Laboratoire de Physique Théorique
Thèses en ligne de l'Université Toulouse III - Paul SabatierNot a member yet
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Identification des composantes immunitaires chez la plante modèle Nicotiana benthamiana impliquées dans la reconnaissance de l'effecteur bactérien RipAA de Ralstonia pseudosolanacearum
No full textRalstonia pseudosolanacearum est une bactérie tellurique phytopathogène responsable de la maladie du flétrissement bactérien. Cette bactérie à large spectre d'hôtes infecte près de 250 espèces de plantes et notamment celles de la famille des Solanacées. La plante modèle Nicotiana benthamiana est naturellement résistante à la maladie. En effet, son système immunitaire lui permet de reconnaître trois effecteurs de type 3 (T3E) de R. pseudosolanacearum très conservés, RipP1, RipB et RipAA. Si les immunorécepteurs intracellulaires (ou NLRs) qui perçoivent la présence de RipP1 et RipB sont déjà identifiés, les déterminants moléculaires impliqués dans la reconnaissance de RipAA demeurent inconnus. Mon projet de thèse s'est articulé autour de deux objectifs principaux visant à (1) identifier des cibles de virulence de RipAA et à (2) identifier les déterminants moléculaires impliqués dans la reconnaissance de RipAA chez N. benthamiana. Pour atteindre ces objectifs, deux approches complémentaires ont été développées. La première a consisté à éteindre l'expression de l'ensemble des gènes codant pour des NLRs chez N. benthamiana (par Virus Induced Gene-Silencing ou VIGS) pour tenter d'identifier parmi eux, le(s) gène(s) impliqué(s) dans la reconnaissance de RipAA. La seconde approche avait pour objectif d'élucider le protéome proximal de l'effecteur RipAA par une approche de marquage de proximité in vivo (TurboID). Bien qu'aucun immunorécepteur intracellulaire percevant RipAA n'ait été découvert, ces travaux de thèse ont néanmoins permis de déchiffrer la signalisation sous-jacente à la reconnaissance de cet effecteur. Nos données révèlent qu'elle est indépendante des protéines NbEDS1, NbNRG1, NbNDR1 et des NLRs helpers de la famille des NRCs. Par conséquent, il semblerait que cette signalisation recourt à un réseau minimal de protéines ne faisant pas intervenir de TNLs. L'approche protéomique par marquage de proximité (TurboID), a conduit à l'identification de protéines candidates présentes dans l'environnement proximal de RipAA. La caractérisation fonctionnelle de certaines de ces protéines a permis de confirmer qu'elles interagissent physiquement avec RipAA in planta. Certaines de ces protéines s'apparenteraient à des cibles de virulence dont la manipulation serait impliquée dans l'immunité RipAA-dépendante. Parmi ces cibles figurent NbRIN4, une composante immunitaire ciblée par des nombreux T3Es, ainsi qu'une famille de protéines de type RAF-like MAPKKKs.Ralstonia pseudosolanacearum is a soil-borne bacterium responsible for the bacterial wilt disease. This broad-spectrum bacterium infects nearly 250 plant species, including those of the Solanaceae family. The model plant Nicotiana benthamiana is naturally resistant to this root pathogen. Indeed, its immune system is able to perceive three of the R. pseudosolanacearum conserved type 3 effectors (T3E), RipP1, RipB and RipAA. While the intracellular immunoreceptors (or NLRs) that sense the presence of RipP1 and RipB have already been identified, the molecular determinants involved in the recognition of RipAA remain unknown. My thesis project has two main objectives: (1) to identify virulence targets of RipAA and (2) to identify the molecular determinants involved in RipAA recognition in N. benthamiana. To achieve these objectives, two complementary approaches were developed. The first approach consisted in silencing the expression of most of the NLRs in N. benthamiana (by Virus Induced Gene-Silencing or VIGS) to identify among them the gene(s) involved in RipAA recognition. The second approach aimed to elucidate the proximal proteome of the RipAA effector using an in vivo proximity-labelling approach (TurboID). Although no intracellular RipAA-sensing immunoreceptor was found, this thesis works nevertheless allowed us to decipher the signalling underlying RipAA recognition. Our data reveal that it is independent of NbEDS1, NbNRG1, NbNDR1 and the helper NLRs of the NRC protein family. Therefore, it appears that this signalling is mediated by a minimal network of proteins that do likely not involve TNLs. In addition, the proximity-labelling approach (TurboID) led to the identification of candidate proteins present in the proximal environment of RipAA. The functional characterisation of these putative targets confirmed that they physically interact with RipAA in planta. Some of these proteins might represent virulence targets whose bacterial manipulation is involved in RipAA-dependent immunity. These targets include NbRIN4, an immune component targeted by many T3Es, and several members of the RAF-like MAPKKKs protein family
Apprentissage visuel en réalité virtuelle chez Apis mellifera
Get PDFDotées d'un cerveau de moins d'un millimètre cube et contenant environ 950 000 neurones, les abeilles présentent un riche répertoire comportemental, parmi lesquels l'apprentissage appétitif et la mémoire jouent un rôle fondamental dans le contexte des activités de recherche de nourriture. Outre les formes élémentaires d'apprentissage, où les abeilles apprennent une association spécifique entre des événements de leur environnement, les abeilles maîtrisent également différentes formes d'apprentissage non-élémentaire, à la fois dans le domaine visuel et olfactif, y compris la catégorisation, l'apprentissage contextuel et l'abstraction de règles. Ces caractéristiques en font un modèle idéal pour l'étude de l'apprentissage visuel et pour explorer les mécanismes neuronaux qui sous-tendent leurs capacités d'apprentissage. Afin d'accéder au cerveau d'une abeille lors d'une tâche d'apprentissage visuel, l'insecte doit être immobilisé. Par conséquent, des systèmes de réalité virtuelle (VR) ont été développés pour permettre aux abeilles d'agir dans un monde virtuel, tout en restant stationnaires dans le monde réel. Au cours de mon doctorat, j'ai développé un logiciel de réalité virtuelle 3D flexible et open source pour étudier l'apprentissage visuel, et je l'ai utilisé pour améliorer les protocoles de conditionnement existants en VR et pour étudier le mécanisme neuronal de l'apprentissage visuel. En étudiant l'influence du flux optique sur l'apprentissage associatif des couleurs, j'ai découvert que l'augmentation des signaux de mouvement de l'arrière-plan nuisait aux performances des abeilles. Ce qui m'a amené à identifier des problèmes pouvant affecter la prise de décision dans les paysages virtuels, qui nécessitent un contrôle spécifique par les expérimentateurs. Au moyen de la VR, j'ai induit l'apprentissage visuel chez des abeilles et quantifié l'expression immédiate des gènes précoces (IEG) dans des zones spécifiques de leur cerveau pour détecter les régions impliquées dans l'apprentissage visuel. En particulier, je me suis concentré sur kakusei, Hr38 et Egr1, trois IEG liés à la recherche de nourriture et à l'orientation des abeilles et qui peuvent donc également être pertinents pour la formation d'association visuelle appétitive. Cette analyse suggère que les corps pédonculés sont impliqués dans l'apprentissage associatif des couleurs.
