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Adaptation et évolution des diatomées au cours des 10000 dernières années en Péninsule Antarctique Nord
No full textLes diatomées représentent le groupe principal de la « pompe biologique » dans l'océan Austral et, en tant que telles, constituent un moyen très efficace de séquestrer le CO2 atmosphérique. Elles constituent également un maillon fondamental d'un réseau alimentaire extrêmement sensible et en évolution rapide. L'océan austral est une zone particulièrement vulnérable au changement climatique actuel avec un réchauffement des masses d'eaux et une modification des cycles des vents. Cela entraîne des conséquences notamment sur le couvert de glace, la stratification des masses d'eau ou le cycle des nutriments qui constituent des éléments essentiels de l'environnement des diatomées. Ce projet de thèse interdisciplinaire vise à mieux comprendre l'évolution des communautés de diatomées au cours des 8 000 dernières années ainsi que leur adaptation aux changements climatiques passés, en se basant sur les archives sédimentaires du Nord de la Péninsule Antarctique. Cette thèse s'appuie sur une approche multi-proxy (ADN ancien, biomarqueurs lipidiques et micropaléontologie), combinant l'expertise de deux laboratoires complémentaires en biologie et paléocéanographie situés dans deux instituts différents du CNRS (IBENS et EPOC). Dans un premier temps j'ai réalisé une étude de calibration inter-laboratoire afin de comparer l'impact de différents protocoles d'extraction d'ADN et de préparation de librairie de séquençage sur les données métagénomiques. Le protocole sélectionné pour l'analyse principale permet de concilier rendement et facilité d'utilisation. J'ai aussi montré que le protocole de préparation des librairies influe sur la distribution de leur taille et le nombre de leurs duplicats, mais a relativement peu d'effet sur leur composition taxonomique. Dans un second temps, j'ai reconstruit le climat passé grâce aux approches moléculaires. Les températures saisonnières suivent deux tendances anti-corrélées : diminution de la température de printanière et augmentation de la température estivale. Les données paléo-environnementales permettent aussi de subdiviser l'Holocène en quatre périodes distinctes basées sur la saisonnalité de la glace de mer, avec une augmentation forte de sa durée depuis 2 500 ans. J'ai également caractérisé les changements des communautés de diatomées au cours de l'Holocène sur la base des observations microfossiles et génomique (métabarcoding et métagénomique). En particulier, j'ai montré un déclin de l'abondance totale des diatomées et relative du genre Chaetoceros au cours du temps, aussi bien d'un point de vue des données microfossiles que génomiques. Considérant la dominance parmi les diatomées de Chaetoceros à notre site d'étude, je me suis ensuite concentrée à l'échelle du génome et ai montré la dominance d'un génome de Chaetoceros particulier assemblé à partir des données Tara Océans. En utilisant ce génome, je présente des preuves que la dynamique des populations de Chaetoceros répond aux changements environnementaux passés par la présence d'écotypes qui montrent des abondances différentes dans des conditions plus chaudes ou plus froides. Enfin, j'ai montré que l'adaptation de Chaetoceros à ces changements se traduit au niveau génétique grâce à l'étude des polymorphismes synonymes et non synonymes. Finalement, mes résultats concordants au niveau des communautés, au sein des populations et enfin au niveau adaptatif, suggèrent une réponse éco-évolutive potentielle de Chaetoceros aux changements environnementaux.Diatoms represent the main group contributing to the ‘biological carbon pump' in the Southern Ocean and, as such, are a very effective means of sequestering atmospheric CO2. They are also a fundamental link in an extremely sensitive and dynamic food web. However, the future evolution of this link is highly uncertain due to the lack of data from current and historical periods. The Southern Ocean is a zone that is particularly vulnerable to climate change, with warming water masses and changes in wind cycles. This has consequences for ice cover, water mass stratification and nutrient cycles, which are essential elements for determining diatom community composition and function. The aim of this interdisciplinary thesis project is to gain a better understanding of the evolution of diatom communities over the last 8,000 years and their adaptation to past climate change, based on the sedimentary archives of the northern Antarctic Peninsula. The thesis is based on a multi-proxy approach (ancient environmental DNA, lipid biomarkers and micropaleontology), combining the expertise of two complementary laboratories in biology and paleoceanography located in two different CNRS institutes (IBENS and EPOC). Firstly, I carried out an inter-laboratory calibration study to compare the impact of different DNA extraction and sequencing library preparation protocols on the derived metagenomic data. The protocol selected for the main analysis reconciles yield and ease of use. I have also shown that the library preparation protocol influences the distribution of library size and the number of duplicates, but has relatively little effect on their taxonomic composition. Secondly, I reconstructed past climates using paleoceanographic approaches. Seasonal temperatures followed two anti-correlated trends: a decrease in spring temperatures and an increase in summer temperatures. Paleo-environmental data also enabled me to subdivide the Holocene into four distinct periods based on the seasonality of sea ice, with a sharp increase in its presence over the past 2,500 years. I have also characterised changes in diatom communities over the Holocene based on microfossil and genomic (metabarcoding and metagenomics) observations. In particular, I show a decline in the total abundance of diatoms and in the relative abundance of the genus Chaetoceros over time, both from microfossil and genomic data. Consistent with the dominance among diatoms of Chaetoceros at our study site, I then revealed the dominance of a particular Chaetoceros genome previously assembled from Tara Oceans data. Using this genome, I present evidence that Chaetoceros population dynamics respond to past environmental changes by the presence of ecotypes that show differential abundance in warmer and cooler conditions. Finally, I show that the adaptation of Chaetoceros to these changes is reflected at the genetic level through the study of synonymous and non-synonymous polymorphisms. Taken together, my results at community, population and adaptive levels suggest a potential eco-evolutionary response of Chaetoceros to environmental change
