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Developing the new paradigm of “meta-plant pathogens” by studying the compositional and metabolomic dynamics of a synthetic community, named Meta-Fusarium, exposed to abiotic and biotic perturbations
No full textFusarium species are causative agents of Fusarium head blight (FHB), a devastating fungal disease affecting cereal crops worldwide. FHB causes yield losses and grain contamination with mycotoxins (type A and B trichothecenes, zearalenone, enniatins, beauvericin), posing significant health and food safety concerns. Several Fusarium species occupying the same ecological niche during infection likely interact, modulating FHB outcomes, including symptoms and mycotoxin contamination. However, most of the studies so far focused on a single Fusarium species, particularly F. graminearum, which has proven to be insufficient to develop agronomic practices allowing for ensuring the level of mycotoxins in compliance with the EU regulation (2023/915), and also, for the comprehensive understanding of the FHB disease process, including mycotoxin accumulation in wheat crops. Through this postulate, the works realized in this thesis tried to go beyond a reductionist approach and the paradigm “one species = one disease” for studying FHB-associated species. By hypothesizing that the observed mycotoxin contaminations might result from the global metabolism of a blend of Fusarium species in interaction, we aimed to develop a new approach via a first proof of concept of a Fusarium Synthetic community (SynCom), named Meta-Fusarium, composed of the most common Fusarium species in Europe (F. graminearum, F. culmorum, F. poae, F. avenaceum, F. sporotrichioides, F. langsethiae, F. tricinctum), with one strain per species.The Meta-Fusarium SynCom was analyzed using a combination of quantitative PCR (qPCR) to track strain compositional dynamics and targeted/untargeted metabolomics to characterize metabolic outputs, including mycotoxins. Results obtained during this thesis highlight that the sum of individual isolates does not predict the collective behavior of the FHB disease complex. It revealed strong competitive interactions within the Meta-Fusarium SynCom, where F. culmorum predominates, followed by F. graminearum, and to a lesser extent F. poae. Furthermore, the metabolomic outcomes demonstrated that strain-specific metabolites, including mycotoxins, were differentially modulated by interspecies interactions. Notably, metabolite production did not simply reflect additive single-strain behavior, with certain metabolomic features suppressed or enhanced, or transformed in response to the presence of other Fusarium strains. External factors, including temperature, oxidative stress, and antifungal molecule (ferulic acid) exposure, further reshaped Fusarium interactions, modulating the composition between F. culmorum and F. graminearum, where a shift was observed and consequently the mycotoxin outcomes. Lastly, differential early developmental stage (germination rate) prior to inoculation critically influences competitive dynamics and metabolic outcomes.Overall, this thesis establishes the first proof of concept for using synthetic Fusarium communities to dissect the ecological complexity of FHB. The Meta-Fusarium SynCom provides a modular and reproducible framework to study interspecies interactions, bridging the gap between reductionist single-species approaches and the complex realities of FHB in the field. In perspectives, it aimed to provide new insights into FHB disease processes in order to predict future outbreaks and to develop new integrated practices to fight the mycotoxin contaminations.Les espèces de Fusarium sont les agents responsables de la fusariose de l’épi (FHB), une maladie fongique dévastatrice affectant les cultures de céréales dans le monde entier. La FHB entraîne des pertes de rendement et la contamination des grains par des mycotoxines (trichothécènes de type A et B, zéaralénone, enniatines, beauvéricine), représentant un risque majeur pour la santé et la sécurité alimentaire. Plusieurs espèces du genre Fusarium occupant la même niche écologique pendant l’infection interagissent probablement entre elles, modulant les résultantes de la maladie, y compris les symptômes et la contamination en mycotoxines. Cependant, la plupart des études à ce jour se sont concentrées sur une seule espèce de Fusarium, en particulier F. graminearum, ce qui s’est avéré insuffisant pour développer des pratiques agronomiques permettant d’assurer le niveau de mycotoxines conformément au règlement de l’UE (2023/915), ainsi que pour une compréhension complète des processus de la FHB, y compris l’accumulation de mycotoxines dans les cultures céréalière.Sur cette base, les travaux réalisés dans cette thèse ont tenté de dépasser l’approche réductionniste et le paradigme « un isolat = une maladie » pour l’étude des espèces associées à la FHB. En émettant l’hypothèse que les contaminations observées par les mycotoxines pourraient résulter du métabolisme global d’un mélange d’espèces de Fusarium en interaction, nous avons visé à développer une nouvelle approche via une première preuve de concept d’une communauté synthétique de Fusarium (SynCom), nommée Meta-Fusarium, composée des espèces de Fusarium les plus courantes en Europe (F. graminearum, F. culmorum, F. poae, F. avenaceum, F. sporotrichioides, F. langsethiae, F. tricinctum), avec une souche par espèce.La SynCom Meta-Fusarium a été analysée à l’aide d’une combinaison de PCR quantitative (qPCR) pour suivre la dynamique de composition des souches et de métabolomique ciblée/non ciblée pour caractériser les profils métabolomiques, y compris les mycotoxines. Les résultats obtenus au cours de cette thèse soulignent que la somme des isolats individuels ne permet pas de prédire le comportement collectif du complexe de la FHB. Ils ont révélé de fortes interactions compétitives au sein de la SynCom Meta-Fusarium, où F. culmorum prédomine, suivi de F. graminearum et, dans une moindre mesure, de F. poae. En outre, les analyses métabolomiques ont démontré que les métabolites spécifiques aux souches, y compris les mycotoxines, étaient modulés différemment par les interactions entre souche. Notamment, la production de métabolites ne reflétait pas simplement le comportement additif des cultures seules, où l’accumulation de certains métabolites semblait être réprimée, amplifiée ou transformée en réponse à la présence d’autres souches de Fusarium. Les facteurs externes, tels que la température, le stress oxydatif et l’exposition à une molécule antifongique (acide férulique), ont en outre remodelé les interactions entre Fusarium, modulant la composition entre F. culmorum et F. graminearum, où un changement a été observé et, par conséquent, les résultantes en termes de mycotoxines. Enfin, les différences dans le stade de développement précoce (taux de germination) avant l’inoculation influencent de manière critique la dynamique compétitive.Dans l’ensemble, cette thèse établit la première preuve de concept de l’utilisation de communautés synthétiques de Fusarium pour analyser la complexité écologique de la FHB. La SynCom Meta-Fusarium fournit un cadre modulable et reproductible pour étudier les interactions interspécifiques, comblant le fossé entre les approches réductionnistes à une seule espèce et les réalités complexes de la FHB sur le terrain. Dans une perspective future, elle vise à fournir de nouvelles connaissances sur les processus de la FHB afin de prédire les futures épidémies et de développer de nouvelles pratiques intégrées pour lutter contre la contamination par les mycotoxines
Modulation cholinergique mésopontine des comportements adaptatifs : vulnérabilité aux facteurs de stress environnementaux
