Th. Univ.--Géol. structurale-Métallogénie--Nancy 1, 1990. / Bibliogr. p. 159-170.

Thesis (M.A.)--Montreal, 1960. / Vita.

Le paludisme est causé par cinq espèces du genre Plasmodium, P. falciparum étant le plus mortel. Des résistances de certaines souches du parasite ont été rapportées pour tous les médicaments mis sur le marché. Les moustiques vecteurs du parasite sont résistants aux insecticides et aucun vaccin n'est disponible. Cette maladie est un problème économique et de santé publique pour les pays en voie de développement. Mes travaux de thèses visent à identifier de nouveaux traitements contre le paludisme, en ciblant deux nouvelles protéines. Les Apicomplexes ont développé un mécanisme unique d'invasion, impliquant une interaction forte entre la cellule hôte et la surface du parasite, appelée jonction mobile. La caractérisation structurale et fonctionnelle du complexe AMA1-RON2 a ouvert la voie à la découverte de petites molécules capables d'empêcher l'interaction AMA1-RON2 et de ce fait, l'invasion. Le parasite a aussi besoin de phospholipides pour construire sa membrane durant le cycle érythrocytaire. Il y a six fois plus de phospholipides dans les érythrocytes infectés que dans les érythrocytes sains. Notre stratégie est d'inhiber la voie de synthèse de novo Kennedy et plus précisément, son étape limitante catalysée par la PfCCT. Des filtres basés sur le ligand (LBVS) et sur la structure (SBVS) ont été utilisés pour tester virtuellement les chimiothèques commerciales que j'ai préparées. Pour chaque projet, des molécules ont été sélectionnées pour leurs scores de docking et les interactions qu'elles établissent avec les résidus clés de la protéine. En combinant la bioinformatique structurale et la chémoinformatique, nous avons identifié des inhibiteurs potentiels des deux cibles protéiques. / Human malaria is caused by five parasitic species of the genus Plasmodium, P. falciparum being the most deadly. Drug resistance of some parasite strains has been reported for commercial drugs. Vector mosquitoes are resistant to perythroid insecticides and no successful vaccine is available. This disease is a public and economic health issue for developing countries. My PhD projects investigate new treatments for malaria, by targeting two new proteins. Apicomplexa parasites have developed a unique invasion mechanism involving a tight interaction formed between the host cell and the parasite surfaces called Moving Junction. The structural and functional characterization of the AMA1-RON2 complex pave the way for the design of low molecular weight compounds capable of disrupting the AMA1-RON2 assembly and thereby invasion. The parasite also needs phospholipids to build its membrane during the erythrocytic cycle. There are six times more phospholipids in infected erythrocytes compared to healthy ones. Our strategy is to inhibit the de novo Kennedy pathway and more precisely its rate-limiting step catalysed by the enzyme PfCCT. Filters were used for ligand-based (LBVS) and structure-based virtual screening (SBVS) of commercial chemical databases that I have prepared. For each project, molecules were selected in terms of their docking scores and their interactions with key active site residues. By combining structural bioinformatics and cheminformatics, we identified potential inhibitors of the two protein targets.

