Nous avons investigué les propriétés des champs de jauge de spin élevé libres à travers une étude de divers aspects de leur dynamique hamiltonienne. Pour des champs se propageant sur un espace-temps plat, les contraintes issues de l'analyse hamiltonienne de ces théories de jauge ont été identifiées et résolues par l'introduction de prépotentiels, dont l'invariance de jauge comprend, de façon intrigante, à la fois des difféomorphismes linéarisés généralisés et des transformations d'échelle de Weyl généralisées et linéarisées. Cela a motivé notre étude systématique des invariants conformes pour les spins élevés. Les invariants correspondants ont été construits à l'aide du tenseur de Cotton, dont nous avons établi les propriétés essentielles (symétrie, conservation, trace nulle; invariance, complétude). Avec ces outils géométriques, l'analyse hamiltonienne a pu être complétée et une action du premier ordre écrite en termes des prépotentiels. Nous avons constaté que cette action possédait une invariance manifeste par dualité électromagnétique; cette invariance, combinée à l'invariance de jauge des prépotentiels, fixe d'ailleurs uniquement l'action. En outre, de façon générale, cette action s'est révélée être exactement celle obtenue à travers une réécriture des équations du mouvement des spins élevés comme des conditions d'auto-dualité tordue (non manifestement covariantes).Avec un intérêt pour les extensions supersymétriques, nous avons amorcé la généralisation de cette étude aux champs fermioniques. Le champ de masse nulle libre de spin 5/2 a été soumis à la même analyse, et son prépotentiel s'est révélé partager l'invariance de jauge conforme déjà observée dans le cas bosonique général. Le supermultiplet incorporant les spins 2 et 5/2 a ensuite été considéré, et une symétrie rigide de son action, combinant une transformation de dualité électromagnétique du spin 2 avec une transformation de chiralité du spin 5/2 a été construite pour commuter avec la supersymétrie. Dans une autre direction, nous avons étudié les propriétés d'un champ tensoriel chiral de symétrie mixte dans un espace-temps plat à six dimensions: une (2,2)-forme. Son analyse hamiltonienne a été réalisée, des prépotentiels introduits et l'action de premier ordre obtenue s'est encore une fois révélée être la même que celle obtenue à travers une réécriture des équations du mouvement comme des conditions d'auto-chiralité (non manifestement covariante).Finalement, nous nous sommes penchés sur les charges de surface des champs fermioniques et bosoniques de spin élevé se propageant sur un espace-temps à courbure constante. Cela a été réalisé par une analyse hamiltonienne de ces systèmes, les contraintes étant identifiées aux générateurs des transformations de jauge. Injectant dans ces générateurs des valeurs des paramètres des transformations de jauge correspondant à des transformations impropres de jauge (imposant une réelle variation physique sur les champs) a ensuite permis d'évaluer la valeur de ces générateurs pour des champs résolvant les équations du mouvement: elle s'est bien révélée finie et non-nulle, constituant les charges de surface de ces théories. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Par quel mécanisme les protéines de signalisation sont ciblées à un compartiment membranaire spécifique est une question fondamentale en biologie cellulaire. Les phosphatidylinositol phosphates (PIPs) sont des lipides anioniques qui jouent un rôle majeur dans ce phénomène. Ces lipides sont en très faible quantité dans la bicouche membranaire mais sont des sites d'ancrage spécifiques aux différents compartiments membranaires, et contribuent ainsi à leur identité. Il a été proposé que cette organisation s'apparente à un "code", qui peut être lu par des protéines qui intéragissent spécifiquement avec ces PIPs (Kutateladze 2010). Nous avons établi une carte de la localisation des différents PIPs dans les cellules d'épiderme racinaire chez Arabidopsis, et nous avons trouvé que les PIPs ne s'accumulent pas à un compartiment donné mais plutôt que chaque PIP est distribué dans plusieurs compartiments distincts, et à différentes concentrations (Simon, Platre et al., 2014). Ces données suggèrent que le "code PIP" n'est pas suffisant pour expliquer la sélection des protéines liant les lipides parmi les différents compartiments membranaires de la cellule chez la plante. Les PIPs sont des lipides négativement chargés et nous avons proposé que cette propriété physique pourrait contribuer à l'identité des membranes en régulant leurs charges de surface. Pour vérifier cette hypothèse, nous avons développé une collection de biosenseurs génétiquement codés pour analyser les charges de surface des membranes au niveau subcellulaire, in vivo. Nous avons trouvé que la membrane plasmique a une signature électrostatique spécifique contrôlée