Implication des cellules de Cajal-Retzius dans l'activité germinale du cerveau antérieur postnatal par la signalisation Bmpr1a
No full textLe système nerveux central est une structure hautement complexe, composée de milliards de neurones et de cellules gliales, organisés en régions spécialisées mais interconnectées. Cette diversité cellulaire émerge au cours du développement via des processus régulés qui contrôlent la prolifération et la différenciation des cellules souches neurales (NSCs). Si la plupart des neurones chez les mammifères sont produits durant l’embryogenèse, une activité neurogénique persiste après la naissance dans certaines niches, comme la zone ventriculaire-sous-ventriculaire (V-SVZ). Dans cette région, les NSCs présentent une hétérogénéité régionale : les NSCs dorsaux dérivent du pallium embryonnaire, tandis que les NSCs latéraux proviennent du sous-pallium. Au cours de la période postnatale précoce, ces deux populations produisent des sous-types neuronaux distincts, respectivement glutamatergiques et GABAergiques, en cohérence avec leur origine embryonnaire. Les NSCs dorsaux de la V-SVZ perdent rapidement leur potentiel neurogénique après la naissance, entraînant une chute de la neurogenèse glutamatergique en quelques semaines. En revanche, l’activité germinale des NSCs latéraux persiste à l’âge adulte, assurant la production continue d’interneurones GABAergiques migrateurs vers le bulbe olfactif (OB). La mise en sommeil progressive des NSCs dorsaux semble orchestrée à la fois par des changements intrinsèques de l’état cellulaire et par des signaux extrinsèques locaux. Parmi ceux-ci, la voie des protéines morphogénétiques osseuses (BMP) émerge comme un régulateur central, induisant la quiescence des NSCs, réduisant leur prolifération et supprimant la neurogenèse glutamatergique, tout en favorisant l’astrogenèse. Parallèlement, les NSCs postnataux subissent des modifications transcriptionnelles renforçant leur passage vers la quiescence et limitant encore leur potentiel neurogénique. L’objectif de ma thèse était d’évaluer si la voie BMP, seule, peut moduler efficacement l’activité germinale des NSCs de la SVZ et d’explorer le rôle potentiel des cellules de Cajal-Retzius (CR) comme source de signaux BMP modulant l’activité germinale dans la V-SVZ dorsale. Objectif 1 : Pour étudier le rôle de Bmpr1a dans l’activité germinale postnatale de la V-SVZ dorsale, nous avons réalisé des électroporations à P1/P2 avec des constructions codant des formes constitutivement active (CA) ou dominante-négative (DN) de Bmpr1a. Divers régimes de marquage BrdU ont permis d’évaluer l’impact de ces manipulations sur l’activation des NSCs, et des analyses à différents temps ont exploré le devenir des cellules électroporées. Pour ce projet, j’ai produit tous les échantillons et réalisé l’ensemble des analyses présentées. Nos résultats montrent que l’expression de DN Bmpr1a réactive les NSCs quiescents, augmente leur prolifération et l’expansion des progéniteurs intermédiaires, tandis que l’expression de CA Bmpr1a supprime la prolifération, réduit la neurogenèse vers l’OB et altère la maturation des interneurones, notamment en diminuant l’expression de la tyrosine hydroxylase. Objectif 2 : Pour identifier la source des signaux BMP, j’ai analysé des jeux de données de séquençage spatial et unicellulaire afin de prédire les schémas de communication cellulaire dans et autour de la V-SVZ dorsale. Ces analyses ont identifié les cellules CR comme des régulateurs potentiels de l’activité des NSCs dorsaux. Ces prédictions ont été confirmées en utilisant des modèles murins transgéniques dans lesquels les cellules CR subissent une mort prématurée. L’analyse histologique chez ces animaux révèle une diminution des signaux BMP et un déclin retardé de l’activité germinale des NSCs palliaux. En résumé, nos résultats démontrent que la voie BMP, principalement issue des cellules CR après la naissance, induit la quiescence des NSCs dans la V-SVZ dorsale postnatale.The central nervous system is a highly complex structure, composed of billions of neurons and glial cells, organized into highly specialized yet interconnected regions. This cellular diversity arises during development through tightly regulated processes that govern the proliferation and differentiation of neural stem cells (NSCs). While most neurons in mammals are produced during embryogenesis, some neurogenic activity persists after birth in specific niches, such as the ventricular-subventricular zone (V-SVZ). Within this region, NSCs exhibit regional heterogeneity, with dorsal NSCs originating from the pallial embryonic forebrain, while lateral NSCs arise from the subpallial domain. During the early postnatal period, both populations generate distinct neuronal subtypes, i.e. glutamatergic and GABAergic neurons, in accordance with their respective embryonic origin. Dorsal V-SVZ NSCs rapidly lose their neurogenic potential after birth, leading to a sharp decline in glutamatergic neurogenesis within weeks. In contrast, the germinal activity of lateral NSCs persist throughout life to continue producing GABAergic interneurons that migrate to the olfactory bulb (OB). The progressive silencing of dorsal V-SVZ NSCs appears to be orchestrated by both intrinsic changes in stem cell state and extrinsic signals from their local environment. Key signalling pathways, such as the Bone Morphogenetic Protein (BMP) pathway, have emerged as central regulators in this process. BMP signalling is associated with the induction of NSC quiescence, decreased proliferation, and suppression of glutamatergic neurogenesis, while promoting astrogenesis. In parallel, postnatal NSCs undergo transcriptional changes that reinforce their transition from an active to a quiescent state, further limiting their neurogenic potential over time. My thesis objectives were: firstly, to