Enfin, j'ai exploré la possibilité d'utiliser la VR sur d'autres modèles d'insectes et effectué un conditionnement différentiel sur des bourdons. Cette étude a montré que non seulement les bourdons sont capables de résoudre cette tâche cognitive aussi bien que les abeilles, mais aussi qu'ils interagissent davantage avec la réalité virtuelle, ce qui entraîne un ratio plus faible d'individus rejetés de l'expérience par manque de mouvement. Ces résultats indiquent que les protocoles VR que j'ai établis au cours de cette thèse peuvent être appliqués à d'autres insectes, et que le bourdon est un bon candidat pour l'étude de l'apprentissage visuel en VR.Equipped with a brain smaller than one cubic millimeter and containing ~950,000 neurons, honeybees display a rich behavioral repertoire, among which appetitive learning and memory play a fundamental role in the context of foraging activities. Besides elemental forms of learning, where bees learn specific association between environmental features, bees also master different forms of non-elemental learning, including categorization, contextual learning and rule abstraction. These characteristics make them an ideal model for the study of visual learning and its underlying neural mechanisms. In order to access the working brain of a bee during visual learning the insect needs to be immobilized. To do so, virtual reality (VR) setups have been developed to allow bees to behave within a virtual world, while remaining stationary within the real world. During my PhD, I developed a flexible and open source 3D VR software to study visual learning, and used it to improve existing conditioning protocols and to investigate the neural mechanism of visual learning. By developing a true 3D environment, we opened the possibility to add frontal background cues, which were also subjected to 3D updating based on the bee movements. We thus studied if and how the presence of such motion cues affected visual discrimination in our VR landscape. Our results showed that the presence of frontal background motion cues impaired the bees' performance. Whenever these cues were suppressed, color discrimination learning became possible. Our results point towards deficits in attentional processes underlying color discrimination whenever motion cues from the background were frontally available in our VR setup.
VR allows to present insects with a tightly controlled visual experience during visual learning. We took advantage of this feature to perform ex-vivo analysis of immediate early gene (IEG) expression in specific brain area, comparing learner and non-learner bees. Using both 3D VR and a lore restrictive 2D version of the same task we tackled two questions, first what are the brain region involved in visual learning? And second, is the pattern of activation of the brain dependent on the modality of learning? Learner bees that solved the task in 3D showed an increased activity of the Mushroom Bodies (MB), which is coherent with the role of the MB in sensory integration and learning. Surprisingly we also found a completely different pattern of IEGs expression in the bees that solved the task in 2D conditions. We observed a neural signature that spanned the optic lobes and MB calyces and was characterized by IEG downregulation, consistent with an inhibitory trace.
The study of visual learning's neural mechanisms requires invasive approach to access the brain of the insects, which induces stress in the animals and can thus impair behaviors in itself. To potentially mitigate this effect, bumble bees Bombus terrestris could constitute a good alternative to Apis mellifera as bumble bees are more robust. That's why in the last part of this work we explored the performances of bumblebees in a differential learning task in VR and compared them to those of honey bees. We found that, not only bumble bees are able to solve the task as well as honey bees, but they also engage more with the virtual environment, leading to a lower ratio of discarded individuals. We also found no correlation between the size of bumble bees and their learning performances. This is surprising as larger bumble bees, that assume the role of foragers in the colony, have been shown to be better at learning visual tasks in the literature
Analyse d'images en élevage aviaire
Get PDFLe but de cette thèse a été de développer un outil de tracking de poulets de chaire en élevage commercial. Pour ce faire, un ensemble de tests ont été réalisés, tout d'abord dans un environnement contrôlé (expérimental) puis en élevage commercial. Il a été établit la meilleure façon de capter les images. Un modèle de réseaux de neurones convolutif a ensuite été entraîné à partir d'une base de données d'images issues des différentes captations réalisées. Suite au développement de cet outil de détection de poulets de chaires, un algorithme de tracking de poulets a été développé afin de générer un ensemble de données sur la position des poulets et leur identification sous le champ de la caméra au cours du temps. Enfin, il a été développé quelques algorithmes qui permettent de traduire ces données brutes de tracking sous forme de distribution notamment qui permettent une meilleure lecture du comportement global des animaux.The aim of this thesis was to develop a tool for tracking broiler chickens in commercial breeding. To do this, a series of tests were carried out, first in a controlled environment (experimental) and then in commercial breeding. It was established as the best way to capture the images. A model of neural networks was then trained from a database of images from the various recordings made. Following the development of this broiler chicken detection tool, a chicken tracking algorithm was developed to generate a set of data on the position of chickens and their identification under the camera's field over time. Finally, a few algorithms have been developed which make it possible to translate these raw tracking data into the form of distribution, in particular which allows a better reading of the overall behavior of the animals
Contribution des microbes phototrophiques à la fixation de carbone des tourbières dans un contexte de changement climatique
No full textTous les écosystèmes sur Terre dépendent de la production primaire qui converti du carbone (C) inorganique en matière organique et en biomasse. Les microbes phototrophiques sont omniprésents dans les écosystèmes terrestres, et des estimations globales montrent qu'ils contribuent en moyenne à 6% de la fixation de C des écosystèmes. Ces estimations restent cependant grossières, et cette contribution microbienne est sous-étudiée dans de nombreux systèmes, incluant ceux qui stockent du C comme les tourbières nordiques. La prise en comptes des microbes phototrophiques pourrait compléter notre vision actuelle des dynamiques du C dans les tourbières et pourrait aussi remettre en question nos prédictions de leurs réponses aux changements climatiques. L'enjeu est grand car les tourbières nordiques jouent un rôle majeur dans le cycle global du C. Elles pourraient relâcher d'énormes quantité de carbone à cause du changement climatique, avec des conséquences dramatiques sur le réchauffement. Dans ces travaux, nous avons voulu apporter une nouvelle pièce dans la compréhension de la dynamique du C des tourbières en explorant les communautés de microbes phototrophiques, leurs