for the understanding of metabolism.This is why the work presented in this thesis reports the setup of a metabolomic approach at Genoscope for the study of metabolism of the model bacterium Acinetobacter baylyi ADP1 (ADP1) through high-resolution mass spectrometry (LTQ-Orbitrap) coupled to liquid chromatography (LC/MS).We investigated the metabolism of ADP1 after an environmental perturbation induced by a change of carbon source. We compared the metabolomes of ADP1 grown on succinate (reference carbon source) and on quinate (alternative source). About 450 potential metabolites could be detected and more than a hundred were identified. Many observations were made. First, quinate as a carbon source triggered an expected specific metabolic response in relation with its dissimilation (quinate catabolites were detected and the corresponding genes were up-regulated). However, while central metabolism is not impacted by this biotic change, about half of the detected metabolites had their concentration changed. This unexpected result is consistent with transcriptomic experiments that revealed that with the change of carbon source, 12% of the total number of genes are differentially expressed. Our results show that in these conditions, metabolic alteration goes far beyond the quinate degradation pathway and causes a global overhaul of the metabolism of ADP1 (Stuani, Lechaplais et al. 2014).This study also led to the detection of novel metabolites that were exclusively produced in quinate-grown cells. The structural elucidation of one of them is reported in this manuscript. It is a tyrosine substituted in the benzylic position by an aminomethyl group (BMAT). Its identification required sequential CID-MSn experiments with high-resolution detection and isotopic H/D exchange experiments. Structural studies conducted on two other molecules suggest structural similarities with BMAT. We thus could be in the presence of a family of novel secondary metabolites, involved in the same metabolic pathway.In conclusion, a metabolomic approach allowed a mere change of carbon source to guide us toward the discovery of novel metabolic pathways and gain insight into the hidden part of ADP1 metabolism.

Ed. rev.: Th.--Leuven, 1997. Titre de soutenance : A situation-based approach to causation in Dutch with some implications for text generation.

Thèse doctorat : Pétro-Géochimie : Brest : 2003. / Notes bibliogr.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Pétro-Géochimie : Brest : 2003.

Th. 3e cycle--Ethnol.--Leiden--Leiden university, 1990. / Textes en anglais et néerlandais. Bibliogr. p. 295-313. Index.

Th.--Sci. nat.--Brest, 1977. / Rés.

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

<p align="justify">Les laques de garance, les pigments artistiques dont les procédés de fabrication étaient souvent des secrets jalousement gardés, ont depuis longtemps éveillé l'intérêt des chimistes. Le premier mode opératoire de laque de garance décrit scientifiquement est dû à Marggrave en 1754, chimiste allemand célèbre surtout pour la découverte du sucre de betterave. L'élucidation de la structure chimique de l'alizarine par Graebe en 1868 est une des étapes fondatrices de la chimie organique. Il a ensuite vite été reconnu que, dans les laques, l'alizarine se trouve sous forme de complexes d'aluminium. Plusieurs structures ont été proposées dans la littérature pour les complexes d'alizarine et d'aluminium. Le site de complexation de l'aluminium y est constitué soit par les fonctions carbonyle en C-9 et phénolate en C-1 (site céto-phénolate), soit par les deux fonctions phénolates en C-1 et C-2 (site diphénolate).</p> <p align="justify">Nos résultats montrent que, au moins en solution aqueuse diluée et acide, le site de complexation est le céto-phénolate et la stoechiométrie 1:1. En solution plus concentrée et neutre ou légèrement basique, il peut également se former des complexes de stoechiométrie 1:2, dont la couleur est par ailleurs pratiquement identique à celle des complexes de stoechiométrie 1:1. Quand les réactifs sont mis en présence en rapport stoechiométrique et neutralisés par NaOH (aluminium:alizarine:NaOH 1:2:5), les complexes 1:2 ainsi formés peuvent même polymériser en formant entre eux des liaisons Al-O-Al. Cependant, dans la pratique de la préparation des laques, aujourd'hui comme dans le passé, l'aluminium est présent en large excès par rapport à l'alizarine. Dans ces conditions, les complexes, au lieu de polymériser, s'adsorbent à la surface des grains d'alumine formés par l'aluminium en excès. Nous n'avons trouvé aucune indication de la formation de complexes 2:4. Il est probable que de tels complexes ne sont, comme les gels que nous avons obtenus dans certaines conditions, que des cas particuliers, non représentatifs de la structure des laques réelles. La stoechiométrie des complexes et leur état physique ne seraient que des caractéristiques secondaires. Dans le cas des laques utilisées comme pigments, il s'agirait de complexes 1:2 et probablement aussi 1:1, adsorbés sur les grains d'alumine via des liaisons Al-O-Al.</p> <p align="justify">La compétition entre ions H+ et Al3+ pour les phénolates est à la base de la libération des molécules d'alizarine dans les méthodes classiques d'extraction des colorants des laques par un acide pour leur analyse par HPLC. Nos résultats montrent que la concentration en ions H+ nécessaire pour libérer les colorants est proportionnelle à la concentration en ions Al3+ en solution. Dans la pratique, le pH nécessaire est très bas, ce qui a pour conséquence négative d'hydrolyser certaines des molécules colorantes constitutives des laques. L'addition d'ions F- permet de pallier ce problème. En formant des complexes avec les ions Al3+, les ions F- relèvent assez le pH minimum d'extraction pour éviter l'hydrolyse des colorants moins stables (glycosides, pseudopurpurine...), et donnent de plus des rendements d'extraction souvent meilleurs que ceux obtenus avec les autres acides (HCl, H2SO4, TFA). L'addition d'ions Li+, qui par leur petite taille peuvent plus facilement se glisser à l'intérieur des complexes, et d'agents chélatants tels que le DFOM, qui contribuent à capter les ions Al3+, améliore encore l'extraction des colorants. .</p> <p align="justify">Des propriétés telles la granulométrie, la porosité et l'hygroscopicité des laques sont celles de l'alumine qui constitue leur substrat. Les analyses de différentes laques d'extraits de Rubiacées montrent : - la présence fréquente de pseudopurpurine et de glycosides; ces colorants ne sont détectés qu'après extraction à pH ~ 2 (extraction par HF), parce qu'à pH plus acide ils sont hydrolysés. - la teneur en différents colorants est influencée non seulement par l'espèce de plante, mais aussi par le mode de préparation des laques. </p> <p align="justify">La couleur apparente et les spectres dans le visible des chélates aluminium-anthraquinone sont bien distincts de ceux des mêmes colorants en l'absence d'aluminium. Les paramètres L*a*b* et leur équivalent en coordonnées cylindriques L*c*h*, calculés à partir des spectres de réflectance, permettent de caractériser la couleur des objets, telle qu'elle serait perçue sous une lumière de spectre donné et par un "observateur de référence". On constate que la teinte des laques dépend surtout de la nature des colorants présents sous forme de chélates d'aluminium. La saturation dépend surtout du rapport aluminium/colorant, et augmente avec celui-ci, ce qu'on peut attribuer à un meilleur rendement de la formation de complexes quand l'aluminium est présent en plus large excès.</p> <p align="justify">Pour mieux comprendre les facteurs affectant la permanence des laques, une approche est de soumettre des laques préparées dans des conditions connues à des tests de vieillissement accéléré par une lampe à arc de xénon. Une première étude de ce type menée sur des laques sous forme de poudres fixées sur des filtres montre que dans les laques fort concentrées au départ, la majorité des colorants peut être dégradée sans que la couleur perceptible ait fort changé. A l'observation au microscope, on constate que les grains les plus petits ont tendance à décolorer plus vite. Cependant globalement le principal facteur affectant l'évolution de la couleur est la concentration en colorants. Il semble donc que les complexes de colorants adsorbés à la surface de la porosité interne des grains d'alumine soient protégés de la lumière par les complexes adsorbés dans les couches plus externes, et que cette protection soit proportionnelle à la concentration en colorant. La photodégradation est probablement oxydative. Elle est d'ailleurs beaucoup plus lente pour les teintures d'alizarine sur laine, grâce probablement aux propriétés réductrices de la laine. Il faut donc s'attendre à ce que, dans les polychromies, la présence des liants ralentisse le vieillissement en limitant la diffusion de l'oxygène, ce qui n'était pas le cas dans nos laques poreuses vieillies au contact de l'air. C'est là un des aspects que la suite des études de vieillissement accéléré devrait tenter d'éclaircir.</p>