evaluate whether the BMP pathway alone can efficiently modulate the germinal activity of SVZ neural stem cells; and secondly, to explore the potential role of Cajal-Retzius cells as a source of BMP signalling to modulate germinal activity within the dorsal V-SVZ. Objective 1: In order to investigate the role of Bmpr1a in shaping postnatal dorsal V-VSZ germinal activity, we performed electroporation at postnatal day 1 or 2 (P1/P2), using constructs encoding either a constitutively active or a dominant-negative form of Bmpr1a (i.e. CA Bmpr1a and DN Bmpr1a, respectively). Various BrdU labelling regimes were used to assess the effect of these manipulations on NSCs activation, while analyses at different timepoints allowed investigating the fate of the electroporated cells. For this project, I’ve produced all tissue samples and conducted all analyses presented in the study. Our results showed that DN Bmpr1a expression reactivated quiescent NSCs and increase proliferation and expansion of intermediate progenitors, while CA Bmpr1a suppressed proliferation, reduced OB neurogenesis, and impaired interneuron maturation, including reduced tyrosine hydroxylase expression. Objective 2: To identify the source of BMP-signalling to NSCs, I used single-cell and spatial RNA sequencing datasets to analyse cell-cell communication patterns within and beyond the V-SVZ dorsal domain. Predictions made by these analyses identified Cajal-Retzius cells as potential regulators of dorsal NSC activity. We confirmed those predictions by using transgenic mice models in which Cajal-Retzius cells undergo premature death. Histological analysis in these animals confirm reduced BMP signalling and demonstrate a delayed decline of pallial NSCs germinal activity. Together, these findings indicate that Cajal-Retzius cells are a significant source of BMP ligands in the dorsal SVZ, and that their premature loss leads to reduced BMP signaling and enhanced NSC proliferation. In summary, our findings demonstrate that BMP signaling, mainly originate by CR cells early after birth and induce NSC quiescence in the postnatal dorsal SVZ
Factors of viral pathogenicity : antibody-dependent enhancement of coxsackievirus B4 infection
No full textLe coxsackievirus B4 (CVB4) est un petit virus non-enveloppé dont la capside icosaédrique d’environ 30 nm de diamètre contient un génome de 7,4 kb. L’infection par ce virus humain est généralement asymptomatique, mais peut être à l’origine de la maladie pieds-mains-bouche et également provoquer des myocardites, encéphalites ou pneumonies dans certains cas. L’infection par CVB4 est également fortement suspectée d’être un des facteurs environnementaux pouvant déclencher un diabète de type-1.Il a été montré in vitro que l’infection de cellules mononuclées du sang périphérique (CMN) par CVB4 peut être facilitée par des anticorps, et mène à la production d’interféron-α (IFN-α) par ces cellules. L’étude approfondie de ce phénomène suggère que les anticorps anti-VP4, ciblant notamment les acides aminés 11 à 30, sont responsables de cette facilitation de l’infection par les anticorps. VP4 est une des quatre protéines constituant la capside virale, et cette protéine est localisé sous la surface selon les données structurales disponible de ce virus grâce à la cryomicroscopie électronique. VP4 est faiblement accessible aux anticorps, ce qui pourrait expliquer cette particularité d’induire des anticorps facilitants, car l’occupation des épitopes dépend de l’accessibilité. Ainsi, le travail de cette thèse porte sur la caractérisation de la facilitation de l’infection à CVB4 par des anticorps, à différentes échelles. Premièrement un modèle basé sur des agents, dans lequel les interactions entre anticorps et virus sont simulés a permis de reproduire le phénomène de facilitation de l’infection observé in vitro avec des CMN. Ce modèle sur base sur l’hypothèse de deux populations distinctes d’anticorps, neutralisants et facilitants, ce qui démontre la plausibilité de cette hypothèse. De plus ce modèle est capable de reproduire les observations in vitro lorsque le temps d’incubation est modulé. L’effet de la température a également été étudié in vitro et montre que la facilitation dépend d’anticorps ciblant des épitopes faiblement accessibles, aussi appelés épitopes cryptiques. Ensuite, l’accessibilité de VP4 a été étudié à l’échelle moléculaire avec des méthodes de biologie structurale, grâce à une analyse des modes normaux ainsi qu’une simulation de dynamique moléculaire. Ces simulations ont permis de mettre en évidence les principales régions flexibles, la partie N-terminale de VP3 et la partie N-terminale de VP4. L’analyse des modes normaux semble également suggérer que la région de VP4 ciblée par les anticorps facilitants protrude, au moins transitoirement par l’axe de symétrie 5 de la capside icosaédrique de CVB4, confirmant son potentiel rôle physiologique dans la facilitation de l’infection par des anticorps. Enfin, des expériences in vivo chez des souris Swiss albino ont montré que l’ajout de sérum immun, d’IgG issus de ce sérum immun ou d’anticorps anti-VP4 isolés à partir de ce même sérum aggrave très fortement la pathologie virale.Ensemble, ces résultats confirment le rôle prépondérant de VP4 dans la facilitation de l’infection à CVB4 par des anticorps.Coxsackievirus B4 (CVB4) is a small, non-enveloped virus with an icosahedral capsid approximately 30 nm in diameter and a 7.4 kb genome. Infection with this human virus is generally asymptomatic, but can cause hand-foot-and-mouth disease, as well as myocarditis, encephalitis and pneumonia in certain cases. CVB4 infection is also strongly suspected of being one of the environmental factors that can trigger type-1 diabetes. It has been shown in vitro that infection of peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) by CVB4 can be enhanced by antibodies, and leads to the production of interferon-α (IFN-α) by these cells. Further investigation of this phenomenon suggests that anti-VP4 antibodies, targeting amino acids 11 to 30 in particular, are responsible for this antibody-mediated enhancement of infection. VP4 is one of the four proteins making up the viral capsid, and this protein is localized below the surface according to the structural data available for this virus from electron