activités photosynthétiques et leurs réponses au changement climatique. Nous avons trouvé que les microbes phototrophiques sont extrêmement abondants et diversifiés dans les tourbières nordiques, et que la structure de leurs communautés est régie par des facteurs environnementaux comme la microtopographie, la disponibilité en eau ou la composition des plantes. En particulier, nous avons trouvé un rôle clé des sphaignes - mousses des tourbières - et de leurs métabolites dans la détermination et la structure des réseaux trophiques microbiens incluant des microbes phototrophiques spécifiques. Dans l'ensemble, nous avons montré que les microbes phototrophiques fixent des quantités importantes de C, 11 µgC.h- 1.cm-3 en moyenne, ce qui représente 9% de la production primaire des tourbières. Malgré des différences structurelles, nous avons trouvé que différentes communautés phototrophiques répondent de manière similaire au changement climatique, ce qui souligne une forte similarité et redondance fonctionnelle parmi les microbes phototrophiques. Une augmentation des températures stimule la photosynthèse microbienne de presque 20% par degré. Une saisonnalité existe cependant dans cet effet, dépendant de l'humidité du sol. Les gains dus à des températures plus élevées peuvent s'estomper quand les sphaignes sont trop sèches ou trop humides. Ces résultats révèlent la vulnérabilité de la dynamique du C des tourbières à des changements de température et de régime des précipitations. Dans l'ensemble, nos résultats montrent l'importance des microbes phototrophiques comme producteurs primaires dans les tourbières nordiques. En combinaison avec des études récentes, montrant que les microbes phototrophiques peuvent stimuler les activités hétérotrophiques et la décomposition de la tourbe, nos résultats apportent des informations nouvelles et inquiétantes dans la compréhension due la dynamique du C des tourbières et sa réponse aux changements climatiques. Notre travail souligne le besoin urgent d'étudier plus en détail les microbes phototrophiques dans les tourbières nordiques.All ecosystems on Earth depend on primary production, which converts inorganic carbon (C) into organic compounds and living biomass. In terrestrial systems, phototrophic microbes are widespread, and recent global estimates show that they contribute on average to approximately 6% of ecosystem C uptake, in addition to plants. These estimates are however rough, and microbial contribution remains underexplored in many terrestrial systems, including C-accreting systems such as northern peatlands. Considering the functional role of phototrophic microbes could alter our current view of peatland C dynamic and deeply question our prediction of peatland C sink under climate change. This challenge is worthy because northern peatlands play a major role in the global C cycle, and their response to climate change could release the majority of warming-induced soil C loss over the next century, with dramatic consequences for the global climate. To bring a new piece in the understanding of peatland C dynamic, we explored phototrophic microbial communities, their activity and their response to climate change. We found that phototrophic microbes are extremely abundant and diverse in northern peatlands and that environmental drivers such as microtopography, water availability, or plant composition shape their community structure. In particular we found a key role of peat mosses, Sphagnum, and of their metabolites in determining and structuring the microbial food web and the place of specific phototrophic microbes. Overall, we showed that phototrophic microbes fix significant amounts of C, on average 0.11 µgC.h-1.cm-3, which represents 9% of peatland primary production. Despite structural differences, we further found that different phototrophic microbial communities respond similarly to climate change, emphasizing the strong functional similarity and redundancy among phototrophic microbes. Rising temperatures stimulate microbial photosynthesis of up to nearly 20% per degree gained, but we found a seasonality in these effects, according to soil moisture content. Benefits of warmer temperatures can flip to neutral when Sphagnum moisture is either too dry or too moist. These results reveal the vulnerability of peatland C dynamics to changes in temperature and precipitation patterns. Altogether, our result show the importance of phototropic microbes as primary producers in northern peatlands. Combined with recent studies showing that phototrophic microbial organic matter can stimulate heterotrophic activities and peat decomposition, our results bring a new and worrying piece in the understanding of peatland C dynamic and its evolution under future climates. Our results highlight the urgent need to focus more intensely on the unseen phototrophic microbes in northern peatlands
CALAM : Cavités actives laser à autocollimation mésoscopique
Get PDFLes cristaux photoniques sont des structures périodiques qui présentent des propriétés dispersives remarquables. Elles permettent de manipuler, filtrer, guider et façonner la lumière à l'échelle de la longueur d'onde, ouvrant la voie à l'ingénierie photonique sur puce, hybride ou intégrée. Depuis les années 1990, les efforts de recherche se focalisent sur l'exploitation des ouvertures de bandes interdites dans les composants à défauts, pour guider et confiner la lumière. En 1999 de nouveaux effets ont été mis en évidence, reposant entièrement sur les propriétés dispersives des cristaux photoniques, permettant la conception des multiplexeurs optiques et des filtres ultra-sélectifs et des guides à autocollimation. L'autocollimation exploite les propriétés dispersives du cristal pour contenir l'étalement transverse d'un faisceau et assurer une propagation "auto-guidée". Ceci se produit en absence de diaphonie (ou "cross-talking") entre deux faisceaux se propageant dans le cristal, ce qui permet de concevoir des interconnections photoniques multi-canaux. Ce guidage se produit en tout point du milieu, il n'est pas nécessaire de superposer un faisceau incident avec un défaut ou un guide à contraste d'indice, ce qui exige des alignements précis avec des tolérances submicroniques. Cependant, les cristaux photoniques présentent des pertes planaires aux interfaces, ce qui complique l'injection et l'extraction de lumière et le fort facteur de remplissage en air du milieu ne permet pas de combiner l'autocollimation à d'autres phénomènes tel que l'effet laser. A partir de l'année 2012 un nouvel effet a été mis en avance : l'autocollimation mésoscopique (MSC), qui permet de guider la lumière dans un milieu alternant cristal photonique et matériau homogène haut indice et d'améliorer drastiquement l'injection et l'extraction de lumière. Ce phénomène a lieu suivant des direction arbitraires et parfois sous le cône de lumière. Dans les cavités lasers à MSC le milieu homogène agit en tant que milieu actif, on obtient donc une émission laser "auto-guidé" ; puis, en jouant avec la taille de chaque milieu, il est possible de concevoir des miroirs plans à haute acceptance angulaire. Nous obtenons donc des cavités Fabry-Pérot ultracompactes. Cette thèse s'inscrit sur la suite des recherches sur ces cavités laser et cherche à produire la première démonstration expérimentale. Nous développons un modèle de conception paramétrique, à