L’hypoxie est l’une des principales causes de résistance aux traitements dans les glioblastomes. Des stratégies permettant de lever l’hypoxie ou de limiter ses effets sont de ce fait nécessaires. Ces travaux de thèse s’intéressent à deux stratégies de vectorisation ciblée agissant contre l’hypoxie. La première stratégie vise à lutter contre les effets de l’hypoxie par une approche combinée de vectorisation cellulaire et moléculaire ciblant une protéine à action pro-tumorale : l’érythropoïétine. Des macrophages ont ainsi été modifiés génétiquement pour leur permettre de surexprimer une forme tronquée de récepteur à l’érythropoïétine conduisant à un ralentissement de la croissance d’un modèle de glioblastome. Les constructions moléculaires ont ensuite été modifiées pour rendre la surexpression inductible par l’hypoxie. La deuxième stratégie vise à réoxygéner spécifiquement la tumeur en se basant sur des nanozéolithes vectrices de gaz hyperoxiques. Les résultats montrent que ces nanoparticules microporeuses ne présentent pas d’effets toxiques majeurs in vitro et in vivo. L’incorporation de fer dans les zéolithes augmente significativement la capacité de transport d’O2 et le gadolinium permet leur utilisation comme agent de contraste en imagerie par résonance magnétique. D’autre part, les nanozéolithes vectrices de CO2/O2 s’accumulent spécifiquement dans le tissu tumoral et augmentent localement le volume sanguin et la quantité d’oxygène. Ainsi, les deux approches développées au cours de cette thèse démontrent le potentiel des stratégies ciblées dirigées contre l’hypoxie dans les glioblastomes. / Hypoxia is one of the main causes of resistance to treatments in glioblastoma, the worst primary brain tumor in term of survival. Two targeted vectorization strategies directed against hypoxia are presented in this thesis work. The first strategy was designed to inhibit hypoxia-induced erythropoietin through the use of macrophages. Macrophages were genetically engineered to overexpress a truncated form of the erythropoietin receptor resulting in a decrease in the tumor volume in a hypoxic model of glioblastoma in vivo. Hypoxia-inducible constructs were then developed. The second strategy aimed to use nanozeolites carrying hyperoxic gases as a tool to specifically reoxygenate the tumor. Results show that these microporous nanoparticles have no adverse effects in vitro and in vivo. The incorporation of iron in the zeolites significantly increases their oxygen transport capacity and the gadolinium allows their use as a contrast agent for magnetic resonance imaging. In addition, nanozeolites carrying CO2/O2 accumulate specifically in the tumor tissue and locally increase the blood volume/oxygenation. Thus, the two strategies developed during this thesis demonstrate the potential to fight against hypoxia specifically in glioblastoma.

Ever since chip manufacturers hit the power wall preventing them from increasing processor clock speed, there has been an increased push towards parallelism for performance improvements. This parallelism comes in the form of both data parallel single instruction multiple data (SIMD) instructions, as well as parallel compute cores in both central processing units (CPUs) and graphics processing units (GPUs). While these hardware enhancements offer potential performance enhancements, programs must be re-written to take advantage of them in order to see any performance improvement Some lower level languages that compile directly to machine code already take advantage of the data parallel SIMD instructions, but often higher level interpreted languages do not. Java, one of the most popular programming languages in the world, still does not include support for these SIMD instructions. In this thesis, we present a vector library that implements all of the major SIMD instructions in functions that are accessible to Java through JNI function calls. This brings the benefits of general purpose SIMD functionality to Java. This thesis also works with the data parallel Aparapi Java extension to bring these SIMD performance improvements to programmers who use the extension without any additional effort on their part. Aparapi already provides programmers with an API that allows programmers to declare certain sections of their code parallel. These parallel sections are then run on OpenCL capable hardware with a fallback path in the Java thread pool to ensure code reliability. This work takes advantage of the knowledge of independence of the parallel sections of code to automatically modify the Java thread pool fallback path to include the vectorization library through the use of an auto-vectorization tool created for this work. When the code is not vectorizable the auto-vectorizer tool is still able to offer performance improvements over the default fallback path through an improved looped implementation that executes the same code but with less overhead. Experiments conducted by this work illustrate that for all 10 benchmarks tested the auto-vectorization tool was able to produce an implementation that was able to beat the default Aparapi fallback path. In addition it was found that this improved fallback path even outperformed the GPU implementation for several of the benchmarks tested. / Master of Science