No full textWe live in an ever-changing environment, where it is essential to detect situations that favor our survival and avoid those that present a threat. This ability relies on flexible decision-making processes that allow us to evaluate available options and respond appropriately. However, this flexibility is often impaired by environmental stressors, leading to increased risk-taking despite adverse consequences or overly cautious behaviors that restrict beneficial outcomes. These adaptive behaviors depend on neural networks capable of integrating both internal (bodily) and external (environmental) signals. Among these networks, cholinergic neurons of the laterodorsal tegmental nucleus (LDT), located in the brainstem, have emerged as key players in the regulation of these functions. Although the involvement of the LDT in reward and aversion has been increasingly characterized separately, its function in modulating complex behaviors that involve the simultaneous presence of both - such as decision making under risk - remains largely unexplored.This thesis is structured into three distinct parts, each addressing a specific aspect of cholinergic LDT function in the context of decision-making and environmental influences.The first part investigates how cholinergic neurons in the LDT modulate decision-making under risk. Using in vivo recordings and chemogenetic manipulations, I showed that cholinergic activity in the LDT increases during risk-taking, and that selective inhibition of these neurons promotes riskier choices. In this context, I identified an LDT cholinergic projection to the medial prefrontal cortex (mPFC), a key region for decision-making. I demonstrated that acetylcholine release in the mPFC increases during risk-taking, mirroring the activity of LDT cholinergic neurons. This evidence suggests that LDT influences cortical circuits to dynamically adjust behavior in the face of risk and uncertainty. The second part explores the effects of early-life stress (ELS) on LDT activity and its consequences on risk-related behaviors. I demonstrated that ELS led to increased risk-taking behavior, accompanied by altered the LDT activity in response to uncertainty. These findings align with clinical observations linking early adverse experiences to vulnerability toward risky or impulsive behaviors later in life. Finally, the third part examines how repeated cocaine exposure impacts the LDT and its projections to reward-related brain structures. I found that repeated exposure to cocaine selectively increased the excitability of cholinergic neurons projecting to the nucleus accumbens. Furthermore, inhibition of this projection impaired cocaine conditioning, showing that these neurons are necessary for the reinforcing effects of the drug. This highlights the role of LDT cholinergic neurons not only in natural adaptive behavior but also in pathological processes contributing to substance use disorders.Together, this work enhances our understanding of the neural mechanisms underlying adaptive behavior, highlighting the LDT as a key regulator of these functions. Moreover, these results suggest that disruptions in this system may contribute to the cognitive and emotional dysregulation observed in multiple neuropsychiatric conditions. This improved knowledge of their functions and stress sensitivity opens promising avenues for the study of neuropsychiatric disorders such as anxiety, depression, and substance or behavioral addictions, where decision-making processes are frequently impaired. It also identifies cholinergic LDT neurons as potential therapeutic targets—not only for correcting decision-making impairments observed in these conditions, but also for restoring the balance between reward-seeking and threat avoidance that is essential for adaptive behavior.Nous évoluons dans un environnement en perpétuel changement, où il est essentiel de détecter les situations favorables à notre survie et d'éviter celles qui présentent un danger. Cette capacité repose sur des processus décisionnels flexibles permettant d'évaluer les options disponibles et de réagir de manière adaptée. Toutefois, cette flexibilité peut être altérée par des facteurs de stress environnementaux, conduisant soit à une prise de risque excessive malgré les conséquences négatives, soit à des comportements trop prudents limitant les résultats bénéfiques. Ces comportements adaptatifs dépendent de réseaux neuronaux capables d'intégrer des signaux internes - issus du corps - et externes - issus de l'environnement. Parmi ces réseaux, les neurones cholinergiques du noyau laterodorsal du tegmentum (LDT), situé dans le tronc cérébral, apparaissent comme des acteurs clés dans la régulation de ces fonctions. Si leur implication dans les circuits de la récompense et de l'aversion a été décrite séparément, leur rôle dans la modulation de comportements complexes combinant les deux - comme la prise de décision sous risque - reste peu étudié. Leur sensibilité au stress et aux substances psychoactives reste également à explorer.Cette thèse est structurée en trois parties distinctes, chacune abordant un aspect spécifique de la fonction cholinergique du LDT dans le contexte de la prise de décision et des influences environnementales.La première étudie comment les neurones cholinergiques du LDT modulent la prise de décision sous incertitude. Grâce à des enregistrements in vivo et des manipulations chemogénétiques, j'ai montré une augmentation de leur activité lors de la prise de risque, tandis que leur inhibition favorise des choix plus risqués. Dans ce contexte, j'ai identifié une projection spécifique vers le cortex préfrontal médian (mPFC), région clé dans la prise de décision, où le relargage d'acétylcholine augmente lors de la prise de risque, mimant l'activité du LDT. Ces données suggèrent un rôle du LDT dans la flexibilité des comportements face au risque. La deuxième partie s'intéresse aux effets du stress précoce sur l'activité du LDT et les comportements à risque. Le stress précoce augmente la prise de risque et modifie l'activité du LDT face à l'incertitude, en accord avec des observations cliniques liant stress infantile a la vulnérabilité aux comportements impulsifs à l'âge adulte. Enfin, la troisième partie explore l'impact d'une exposition répétée à la cocaïne sur les neurones cholinergiques du LDT et leurs projections vers les circuits de la récompense. L'excitabilité des neurones projetant au noyau accumbens est augmentée, et leur inhibition perturbe le conditionnement à la cocaïne, démontrant leur rôle dans les effets renforçant de la drogue. Ces résultats montrent que le LDT intervient aussi bien dans le comportement adaptatif que dans les mécanismes pathologiques des troubles de l'abus de substances.Dans l'ensemble, ce travail enrichit notre compréhension des mécanismes neuronaux impliqués dans les comportements adaptatifs, en intégrant le LDT comme un régulateur clé de ces fonctions. Par ailleurs, les résultats suggèrent que la perturbation de ce système peut contribuer aux dysrégulations cognitives et émotionnelles observées dans de nombreuses pathologies neuropsychiatriques. Cette meilleure connaissance de ses fonctions et de sa sensibilité au stress ouvre des perspectives prometteuses pour l'étude des troubles tels que l'anxiété, la dépression et les addiction aux substances, où les processus décisionnels sont fréquemment altérés. Elle met également en lumière les neurones cholinergiques du LDT comme des cibles thérapeutiques potentielles, non seulement pour corriger les altérations de la prise de décision observées dans ces pathologies, mais aussi pour restaurer l'équilibre entre recherche de récompense et évitement du danger, indispensable à un comportement adaptatif
Étude expérimentale et modélisation par éléments discrets des premiers stades de frittage de céramiques à base de silice