très faible coût numérique, pour concevoir des structures MSC dans des directions arbitraires. Pour cela nous établissons une équation d'autocollimation généralisée et établissons dès le départ ses conditions de validité, tout en minimisant les pertes optiques planaires et hors du plan. Nous introduisons également une métrique qui permet de comparer la qualité de l'autocollimation entre différentes structures. Dans un deuxième temps, nous nous intéressons au développement d'un procédé de fabrication membranaire, dans la filière III-V, qui préserve le milieu actif et qui minimise les pertes optiques provenant des défauts de fabrication. Notre point de départ est un procédé de fabrication mis au point en 2011 qui présente des limitations notables. Certaines étapes de ce procédé sont incompatibles avec les technologies MOS et donc limitent leur utilisation dans des circuits intégrés. D'autres étapes introduisent des défauts susceptibles de créer des sites de recombinaisons non radiatives qui augmentent les pertes optiques. Les différentes étapes ont dont dues être améliorées ou repensées et l'ensemble du procédé a aussi dû être adapté aux nouvelles machines présentes en salle blanche, qui n'ont jamais été testées pour la fabrication des cristaux photoniques.Photonic crystals are periodic structures that exhibit remarkable dispersive properties. They make it possible to manipulate, filter, guide, and shape light at the wavelength scale, paving the way for on-chip, hybrid, or integrated photonic engineering. Since the 1990s, research efforts have focused on exploiting bandgap openings in defect guides components to guide and confine light. In 1999 new effects were highlighted, based entirely on the dispersive properties of photonic crystals, allowing the design of optical multiplexers, ultra-selective filters, and self- collimation guides. Self-collimation exploits the dispersive properties of the crystal, to contain the transverse spread of a beam and ensures "self-guided" propagation. This occurs in the absence of cross-talking between two beams propagating in the crystal, which makes it possible to design multi-channel photonic interconnections. This guiding occurs at any point in the crystal, it is not necessary to superimpose an incident beam with a defect or an index contrast guide, which requires precise alignments with submicron tolerances. However, photonic crystals show planar losses at interfaces, which complicates the injection and extraction of light, and the high air filling factor of the medium does not allow to combine self-collimation with other phenomena such as laser effect. From the year 2012 a new effect has been put forward: mesoscopic self-collimation (MSC), which makes it possible to guide light in a medium alternating photonic crystal and homogeneous high index material, and to drastically improve the injection and extraction of light. This phenomenon can take place in arbitrary direction and under the light cone. In MSC laser cavities the homogeneous medium acts as an active medium, so a "self-guided" laser emission is obtained; then, by playing with the size of each medium, it is possible to design flat mirrors with high angular acceptance. We can obtain ultra-compact Fabry-Perot cavities. This thesis is part of the continuation of the research on these laser cavities and seeks to produce its first experimental demonstration. The laser effect is possible when the gain of the active medium compensates for optical losses. We seek to minimize optical losses and increase the gain of the homogeneous medium. We developpe a parametric design model, with very low numerical cost, to design MSC structures in arbitrary directions, while minimizing planar and out-of-plane optical losses. Then, by ensuring lossless energy propagation, MSC conditions are simple to achieve. In a second step, we are interested in the development of a membrane manufacturing process, in the III-V sector, which preserves the active environment and minimizes optical losses from manufacturing defects. Our starting point is a manufacturing process developed in 2011 that has significant limitations. Some steps in this process are incompatible with MOS technologies and therefore limit their use for integrated circuits. Other steps introduce defects that can create non-radiative recombination sites that increase optical loss. The various steps had to be improved or redesigned and the entire process also had to be adapted to the new machines present in the clean room, which have never been tested for the manufacture of photonic crystals
Capteur électrochimique à fer pour la maîtrise de L. pneumophila : application à l'analyse de l'eau dans les tours aéro-réfrigérantes
Get PDFL. pneumophila (Lp) est une bactérie pathogène opportuniste colonisant fréquemment les réseaux d'eau artificiels. Les bactéries présentes dans les microgouttelettes d'eau contaminée sont inhalées par l'être humain et, sous certaines conditions, peuvent conduire à une pneumopathie (maladie du légionnaire) létale dans 10 à 15 % des cas. Les tours aéroréfrigérantes (TAR) sont les systèmes les plus fréquemment incriminés dans la contamination en raison de conditions de croissance microbiologique favorables conduisant à la présence de Lp à des taux élevés, y compris au sein de biofilms. Si des opérations de nettoyage et de désinfection à base de biocides sont réalisées dans le cadre de l'entretien ou lors d'une contamination excessive, elles doivent être proportionnées et justifiées afin de limiter les rejets polluants dans l'environnement. Par ailleurs, il a été montré que la présence de Lp est accrue à partir de concentrations en fer de l'ordre du micromolaire dans l'eau. Si les besoins en fer de la bactérie sont reconnus, l'impact des formes Fe(II) et Fe(III) et des concentrations observées dans les eaux de TAR sur la population bactérienne reste inconnu, surtout lors de la formation du biofilm à Lp. L'objectif principal de ce travail est donc de définir la relation entre les deux formes du fer et la persistance/croissance de Lp afin de proposer le développement d'un procédé original basé sur l'électrochimie pour la maîtrise de Lp dans les TAR. Les travaux présentés dans ce manuscrit se sont focalisés dans un premier temps sur la mise au point d'un capteur électrochimique fonctionnalisé par la résine cationique Nafion®, permettant la détermination des concentrations micromolaires du Fe(II) et Fe(III) par voltammétrie cyclique. Les performances analytiques (répétabilité, reproductibilité, sensibilité, exactitude et sélectivité) du capteur ont ensuite été évaluées dans des solutions synthétiques.
Dans un deuxième temps, l'influence du Fe(II) et Fe(III) sur la formation de biofilms mono-espèces à Lp a été étudiée en se basant sur un modèle existant. L'analyse des biofilms formés en présence de Fe(II) et/ou Fe(III) a été effectuée par numération des Unités Formant Colonie (UFC) et par quantification des Unités Génomes (UG ; qPCR). Les modifications majeures observées, notamment en termes de pertes de viabilité/cultivabilité, ont été confirmées par observation en microscopie confocale à balayage laser (MCBL). Cette étude a montré que la présence du Fe(III) avait un impact négatif sur la viabilité et la cultivabilité des bactéries adhérées contribuant à leur mort ou à leur transition vers la phase viable-non cultivable (VBNC).