Les artistes apprécient les images vectorielles car elles sont compactes et facilement manipulables. Cependant, beaucoup d’artistes expriment leur créativité en dessinant, en peignant ou encore en prenant des photographies. Digitaliser ces contenus produit des images rasterisées. L’objectif de cette thèse est de convertir des images rasterisées en images vectorielles qui sont facilement manipulables. Nous avons formulé le problème de vectorisation comme un problème de minimisation d’énergie que nous avons défini par deux termes. Le premier terme, plutôt classique, mesure la fidélité de l’image vectorielle générée avec l’image rasterisée d’origine. La nouveauté principale est le second terme qui mesure la simplicité de l’image vectorielle générée. Le terme de simplicité est global et contient des variables discrètes, ce qui rend sa minimisation difficile. Nous avons proposé deux algorithmes de vectorisation : un pour la vectorisation de croquis et un autre pour la vectorisation multicouches d’images couleurs. Ces deux algorithmes commencent par extraire des primitives géométriques (un squelette pour les croquis et une segmentation pour les images couleurs) qu’ils assemblent ensuite pour former l’image vectorielle. Dans la dernière partie de la thèse, nous proposons un nouvel algorithme qui est capable de vectoriser des croquis sans étapes préliminaires : on extrait et assemble les primitives simultanément. Nous montrons le potentiel de ce nouvel algorithme pour une variété de problèmes de vision par ordinateur comme l’extraction de réseaux linéiques, l’extraction d’objets et la compression d’images. / Artists appreciate vector graphics for their compactness and editability. However many artists express their creativity by sketching, painting or taking photographs. Digitizing these images produces raster graphics. The goal of this thesis is to convert raster graphics into vector graphics that are easy to edit. We cast image vectorization as an energy minimization problem. Our energy is a combination of two terms. The first term measures the fidelity of the vector graphics to the input raster graphics. This term is a standard term for image reconstruction problems. The main novelty is the second term which measures the simplicity of the vector graphics. The simplicity term is global and involves discrete unknowns which makes its minimization challenging. We propose two stochastic optimizations for this formulation: one for the line drawing vectorization problem and another one for the color image vectorization problem. These optimizations start by extracting geometric primitives (skeleton for sketches and segmentation for color images) and then assembling these primitives together to form the vector graphics. In the last chapter we propose a generic optimization method for the problem of geometric shape extraction. This new algorithm does not require any preprocessing step. We show its efficiency in a variety of vision problems including line network extraction, object contouring and image compression.

Certains agents pathogènes ou cellules tumorales échappent au système immunitaire parce que les cellules immunitaires ne reconnaissent pas les peptides ou protéines présents à leur surface. Les approches thérapeutiques favorisant la reconnaissance de ces peptides ou protéines faiblement immunogènes sont donc très attractives. Pour ainsi forcer l'activation des cellules présentatrices d'antigènes, plusieurs systèmes ont été décrits, à base de liposomes ou de nanoparticules inorganiques. Nous proposons ici d'utiliser un système à base de gouttelettes d'huile. Les micro ou nanogouttelettes d'huile végétale présentent de nombreux avantages par rapport aux microparticules solides inorganiques. Faites de triglycérides naturels, elles sont biocompatibles et biodégradables tout en étant plus robustes que les liposomes. Ce sont des plates-formes idéales pour construire des assemblages multifonctionnels pour la vectorisation. La première partie du projet traite de la synthèse de glycolipides nécessaires pour avoir une reconnaissance des gouttelettes par les lectines présentes dans le système immunitaire (DC-sign). La seconde partie du projet traite de la fabrication des gouttelettes d’huile fonctionnalisées avec les glycolipides précédemment synthétisés et la mise en évidence de leurs interactions avec des lectines. / Some pathogens or tumour cells escape the immune system because the immune cells misrecognize their surface peptides or proteins. Therapeutic approaches, promoting the recognition of these poorly immunogenic peptides or proteins are thus very attractive. The strategy is then to process directly peptides or proteins through cell presentating cells. To this end, some systems have been described, based on liposome or nanoparticles. We propose to use an oil droplet based system. Among the microparticles, vegetal oil microdroplets have numerous advantages over solid microparticles. Made of natural triglycerides, they are biocompatible and biodegradable. They are ideal platforms to build multifunctional assemblies for vectorization. In this project, we aim to design and address lipid (soya oil) droplet to dendritic cells via the lectin DC -sign. The first part deals of the synthesis of glycolipids necessary for the recognition by lectins. The second part presents the fabrication of functionalized oil droplets with previously synthesized glycolipids and their interaction with lectins.