cryomicroscopy. VP4 is poorly accessible to antibodies, which could explain its ability to induce facilitating antibodies, since epitope occupancy depends on accessibility. Thus, the work in this thesis focuses on characterizing the facilitation of CVB4 infection by antibodies, at different scales. Firstly, an agent-based model, in which interactions between antibodies and virus are simulated, was used to reproduce the phenomenon of antibody-dependent enhancement of infection observed in vitro with PBMCs. This model is based on the hypothesis of two distinct antibody populations, neutralizing and facilitating, demonstrating the plausibility of this hypothesis. Moreover, this model can reproduce in vitro observations when incubation time is modulated. The effect of temperature has also been studied in vitro, showing that facilitation depends on antibodies targeting poorly accessible epitopes, also known as cryptic epitopes. Next, the accessibility of VP4 was studied on a molecular scale using structural biology methods, with normal mode analysis and molecular dynamics simulation. These simulations highlighted the main flexible regions, the N-terminal part of VP3 and the N-terminal part of VP4. Normal mode analysis also seems to suggest that the region of VP4 targeted by enhancing antibodies protrudes, at least transiently through the symmetry axis 5 of the icosahedral capsid of CVB4, confirming its potential physiological role in antibody-dependent enhancement of infection. Finally, in vivo experiments in Swiss albino mice showed that the addition of immune serum, IgG derived from this immune serum or anti-VP4 antibodies isolated from this same serum strongly aggravated viral pathology. Taken together, these results confirm the predominant role of VP4 in antibody-mediated facilitation of CVB4 infection
Cross-sectional and longitudinal studies of respiratory diseases following occupational exposure to crystalline silica (PARESI project)
No full textINTRODUCTION : L’exposition à la silice cristalline est un sujet d’actualité. D’une part, du fait d’une importante prévalence d’exposition professionnelle à l’internationale mais également en France avec 975 000 travailleurs concernés en 2017 (4% des travailleurs actifs). D’autre part, du fait des différents besoins en termes de recherche évoqués dans le rapport de l’agence nationale de sécurité sanitaire, de l’alimentation, de l’environnement et du travail (ANSES) de 2019 et dans la littérature internationale de manière générale, notamment le manque de données en population générale et le manque d’études longitudinales portant sur l’impact de l’exposition à la silice cristalline sur la fonction ventilatoire. Il est également nécessaire d’évaluer et d’améliorer les modalités de surveillance des salariés exposés ou ayant été exposés préconisées par la recommandation de la haute autorité de santé de 2021 concernant la surveillance post-exposition et post-professionnelle de ces salariés. OBJECTIFS : Ce travail de recherche se divise en 3 parties. Une première partie est réalisée sur un échantillon de sujets issus de la population générale dans le cadre de l’enquête ELISABET (Enquête Littoral Souffle Air Biologie Environnement) avec pour objectifs : 1) d’évaluer l’impact de l’exposition professionnelle à la silice cristalline sur la fonction ventilatoire ; 2) décrire la proportion de sujets exposés à la silice cristalline et les secteurs d’activités concernés dans l’échantillon de l’enquête ELISABET. La deuxième partie a pour objectif de réaliser une revue de la littérature visant à identifier les biomarqueurs sanguins prédictifs d’un déclin accéléré de la fonction ventilatoire. La troisième partie concerne la mise en place d’une cohorte de sujets exposés à la silice cristalline suivis au sein de différents services de prévention et de santé au travail permettant de construire une importante base de données afin de répondre à terme à différents objectifs portant notamment sur l’incidence de pathologies respiratoires dans cette population ou encore l’évaluation de biomarqueurs sanguins comme marqueurs précoces de l’apparition d’un déclin accéléré de la fonction ventilatoire. RESULTATS : 1ère partie : Au sein de l’échantillon de l’étude ELISABET, nous avons pu mettre en évidence un impact significatif de l’exposition à la silice cristalline sur la fonction ventilatoire (obstruction bronchique et des petites voies aériennes). Une altération du rapport du volume expiré maximal pendant la 1ère seconde sur la capacité vitale forcée (VEMS/CVF) et du débit expiratoire maximal entre 25 et 75 % de la CVF (DEM25-75) étaient plus fréquent avec l’élévation de la valeur de l’indice d’exposition cumulé à la silice cristalline, particulièrement pour les sujets ayant une exposition supérieure ou égale à 1 mg.m-3.année. Nous avons également mis en évidence une proportion de sujets exposés, certes en baisse depuis les années 1980, mais atteignant toujours des niveaux non négligeables particulièrement dans le secteur de la construction. 2ème partie : Les leucocytes, et plus particulièrement les polynucléaires éosinophiles, pourraient être un biomarqueur permettant de prédire la survenue du déclin de la fonction ventilatoire voire l’apparition d’un trouble ventilatoire obstructif mais le très faible nombre d’études disponibles (7 études incluses) et leur qualité méthodologique limite la robustesse de ces résultats. 