No full textThis collaborative study between IRCER and CEA-DAM Le Ripault aims to characterize and model the sintering behavior of porous silica-based ceramic structures shaped by uniaxial pressing and stereolithography. These refractory structures are specifically designed for thermal insulation applications.The sintering stage is crucial, as it involves complex phenomena such as consolidation, densification, and granular rearrangement. These phenomena strongly influenced by the initial organisation of the granular compact. A key aspect in understanding these mechanisms lies in the analysis of the mesostructure, composed of several thousand of particles interacting with each other through mechanical contacts. These numerous interactions progressively led to the formation of bridges between particles during the sintering cycle.In this study, a discrete element modeling approach was developed to deepen the understanding of the sintering behavior of ceramics. The development of this numerical tool relies on detailed knowledge of material transport mechanisms and the associated driving forces. These forces govern the kinetics of granular rearrangement and the formation of interparticle bridges during the early stages of granular compact sintering. The simulations were carried out using the discrete element calculation code GranOO.To this end, a commercial amorphous spherical silica powder with micrometric particle size was selected. The various phases of this work initially involved an in-depth characterization of the selected raw material, followed by the study of the shaping processes. The thermal and sintering behavior of the resulting green pellets were also analyzed, prior to the development of a discrete element numerical model dedicated to simulating the viscous sintering of silica glass. This model makes it possible to simulate the consolidation phase, and even the densification of the granular packing. In order to improve its robustness, digital twins of the initial microstructures of the raw materials were reconstructed from FIB/SEM images. For this purpose, a machine learning algorithm was implemented to facilitate the recognition of particles based on their position, shape, and size. These digital twins were then used as the basis volume for the simulations. The reliability of the developed model was verified by comparing the numerical results to the experimental data obtained at both macroscopic and microscopic scales. This validation was obtained by comparing the sintering behavior, microstructural evolution and effective properties using a set of FIB/SEM sintered microstructures.Cette étude collaborative entre l'IRCER et le CEA-DAM Le Ripault vise à caractériser et à modéliser le comportement au frittage de structures céramiques poreuses à base de silice, mises en forme par pressage uniaxial et par stéréolithographie. Ces structures réfractaires sont spécifiquement conçues pour des applications d’isolation thermique. L'étape du frittage est cruciale, car elle met en jeu des phénomènes complexes, tels que la consolidation, la densification et le réarrangement granulaire. Un élément clé pour comprendre ces mécanismes réside dans l’analyse de la méso-structure, constituée de quelques milliers de particules interagissant entre elles par l’intermédiaire de contacts mécaniques. Ces interactions multiples conduisent progressivement à la formation de ponts entre les particules au cours du cycle thermique de frittage.Dans cette étude, une approche de modélisation par éléments discrets a été développée afin d’approfondir la compréhension du comportement au frittage des céramiques. Le développement de cet outil numérique repose sur une connaissance fine des mécanismes de transport de matière et des forces motrices associées. Ces forces gouvernent la cinétique du réarrangement granulaire et la formation de ponts interparticulaires lors des premières étapes de consolidation du compact granulaire. Les simulations ont été menées à l’aide du code de calcul par éléments discrets GranOO.Pour cela, une poudre de silice commerciale amorphe, sphérique et de granulométrie micrométrique a été sélectionnée. Les différentes phases de ce travail ont consisté, dans un premier temps, en une caractérisation approfondie de la matière première retenue, puis en l'étude des procédés de mise en forme de la poudre de silice. L'analyse du comportement thermique et au frittage des pastilles crues obtenues a également été menée, avant la construction d’un modèle numérique par éléments discrets dédié à la simulation du frittage par écoulement visqueux du verre de silice. Ce modèle permet de modéliser la phase de consolidation, voire de densification, de l'empilement granulaire. Afin d'améliorer la robustesse du modèle numérique, des jumeaux numériques des microstructures initiales ont été reconstruits à partir d'images FIB/MEB. À cette fin, un algorithme d'apprentissage a été mis en œuvre, facilitant la reconstruction des microstructures numériques qui ont ensuite servi de volume de base aux simulations visant à comparer les comportements au frittage des pastilles crues. La fiabilité du modèle développé a été vérifiée en confrontant les résultats numériques aux données expérimentales obtenues aux échelles macroscopique et microscopique. Cette validation s’est appuyée sur la comparaison du comportement au frittage, de l'évolution microstructurale et des propriétés effectives, grâce à un ensemble d’images FIB/MEB acquises durant les phases de consolidation et de densification
Matériaux Oxydes comportant des cations plurivalents volumineux : recherche de nouveaux électrostrictifs géants
No full textThis thesis is part of ongoing research into the development of new electrostrictive materials. Electrostriction refers to the ability of a ceramic material to deform under the application of an electric field. This phenomenon arises from the local displacement of charge carriers within the crystal structure.Electrostrictive materials are considered promising candidates for use as transducers and actuators, particularly in devices such as sonars and microphones. Currently, piezoelectric materials of the PZT type (Pb(Zr₁-ₓTiₓ)O₃) are the most commonly used in such applications. However, their lead-based composition does not comply with European REACH (Registration, Evaluation and Authorization of Chemicals) and RoHS (Restriction of Hazardous Substances in Electrical and Electronic Equipment) regulations.Recent studies have shown that some structures, which are well known for their efficient oxide ion conduction (O²⁻) at high temperatures—such as doped ceria or LAMOX materials (La₂Mo₂O₉)—also exhibit giant electrostriction at room temperature. To explain this behavior, researchers have suggested the role of the mobility of large oxide ions (r ≈ 1.4 Å).In this continuity, we proposed to explore this hypothesis by extending the study to structures that are also capable of accommodating large cationic charge carriers, such as lanthanide cations Ln³⁺ (r ≈ 1.3 Å).The objective of my PhD work was to highlight the relationships between the local environment of charge carriers (site occupancy rate, coordination number, type of polyhedron formed, distortions, tilt angles, etc.), the microstructure, and the electrical properties (conductivity, permittivity, and electrostriction). To this end, I mainly focused on compounds belonging to the perovskite structural family, which are often characterized by an incomplete cationic sublattice, potentially favorable to ionic mobility. The compounds studied include perovskites with formulations Ln₀.₃₃BO₃, Ln₀.₅Na₀.