Nous nous opposons dans cette thèse à la tentative de Maurice Merleau-Ponty pour réduire toute forme de "qualia" à des prédicats structuraux, tentative par laquelle nous comprenons l'ontologie de la « chair » qu'il nous semble mettre en place dès ses premiers travaux sur « l'expression ». Nous visons cependant à travers lui plus généralement toute théorie « structurale» de la sensation, désignant par là toute théorie qui soutient qu'on ne peut pas déterminer relationnellement un contenu de sensation sans le modifier intrinsèquement. La tâche est cependant rendue difficile par le grand nombre de faits empiriques que Merleau-Ponty convoque à l'appui de sa théorie structurale. En particulier, il s'appuie sur l'interprétation structurale de ces faits qui avait déjà été réalisée avant lui par Kurt Koffka au sein de la psychologie de la forme. Nous commençons donc par examiner cette interprétation et les faits sur lesquels elle repose, en montrant qu'ils ne peuvent paraître corroborer une théorie structurale que si l'on confond « abstraire » et « séparer réellement » une qualité de son contexte. Nous convoquons alors William James à l'appui de ces conclusions, en rappelant qu'il avait déjà montré contre les théories néo-hégéliennes de son époque l'illégitimité de leur prétention à se réclamer de faits psychologiques similaires, et qu'il avait soutenu contre eux une théorie de la connaissance par accointance que nous cherchons à reprendre à notre compte, pour esquisser une défense de l'introspection pure et simple. / We are trying here to object to Maurice Merleau-Ponty's attempt to reduce qua/ia to structural predicates, which is the way we understand his ontology of the "flesh", as he seems to us to develop it already in his first works on "expression". We are more generally objecting through him to any kind of "structural" theory concerning sensation, meaning by this any theory which claims that one cannot attribute a relation to a sensorial content without intrinsically altering it. Our task is complicated by the great number of empirical facts that Merleau-Ponty calls for to prove his structural theory. He notably finds great help in the structural interpretation Kurt Koffka had already laid down for these facts as a Gestalt psychologist. Consequently, we begin with the examination of this theory and of the facts that support it, showing that they cannot seem to corroborate a structural theory unless one confuses "abstraction" and "real separation" of a qua/e from its context. We then call for William James to support these conclusions, reminding that he had already showed the illegitimacy of the claim by the neo-Hegelian writers of his time to find empirical proof for their own structural theories in similar psychological data. He had also suggested a "knowledge by acquaintance" theory against those writers that we are trying to use in defense for introspection pure and simple.

Cette thèse examine un manuscrit compilé par la communauté des épiciers-apothicaires de Paris vers le milieu du XVIe siècle. Une étude comparative du recueil, des documents lui étant contemporains et de l’historiographie de l’apothicairerie indique qu’il y a un décalage entre ces différentes sources d’information. Une déconstruction selon la méthode de la codicologie structurale et une analyse approfondie des textes ont permis de cerner la raison d’être du manuscrit et de mettre en lumière le discours du corps professionnel. Réponse à un contexte mouvementé, le codex donne la parole aux épiciers-apothicaires. Depuis le XIXe siècle, raconter l’histoire des apothicaires, c’est raconter l’histoire de la pharmacie. Cependant, le manuscrit de Bruxelles montre que si la pharmacie découle des activités autrefois pratiquées par les apothicaires, on ne peut pas affirmer que l’apothicaire médiéval était un pharmacien. La polyvalence du premier le différencie du second. Un examen codicologique du recueil montre que les activités de l’apothicairerie et celles de l’épicerie étaient étroitement imbriquées, bien que conflictuelles. Il est évident que les dynamiques de cette communauté socioprofessionnelle ont fluctué tout au long de son existence, comme en témoignent les différents moments de rédaction du manuscrit et l’évolution de ses statuts. Le discours établi par les épiciers-apothicaires accentue l’unité et la puissance du corps de métier. Toutefois, d’autres documents d’époque rappellent qu’il s’agit d’un portrait communautaire idéalisé. Afin de comprendre la raison d’être du recueil et les dynamiques de la communauté, j’ai placé le recueil dans son contexte historique par le biais d’une analyse historiographique et documentaire.