Lorsque le cartilage est altéré, la réponse des chondrocytes est insuffisante pour stopper ce processus et réparer le tissu. Les thérapies non chirurgicales actuelles sont basées sur les anti-inflammatoires pour soulager la douleur. Cependant, certaines molécules thérapeutiques ne sont pas utilisées en raison d'une faible biodisponibilité ou d'effets secondaires importants. Le but est de préparer des particules polymère pour améliorer la biodisponibilité dans l'articulation de principes actifs (PA). Ceci est obtenu par le recouvrement des particules par des dérivés de l'acide hyaluronique (HA), naturellement présent dans le cartilage et qui possède une affinité pour un récepteur (CD44) à la surface des chondrocytes. Ce ciblage actif permet de concentrer les PA à proximité ou dans (internalisation) ces cellules et donc, d'obtenir un effet à des concentrations plus faibles en PA. Le HA est estérifié par des groupements hydrophobes pour obtenir des propriétés tensio-actives. Puis ces dérivés servent de stabilisant pour la formulation d'émulsions conduisant à l'obtention de particules polymère. Elles sont alors caractérisées: taille, distribution et quantité de HA modifié en surface. L'encapsulation de traceurs fluorescents démontre une internalisation in vitro et l'administration par injection intra-articulaire (ia) chez le rat n'engendre pas d'inflammation. L'encapsulation de PA (HA, chondroïtine sulfate) est possible, avec des tailles de particules plus importantes. Ceci ouvre de nouvelles approches dans le traitement des atteintes articulaires: l'injection ia de particules polymère recouvertes de HA permet un adressage des molécules qu'elles contiennent dans les cellules / A defect in articular cartilage yield to a biological response of the chondrocytes but it is not sufficient to stop the damage or heal the tissue. The non-chirurgical therapies available are based on anti-inflammatory, to relieve the pain. But, many molecules which might have therapeutic effects are not used because of poor bioavailability or severe side effects. Here, we described the elaboration of polymeric nanoparticles that can enhance articular bioavailability of entrapped drugs. One can reach this goal by using HA derivatives at the surface of such particles. HA is a polysaccharide naturally present in the joint, with a strong affinity for one receptor expressed by the chondrocytes: CD44. Such an active targeting will allow the accumulation of drugs near or in the cells (internalization) and therefore, lead to biological effects with lower concentration. We chemically modified the HA by esterification with hydrophobic chains to confer tensio-actives properties. Then, those derivatives were used to stabilize the formulation of polymeric particles and the characterization (size, distribution and amount of HA derivatives present) was determined. The encapsulation of fluorescent probes proved in vitro an internalization by the chondrocytes. Moreover, intra-articular (ia) injection of particles in healthy rats did not generate any inflammation. Entrapment of molecules (HA or Chondroitin Sulfate) was possible but the size was higher and the encapsulated amount could not be precisely measured. This work is promising for new therapies in articular diseases, the ia injection of polymeric particles covered by HA derivatives allow an active targeting of the entrapped drugs

Un des écueils du traitement des pathologies ostéoarticulaires est l’adressage de molécules aux cellules et tissus qui constituent l’articulation. L’administration de principes actifs par voie sanguine ou orale nécessite l’apport de quantités importantes et peut causer des effets indésirables. Dans ces travaux, nous avons évalué un système d’adressage de molécules hydrophiles. Des particules de polymère d’acide lactique et glycolique, marquées par un traceur fluorescent ont été évaluées in vitro puis in vivo. Ces particules possèdent un recouvrement en acide hyaluronique pour améliorer les interactions avec les cellules. Les études réalisées ont permis de mettre en évidence l’internalisation des particules dans les synoviocytes, chondrocytes, et cellules souches mésenchymateuses après 8 heures d’exposition. Parallèlement, l’évaluation in vitro de différents paramètres de cytotoxicité et d’inflammation a permis de souligner la compatibilité de ces vecteurs avec les cellules articulaires. Enfin, les effets de l’injection intra-articulaire de particules ont été évalués chez le rat sain et différents modèles pathologiques. L’analyse histologique des articulations a démontré l’absence de dégradation de la matrice cartilagineuse et de réaction inflammatoire suite à l’injection de particules. Il a été également constaté un ciblage majoritaire des particules vers la membrane synoviale. Ces travaux permettent de valider l’utilisation de ce type de vecteur pour le ciblage de l’articulation et l’apport de principes actifs. L’association de ces particules à des molécules hydrophiles (acides nucléiques, médicaments,…), pourra permettre leur apport direct dans l’articulation et ouvrir de nouvelles perspectives thérapeutiques. / One of the major issues with treatment of osteoarticular diseases is reaching cells or tissue inside the joint. Administration of an active compound by intravenous or per os requires elevated amount to be effective, and can initiate systemic and negative side effects. In this work we have evaluated a drug delivery system for hydrophilic molecule, which can be used for articular tissues. Polymeric nanoparticles of poly lactic-co-glycolic acid, labelled with a fluorescent dye were evaluated both in vitro and in vivo. These nanoparticles are covered with hyaluronic acid to favor particles-cells interaction. We demonstrated here that such particles are internalized after 8 hours of exposure in synoviocytes, chondrocytes and mesenchymal stem cells. Evaluation of cytotoxicity and inflammation revealed the neutrality of these particles for articular cell types. Finally, intraarticular injections of particles were performed in healthy rat joint and in pathological models. Histological analyses of extracellular matrix integrity and inflammatory status do not demonstrate any side-effect following particles injections. These healthy nano-device target primarily synovial cells, and their degradation inside cells does not provoke deleterious effects. This PLGA based drug delivery system would be used to safely deliver active molecules to the joint. The combination of these particles with various hydrophilic molecules (as nucleic acid, drugs,…) may allow their direct distribution in the joint, and lead to new therapeutics perspectives.

Há evidência de interação mutualista entre leveduras e abelhas sem ferrão, em que estas são vetores de leveduras que servem de alimento e modificam produtos do ninho das abelhas. Vários estudos registraram a ocorrência de espécies dos gêneros Candida e Starmerella associadas ao ninho de diferentes meliponíneos. Nesse estudo foram identificadas as espécies de leveduras vetorizadas por Frieseomellita varia, Scaptorigona polysticta, Sacaptorigona postica, Tetragonisca angustula angustula, Melipona compressipes manaoensis e Melipona scutellaris em regiões e meliponários no Cerrado tocantinense, e feita uma análise das características funcionais das leveduras vetorizadas pela abelha Scaptorigona postica. Amostragens foram realizadas entre os anos de 2006 a 2015 em sistemas de meliponicultura localizados em quatro municípios do Estado do Tocantins, região norte do Brasil, sendo espécimes de abelhas campeiras capturadas na entrada dos ninhos com sacos plásticos e postas para caminhar em placas contendo meio YMA. Os isolados foram identificados por métodos moleculares, realizando-se extração de DNA, agrupamento por reação em cadeia da polimerase (PCR) utilizando o primer EI-1 e sequenciamento do domínio D1/D2 do gene 26S rDNA utilizando os primers NL-1 e NL-4. As características funcionais das leveduras vetorizadas por S. postica foram mensuradas por testes fisiológicos e bioquímicos para as habilidades de assimilar oito compostos de carbono e quatro álcoois, fermentação de glicose, crescimento