₅TiO₃, LaₓSr₁-₃ₓ/₂TiO₃, and NdₓSr₁-₃ₓ/₂TiO₃ for 0 < x < 0.3, where Ln = La, Ce, Pr, Nd, Gd and B = Ta or Nb.To this end, I first undertook the synthesis and densification of all the aforementioned compounds, followed by their crystallographic characterization using X-ray and electron diffraction. The microstructures were analyzed by scanning electron microscopy (SEM). Complex impedance spectroscopy was used to identify the charge carriers responsible for the observed electrical phenomena (conduction, polarization). This study of electrical properties was further enhanced through close collaborations with researchers from Vilnius University and CentraleSupélec.In parallel, a study was initiated on another type of structure: the pyrochlore structure, which is a superstructure of the fluorite-type (such as gadolinium-doped ceria), with the formulation Gd₂-ₓErₓTi₂O₇ for 0 < x < 2.Cette thèse s’inscrit dans le cadre de la recherche de nouveaux matériaux électrostrictifs. L’électrostriction désigne la capacité d’une céramique à se déformer sous l’application d’un champ électrique. Ce phénomène résulte du déplacement local des porteurs de charges à l’intérieur de la structure cristalline.Les matériaux électrostrictifs sont prometteurs pour être utilisés comme transducteurs et actionneurs, notamment dans les sonars et les microphones. Aujourd’hui, les matériaux piézoélectriques de type PZT (Pb(Zr₁-ₓTiₓ)O₃) restent les plus employés dans ces dispositifs. Toutefois, leur composition à base de plomb ne respecte pas les réglementations européennes REACH (Registration, Evaluation and Authorization of Chemicals) et RoHS (Restriction of Hazardous Substances in Electrical and Electronic Equipment).Des recherches récentes ont révélé que certaines structures connues pour leur bonne conduction anionique par O²⁻ à haute température, comme la cérine dopée ou les matériaux LAMOX (La₂Mo₂O₉), présentent également des propriétés d’électrostriction géante à température ambiante. Pour interpréter ce comportement, les auteurs évoquent la mobilité des ions oxydes de grande taille (r ≈ 1,4 Å).Dans cette continuité, nous proposions d’explorer cette hypothèse en élargissant l’étude à des structures susceptibles d'accueillir également des porteurs de charge cationiques volumineux, tels que les cations lanthanides Ln3+ (r ≈ 1,3 Å).L’objectif de mon travail de thèse était ainsi de mettre en évidence les relations entre l’environnement local des porteurs de charges (taux d’occupation de site, coordinence, type de polyèdre formé, distorsions, angles de tilt, etc.), la microstructure et les propriétés électriques (conduction, permittivité et électrostriction). Dans ce but, je me suis intéressé principalement à des composés appartenant à la famille structurale des pérovskites, la plupart du temps, caractérisés par un sous-réseau cationique incomplet, potentiellement favorable à la mobilité ionique. Les composés en question sont des pérovskites de formulation Ln₀,₃₃BO₃, Ln₀,₅Na₀,₅TiO₃, LaₓSr₁-₃ₓ/₂TiO₃ et NdₓSr₁-₃ₓ/₂TiO₃ pour 0 < x < 0,3 avec Ln = La, Ce, Pr, Nd, Gd et B = Ta ou Nb.Pour cela j’ai d’abord entrepris la synthèse été la densification de l’ensemble des composés susnommés puis leurs caractérisations cristallographiques par diffractions des rayons X et des électrons. Les microstructures ont été analysées par microscopie électronique à balayage (MEB). La spectroscopie d’impédance complexe a permis d’identifier les porteurs de charge responsables des phénomènes électriques (conduction, polarisation). Enfin cette étude des propriétés électriques obtenues a été complétée grâce à la mise en place d’étroites collaborations avec des chercheurs de l’Université de Vilnius et de CentraleSupélec.Une étude a également été amorcée sur un autre type de structure : la structure pyrochlore qui est une surstructure de la fluorine (structure de la cérine dopée gadolinium) avec une formulation Gd₂-ₓErₓTi₂O₇ pour 0 < x < 2
Hétérogénéité des populations microbiennes due au caractère stochastique des divisions cellulaires : modélisation individu-centrée et inférence sur des études de cas
No full textHeterogeneity of isogenic cellular populations is a phenomenon ubiquitously observed across cell species. It stems from the variability affecting cellular processes at an individual level. This variability is commonly classified into intrinsic and extrinsic noise, referring to randomness inherent in or indirectly affecting fundamental processes of the cell such as, in particular, gene expression. Both are studied through experiments with single-cell resolution, yielding snapshots of the population traits or single-cell time-course profiles. The obtained data are then employed to develop mathematical models exploring the noise sources at play. In this work we focus on sources of variability directly related with cell division. Taking an individual-based modelling approach, we explore how randomness propagates through generations and results in populationheterogeneity. We do so from two different modelling viewpoints, statistical and mechanistic, relative to analysis and inference problems motivated by real-world experimental datasets.The first part of the work focuses on the statistical modelling of stochastic inheritance of individual-cell traits at cell division. It explores how correlations across divisions reflect into variability of growing cell populations, developing methods to reconstruct the inheritance statistics from experimental measurements of the evolution of variability along generations. The inference methods are evaluated in simulation for both direct measurements of the traits of interest and for indirect measurements of gene expression kinetic parameters. The latter scenario is motivated by and applied to literature datasets of osmotic shock response in yeast. Results demonstrate the potential of the method and also highlight challenges in the application to real data.In the second part of the thesis, we concentrate on the common lab scenario where engineered plasmids carry a resistance marker for the positive selection of plasmid-bearing cells. We investigate how regulation of plasmid synthesis and repartition at cell division shape plasmid abundance and loss in a population growing in selective medium. We start from an existing stochastic model that successfully reproduces data for a weakly regulated plasmid, but fails to do so for a tightly regulated plasmid. We propose an individual-based modelling framework explicitly accounting for regulation of plasmid repartition at division. We show that provided suitable choices for the modelling of plasmid synthesis, our framework is capable to reproduce experimental data from the different plasmid types.Our work thus gives methodological contributions from the viewpoint of the mechanistic analysis and the statistical inference of individual-based models of cell population growth. With the first contribution, we notably advance the state-of-the-art on the inference of inheritance effects from data lacking lineage information, with potential impact beyond the specific gene expression case study. With the second, we gain new insight on the role of plasmid partitioning mechanisms in shaping resistance to selective media, with perspectives for bioengineering applications.L’hétérogénéité des populations cellulaires isogéniques est un phénomène universellement observé, quelle que soit l’espèce cellulaire. Elle découle de la variabilité qui affecte les processus cellulaires au niveau individuel. Cette variabilité est généralement classée en bruit intrinsèque et extrinsèque. Le bruit intrinsèque fait référence aux événements stochastiques se produisant dans une cellule et responsables de processus cellulaires tels que l’expression génique. Le bruit extrinsèque, quant à lui, est lié à des conditions physiologiques qui fluctuent d’une cellule à l’autre et dans le temps, affectant indirectement la dynamique des processus, comme les différences dans le cycle cellulaire, la croissance cellulaire, le partage du contenu moléculaire lors de la division