3ème partie : Nous avons établi le protocole de recherche, élaboré le questionnaire et identifié les centres qui incluront les sujets de la cohorte. La recherche de financement est en cours pour ce projet. CONCLUSIONS : Nos résultats renforcent l’importance de la surveillance spirométrique des sujets exposés à la silice cristalline pendant la carrière et lors du suivi post-professionnel et d’évaluer les modalités de suivi notamment à l’aide de biomarqueurs dont l’évaluation rigoureuse et longitudinale doit encore être réalisée.INTRODUCTION : Exposure to crystalline silica is a topic of current interest. Firstly, because of the high prevalence of occupational exposure internationally, but also in France, with 975,000 workers concerned in 2017 (4% of active workers). Secondly, because of the various needs in terms of research mentioned in the 2019 report by the French National Agency for Health, Food, Environmental and Occupational Safety (ANSES) and in the international literature in general, notably the lack of data in the general population and the lack of longitudinal studies on the impact of crystalline silica exposure on respiratory function. It is also necessary to evaluate and improve the monitoring procedures for employees who have been or are exposed to crystalline silica, as recommended by the 2021 recommendation of the French health authority on post-exposure and post-professional monitoring of such employees. OBJECTIVES : This research work is divided into 3 parts. The first part is carried out on a sample of subjects drawn from the general population as part of the ELISABET study (Enquête Littoral Souffle Air Biologie Environnement) with the following objectives: 1) evaluating the impact of exposure to crystalline silica dust on respiratory function; 2) describing the proportions of subjects exposed to crystalline silica and the sectors of activity concerned in the ELISABET study sample. The second part of the study aims to carry out a literature review to identify blood biomarkers predictive of an accelerated decline in respiratory function. The third part concerns the setting up of a cohort of subjects exposed to crystalline silica and followed up in various occupational health and prevention services, enabling the construction of a large database in order to meet different objectives in the long term, notably concerning the incidence of respiratory pathologies in this population, or the evaluation of blood biomarkers as early markers of the onset of an accelerated decline in respiratory function. RESULTS : Part 1 : In the ELISABET study sample, we evidenced a significant impact of exposure to crystalline silica dust on respiratory function (bronchial obstruction and small airway obstruction). An impaired forced expiratory volume in the first second/forced vital capacity (FEV1/FVC) ratio and an impaired forced expiratory flow between 25% and 75% of the FVC (FEF25-75) became more frequent as the cumulative exposure index for crystalline silica dust - particularly among participants exposed to 1 mg.m-3.year or more. Our results emphasize the likely importance of spirometry-based monitoring among individuals at or above the silica exposure threshold of 1 mg.m-3.year. We also found that the proportion of workers exposed to crystalline silica has been decreasing since the 1980s, but still reaches significant levels, particularly in the construction sector. Part 2 : White blood cells and more particularly blood eosinophils could be biomarkers for predicting the onset of lung function decline or even of airway obstruction but the very small number of studies available (7 included) and their lack of methodological quality limit the strength of these results. Part 3 : We have drawn up the research protocol, designed the questionnaire and identified the centers that will include the subjects in the cohort. Funding is currently being sought for this project. CONCLUSIONS : Our results reinforce the importance of spirometric monitoring of subjects exposed to crystalline silica during their careers and during post-professional follow-up, and of evaluating follow-up methods, notably using biomarkers, which have yet to be rigorously and longitudinally evaluated
Identification of fungal core effector targets involved in the susceptibility of bread wheat to Fusarium Head Blight
No full textLe développement des pathogènes dans les tissus végétaux peut être favorisé par l'expression de gènes spécifiques de l'hôte, communément appelés gènes de sensibilité. En ciblant ces gènes, les effecteurs fongiques jouent un rôle clé dans le développement de la maladie, la croissance du pathogène et sa propagation dans les tissus végétaux. Dans l'interaction blé/Fusarium graminearum (Fg), ces composants primordiaux de la sensibilité végétale restent encore mal compris, malgré de nombreuses preuves de leur rôle central dans l'établissement de la fusariose de l'épi (FHB). Des travaux récents sur la FHB ont déjà décrit la nature et la dynamique des effecteurs potentiels aux premiers stades du processus d'infection, notamment grâce à des approches innovantes de dual-omique utilisant différentes variétés de blé et des souches fongiques d'agressivité contrastée (Fabre et al., 2019b ; Fabre et al., 2021 ; Rocher et al., 2022). À partir de cet ensemble pertinent de core-effecteurs putatifs, hautement conservés et systématiquement produits dans différentes souches pathogènes, ce travail vise à valider différentes caractéristiques des effecteurs fongiques et explorer leurs liens potentiel avec des cibles moléculaires chez l'hôte. Dans un premier temps, une caractérisation structurale de leurs séquences a révélé la présence de séquences canoniques de peptides de transit chloroplastiques ou de signaux de localisation nucléaire, sans toutefois mettre en évidence de nouveaux motifs ou domaines protéiques partagés dans le reste de la séquence. Au niveau transcriptomique, les effecteurs sélectionnés ont montré deux types distincts de profils d'expression. Un groupe d'effecteurs était sur-exprimé lors des premiers stades de la maladie, tandis qu'un autre groupe s'accumulait massivement lors des stades plus avancés, suggérant des fonctions variées au cours de l'infection. La localisation génomique des effecteurs sélectionnés s'est avérée être principalement dans les régions à évolution rapide du génome de F. graminearum, reflétant leur potentiel évolutif important. Des protéines de fsuion GFP-effecteurs ont été générées pour chaque candidat et testées sur des feuilles de tabac et dans des protoplastes de blé. En utilisant la microscopie confocale, la majorité des effecteurs possédant des signaux de localisation nucléaire ou des peptides de transit chloroplastiques ont été observés dans les noyaux ou les chloroplastes des plantes, avec des intensités variables. L'intégration de toutes ces informations a permis de sélectionner un nombre réduit d'effecteurs candidats afin d'identifier leurs interactions physiques avec les protéines de blé, en utilisant un système de double-hybride en levure (Y2H) et une bibliothèque d'ADNc spécifique aux épillets de blé. Cette approche a permis d'identifier avec succès un ensemble de gènes du blé interagissant avec les