La transcription des gènes humains par la polymérase II (Pol II) commence avec l'assemblage du complexe de pré-initiation (PIC) au niveau du promoteur. L'assemblage du PIC est initié par le facteur de transcription général TFIID, un complexe de protéines faisant 1 mégadalton et contenant TBP et 13 facteurs TBP-associés (TAF). Des études structurales sur TFIID par cryo-EM ont révélé l'architecture globale de TFIID, donnant un aperçu de l'assemblage des sous-unités et la reconnaissance du promoteur à faible et moyenne résolution. Cependant, les structures à haute résolution de plusieurs TAF ne sont pas disponibles à ce jour, ce qui limite notre compréhension actuelle des interactions TAF-TAF et du mécanisme d'assemblage de TFIID.J'ai utilisé une stratégie de co-expression dans des cellules d'insectes sur la base de notre système MultiBac afin d'obtenir des sous-complexes recombinants TFIID de qualité sans précédent et de quantité suffisante pour des études structurales. J'ai cristallisé un complexe contenant les TAFs TAF5, TAF6 et TAF9 et déterminé sa structure à une résolution de 2.7 Å. Notre structure donne des aperçus détaillés sur les interactions de ces sous-unités essentiels de TFIID: La structure révèle des interactions serrés inattendues entre le domaine N-terminal et le domaine à répétition WD40 contenant 7 lames de TAF5 avec le domaines "histone fold" (HFDs) de TAF6/9. Les interactions entre ces domaines conservés inter-espèces expliquent en détail comment TAF5 sert de plate-forme de liaison pour les HFDs dans TFIID. Cette étude étend notre compréhension de l'échafaudage moléculaire au noyau central de la version humaine de TFIID, ce qui est essentiel pour la formation de holo-TFIID.De plus, j'ai pu isoler un domaine structural conservé de la version humaine de TAF6, le domaine à répétition HEAT de TAF6 en utilisant une approche de protéolyse limitée sur des core-complexes TAF5/6/9 prédéfinis. J'ai pu déterminer la structure du domaine à répétition HEAT de TAF6 jusqu'à 2,0 Å de résolution. La structure offre un éclairage supplémentaire sur l'architecture de la version humaine de TFIID et révèle la présence d'une grande zone chargée positivement sur sa surface, probablement impliqué dans la liaison à l'ADN du noyau promoteur liaison.Basé sur les structures résolues et les informations obtenues dans des expériences de protéolyse limitée, j'ai pu identifier les complexes minimaux de la base du complexe TFIID humain (TAF 4/5/6/9/12). J'ai identifié les HFDs de l'hétérodimère TAF4/12 comme étant essentielle à la formation d'un complexe avec TAF5/6/9. Ces résultats guideront la conception future de construction pour la cristallisation du complexe humain TFIID de base, améliorant ainsi nos connaissances sur le mécanisme d'assemblage de TFIID ainsi que sur l'architecture de ses principaux composants à une résolution atomique. / Human gene transcription by Polymerase II (PolII) begins with the assembly of the pre-initiation complex (PIC) at the promoter. PIC assembly is initiated by the general transcription factor TFIID, a megadalton sized protein complex containing TBP and 13 TBP associated Factors (TAFs).
Structural studies on TFIID by cryo-EM have revealed the overall architecture of TFIID, providing insights into subunit assembly and promoter recognition at low to medium resolution. However, high-resolution structures of several TAFs are not available to date, limiting our current understanding of TAF-TAF interactions and the assembly mechanism of TFIID.I used a co-expression strategy in insect cells based on our MultiBac system to obtain recombinant TFIID sub-complexes of unprecedented quality and quantity for structural studies. I crystallized a complex containing the TAFs TAF5, TAF6 and TAF9 and determined its structure up to a resolution of 2.7 Å. Our structure gives detailed insights into the interactions of these essential TFIID subunits: The structure reveals unexpected tight interactions between the N-terminal domain and the 7-bladed WD40 repeat domain of TAF5 with the TAF6/9 histone fold domains (HFDs). The interactions between these inter-species conserved domains explain in detail how TAF5 serves as a binding platform for HFDs in TFIID. This study extends our understanding of the molecular scaffold at the central core of human TFIID, which is essential for holo-TFIID formation.Additionally, I could isolate a conserved structural domain of human TAF6, the TAF6 HEAT repeat domain by using a limited proteolysis approach on predefined TAF5/6/9 core-complexes. I could determine the structure of the TAF6 HEAT repeat domain up to 2.0 Å resolution. The structure provides additional insights into the architecture of human TFIID and reveals the presence of a large positively charged patch on its surface, probably involved in core-promoter DNA binding.Based on the obtained structures and information gained in limited proteolysis experiments, I was able to identify minimal complexes of human core-TFIID (TAFs 4/5/6/9/12). I identified the HFDs of the TAF4/12 heterodimer to be essential for the complex formation with TAF5/6/9. These findings will guide future construct design for crystallization of human core-TFIID, enhancing our knowledge about the TFIID assembly mechanism and the architecture of its core-components at atomic resolution.