cellulaire, etc. Ces deux types de bruits sont étudiés par le biais de dispositifsexpérimentaux permettant d’observer les cellules à l’échelle individuelle, fournissant des données instantanées sur l’état de la population ou des observations au cours du temps. Les données obtenues sont ensuite utilisées pour développer des modèles mathématiques afin d’explorer les différentes sources de bruit en jeu. Dans ce travail, nous nous concentrons sur les sources de variabilité directement liées à la division cellulaire. En adoptant une approche de modélisation individu-centrée, nous explorons comment l’aléa se propage à travers les générations et génère l’hétérogénéité de la population. Pour ce faire, nous adoptons deux points de vue de modélisationdifférents, statistique et mécanistique, afin de résoudre des problèmes d’analyse et d’inférence motivés par des données expérimentales.La première partie de ce travail se concentre sur la modélisation statistique de la stochasticité de l’héritabilité des traits cellulaires individuels lors de la division cellulaire. Elleexplore comment les corrélations entre les générations se reflètent dans la variabilité des populations cellulaires en croissance, en développant des méthodes pour reconstruire les statistiques d’héritabilité à partir de mesures expérimentales des dynamiques de la variabilité au fil des générations. Les méthodes d’inférences associées au modèle sont évaluées par simulation, à la fois pour la mesure directe des traits cellulaires d’intérêts et pour des mesures indirectes de paramètres cinétiques impliqués dans l’expression génique. Ce dernier scénario est motivé par des données d’expression génique de réponse de la levure à des chocs osmotiques, sur lesquelles nous appliquons notre méthode.Dans la deuxième partie de la thèse, nous nous concentrons sur un scénario de laboratoire courant où des plasmides modifiés portent un marqueur de résistance afin de favoriser leur croissance dans un milieu présentant une pression de sélection. Nous étudions comment la régulation de la synthèse et de la répartition des plasmides lors de la division cellulaire impacte l’abondance et la perte des plasmides dans une population qui se développe dans un milieu sélectif. Nous partons d’un modèle stochastique existant qui reproduit avec succès des données pour un plasmide faiblement régulé, mais qui ne parvient pas à le faire pour un plasmide fortement régulé. Nous proposons un cadre de modélisation individu-centré qui tient explicitement compte de la régulation de la répartition des plasmides lors de la division. Nous montrons qu’avec des choix appropriés pour la modélisation de la synthèse des plasmides, notre modèle est capable de reproduire les données expérimentales pour différents types de plasmides.Notre travail apporte ainsi des contributions méthodologiques du point de vue de l’analyse mécanistique et de l’inférence statistique des modèles individu-centrés de croissance de population cellulaire. Avec la première contribution, nous étoffons l’état de l’art sur l’inférence des effets d’héritabilité à partir de données dépourvues d’informations sur les lignées cellulaires, avec un impact potentiel au-delà du cas d’étude spécifique de l’expression génique. Notre seconde contribution permet d’obtenir un nouvel aperçu du rôle des mécanismes de répartition des plasmides dans le façonnement de la résistance aux milieux sélectifs, avec des perspectives pour des applications en bio-ingénierie
Plongements isométriques et conformes de surfaces dans des variétés lorentziennes
No full textThis thesis addresses questions of flexibility and rigidity of conformal and isometric embeddings of surfaces in semi-Riemannian manifolds.The first part concerns conformal embeddings of closed Riemann surfaces in pseudo-Riemannian manifolds of dimension three or higher. Classical results, starting with those of Garsia, have established that any Riemann surface admits a smooth conformal embedding in 3-dimensional Euclidean space. In this work, we extend these results to the pseudo-Riemannian setting, showing that the only restriction is the existence of a spacelike embedding. However, this flexibility disappears when curvature constraints are imposed: in the case of quotients of the (2+1)-dimensional timelike cone by a cocompact Fuchsian group, we show that the conformal structures that can be realized by metrics with negative curvature form a relatively compact set in Teichmüller space.The second part deals with C^1-isometric embeddings in Lorentzian spaces. By generalizing the Nash-Kuiper theorem, we show that any compact Riemannian manifold admitting a long spacelike embedding in a pseudo-Riemannian manifold can be C^0-approximated by a C^1-isometric embedding. In both parts, we use convex integration methods to construct the embeddings.Cette thèse aborde des questions de flexibilité et de rigidité des plongements conformes et isométriques de surfaces dans des variétés semi-riemanniennes. La première partie concerne les plongements conformes de surfaces de Riemann fermées dans des variétés pseudo-riemanniennes de dimension trois ou plus. Les résultats classiques, à commencer par ceux de Garsia, ont établi que toute surface de Riemann admet un plongement lisse et conforme dans l'espace euclidien de dimension 3. Dans ce travail, on étend ces résultats au cadre pseudo-riemannien, montrant que la seule restriction est l'existence d'un plongement de type espace. Cependant, cette flexibilité disparaît lorsqu'on impose des contraintes de courbure : dans le cas de quotients du cône de temps de dimension 2+1 par un groupe fuchsien cocompact, on montre que les structures conformes qui peuvent être réalisées par des métriques à courbure négative forment un ensemble relativement compact dans l'espace de Teichmüller. La seconde partie porte sur les plongements isométriques C^1 dans des espaces lorentziens. En généralisant le théorème de Nash-Kuiper, on montre que toute variété riemannienne compacte admettant un plongement de type espace long dans une variété pseudo-riemannienne peut être C^0-approchée par un plongement isométrique C^1. Dans les deux parties, on utilise des méthodes d'intégration convexe pour construire les plongements
De la solution au réseau poreux : contrôler la morphologie et les propriétés des aérogels de cellulose
No full textAerogel materials exhibit unique characteristics such as low density, open porosity, and a high internal specific surface area. These features make them highly desirable for diverse applications such as thermal insulation, environmental remediation, filtration, catalysis, energy storage, sensing technologies, and space exploration. Traditionally, aerogels are synthesized from silica, metal oxides, or synthetic polymers, relying either on costly raw materials such as silica or petroleum-based chemicals, along with expensive and energy-intensive manufacturing processes.In the early 21st century, a new class of aerogels emerged: they are based on polysaccharides, possessing reduce environmental footprint and unlocking aerogels' use in life sciences (biomedical, pharmaceutical, food, and cosmetics). Among various polysaccharides, cellulose stands out as one of the very promising raw materials for aerogel production due to its abundance, renewability, non-competition with food sources and biodegradability. Despite these advantages, cellulose-based aerogels, as well as other bio-aerogels, have struggled to find widespread applications. This is attributed to several drawbacks, such as long production process relying on diffusion-driven phase separation and use of low- or high-pressure technology needed for drying. Cellulose aerogels also present some structural limitations: for example, the presence of large macropores and aggregated structures compromise thermal insulation performance.This