L’objectif de ce mémoire de thèse est de mener des recherches sur l’utilisation des technologies sans contact pour la surveillance de santé structurale. Les recherches comportent des développements scientifiques et technologiques visant à bien comprendre le fonctionnement des réseaux de capteurs sans fils dans un milieu hétérogène. Tout d’abord, nos études se concentrent sur les mesures des coefficients de réflexion et de transmission des ondes électromagnétiques dans le béton. La réalisation d’une communication entre deux antennes patch noyées dans du béton a permis de confirmer l’effet de l’humidité du béton sur l’atténuation des ondes radio dans le béton. Cette analyse a conduit à l'identification des propriétés diélectriques du béton pour la fréquence 860 MHz. Ensuite, nous avons étudié l’influence des configurations des armatures du béton (emplacement des armatures, dimensions des armatures) sur les coefficients de réflexion et de transmission. Nous avons étudié et optimisé une topologie de réseaux de capteurs sans fils adéquate pour être noyée dans le béton armé. L’étude d’optimisation prend en compte les caractéristiques des nœuds de capteurs, le bilan de liaison entre un nœud de capteur communicant et le puits et la durée de vie d’un nœud. Enfin, la conception et la réalisation d’un « totem en béton armé » d’une hauteur de 3 m, a permis de valider les différentes études abordées au cours de ces travaux de thèse. Cet édifice en béton armée est un démonstrateur instrumenté par un réseau de capteurs sans fils permettant de connaitre l’évolution de la température, de l’humidité et le niveau de déformation internes du béton armé à six endroits critiques de la structure. / The objective of this thesis is to conduct research on the use of contactless technologies for structural health monitoring. The research involves scientific and technological developments to understand the functioning of wireless sensor networks in a heterogeneous environment composed of cement, aggregates, water and frames. First, our studies focus on reflection and transmission coefficients measurements of electromagnetic waves in the concrete. The realization of a communication between two Patch antennas embedded in concrete confirmed concrete moisture effect on radio waves attenuation. This analysis led to the identification of the dielectric properties of concrete at 860 MHz frequency. Later we studied the effect of various reinforced bar configurations (rebar placement, rebar radius, rebar period) on reflection and transmission coefficients. Then we studied and optimized a wireless sensor network topology to be embedded in concrete. The optimization takes into account the characteristics of sensor nodes, link budget between the communicating sensor node and the gateway and the lifespan of a node. Finally, the design and realization of a "reinforced concrete structure" of 3 m height enable to validate the different studies discussed during the thesis work. This reinforced concrete structure is an instrumented demonstrator of wireless sensor network enabling the knowledge of internal temperature, humidity and strain evolutions of a reinforced concrete in six critical areas of the structure.