De nos jours, la résistance aux antibiotiques développée par des pathogènes bactériens est de plus en plus répandue, et en conséquent il devient primordial de caractériser de nouvelles cibles bactériennes potentielles. Les alpha2-macroglobulines (α2Ms) sont des inhibiteurs de protéases à large spectre jouant un rôle clé dans l’immunité eucaryote. Ce sont des molécules multi domaines d’environ 1800 résidus qui arborent une séquence en acide nucléique très spécifique appellée « bait site » qui est reconnu et couper par un très grand nombre de protéases. Durant ce clivage, la nouvelle conformation de la protéine entraine l’exposition de la liaison thioester entre une cystéine et une glutamine, qui est alors hydrolysée, permettant ainsi au glutamate résultant de s’associer de façon covalente à la protéase cible, et d’être piégé dans la structure en forme de cage de α2M. Des homologues de a2M provenant de bactéries colonisées et pathogéniques ont récemment été caractérisés. Ces nouvelles recherches suggère que la bactérie dispose un système immunitaire capable de mimer les étapes clés initiales du système immunitaire eucaryote et que celui-ci pourrait constituer une cible encore inexploitée en biologie pathogène.On retrouve dans le génome bactérie deux types de gènes pour a2M: celui de type 1 qui contient la liaison thioester et celui de type 2 qui n’en dispose pas. De façon intéressante, le a2M bactérien de type 1 est situé de façon persistante dans le même opéron que le gène codant pour une enzyme de biosynthèse de la paroi cellulaire appelée Penicillin-binding Protein 1c (PBP1s). Cela suggère qu’une association étroite entre ces deux protéines pourrait être très avantageuse pour la cellule, spécialement durant l’infection et/ou la colonisation où la membrane cellulaire externe est ciblée par des agents de défense de l’hôte. Dans cette situation, A2M et PBP1C pourraient exercer les rôles de « gardiens du périplasme » avec PBP1C réparant les dommages causés au niveau du peptidoglycane et A2M traquant les protéases invasives.Le but de ce travail est donc de démontrer l’existence de ce complexe PBP1C/A2M et de caractériser cette interaction de façon structurelle et fonctionnelle. Dans ce sens, les deux protéines provenant d’E. Coli ont été étudiées, ainsi qu’exprimées et purifiées séparément. La protéine Α2M (également appelé ECAM dans E.Coli) est très soluble, exprimée de façon monomérique à une taille de 182kDa, monodispersée et stable dans l’échelle de temps. PBP1c est une protéine se fixant à la membrane, d’une taille de 87kDa et présente de façon prédominante en tant que dimère. La reconstitution du complexe in vitro par incubation et mélange des deux protéines pendant 2 heures a permis d’obtenir un complexe PBP1C/ECAM, dont la présence a été prouvée par un nouveau pic caractéristique sur chromatographie par exclusion de taille. Ces résultats ont également été appuyés par SDS-PAGE, centrifugation analytique et par diffusion des rayons X aux petits angles (SAXS). ECAM et PBP1c s’associent à des ratios stœchiométriques de 2/2 et 4:4. Enfin, un test d’activité a permis de confirmer tout d’abord le rôle de PBP1s dans la polymérisation les chaines glycanes mais aussi que cette activité est amplifiée en présence d’ECAM.Les essais cristallographiques ont permis d’obtenir des cristaux de PBP1c dans différentes conditions. De plus l'étude d’ECAM par microscopie électronique a prouvé que la technique était applicable pour des études structurelles du complexe. De ce fait, après optimisation, ces deux approches pourraient être la solution envisagée pour la caractérisation structurelle du complexe ECAM/PBP1c. / The widespread resistance to antibiotics developed by bacterial pathogens calls for the characterization of original, yet unexplored potential targets in bacteria. Alpha2-macroglobulins (α2Ms) are broad-spectrum protease inhibitors that play key roles in eukaryotic immunity. They are multi-domain molecules that carry approximately 1,800 residues and harbor a central amino acid sequence, the ‘bait site’, which is recognized and cleaved by a large number of proteases. Upon cleavage, the resulting conformational change exposes a buried thioester bond between a cysteine and a glutamine, which is readily hydrolyzed, allowing the resulting glutamate to associate covalently to the