thesis explores the correlations between processing conditions and properties of porous cellulose-based materials made via dissolution-coagulation and drying pathway. The process involves microcrystalline cellulose dissolution, aqueous NaOH is used as an easy to recycle non-toxic cellulose solvent. Dissolution is followed by an optional gelation step, after which solvent exchange occurs via diffusion. This process induces phase separation and cellulose self-aggregation into a three-dimensional network with non-solvent in the pores. After an optional further exchange with other non-solvents, the coagulated gel is dried, usually with supercritical CO2, to obtain the aerogel.Currently, aerogel production largely relies on trial-and-error approaches, limiting advancing cellulose aerogels towards practical applications. The goal of this thesis is thus a systematic examination and understanding of the impact of various non-solvents and of drying conditions on the morphology and properties of cellulose, targeting aerogel-like materials.Several critical issues will be addressed in this thesis. The influence of coagulation non-solvent on the morphology of the porous network will be investigated. Special attention will be given to evaporative drying and the relationship between the properties of the precursor before drying and those of the final dried material. Evaporative drying presents a simple and scalable alternative to supercritical drying; however, capillary pressure must be managed to prevent structural collapse. Achieving aerogel-like properties through evaporative drying requires control of the coagulated gel morphology and drying conditions. Additionally, efforts will be made to chemically modify cellulose to impart hydrophobicity to the aerogels. Finally, the impact of porous material morphology on the diffusion-driven release kinetics for drug-delivery applications will be evaluated.We aim to control the final properties of cellulose aerogels and aerogel-like materials by deepening our understanding of the processing steps involved. This study prioritizes the use of simple techniques, environmentally friendly and low-toxicity compounds, and scalable production methods to reduce manufacturing costs and environmental impact.Les aérogels possèdent des caractéristiques singulière, une faible densité, une porosité ouverte et une grande surface spécifique. Ces propriétés les rendent attractifs pour diverses applications, notamment l'isolation thermique, la dépollution, la filtration, la catalyse, le stockage d'énergie, les capteurs et l'exploration spatiale. Traditionnellement, les aérogels sont synthétisés à partir de silice, d'oxydes métalliques ou de polymères synthétiques, impliquant l'utilisation de matières premières coûteuses (comme la silice ou des produits pétrochimiques) et des procédés de fabrication énergivores et onéreux.Au début du XXIe siècle, un nouveau type d'aérogels à base de polysaccharides a émergé, possédant une empreinte environnementale réduite et ouvrant des perspectives dans le biomédical, la pharmaceutique, l'alimentation et le cosmétique. Parmi les différents polysaccharides, la cellulose est une matière première prometteuse en raison de son abondance, sa renouvelabilité, sa non-compétition avec les ressources alimentaires et sa biodégradabilité. Malgré ces avantages, les aérogels de cellulose peinent à trouver des applications à grande échelle. Cela s'explique par plusieurs contraintes, notamment un processus de production long reposant sur la diffusion et l'utilisation de technologies de séchage sous basse ou haute pression. De plus, les aérogels de cellulose présentent des limitations structurelles, comme la présence de macropores de grande taille et d'agrégats important, ce qui affecte leurs performances en isolation thermique.Cette thèse explore les corrélations entre les conditions de préparation et les propriétés des matériaux poreux à base de cellulose obtenus par dissolution-coagulation et séchage. Le procédé implique la dissolution de cellulose microcristalline dans une solution aqueuse de soude, un solvant non toxique et recyclable. Après dissolution, une étape de gélification peut être réalisée, suivie d'un échange de solvant par diffusion avec un non-solvent. Ce processus entraîne une séparation de phase et une agrégation de la cellulose en un réseau tridimensionnel. Après un éventuel échange supplémentaire avec d'autres non-solvants, le gel coagulé est généralement séché en utilisant du CO₂ supercritique pour obtenir l'aérogel.À l'heure actuelle, la production d'aérogels repose sur une approche empirique, freinant leur développement pour des applications concrètes. L'objectif de cette thèse est donc d'étudier de manière systématique l'impact des différents non-solvants et des conditions de séchage sur la morphologie et les propriétés de la cellulose en vue de produire des matériaux de type aérogel.Plusieurs aspects critiques seront abordés. L'influence du non-solvant de coagulation sur la morphologie du réseau poreux sera analysée, en mettant un accent particulier sur le séchage par évaporation et la relation entre les propriétés du précurseur avant séchage et celles du matériau final. Le séchage évaporatif constitue une alternative simple et évolutive au séchage supercritique, mais il nécessite de maîtriser la pression capillaire pour éviter l'effondrement structurel. Obtenir des propriétés comparables à celles des aérogels par séchage évaporatif exige donc un contrôle précis de la morphologie du gel coagulé et des conditions de séchage. De plus, des modifications chimiques seront envisagées pour rendre les aérogels hydrophobes. Enfin, l'impact de la morphologie poreuse sur les cinétiques de libération contrôlée de médicaments sera évalué.L'objectif est de mieux contrôler les propriétés finales des aérogels de cellulose et des matériaux apparentés en approfondissant la compréhension des étapes de traitement. Cette étude privilégie des techniques simples, des composés à faible toxicité, ainsi que des méthodes de production industrialisable afin de réduire les coûts de fabrication et l'impact environnemental des aérogels de cellulose
Faciliter les collaborations humains-robots en téléopération haptique, des approches de contrôle en autonomie partagée
No full textShared control frameworks assist human operators by blending their commands with autonomous, goal-oriented trajectories. However, conventional blending techniques often fail to guarantee the feasibility of the resulting motion or the optimality of the combined decision. This thesis addresses two principal gaps in shared control: 1) the lack of a blending arbitrator that unifies predictive foresight with verifiable safety in a computationally tractable manner, and 2) the flawed assumption that the autonomous assistance is correct, which leads to performance degradation and user-robot conflict when the system’s world model is misaligned with reality. This work presents a control architecture that resolves both challenges. First, to address the arbitration gap, we formulate blending as a constrained optimal control problem. A Model Predictive Control for Blending (MPC-B) framework is proposed to compute a feasible blended trajectory via receding-horizon optimization, ensuring proactive compliance with all system and task constraints. Second, to address the assistance gap, we introduce a Dual-Component Adaptive Assistance Framework that corrects for model inaccuracies by treating the operator’s input as a corrective measurement. This framework integrates a real-time Adaptive Kalman Filter to compensate for local, transient errors and an online N-Point Procrustes Analysis module to learn and correct for global, systematic misalignments over time. The proposed architecture is evaluated in two human-in-the-loop teleoperation studies. The