Le capteur électrochimique a ensuite été testé en milieu réel en effectuant des détections dans une eau provenant d'une TAR prototype. La justesse du capteur a été démontrée lors de la détermination des concentrations en Fe(II) et Fe(III). Enfin, un premier lien a pu être établi entre la présence du fer et le statut de Lp dans les eaux de TAR.L. pneumophila (Lp) is an opportunistic pathogenic bacterium which frequently colonizes artificial water systems. Bacteria present in contaminated microdroplets of water are inhaled by human beings and, under certain conditions, can lead to a lethal pneumopathy (Legionnaires' disease) in 10 to 15% of cases. Cooling towers are systems which are the most frequently involved in contamination due to favorable microbiological growth conditions leading to the presence of Lp at high levels, within biofilms included. If cleaning and disinfection operations based on biocides are carried out as part of maintenance or during excessive contamination, they must be proportionate and justified in order to limit pollutant release into the environment. Besides, it has been shown that the presence of Lp is increased when iron concentrations are in the micromolar range in water. While the iron requirements of the bacterium are recognized, the impact of Fe(II) and Fe(III) on the bacterial population remains unknown, especially during the formation of the Lp biofilm. The main objective of this work is therefore to define the relationship between the two forms of iron and the persistence/growth of Lp in order to come up with the development of an original method based on electrochemistry for the control of Lp in cooling towers. The present work initially focuses on the development of an electrochemical sensor functionalized by the cationic resin Nafion®, allowing the determination of micromolar concentrations of Fe(II) and Fe(III) by cyclic voltammetry. The analytical performances (repeatability, reproducibility, sensitivity, accuracy and selectivity) of the sensor were then evaluated in synthetic solutions. The influence of Fe(II) and Fe(III) on the formation of mono-species biofilms in Lp was then studied based on an existing model. Analysis of biofilms formed in the presence of Fe(II) and/ or Fe(III) was performed by colony forming unit (CFU) counts and quantification of Genome Units (UG; qPCR). The major differences observed, particularly in terms of viability/cultivability losses, were confirmed by observation by confocal laser scanning microscopy (CLSM). This study showed that the presence of Fe(III) had a negative impact on the viability and cultivability of the adhered bacteria contributing to their death or their transition to the viable-non-cultivable (VBNC) state.
The electrochemical sensor was then tested in a real environmental sample by carrying out measurements in water taken from a cooling tower prototype. The accuracy of the sensor was demonstrated during the determination of Fe(II) and Fe(III) concentrations. Finally, a first relationship has been established between the presence of iron and the status of Lp in cooling tower waters
Déclenchement de la LTP hippocampique et de l'apprentissage par la dopamine : un signal d'apprentissage
Get PDFL'hippocampe est la principale structure cérébrale impliquée dans la formation de la mémoire épisodique. Les mécanismes sous-jacents la mémoire hippocampique ont été étudié en détail chez les rongeurs, en particulier grâce à l'utilisation de tests de mémoire contextuelle. La potentialisation à long terme (PLT) est une augmentation de la transmission synaptique des afférences glutamatergiques ; elle sous-tend la formation des mémoires hippocampiques. Elle peut être déclenchée par une stimulation à haute fréquence (SHF). Ce mécanisme a permis de déchiffrer les mécanismes de la mémoire, montrant que la PLT, tout comme la mémoire, repose dans sa phase précoce sur des mécanismes de phosphorylation, ensuite, elle nécessite la formation de protéines de novo. Le lien entre la mémoire et la PLT est démontré par le fait que le blocage des différentes étapes de la PLT empêche la formation de la mémoire contextuelle et que celle-ci déclenche la PLT dans le CA1 de l'hippocampe. Étant donné que la PLT, tout comme la mémoire, est saturable, le système nerveux ne peut pas enregistrer tous les évènements vécus par l'animal. De plus, la SHF n'est pas compatible avec l'activité neuronale. Cela implique l'existence d'un signal d'apprentissage qui choisirait les entrées pertinentes à sauvegarder, et qui serait le déclencheur moléculaire de la PLT lors de l'apprentissage. La dopamine est un neuro-modulateur longtemps considéré comme indiquant la récompense. Cependant, la dopamine est libérée en réponse à tous les événements saillants, y compris aversifs. Les récepteurs dopaminergiques peuvent déclencher la phosphorylation et la formation de novo des protéines, et les récepteurs dopaminergiques D1/5 sont nécessaires pour la PLT tardive et la mémoire à long terme. De plus, la stimulation dopaminergique in vitro peut moduler la transmission synaptique du CA1. Dans ce travail, nous avons utilisé le comportement et l'électrophysiologie couplés aux manipulations optogénétiques des afférences dopaminergiques du mésencéphale et à l'inhibition pharmacologique des récepteurs dopaminergiques D1/5 pour étudier le rôle de la dopamine en tant que signal d'apprentissage déclenchant la PLT et l'apprentissage. En utilisant l'électrophysiologie, nous montrons que le couplage de stimulations optogénétiques des afférences dopaminergiques du mésencéphalique avec des entrées glutamatergiques du CA1 induit une PLT progressive de ces dernières, qui atteint un plateau 90 minutes après la dernière stimulation dopaminergique. Cette PLT dure au moins 5 heures, dépend des récepteurs D1/5 et occlue partiellement la PLT déclenchée par SHF. Ensuite, en utilisant le conditionnement de peur contextuel, nous montrons que l'infusion intra-hippocampique de de l'inhibiteur des récepteurs D1/5, SCH23390, bloque l'apprentissage du conditionnement de peur au contextuel mais pas à un indice auditif. Nous concluons que les récepteurs D1/5 hippocampiques sont nécessaires pour la mémoire de peur contextuelle. Enfin, nous avons utilisé une variante du conditionnement de peur au contexte appelée effet de facilitation par la préexposition contextuelle. Dans ce test, le conditionnement de peur a lieu le lendemain de l'apprentissage contextuel. Il permet ainsi d'étudier indépendamment chacune de ces deux étapes. Nous montrons que les récepteurs D1/5 sont nécessaires à l'apprentissage du contexte et à celui de la peur. Enfin, nous montrons que la stimulation optogénétique des axones dopaminergiques dans l'hippocampe favorise l'apprentissage contextuel et que leur inhibition empêche l'apprentissage contextuel. Ce travail nous permet de conclure que la voie dopaminergique du mésencéphale vers l'hippocampe a toutes les caractéristiques d'un signal d'apprentissage : elle déclenche la PLT sur les entrées sensorielles co-activées favorisant l'enregistrement d'informations contextuelles