par le PI(4)P. De plus, ce champ électrostatique dépendent du PI(4)P contrôle la localisation et la fonction de plusieurs protéines agissant en aval de récepteurs kinase ou impliquées dans certaines voies de signalisation hormonale tel que l’auxine ou les brassinosteroïdes. Ainsi, les PI(4)P sont de véritables marqueurs de la membrane plasmique qui sont essentiels pour l’homéostasie des membranes et le développement des plantes. / How signaling proteins are targeted to specific membrane compartments is a fundamental question in cell and developmental biology. Phosphoinositides, a class of anionic lipids, take center stage in this process. They are minor lipids of the membrane bilayer that provide specific docking sites on membrane compartments and contribute to their identity. As such it has been proposed that there is a “phosphoinositide code” that allows the targeting of lipid binding proteins to specific membrane compartments (Kutateladze 2010). We recently mapped the localization of the different phosphoinositides in Arabidopsis epidermal cell, and found that they do not accumulate to a specific compartment but rather that each phosphoinositide is distributed to several compartments, albeit at different concentration (Simon et al., 2014). These data suggest that, unlike in other eukaryotic cells, the “phosphoinositide code” hypothesis is not sufficient to explain membrane selectivity of lipid binding proteins in plants. Phosphoinositides are negatively charged lipids and we hypothesized that this physical property might also contribute to membrane identity by regulating surface charges. To investigate membrane electrostatic properties at the subcellular level, we designed a set of genetically encoded biosensors able to report membrane surface charges. We found that the plasma membrane (PM) has a specific electrostatic signature that is controlled by the phosphoinositide PI4P. We further show that this PI4P-dependent electrostatic field controls the PM localization and function of several proteins involved in receptor kinase and phytohormone signaling as the auxin or brassinosteroids. Thus, PI(4)P are plasma membrane markers which are essential for the membrane homeostasis and plants development.

Polymer/inorganic nanoparticle hybrid thin films, primarily composed of functional inorganic nanoparticles, are of great interest to researchers because of their interesting electronic, photonic, and optical properties. In the past two decades, layer-by-layer (LbL) assembly has become one of the most powerful techniques to fabricate such hybrid thin films. This method offers an easy, inexpensive, versatile, and robust fabrication technique for multilayer formation, with precisely controllable nanostructure and tunable properties. In this thesis, various ways to control the structure of hybrid thin films, primarily composed of polyelectrolytes and indium tin oxide (ITO), are the main topics of study. ITO is one of the most widely used conductive transparent oxides (TCOs) for applications such as flat panel displays, photovoltaic cells, and functional windows. In this work, polyethyleneimine (PEI) was used to stabilize the ITO suspensions and improve the film buildup rate during the LbL assembly of poly(sodium 4-styrenesulfonate) (PSS) and ITO. The growth rate was doubled due to the stronger interaction forces between the PSS and PEI-modified ITO layer. The assembly of hybrid films was often initiated by a polyelectrolyte precursor layer, and the characteristics of the precursor layer were found to significantly affect the assembly of the hybrid thin films. The LbL assembly of ITO nanoparticles was realized on several substrates, including cellulose fibers, write-on transparencies, silicon wafers, quartz crystals, and glasses. By coating the cellulose fibers with ITO nanoparticles, a new type of conductive paper was manufactured. By LbL assembly of ITO on write-on transparencies, transparent conductive thin films with conductivity of 10⁻⁴ S/cm and transparency of over 80 % in the visible range were also prepared. As a result of this work on the mechanisms and applications of LbL grown films, the understanding of the LbL assembly of polyelectrolytes and inorganic nanoparticles was significantly extended. In addition to working with ITO nanoparticles, this thesis also demonstrated the ability to grow bicomponent [PEI/SiO₂]n thin films. It was further demonstrated that under the right pH conditions, these films can be grown exponentially (e-LbL), resulting in much thicker films, consisting of mostly the inorganic nanoparticles, in much fewer assembly steps than traditional linearly grown films (l-LbL). These results open the door to new research opportunities for achieving structured nanoparticle thin films, whose functionality depends primarily on the properties of the nanoparticles.