effecteurs fongiques, avec des fonctions prédites et des localisations subcellulaires suggérant des rôles essentiels dans les mécanismes de sensibilité. Ces résultats établissent un lien crucial entre les effecteurs fongiques et leurs cibles potentielles chez le blé, ouvrant la voie à la découverte de gènes de sensibilité candidats, nouveaux et prometteurs.Pathogen development in plant tissues can be facilitated by the expression of specific host genes commonly known as susceptibility genes. By targeting these genes, the fungal effectors act as a key determinants of disease development, pathogen growth and spreading in plant tissues. In the wheat/Fusarium graminearum (Fg) interaction, these primary components of plant susceptibility are still poorly understood despite multiple evidences of their central role in establishing the Fusarium head blight (FHB) disease. Recent works on FHB have already described the nature and dynamics of effector candidates upon early stages of the infection progress, especially by innovative dual-omics approaches and detailed comparison of various combinations of transcriptomics and proteomics data of infected and non-infected wheat varieties (Fabre et al., 2019b; Fabre et al., 2021; Rocher et al., 2022). Starting from this relevant set of putative core-effectors that are highly conserved and systematically produced in different pathogenic strains, this work aims at validating the function and characteristics as pathogen effector in the basal processes of FHB development. As a first step, a structural characterization of their sequence demonstrated canonical sequences of either plant chloroplast transit peptides or nucleus localization signals, and further did not delineate any shared new protein motifs/domains. At the transcriptomic level, the selected core effectors showed 2 different types of expression patterns. One set of core effectors was over-expressed during the earlier stages of the disease while the other group was massively accumulated during later stages suggesting varying functions during the infection. The genetic localization of the selected core effectors proved to be mainly in the fast-evolving part of the F. graminearum genome, reflecting their potential for large genetic evolvability. GFP-fused effector proteins were established for each effector candidates and screened in tobacco leaves and in wheat protoplasts. Using confocal microscopy, most NLS-harboring and chloroplast transit peptides effectors were proved to join the plant nuclei and chloroplast with varying intensities. By integrating all gathered data, a refined selection of candidate effectors was made to investigate their physical interactions with wheat proteins using a Yeast Two-Hybrid (Y2H) system, coupled with a specific wheat spike cDNA library. This approach successfully identified a set of effector-interacting genes in wheat, with predicted functions and subcellular localizations suggesting potential roles in core susceptibility mechanisms. The findings provide a critical link between fungal effectors and their putative targets in wheat, paving the way for the discovery of novel and unexpected candidate susceptibility genes
Le soubassement juridique du pouvoir des entreprises dans le marché biopharmaceutique
No full textLe marché biopharmaceutique fait face à des défaillances majeures qui ont des répercussions directes sur l'accès aux médicaments pour les patients. Cette thèse part de l'intuition d'une répartition déséquilibrée du pouvoir de négociation entre les États et les entreprises biopharmaceutiques qui empêche de remédier à ces défaillances. Elle cherche à offrir une perspective juridique sur la manière dont cette situation s'est consolidée au fil du temps à travers l'étude des dynamiques cachées dans l'ombre du droit. Cette thèse analyse plus spécifiquement, à travers une perspective globale, la manière dont les entreprises de ce secteur construisent juridiquement leur pouvoir et en assurent sa durabilité. La thèse met en évidence le fait que le soubassement juridique du pouvoir de ces entreprises est composé d'un réseau de droits de propriété intellectuelle enchevêtrés et profondément ancrés. Ces droits de propriété intellectuelle sont protégés par plusieurs branches du droit et par des récits largement répandus qui les assimilent à une forme de propriété à part entière. La thèse fait également état des stratégies d'ingénierie juridique qui permettent d'étendre le pouvoir des entreprises, en premier lieu par la perpétuation de situations de monopole et, en second lieu, par le maintien d'une opacité autour de certaines informations stratégiques. Enfin, cette thèse rend compte des stratégies mises en œuvre par les entreprises biopharmaceutiques pour perpétuer le soubassement juridique de leur pouvoir à l'échelle mondiale et ce, malgré la multiplication des initiatives locales destinées à le remettre en cause.The contemporary biopharmaceutical market is associated to major shortcomings which have direct repercussions on access to medicines for patients. This thesis starts from the intuition of an imbalanced distribution of bargaining power between States and brand-name biopharmaceutical companies that prevents these failures from being remedied. It seeks to offer a legal perspective on how this situation has consolidated over time through a study of the dynamics hidden in the shadows of the law. It specifically analyzes, through a global perspective, how corporate power in this sector is legally constructed, entrenched, and maintained globally, thus ensuring its durability and continued dominance.The thesis highlights that the legal foundations of corporate power in the biopharmaceutical market are composed of a network of tangled and deeply entrenched intellectual property rights, which are protected by several branches of law and by narratives that assimilate them to a form of property in their own right. It also accounts for the legal engineering strategies that extend corporate power, first through the strategic perpetuation of monopolies and second, by maintaining the opacity over certain strategic information.Finally, this thesis accounts for the strategies implemented by brand-name biopharmaceutical companies to perpetuate the legal underpinnings of their power on a global scale, despite the multiplication of local initiatives intended to call it into question