experimental results demonstrate the superiority of the proposed frameworks compared to conventional blending and unassisted teleoperation. The MPC-B controller significantly improved safety by eliminating kinematic constraint violations, while the adaptive assistance framework successfully overcame significant model errors to improve task efficiency beyond unassisted capabilities. Taken together, the results validate the integrated architecture as a solution for safer and more effective human-robot collaboration, yielding quantifiable improvements in task performance, interaction quality, and operator workload.Les cadres de contrôle partagé assistent les opérateurs humains en fusionnant leurs commandes avec des trajectoires autonomes orientées vers un objectif. Cependant, les techniques de fusion conventionnelles ne garantissent souvent ni la faisabilité du mouvement résultant, ni l’optimalité de la décision combinée. Cette thèse aborde deux lacunes principales du contrôle partagé : 1) l’absence d’un arbitre de fusion qui unifie la prévoyance prédictive avec une sécurité vérifiable d’une manière calculatoirement tractable, et 2) l’hypothèse erronée que l’assistance autonome est correcte, ce qui entraîne une dégradation des performances et un conflit entre l’utilisateur et le robot lorsque le modèle du monde du système est désaligné avec la réalité. Ce travail présente une architecture de contrôle holistique qui résout ces deux défis. Premièrement, pour combler la lacune de l’arbitrage, nous formulons la fusion comme un problème de contrôle optimal sous contraintes. Un cadre de Commande Prédictive pour la Fusion (MPC-B) est proposé pour calculer une trajectoire fusionnée réalisable via une optimisation à horizon fuyant, assurant une conformité proactive avec toutes les contraintes du système et de la tâche. Deuxièmement, pour combler la lacune de l’assistance, nous introduisons un Cadre d’Assistance Adaptative à Double Composante qui corrige les inexactitudes du modèle en traitant l’entrée de l’opérateur comme une mesure corrective. Ce cadre intègre un Filtre de Kalman Adaptatif en temps réel pour compenser les erreurs locales et transitoires et un module d’Analyse de Procrustes à N-points en ligne pour apprendre et corriger les désalignements globaux et systématiques au fil du temps. L’architecture proposée a été évaluée dans deux études complètes de téléopération avec des humains dans la boucle. Les résultats expérimentaux démontrent la supériorité des cadres proposés par rapport à la fusion conventionnelle et à la téléopération non assistée. Le contrôleur MPC-B a considérablement amélioré la sécurité en éliminant les violations de contraintes cinématiques, tandis que le cadre d’assistance adaptative a surmonté avec succès d’importantes erreurs de modèle pour améliorer l’efficacité de la tâche au-delà des capacités non assistées. Ensemble, les résultats valident l’architecture intégrée comme une solution robuste pour une collaboration homme-robot plus sûre et plus efficace, produisant des améliorations quantifiables en matière de performance de la tâche, de qualité de l’interaction et de charge de travail de l’opérateur
Modélisation de la géométrie du canal spinal et des réseaux neuronaux intramédullaires et analyse de la diffusion des champs électriques générés par la stimulation médullaire épidurale
No full textPain is defined by the International Association for the Study of Pain as “An unpleasant sensory and emotional experience associated with, or resembling that associated with, actual or potential tissue damage.” Chronic pain significantly affects quality of life and imposes a substantial economic burden on society. Chronic pain (lasting for more than 6 months) is often treated by pharmacotherapy, which can cause side effects and addictions. Some patients might also be refractory to such treatments. The analgesic properties of electrical fields on the nervous system have been empirically known for centuries. This understanding evolved into epidural Spinal Cord Stimulation (SCS), a therapy requiring the implantation of a lead in the epidural space, facing the spinal cord, and targeting it to achieve inhibition of pain as described in Melzack and Wall’s theory of Gate Control. Despite the proven efficacy of SCS, its success in each patient remains unpredictable. This can be attributed to the complex anatomy in which SCS evolves, comprising of many tissues and liquids whose properties are unknown, as well as targeting complex microscopic anatomy. There exists a multitude of stimulation parameters (frequency, waveform, number and arrangement of anode/cathodes) available to clinicians, but no gold standard exists in the choosing of those parameters. To this end, computational modelling, particularly through the Finite-Element Method (FEM), can be of help in gaining insight into the electrical field generated by epidural SCS in the complex space in which it is situated as well as its effects on the intricate structures of the spinal cord. To this effect, we aimed at reproducing the two-step simulations that have been developed since the works of Coburn and Sin as well as Holsheimer’s team. First the electrical field generated by SCS is computed by the FEM, that field is then applied to models of the electrical behavior of neural tissue relevant to SCS. To reproduce these works, we aimed at building a reproducible, reusable and scripted workflow. First, a geometrical representation of the spinal cord and its surroundings, as well as implanted leads, is generated using Ansys SpaceClaim. This representation was progressively refined, notably by the use of imaging resources such as the PAM50 template of the spinal cord. The electrical field is then computed using Ansys MAPDL with boundary conditions resembling the stimulation applied by SCS. The effects of the computed electrical field on axons of the dorsal columns of the spinal cord were then assessed using the NEURON solver. These methods were tested for stability and convergence and allowed for the reproduction of some known results of the literature. The influence of tissue conductivities on computed impedance was also investigated to gain insight into the effects of material properties of tissues surrounding the implanted leads. The developed methods were also able to produce results comparable to measurable data in the form of paresthesia maps. These methods were then adapted in their geometry to fit to patient specific imaging to correlate to patient-reported paresthesia. While semi-automatic model generation was achieved, model prediction showed relatively moderate agreement with patient-reported outcomes. The methods developed were also used in the context of simulation of the mechanical behavior of the implanted lead and surrounding tissues. These methods were also briefly used in the context of high frequency stimulation, simulation of Evoked Compound Action Potentials (ECAPs). Overall, this study demonstrates the potential of computational modeling in improving the predictability of SCS outcomes and provides a framework for future refinements in stimulation strategies.La douleur est définie par l’International Association for the Study of Pain comme « une expérience sensorielle et émotionnelle désagréable associée, ou ressemblant à celle associée, à un dommage tissulaire réel ou potentiel. » La douleur chronique affecte significativement la qualité de vie et et pèse économiquement sur la société. La douleur chronique est souvent traitée par la pharmacothérapie, qui peut entraîner des effets secondaires et des addictions. Certains patients peuvent également être réfractaires à ces traitements. Les propriétés antalgiques des champs électriques sur le système nerveux sont connues empiriquement depuis des siècles. Cette compréhension a conduit au développement