dans l'hippocampe indépendamment de toute information de valeur positive ou négative.The hippocampus is the main brain structure involved in episodic memory formation. The role of the hippocampus in learning, memory and their underlying mechanisms has been studied extensively in rodents, in particular by using contextual learning. Long-Term Potentiation (LTP) is an increase in synaptic transmission of glutamatergic afferents that lasts for hours, days or months and is thought to underlie hippocampal memory formation. It can be triggered in the hippocampus by an artificial High frequency Stimulation (HFS). This mechanism helped in deciphering memory mechanisms, showing that both memory and LTP rely firstly on phosphorylation and later on de novo protein synthesis. The link between memory and LTP was confirmed by showing that blocking LTP mechanisms hinders memory formation, and that contextual learning induces LTP in the CA1 of the hippocampus. Since LTP, just like memory, can be saturated, the nervous system cannot store every sensory input that the animal encounters. Moreover, HFS is not compatible with neuronal activity. Hence, there must be a teaching signal that would be the natural molecular trigger of LTP during learning, acting as a filter choosing the pertinent inputs to store. Dopamine is a neuromodulator that has historically been thought of as a value signal, for dopamine gets released during rewarding events. However, dopamine has later been shown to be released whenever a salient unrewarding, or even punishing, event occurs. Dopamine receptors can trigger both phosphorylation and de novo protein formation in most brain structures showing plasticity, and D1/5 Dopaminergic receptors are necessary for LTP maintenance and long-term memory. Moreover, dopaminergic stimulation in vitro can modulate synaptic transmission in CA1. Thus, we hypothesized that dopamine could act as a teaching signal. In this work, we use behavior and electrophysiology coupled with optogenetic manipulations of midbrain dopamine afferents and pharmacology inhibition of D1/5 dopaminergic receptors in order to study the role of dopamine as a teaching signal triggering LTP so that pertinent sensory inputs get stored. Using electrophysiology, we show that coupling optogenetic stimulations of midbrain dopamine with glutamatergic inputs in CA1 induces a progressive LTP that reaches its plateau 90 minutes after the pairing. This LTP endures at least 5 hours, is dependent on D1/5 receptors and partially occludes HFS-triggered LTP. Then, using contextual fear conditioning coupled with auditory cue conditioning we show that intraperitoneal injection of D1/5 receptor inhibitor, SHC23390, hinders both contextual and cue fear memories. Alternatively, intra-hippocampal infusion of SCH23390 blocks contextual memory but preserves cue fear memory intact. These results allowed us to conclude that hippocampal D1/5 receptors are necessary for contextual fear memories and in another brain structure for associative fear memories. Finally, we use a variation of contextual fear conditioning called contextual pre-exposure facilitation effect, which separates contextual learning from fear conditioning since the animal in this task learns each of them on two consecutive days. This allows studying dopamine as a teaching signal without the interference of any value inputs. We show that mice require between 2-8 minutes to encode contextual information. Furthermore, we show that D1/5 receptors are necessary for contextual and fear learning. Finally, we show that optogenetic stimulation of dopaminergic axons in the hippocampus promotes contextual learning and, conversely, their inhibition hinders contextual learning. This work allows us to conclude that the dopaminergic pathway from the midbrain to the hippocampus has all the characteristics of a teaching signal, namely, triggering LTP on co-activated sensory inputs promoting the storage of contextual information in the hippocampus without the need for any value information
Amélioration de la paramétrisation des propriétés optiques des nuages d'eau liquide dans le spectre solaire
Get PDFReprésenter correctement l'impact radiatif des nuages est un vrai défi pour les modèles atmosphériques, du fait que les interactions rayonnement-nuages sont contrôlées par les propriétés optiques des particules nuageuses. Ces propriétés dépendent de la taille des particules, et de la longueur d'onde du rayonnement, deux éléments qui ne sont pas bien résolus dans les modèles atmosphériques, si bien que les propriétés optiques doivent être paramétrisées. Dans ce manuscrit nous nous efforçons de quantifier les incertitudes sur l'impact radiatif des nuages dans le spectre solaire (SW) liées à la paramétrisation des propriétés optiques des nuages liquides. Les incertitudes proviennent en premier lieu de l'hypothèse faite sur la forme de la distribution de taille des gouttelettes (DSD), qui intervient dans: 1- l'estimation du rayon effectif des gouttelettes (reff) à partir du contenu en eau (LWC) et de la concentration en nombre des gouttelettes (N); 2- le calcul des propriétés de diffusion simple (SSPs) à partir de reff. Des incertitudes sont également liées au moyennage spectral nécessaire pour calculer les SSPs sur des bandes larges. Pour rendre compte de ces incertitudes, un nouveau jeu de paramétrisations des SSPs est développé et implémenté dans le code radiatif ecRad, couvrant un grand nombre de formes de DSD et de méthodes de moyennage spectral. Cette version améliorée d'ecRad est utilisée pour simuler les propriétés radiatives (transmittance, réflectance, aborbance) d'une grande variété de nuages définis en termes de LWC et N, comprenant un nuage homogène idéalisé, des cas d'étude plus réalistes, et des sorties d'un modèle de climat. Ces simulations montrent que la transmittance/réflectance d'un nuage peut varier de 20% en changeant simplement la forme de la DSD. Des différences de l'ordre de 20% sont également obtenues pour les taux de chauffage atmosphérique. L'impact de la forme de la DSD sur l'estimation de reff contribue pour 80% à l'incertitude totale, le reste étant lié à l'impact sur les SSPs. Le moyennage spectral a moins d'influence, si ce n'est sur l'absorption au sein du nuage. A l'échelle globale nous estimons que le forçage radiatif des nuages peut varier de 6~W~m selon la forme de DSD supposée, ce qui correspond à environ 13% du forçage radiatif SW des nuages. Afin de compléter ces simulations de transfert radiatif, et d'étudier comment des différences de forçage radiatif se répercutent sur l'évolution des nuages, la version améliorée d'ecRad a été implémentée dans le modèle atmosphérique Méso-NH. Par ailleurs, la forme de la DSD utilisée dans le code radiatif est rendue cohérente avec celle supposée dans le schéma microphysique à deux moments de Méso-NH, LIMA. Des simulations 1D de stratocumulus sont réalisées en supposant différentes formes de DSD, à la fois dans LIMA et pour l'estimation de reff et des SSPs. L'impact direct de la DSD sur le forçage radiatif est évalué, et