target protease, trapping it within the α2M cage-like structure. Recently, α2M homologs from pathogenic and colonizing bacteria have also started to be characterized. These findings suggest that bacteria possess a rudimentary immune system that mimics initial key steps of the eukaryotic immune pathway and that could represent a yet unexplored target in pathogen biology.The genes for two types of α2M are present in bacterial genomes: type 1, which contains the thioester bond, and type 2 that does not harbor it. Type 1 bacterial A2Ms persistently co-occur within the same operon with a gene that encodes a cell wall biosynthesis enzyme, Penicillin-Binding Protein 1c (PBP1c). This suggests that the association between the two proteins could be highly advantageous for the cell during infection/colonization, when the outer cell wall is targeted by host defenses. In this situation, A2M and PBP1c could exert the role of ‘guardians of the periplasm’, with PBP1c repairing damaged peptidoglycan, and A2M trapping invading proteases.The aim of this work was to demonstrate the existence of such complex and characterize this interaction structurally and functionally. For this purpose, α2M and PBP1c from E. coli were studied. The proteins were expressed and purified separately. α2M (also called ECAM in E. coli) is highly soluble, monomeric protein with a mass of 182 kDa, monodisperse and stable during the course of time. PBP1c is a membrane-bound, 87 kDa protein, predominantly present as a dimer. The complex reconstitution in vitro by mixing and incubating the proteins for 2 hours resulted in formation of a complex, demonstrated by appearance of a new peak in size exclusion chromatography. This result was further confirmed by SDS-PAGE, analytical centrifugation and small-angle x-ray scattering (SAXS) experiments. ECAM and PBP1c associated in 2:2 and 4:4 stoichiometries. The activity test confirmed that PBP1c performs polymerization of glycan chains and that its activity is enhanced in the presence of ECAM.Crystallization trials yielded crystals of PBP1c in several conditions. The study of ECAM by electron microscopy proved that this technique could be used for structural studies of the complex. Both approaches are under optimization, and combined, they could be employed for structural characterization of the ECAM-PBP1c complex.

Planifier le chemin d’un robot dans un environnement complexe est un problème crucial en robotique. Les méthodes de planification probabilistes peuvent résoudre des problèmes complexes aussi bien en robotique, qu’en animation graphique, ou en biologie structurale. En général, ces méthodes produisent un chemin évitant les collisions, sans considérer sa qualité. Récemment, de nouvelles approches ont été créées pour générer des chemins de bonne qualité : en robotique, cela peut être le chemin le plus court ou qui maximise la sécurité ; en biologie, il s’agit du mouvement minimisant la variation énergétique moléculaire. Dans cette thèse, nous proposons plusieurs extensions de ces méthodes, pour améliorer leurs performances et leur permettre de résoudre des problèmes toujours plus difficiles. Les applications que nous présentons viennent de la robotique (inspection industrielle et manipulation aérienne) et de la biologie structurale (mouvement moléculaire et conformations stables). / Planning a path for a robot in a complex environment is a crucial issue in robotics. So-called probabilistic algorithms for path planning are very successful at solving difficult problems and are applied in various domains, such as aerospace, computer animation, and structural biology. However, these methods have traditionally focused on finding paths avoiding collisions, without considering the quality of these paths. In recent years, new approaches have been developed to generate high-quality paths: in robotics, this can mean finding paths maximizing safety or control; in biology, this means finding motions minimizing the energy variation of a molecule. In this thesis, we propose several extensions of these methods to improve their performance and allow them to solve ever more difficult problems. The applications we present stem from robotics (industrial inspection and aerial manipulation) and structural biology (simulation of molecular motions and exploration of energy landscapes).