de la Stimulation Médullaire Épidurale (SME), une thérapie nécessitant l’implantation d’une électrode dans l’espace épidural, face à la moelle épinière, et la ciblant afin d’inhiber la douleur, comme décrit dans la théorie du Gate Control de Melzack et Wall. Malgré l’efficacité prouvée de la SME, son succès chez chaque patient reste imprévisible. Cela peut être attribué à l’anatomie complexe dans laquelle la SME agit, composée de nombreux tissus et liquides dont les propriétés sont inconnues, ainsi qu’à la nécessité de cibler une anatomie microscopique complexe. Une multitude de paramètres de stimulation sont disponibles pour les cliniciens, mais aucun standard n’existe pour leur sélection. La modélisation numérique, en particulier par la méthode des éléments finis (MEF), peut être utile pour mieux comprendre le champ électrique généré par la SME dans l’environnement complexe où elle est située, ainsi que ses effets sur les tissus neuronaux de la moelle épinière. Dans cette optique, nous avons cherché à reproduire les simulations en deux étapes développées depuis les travaux de Coburn et Sin ainsi que ceux de l’équipe de Holsheimer. Tout d’abord, le champ électrique généré par la SME est calculé par la MEF, puis ce champ est appliqué à des modèles du comportement électrique des tissus neuronaux pertinents pour la SME. Afin de reproduire ces travaux, nous avons développé un processus reproductible et réutilisable. Tout d’abord, une représentation géométrique de la moelle épinière et de son environnement, ainsi que des électrodes implantées, a été générée à l’aide d’Ansys SpaceClaim. Cette représentation a été progressivement affinée. Le champ électrique généré par la stimulation est ensuite calculé à l’aide d’Ansys MAPDL. L’effet du champ électrique calculé sur les axones de la moelle épinière ont ensuite été évalués à l’aide du logiciel NEURON. Ces méthodes ont été testées pour leur stabilité et leur convergence et ont permis de reproduire des résultats connus de la littérature. L’influence des conductivités des tissus sur l’impédance calculée a également été étudiée. Les méthodes développées ont également permis de produire des résultats comparables aux données mesurables sous forme de cartes de paresthésie. Ces méthodes ont ensuite été adaptées à l’imagerie spécifique des patients afin de corréler les résultats avec les paresthésies rapportées par les patients. Bien qu’une génération semi-automatique des modèles ait été atteinte, la prédiction du modèle a montré une concordance relativement modérée avec les résultats rapportés par les patients. Les méthodes développées ont également été utilisées dans le cadre de la simulation du comportement mécanique de l’électrode implantée et des tissus environnants, ainsi que dans le cadre de nouvelles modalités de stimulation. Dans l’ensemble, ce travail montre le potentiel de la modélisation pour améliorer la prévisibilité des résultats de la SCS et propose un cadre pour de futures améliorations des stratégies de stimulation
Cartographier les controverses sur l'Anthropocène au prisme du Web anglophone (2000-2024) : contributions aux études sur les rapports entre science, technologie, et société (STS).
No full textSince the early 2000s, the concept of the Anthropocene as a new geological epoch dominated by human activities has been the subject of increasing debate in academic circles and beyond, particularly online. In what context has this notion emerged? Who is using it? What is the debate about? And how can the Web help us to shed light on the subject?This thesis proposes a controversy mapping on the Anthropocene debate through the prism of the English-speaking Web, for the period from 2000 to 2024. More specifically, it focuses on the online controversies surrounding the Anthropocene Working Group's (AWG) project for official recognition of the Anthropocene within the geological time scale. Theoretically and methodologically, it draws on the principles of Bruno Latour's controversy mapping as both a qualitative and quantitative study of a complex subject, but also on novel web crawling technologies developed within the framework of the “digital studies” axis of Bordeaux Montaigne University (UR 4426 MICA, E3D).The central ambition of this thesis is to determine the extent to which controversies about the Anthropocene are, or are not, shaping new relationships between the natural and social sciences, in the light of online traces on the subject. It is divided into five parts. The first establishes the need for an interdisciplinary dialogue combining the study of science, web analysis and ecological issues, to map these controversies. The second traces the evolution of definitions of the Anthropocene, between 2000 and 2009, based on the AWG's online bibliography. The third part proposes to use a combination of novel numerical methods to identify the main debates in scientific literature and on the Web on this subject. The fourth section analyzes the online debates surrounding the AWG between 2009 and 2024, as an attempt to redistribute the relationship between the natural and social sciences, the effects of which continue to be felt today. The final section sets out the main findings and possible extensions of this research. In short, the thesis aims to contribute to the study of the relationship between science, technology and society (STS) in this new planetary context.Depuis le début des années 2000, le concept d’Anthropocène comme nouvelle époque géologique dominée par les activités humaines suscite de plus en plus de débats dans les sphères académiques, et au-delà, notamment en ligne. Dans quel contexte cette notion est-elle apparue ? Qui sont les personnes à y faire appel ? Sur quels points les débats portent-ils ? Et en quoi le Web nous permettrait-il d’y voir plus clair à ce sujet ?Cette thèse propose une cartographie des controverses sur l’Anthropocène au prisme du Web anglophone, pour la période allant de 2000 à 2024. Plus précisément, elle se concentre sur les controverses en ligne qui entourent le projet de reconnaissance officielle de l’Anthropocène au sein de l’échelle des temps géologiques, mené par l’Anthropocene Working Group (AWG). Du point de vue théorique et méthodologique, elle s’appuie sur les principes de la cartographie des controverses de Bruno Latour comme une étude à la fois qualitative et quantitative sur un sujet complexe, mais aussi sur des technologies d’exploration du Web inédites qui ont été développées dans le cadre de l’axe « études digitales » de l’Université Bordeaux Montaigne (UR 4426 MICA, E3D).L’ambition centrale de cette thèse est de déterminer dans quelle mesure les controverses sur l’Anthropocène dessinent, ou non, de nouveaux rapports entre les sciences naturelles et sociales, à l’aune des traces en ligne à ce sujet. Pour ce faire, elle se déploie en cinq parties. La première établit la nécessité d’un dialogue interdisciplinaire combinant l’étude des sciences, l’analyse du Web, et les questions d’écologie, pour cartographier ces controverses. La deuxième retrace l’évolution des définitions de l’Anthropocène, entre 2000 et 2009, à partir de la bibliographie en ligne de l’AWG. La troisième partie propose d’utiliser une combinaison de méthodes numériques inédites, pour identifier les principaux débats dans la littérature scientifique et sur le Web à ce sujet. La quatrième propose d’analyser les débats en ligne autour de l’AWG entre 2009 et 2024, comme une tentative de redistribution des rapports entre les sciences naturelles et sociales, dont les effets continuent à se faire sentir aujourd’hui. La dernière partie établit les principaux résultats et prolongements possibles de cette recherche. En un mot, la thèse entend contribuer aux études sur les rapports entre science, technologie et société (STS), dans ce nouveau contexte planétair