em meio contendo ácido acético, meio osmofílico e nas temperaturas 37°C e 40°C. Entre os diferentes meliponineos, foram identificados 62 espécies de leveduras, classificadas em 18 gêneros do filo Ascomycota e seis do filo Basidiomycota, sendo observado uma maior frequência das espécies Torulaspora delbrueckii, Candida apicola, Pichia membranifaciens, Pichia kluyveri e Starmerella meliponinorum, representando 41% do total de isolados. Destas, C. apicola e S. meliponinorum são frequentes em meliponineos, enquanto que as outras são típicas de substratos açucarados, mostrando que as abelhas vetorizam leveduras de seus ambientes de coleta de polén e néctar. Diferenças na composição de espécies ocorreram entre Meliponini e Trigonini, mostrando estratégias diferentes de visitação nos substratos contendo leveduras. Ainda, cada abelha vetoriza uma comunidade típica de leveduras, o que pode indicar hábitos seletivos e diferenciais de coleta. A análise das características funcionais de 52 linhagens isoladas de S. postica revelou que em grande parte das leveduras assimilam os carboidratos galactose, maltose, celobiose e trealose, em quanto que o número de leveduras que assimilam sacarose, amido, melibiose e xilose foi menor. O etanol foi assimilado por 36,53% das leveduras, mas acetona, metanol e isopropanol foram pouco frequentes. Grande parte das leveduras foi fermentadora, osmofilica e resistente ao ácido acético, mostrando adaptação a altas concentrações de açucares e ambiente fermentativo. / There are evidences for a mutualistic interaction between yeasts and stingless bees, in which bees vector yeasts that serve as food item or modify the products of the nest. Various studies report the occurrence of species of the generea Candida e Starmerella associated with nests of different meliponini. In this study we identified the yeast species vectored by Frieseomellita varia, Scaptorigona polysticta, Sacaptorigona postica, Tetragonisca angustula angustula, Melipona compressipes manaoensis and Melipona scutellaris in areas of Cerrado, and we made a funtional analysis of the yeasts associated with Scaptorigona postica. Sampling was done between the years 2006 and 2015 in Tocantins State, Northern Brasil, and the collector bees were captured iin the nest entrance with sterile bags and put to walk on agar platescontaining YMA. Yeast isolates were identified by molecular methods using DNA extraction, PCR fingerprinting with primer EI-1 and sequencing of D1/D2 region of the gene 26S rDNA uing primers NL-1 and NL-4 of representative strains. Functional characters were tested as carbohydrate assimilation, osmotolerance and acid tolerance, and resistance to 37°C and 40°C for yeasts isolated from Scaptorigona postica. Among all stingless bees, 62 yeast species belonging to 18 genera of Ascomycota and six Basidiomycota were identified, with a higher frequency ofTorulaspora delbrueckii, Candida apicola, Pichia membranifaciens, Pichia kluyveri and Starmerella meliponinorum that represented 41% of the strains. Among these, C. apicola and S. meliponinorum are frequent in stingless bees, and the others are commonly isolated from sugary substrates, indicating that the bees vector yeasts from the enviroments where they collect nectar and pollen. Significant differences in the yeast composition occur between Meliponini and trigonini, indicating different strategies of visitation in the substrates colonized by yeasts. Also each bee species carries different yeast communities, indicating a selective and different collecting habit. Functional characters of 52 yeasts isolated from S. postica revealed that most assimilate simple sugars galactose, maltose, celobiose, and trealose, bu only ¼ of them assimilate sucrose and xylosis. Assimilation of starch and mellibiose was uncommon. Ethanol was assimilated by 36,53% of the yeasts but acetona, metanol and isopropanol were less frequently assimilated. Most yeasts was fermentative, osmophillic and resistant to acetic acid which indicates an adaptation to high sugar concentrations and the fermentative environment.