Ce travail décrit la synthèse, l’étude structurale et une première évaluation des propriétés biologiques d’une nouvelle famille de mimes de l’arginine issus de motifs pyridine et pyrazine. Pour cela, nous avons mis au point la synthèse de nouveaux peptidomimétiques dans lequels la fonction amidine est remplacée par une amidoxime mime potentiel du résidu arginine. La fonctionnalisation chimique de ces motifs a permis à partir de la pyridine (ou pyrazine) 2,3-disubstituée l’obtention de nouveaux coudes non-peptidiques possédant des motifs amidoximes estérifiés par des acides aminés ou modifiés par des hydrazides d'acides aminés, des N-acylamidrazones et des résidus de 1,2,4-oxadiazole et de 1,2,4-triazole. L’analyse structurale réalisée par RMN, IR, modélisation moléculaire et par XRD a confirmé les propriétés des hétérocycles pyridine et pyrazine, en particulier dans la stabilisation des conformations et le noyau pyrazine qui semble jouer un rôle essentiel sur la stabilisation de la conformation. L’étude d'un nouveau pseudotripeptide à base de pyrazine-ProlylPhenylalanine a révélé la formation d'une liaison hydrogène entre le proton du groupe OH et l'oxygène du carbonyle de la phénylalanine C-terminale. La liaison hydrogène, ferme un pseudocycle à 7 atomes (C7). De plus, une augmentation considérable du rotamère trans (jusqu'à 98%) dans un solvant faiblement polaire (CHCl3) a été observée. Enfin, les premières amidoximes testées ont permis de révéler la libération de NO en concentration suffisante pour produire un effet pharmacologique / This work describes the synthesis, structural study and preliminary biological evaluation of new variety of pyridine and pyrazine-based arginine mimics. Initially, we have developed a convenient synthesis of new peptidomimetics with amidoxime function as a replacement of amidine one. The latter can imitate arginine residue in biological structures. Chemical functionalization of these scaffolds led to novel 2,3-disubstituted pyridine(pyrazine) turn structures bearing amidoximes esterified with amino acid or modified with amino acid hydrazides, N-acylamidrazones, 1,2,4-oxadiazole and 1,2,4-triazole residues. Additionally, all structures were analyzed by NMR, IR, molecular modelling and XRD. Conformational studies confirmed that pyridine and pyrazine heterocycles can be used to increase rigidity and the pyrazine core has stronger effect on conformation stabilization. Examination of a new ProPhe pyrazine-based pseudotripeptide revealed the hydrogen bond formation between the proton of the OH and the carbonyl oxygen of the C-terminal phenylalanine. This hydrogen bond adopts a seven-membered ?-turn conformation. Therefore, a dramatic increase of the trans rotamer up to 98% was observed in weakly polar solvent, which is CHCl3. Finally, preliminary results of the NO release assay on amidoximes demonstrated sufficient values for pharmacological effect

Le manque et l’ambiguïté des observations géologiques ainsi que le choix des concepts utilisés pour leur interprétation ne permettent pas de représenter les structures géologiques avec certitude. Dans ces travaux de thèse, je m’intéresse à l’estimation des incertitudes associées à la représentation des structures faillées à partir de données éparses. Une première contribution de cette thèse est l’étude des incertitudes d’interprétation lors de l’association des observations pouvant appartenir à une même faille. Des règles numériques, traduisant les concepts et les connaissances utilisés pendant l’interprétation structurale (telles que les orientations et les dimensions des structures) assurent la reproductibilité de l’interprétation. Chaque scénario d’association est représenté par un métamodèle reposant sur la théorie des graphes. Je présente une méthode numérique d’interprétation multi-scénarios basée sur ce formalisme. Son utilisation montre que la dimension combinatoire du problème rend faible la probabilité de trouver la bonne association et que le choix des règles perturbent les associations obtenues. Une seconde contribution est l’intégration d’une distribution théorique du déplacement sur le plan de failles normales et isolées pour assurer la cohérence cinématique des modèles structuraux en trois dimensions. Je présente un opérateur cinématique pour déplacer numériquement les structures à proximité d’une faille non nécessairement plane. Le champ de déplacement est paramétré par deux profils décrivant l’évolution du rejet sur la surface de faille (TX et TZ), un profil d’atténuation dans la direction orthogonale à la surface de faille (TY) et une valeur de déplacement au centre de la faille (Dmax). Ces paramètres sont choisis à partir des observations structurales par optimisation numérique. L’utilisation de cet opérateur permet de valider des interprétations structurales et d’assurer la cohérence cinématique des modèles structuraux construits à partir de données éparses et/ou dans des contextes de déformation polyphasée. Les méthodologies présentées sont testées et discutées en utilisant deux jeux de données. Le premier est composé de neuf lignes sismiques 2D acquises au large du Maroc (marge d’Ifni) qui imagent un socle cristallin faillé. L’interprétation de ces données éparses est guidée par des connaissances dérivées de l’étude d’un affleurement proche. Cependant, l’association des observations appartenant à la même faille ainsi que la chronologie de la mise en place des structures restent fortement incertaines. Le second jeu de données utilisé est situé dans le bassin de Santos, au large du Brésil. Des failles normales y recoupent une série sédimentaire bien stratifiée. Elles sont imagées par un cube sismique de haute résolution. Des observations éparses synthétiques en sont extraites pour tester l’approche. La qualité des données sismiques 3D donne une bonne confiance dans le modèle de référence. Cela permet de tester les méthodes numériques et les règles géologiques développées dans cette thèse pour estimer les incertitudes structurales / The sparsity and the incompleteness of geological data sets lead geologists to use their prior knowledge while modeling the Earth. Uncertainties in the interpretation are an inherent part of geology. In this thesis, I focus on assessing uncertainties related to the modeling of faulted structures from sparse data. Structural uncertainties arise partly from the association of fault evidence explaining the same structure. This occurs especially while interpreting sparse data such as 2D seismic lines or limited outcrop observations. I propose a mathematical formalism to cast the problem of associating fault evidence into graph theory. Each possible scenario is represented by a graph. A combinatorial analysis shows that the number of scenarios is related to the Bell number and increases in a non-polynomial way. I formulate prior geological knowledge as numerical rules to reduce the number of scenarios and to make structural interpretation more objective. I present a stochastic numerical method to generate several interpretation scenarios. A sensitivity analysis, using synthetic data extracted from a reference model, shows that the choice of the interpretation rules strongly impacts the simulated associations. In a second contribution, I integrate a quantitative description of fault-related displacement while interpreting and building 3D subsurface models. I present a parametric fault operator that displaces structures closely surrounding a fault in accordance with a theoretical isolated normal fault model. The displacement field is described using the maximum displacement (Dmax), two profiles on the fault surface (TX and TZ), and a third profile representing the displacement attenuation in the normal direction to the fault surface. These parameters are determined by numerical optimization from the available structural observations. This kinematic fault operator ensures the kinematic consistency of structural models built from sparse data and/or in polyphasic deformation contexts. These two modeling methodologies are tested and discussed on two data sets. The first one contains nine seismic lines imaging a faulted and fractured basement in the Ifni Margin, offshore Morocco. The interpretation of these lines is guided by orientation measurements coming from a nearby onshore field analog. However, uncertainties remain on the association of observations and on the structure chronology. The second data set is located in the Santos Basin, offshore Brazil. A seismic cube exhibits normal faults within a layered sedimentary sequence. I build a reference structural model from this high quality seismic data. The kinematic and stochastic methodologies can be tested and discussed on synthetic sparse data extracted from this known reference model