Data and sectorial economic regulation in the energy sector
No full textL’étude de la régulation économique sectorielle en matière de données dans le secteur régulé de l’énergie examine les données à la fois comme des objets et des moyens de régulation économique. Ce sujet explore la place des données dans la régulation économique et invite à étudier la « régulation des données » et la « régulation par les données » dans le secteur régulé de l’énergie. La régulation des données se réfère aux cadres juridiques et de régulation applicables aux données. Cette étude analyse la cohérence des cadres applicables de 2016 à 2025 et les difficultés éventuelles liées à leur application simultanée. Elle fait la distinction entre les objectifs et les moyens de la régulation par les données, cherchant à améliorer l'efficience de la régulation économique sectorielle et à renforcer cette régulation par l'incitation. De plus, elle souligne que la collecte, le traitement et le partage des données sont les éléments fondamentaux de la régulation par les données.The study of data sectoral economic regulation in the regulated energy sector examines data as both objects and means of economic regulation. The thesis explores the place of data in economic regulation and invites to study both “Data Regulation” and “Data-driven Regulation” in the regulated energy sector. On the one hand, Data Regulation refers to the legal and regulatory frameworks applicable to data. This study analyses the consistency of the French and European frameworks applicable from 2016 to 2025, and the potential issues associated with their simultaneous application to use cases. On the other hand, the thesis distinguishes between the objectives and the means of data-driven regulation. It aims at improving the efficiency of sectoral economic regulation and at strengthening its incentive effects. In addition, this work emphasises that the data collection, processing and sharing are the fundamental pillars of Data-driven Regulation
Préférences et normes sociales dans les régulations environnementales
No full textCette thèse aborde trois questions relatives aux préférences individuelles et aux interactions sociales dans le cadre des régulations environnementales. Le premier chapitre est un modèle de choix collectif d’une qualité environnementale. Il est établi analytiquement que la qualité environnementale votée dépend de la sensibilité individuelle à celle-ci, de l'amplitude totale de cette sensibilité dans la population, ainsi que des interactions entre les choix de consommation et les profits des firmes. Le deuxième chapitre identifie les normes sociales comme facteur déterminant d'un comportement pro-environnemental, ici le respect d'une régulation de pêche. En utilisant une enquête menée auprès de pêcheurs artisanaux au Ghana, il est démontré que la norme sociale de pêche, influence la satisfaction des pêcheurs et leur décision de participer ou non à une activité illégale de pêche. Le dernier chapitre propose une vision globale de l’opinion face au changement climatique, en se focalisant sur le lien entre la récurrence des événements météorologiques d’une part, et la conscience climatique et la perception du risque d’autre part. Les résultats révèlent une corrélation positive avec la conscience climatique, mais négative avec la perception du risque climatique. Ce chapitre met également en lumière des divergences d’opinion climatique entre les pays du Nord et ceux du Sud.This thesis addresses three key questions related to individual preferences and social interactions within the framework of environmental regulations. The first chapter is a model of collective choice regarding environmental quality. It is analytically established that the voted environmental quality depends on individual sensitivity to it, the overall range of this sensitivity within the population, and the interactions between consumption choices and firms' profits. The second chapter identifies social norms as a key determinant of environmental compliance. Using survey data collected from artisanal fishermen in Ghana, it is shown that the fishing social norm, influences both the satisfaction of fishermen and their decision to engage or not in an illegal fishing activity. The final chapter provides a global view of climate change opinion, focusing on the relationship between the recurrence of extreme weather events on the one hand, and climate awareness and risk perception on the other. The results reveal a positive correlation with climate awareness, but a negative one with climate risk perception. This chapter also highlights key divergences in climate opinion between countries of the Global North and those of the Global South
Advanced zero-voltage switching modulation strategies for gan-based dual active bridge converters
No full textCette thèse, réalisée dans le cadre d'un doctorat industriel en collaboration avec le partenaire industriel Studer Innotec SA, examine l'impact de nouvelles stratégies de modulation Zero Voltage Switching (ZVS) sur l'efficacité globale des convertisseurs GaN Dual Active Bridge (DAB), en comparaison avec les stratégies de modulation triangulaire et trapézoïdale conventionnelles, qui utilisent également le Zero Current Switching (ZCS). L'objectif est d'améliorer l'efficacité du convertisseur, notamment à des fréquences de commutation élevées, ce qui est essentiel pour l'électronique de puissance moderne.