les effets indirects qui résulte des rétroactions du rayonnement sur les autres caractéristiques physiques sont également abordées. Dans ces simulations interactives, l'estimation de reff reste la principale source des différences, et les effets directs obtenus sont en accord avec les simulations hors-ligne. Au cours de la simulation les différences de flux radiatifs et de taux de réchauffement modifient progressivement les profils verticaux de température, de LWC et de N, ce qui renforce les différences liées à , puisqu'il dépend de ces quantités. Cette étude de cas souligne la complexité des interactions nuage-rayonnement, dont les processus physiques sous-jacents mériteraient d'être étudiés plus en détail. Finalement, ces simulations Méso-NH mettent en évidence que la sensibilité aux propriétés optiques des nuages dans le LW, qui devraient à l'avenir être traitées avec autant d'attention que dans le SW.Simulating the radiative impact of clouds is challenging for atmospheric models, because cloud-radiation interactions are driven by the optical properties of individual cloud particles. These properties depend on the size of the particle and the frequency of light, two quantities not fully resolved in atmospheric models, implying that cloud optical properties need to be parameterized. In this thesis we focus on quantifying the uncertainties in shortwave (SW) cloud radiative impact due to the SW optical properties parameterization of liquid clouds. Uncertainties are first due to the Droplet Size Distribution (DSD) shape assumption required in two steps: 1- to estimate the cloud droplets effective radius (reff) from liquid water content (LWC) and droplet number concentration (N); 2- to compute the single scattering properties (SSPs) as a function of reff. Uncertainties also arise from averaging SSPs over wide spectral bands. To assess these uncertainties, a set of new parameterizations corresponding to various DSD shapes and spectral averaging methods are designed and implemented in the radiative code ecRad. Using this updated version of ecRad, we perform offline simulations to compute the bulk radiative properties (reflectance, transmittance, absorptance) of various clouds (defined in terms of LWC and N), including a homogeneous cloud, more realistic case studies, and outputs of a climate model. The results show that the transmittance/reflectance of the cloud can vary up to 20% depending on the assumed DSD. Likewise, differences up to 20% are obtained for atmospheric heating rates. The impact of the DSD shape assumption on reff (resp. SSPs) estimation contributes to around 80% (resp. 20%) of the total uncertainty. Spectral averaging is less an issue, except for atmospheric absorption. Overall, global shortwave cloud radiative effect can vary by 6~W~m depending on the assumed DSD shape, which is about 13% of the best observational estimate. To complement these offline simulations and investigate how differences in radiative forcing feed back on cloud evolution, the updated version of ecRad is implemented in the atmospheric model Meso-NH. In addition, the DSD shape assumed in ecRad is made consistent with the DSD shape assumed in the 2-moment microphysical scheme of Meso-NH, LIMA. 1D simulations of a stratocumulus cloud are performed with various DSD shapes affecting simultaneously LIMA, the reff estimation and the SSPs parameterization. The direct impact of the DSD on the simulated radiative forcing is assessed, and the indirect effects that results from interactions of radiation with other components of the model are discussed as well. In these interactive simulations, the estimation of reff remains the main source of differences, and the obtained direct effects are in line with the offline simulations. Throughout the simulation, the differences in radiative fluxes and heating rates progressively impact the vertical profiles of temperature, LWC and N, enhancing the feedback since reff depends on these two quantities.This case study highlights the complexity of the cloud-radiation interactions, which deserve further investigation to fully understand the primary physical mechanisms at stake. Finally, these Meso-NH simulations point out the sensitivity to the LW cloud properties, that should in the future be treated as carefully as the SW
Manipulation de protéines à bromodomaine d'Arabidopsis par une acetyltransférase de la famille YopJ de chez Ralstonia solanacearum
No full textLes mécanismes épigénétiques contribuent à réguler l'expression des gènes sans en changer leur séquence, en influençant la structure de la chromatine. De plus en plus d'études montrent que les agents pathogènes ont développé des stratégies de virulence pour interférer avec les mécanismes épigénétiques de l'hôte. Bien décrits chez les modèles animaux, de tels mécanismes d'intérférence sur l'épigénome de cellules hôtes végétales demeurent encore méconnus, et plus particulièrement en réponse à des bactéries. Ralstonia solanacearum est la bactérie responsable du flétrissement bactérien, qui affecte plus de 250 espèces végétales dont des grandes cultures et des plantes modèles comme Arabidopis thaliana. En tant que facteur de virulence majeur de R. solanacearum, PopP2 est une acetyltransférase de la famille YopJ qui atténue la résistance basale d'Arabidopsis en ciblant des facteurs de transcription WRKY. Pour mieux comprendre les fonctions de virulence de PopP2, des interacteurs ont été recherchés par une approche double hybride. Les protéines GTE9 et GTE11 de la famille GTE (General Transcription factor, group E) ont ainsi été identifiées. Ces protéines possèdent un bromodomaine connu pour interagir avec des résidus lysine acétylés, notamment présents chez des histones, suggérant que ces protéines pourraient être impliquées dans des processus épigénétiques. Précédemment, des travaux réalisés dans l'équipe ont révélé que GTE9 et GTE11 (i) co-localisent et interagissent avec PopP2 dans le noyau de cellules végétales, et (ii) sont acétylées par PopP2. De plus, GTE9 et GTE11 interagissent in planta avec l'Histone H4 via leur bromodomaine, suggérant que ce sont des lecteurs épigénétiques ciblés par PopP2. Dans ce contexte, les principaux objectifs de ma thèse furent de mieux comprendre la fonction de GTE9 et GTE11 en essayant de déterminer la façon dont PopP2 pourrait les manipuler et si ces protéines jouent un rôle dans la réponse d'A. thaliana vis-à-vis de R. solanacearum. Des analyses de spectrométrie de masse nous ont permis de cartographier les résidus lysine de GTE9 et GTE11 modifiés par PopP2. Plusieurs de ces résidus sont conservés entre les deux protéines et situés autour de leur bromodomaine. Par une approche de FRET-FLIM semi-quantitatif in vivo, nous avons montré que l'interaction GTE9-H4 est altérée par l'activité acetyltransferase de PopP2 suggérant que l'acétylation de GTE9 par PopP2 le dissocie de la chromatine. En sus de GTE9 et GTE11, PopP2 acétyle plusieurs autres protéines GTE. Concernant le rôle de GTE9 et GTE11 dans la réponse de la plante à R. solanacearum, des lignées d'A. thaliana