Dans l'optique d'une organologie de la performance, on commence par élaborer, autour de la notion de système haptique d'un instrument de musique, un cadre taxinomique et une typologie aboutissant à un questionnement sur l'identité conceptuelle d'un instrument-objet. Une approche inductive sur le cas exemplaire de la guitare permet alors de définir une distance potentielle dans l'interaction instrument/instrumentiste ; puis, par modélisation d'extraits de pièces musicales, de considérer l'optimisation gestique comme un argument de distanciation qui consiste en une abstraction dans le champ logique de l'espace haptique (géométrisation). Pour finir, on rend compte de l'aperception du musical par l'instrumentiste, dans le cadre d'une exécution et au travers de son instrument, par un modèle dichotomique où les concepts de processus de solmisation et de vectorisation s'avèrent proportionnels aux aspects stylistiques des œuvres et de leurs interprétations. / From the perspective of an organology of performance, we first developed, around the concept of haptic system for a musical instrument, a taxonomic framework and typology leading to a questioning about the conceptual identity of an instrument-object. An inductive approach to the exemplary case of the guitar allows us to define a potentially distance in the interaction instrument/instrumentalist ; then, by modeling excerpts of musical works, to consider gestural optimization as an argument of distancing which is an abstraction in the logical field of haptic space (geometric). Finelly, we report the apperception of musical by the instrumentalist, as part of a performance and through his instrument, with a dichotomic model where the concepts of solmisation process and vectorization are proportional to the stylistic aspects of the works and their interpretations.

Le sujet de thèse concerne l’immunothérapie induite par des glycolipides synthétiques dont le chef de file est le KRN7000. Ce composé montre une activité à stimuler le système immunitaire renforçant l’action antitumorale. Cependant, comme la plupart des principes actifs, le KRN 7000 n’est pas spécifique des cellules tumorales. Pour pallier ce manque de spécificité, nous avons envisagé de coupler des glycolipides à un agent ciblant des cellules tumorales selon deux approches. La première a consisté à lier de manière covalente l’agent ciblant au glycolipide via un espaceur, ce qui a permis d’évaluer si le greffage de cet immunostimulant sur l’agent ciblant ne perturberait pas la reconnaissance par le récepteur membranaire. Concernant la seconde approche, une étude préliminaire reposant sur le relargage du KRN7000 a été abordé en préparant une prodrogue du glycolipide. Un autre problème du KRN7000 est qu’il n’est pas sélectif vis-à-vis de deux voies d’activation du système immunitaire. Pour pallier ce problème, la synthèse de nouveaux analogues C-glycosidiques d’alpha-galactosylcéramides plus stables et plus sélectifs de la voie Th1 a été envisagée. La stratégie de synthèse met en œuvre une cycloaddition 1,3-dipolaire entre un C-vinyl glycoside et une nitrone. Dans un premier temps, une étude méthodologique de cette réaction a d’abord été réalisée. Dans un deuxième temps, la fonctionnalisation du cycle isoxazolidine puis son ouverture devrait permettre d’accéder aux analogues ciblés. / This PhD work concerns glycolipid-induced activation of immune system with KRN7000 as lead compound. This latter has shown its ability to stimulate NKT cells which are T cells of the immune system resulting in potent antitumor activity. However, like lots of drugs, KRN7000 is not specific for tumor cells. To tackle this lack of specificity, we plan to graft glycolipids to a targeting agent for tumor cells following two approaches. The aim of the first one was to bind covalently the glycolipid to the targeting agent in order to determine the effect of the glycolipid grafting onto the targeting agent on the recognition by the membrane receptor. Regarding the second approach, a preliminary study based on the KRN7000 release was performed by synthesizing a glycolipid prodrug. Another drawback of the KRN7000 is the lack of selectivity towards two ways of activation of the immune system. In order to favor the Th1 immune response, the synthesis of new C-glycosidic analogues of alpha-galactosylceramides was implemented. The synthetic strategy has involved a 1,3-dipolar cycloaddition between a C-vinyl glycoside and a nitrone. First, a methodologic study about this reaction was performed. Then functionalization of the obtained isoxazolidine ring and the N-O bond cleavage should lead to the expected original analogs.