sur-exprimant GTE9 et GTE11 sont plus sensibles à R. solanacearum et cela dépend de l'activité enzymatique de PopP2. Collectivement, nos données indiquent que GTE9 et GTE11 s'apparentent à des lecteurs épigénétiques qui sont ciblés par une bactérie phytopathogène à l'aide d'une acétyltransférase de la famille YopJ. Les GTEs pourraient être des cibles clefs de virulence car nous avons également identifié PopP1, une autre acetyltransferase YopJ de R. solanacearum, comme interagissant aussi avec certaines GTEs. Il reste à déterminer comment le ciblage des protéines GTEs par PopP2 facilite l'infection chez Arabidopsis par R. solanacearum. Pour répondre à cette question, une approche ChIP-seq visant à identifier les régions chromatiniennes ciblées par GTE9 et GTE11 a été initiée (approche en cours de réalisation). En parallèle, nous voulions identifier les sites de la chromatine visités par PopP2 chez Arabidopsis. Pour cela, une seconde analyse ChIP-seq a été entreprise en générant divers outils moléculaires, incluant des versions étiquetées de PopP2 délivrées in planta via un système de sécrétion de type III bactérien. De façon générale, ce projet de thèse permet de progresser sur la compréhension d'une stratégie de virulence développée par une bactérie phytopathogène qui manipule des composantes épigénétiques pour favoriser l'infection.Epigenetic mechanisms contribute to the regulation of gene expression without changing its sequence by influencing the chromatin structure. Increasing evidence reveal that pathogens display virulence strategies that can interfere with host epigenetic mechanisms. This is particularly well described in animal pathogens but less in plant pathogens. Especially, very few evidence relate such virulence strategies used by plant pathogenic bacteria. Ralstonia solanacearum is the causal agent of the bacterial wilt disease, which can affect more than 250 plant species including major crops and model plants such as Arabidopsis thaliana. As a potent R. solanacearum virulence factor, PopP2 is an acetyltransferase from the YopJ family that dampens basal immune responses by targeting defensive WRKY transcription factors. In order to better understand the virulence activities of PopP2, we searched for PopP2-interacting proteins using a yeast two hybrid assay, and identified the GTE9 and GTE11 proteins from the GTE family (General Transcription factor, group E). GTE proteins possess a bromodomain, a specific protein module allowing interaction with acetylated lysine residues, notably on histones tails suggesting that they could be involved in epigenetic-related processes. GTE9 and GTE11 were previously shown to (i) co-localise and interact with PopP2 in the plant nucleus, and (ii) to be acetylated by PopP2. Also, GTE9 and GTE11 were shown to interact in planta with Histone H4 through their bromodomain, suggesting that they function as epigenetic readers whose manipulation by PopP2 would promote R. solanacearum virulence. In this context, the main objectives of my PhD were to better understand the the function of GTE9 and GTE11, by trying to determine how they can be manipulated by PopP2 and whether these proteins play a role in the plant response to R. solanacearum. Mass-spectrometry-based analysis enabled us to map the lysine residues modified by PopP2 in GTE9 and GTE11. Several of these residues are conserved between the two proteins and localised on either side of their bromodomain. By semi-quantitative FRET-FLIM assay performed in vivo, we demonstrated that GTE9 interaction with Histone H4 is altered by PopP2 acetyltransferase activity suggesting that PopP2 uses acetylation to dissociate GTE9 from chromatin. In addition to GTE9 and GTE11, PopP2 acetylates several other GTE members. Regarding the role of GTE9 and GTE11 in the plant response to R. solanacearum, GTE9 and GTE11 over-expressing lines displayed an enhanced disease response to R. solanacearum that depended on PopP2 enzymatic activity. Overall, these data indicate that GTE9 and GTE11 behave as epigenetic readers that are manipulated by a plant bacterial pathogen through their targeting by a YopJ family acetyltransferase. GTE proteins could represent key virulence targets for R. solanacearum since PopP1, an additional YopJ family acetyltransferase that belongs to its effector repertoire, also interacts with several of these proteins. How the targeting of GTE proteins is mechanistically impacting the overall course of R. solanacearum infection remains elusive. To answer this question, we undertook a ChIP-seq analysis aimed at identifying the chromatin regions targeted by GTE9 and GTE11 (approach in progress). In addition to this approach, we wanted to identify more globally the chromatin sites visited by PopP2 in Arabidopsis. For this, we have initiated a second ChIP-seq analysis using various molecular tools including tagged versions of PopP2 for in planta delivery through a bacterial type III secretion system. Overall, this PhD work allows to progress on the understanding of a virulence strategy used by a plant bacterial pathogen that consist in manipulating host epigenetic components to promote infection
Croissance de diamant nano-cristallin (NCD) par procédés plasmas en configuration matricielle de sources élémentaires (MEPS) microondes
Get PDFLa croissance de diamant sur des matériaux non réfractaires nécessite le développement de procédés innovants capables de couvrir de grandes surfaces tout en optimisant l'apport énergétique. L'objectif principal de cette thèse est d'explorer les possibilités de croissance de diamant nano-cristallin sur des surfaces complexes de métaux non réfractaires ou des structures en 3D à fort rapport d'aspect. La contrainte principale est que le procédé doit respecter une gamme de température 50 µm) gravées dans du silicium (puits, tranchées avec un rapport d'aspect de 1:7). Les propriétés de ces dépôts sont reliées aux paramètres de contrôle du procédé afin, à termes, d'être capable d'optimiser le procédé. Ainsi, a-t'il été mis évidence que l'utilisation d'un réseau matriciel d'applicateurs microondes ponctuels est facilement transposable pour le changement d'échelle. Ceci permet donc d'envisager un transfert de technologie vers une/des application(s) industrielle(s).Diamond growth on non-refractory materials requires the development of innovative processes capable of covering large surfaces while optimizing the energy input. The main objective of this thesis is to explore the possibilities of nano-crystalline diamond growth on complex surfaces of non-refractory metals or high aspect ratio 3D structures. The main constraint is to find a process with a temperature range 50 µm) etched in silicon (wells, trenches with an aspect ratio of 1:7). The properties of these deposits are linked to process control parameters in order to be able to optimize the process. Thus, it has been shown that the use of a matrix network of microwave applicators is easily transposable for the upscaling. This, therefore, allow to think a transfer of technology to one or more industrial application(s)