À travers une analyse complète des stratégies de modulation de pointe avec un focus sur les ZVS, il a été constaté que les stratégies existantes pour les convertisseurs DAB ne couvrent l'ensemble de la plage de fonctionnement avec ZVS que si la fréquence de commutation est modifiée ou si l'inductance de magnétisation du transformateur est spécialement conçue. Cela conduit à des conceptions de transformateurs plus complexes et coûteuses, augmentant à la fois les pertes et les efforts de conception.Pour résoudre ce problème, de nouvelles stratégies de modulation ont été développées, se concentrant sur la tension effective appliquée à la bobine, qui façonne directement le courant de la bobine. Cette approche offre une alternative plus flexible et efficace à la modulation conventionnelle par décalage de phase triphasé (TPS), qui ajuste uniquement le rapport cyclique et le décalage de phase des tensions.Un prototype DAB avec des FET GaN a été construit, et des bobines à haute fréquence et des transformateurs avec des fils Litz ont été conçus pour tester ces stratégies. Les calculs de modulation ont été implémentés sur un microcontrôleur STM32H7 et générés avec un FPGA. De plus, des algorithmes de régulation ont été développés pour éviter la saturation du transformateur lors du démarrage et lors des changements transitoires du point de fonctionnement. Des algorithmes empiriques ont également été utilisés pour corriger les erreurs de modélisation des courants de bobine dues au temps mort.Les résultats montrent que les nouvelles stratégies de modulation ZVS pour le DAB, en fonction de la combinaison bobine/transformateur utilisée, réduisent non seulement les pertes de commutation, mais améliorent également les pertes de conduction et de noyau. La recherche révèle également que pour maximiser l'efficacité, il ne suffit pas d'optimiser les pertes de commutation, mais aussi les pertes du transformateur et de la bobine (y compris les pertes cuivre et noyau) et le routage des cartes de circuits imprimés.Un avantage pratique clé de l'efficacité accrue est la réduction du besoin de refroidissement actif. Cela est particulièrement avantageux dans des environnements avec de l'air sale, car cela empêche la poussière d'être aspirée dans l'appareil. De plus, le dissipateur thermique plus petit nécessaire permet une conception plus compacte. En plus de fournir des informations sur les stratégies de modulation, ce travail apporte des connaissances pratiques précieuses sur le contrôle des FET GaN, le placement des composants et la conception de la carte, qui sont essentielles pour un fonctionnement fiable à des fréquences de commutation élevées. Cette recherche permet de faire progresser de manière significative la compréhension de la modulation ZVS pour les convertisseurs DAB et ouvre de nouvelles perspectives pour de futures recherches dans le domaine de l'électronique de puissance.This dissertation, part of an industrial doctorate in collaboration with the industry partner Studer Innotec SA, investigates the impact of novel Zero Voltage Switching (ZVS) modulation strategies on the overall efficiency of GaN-based Dual Active Bridge (DAB) converters, in comparison to conventional triangular and trapezoidal modulation strategies, which also use Zero Current Switching (ZCS). The goal is to improve converter efficiency, especially at high switching frequencies, which is essential for modern power electronics.Through a comprehensive analysis of state-of-the-art modulation strategies with a focus on ZVS, it was found that existing strategies for DAB converters only cover the entire operating range with ZVS if either the switching frequency is modified or the transformer’s magnetizing inductance is specially designed. This leads to more complex and costly transformer designs, increasing both losses and design effort.To address this issue, novel modulation strategies were developed, focusing on the effective voltage applied to the coil, which directly shapes the coil current. This approach offers a more flexible and efficient alternative to conventional triple-phase shift modulation (TPS), which adjusts only the duty cycle and phase shift of the voltages.A DAB prototype with GaN FETs was built, and high-frequency coils and transformers with litz wires were designed to test these strategies. Modulation calculations were implemented on an STM32H7 microcontroller and generated with an FPGA. Additionally, balancing algorithms were developed to prevent transformer saturation during startup and transient changes in operating points. Empirical algorithms were also used to correct modeling errors in the coil currents due to dead time.The results demonstrate that the novel ZVS modulation strategies reduce switching losses and improve conduction and core losses, depending on the coil/transformer combination used. The research also reveals that maximizing efficiency requires optimization not only of switching losses but also of transformer and coil losses (including copper and core losses) and PCB routing.A key practical benefit of the increased efficiency is that it reduces the need for active cooling. This is particularly advantageous in environments with dirty air, as it prevents dust from being drawn into the device. Furthermore, the smaller required heatsink leads to a more compact design. In addition to providing insights into modulation strategies, the work contributes valuable practical knowledge on controlling GaN FETs, component placement, and layout design, which are crucial for reliable operation at high switching frequencies. This research significantly advances the understanding of ZVS modulation for DAB converters and opens up new avenues for future research in power electronics
Development of microfluidic systems to characterize microbial communities trapped in glacial archives
No full textLes carottes de glace servent de capsules temporelles inestimables, préservant les gaz dissous, les signatures chimiques et les matériaux biologiques provenant de périodes anciennes. En analysant les gaz piégés, les chercheurs peuvent reconstruire la composition de l'atmosphère terrestre passée et déduire les tendances climatiques historiques, telles que les fluctuations de température. Au-delà des études atmosphériques, les carottes de glace offrent un potentiel inexploité pour la recherche microbiologique. Les micro-organismes encapsulés dans ces archives gelées fournissent une information unique sur les écosystèmes anciens, permettant aux scientifiques d'étudier la diversité microbienne, les adaptations évolutives et les réponses aux changements environnementaux sur des millénaires. L'analyse microbienne conventionnelle des carottes de glace consiste généralement à faire fondre la glace, puis soit à filtrer les micro-organismes pour une analyse de l'ADN, soit à cultiver et séquencer directement l'eau fondue sans aucune sélection préalable parmi les grands volumes de matière de départ. Bien que cette approche fournisse un aperçu général de la biodiversité, elle manque de la résolution fine nécessaire pour isoler et étudier des communautés microbiennes spécifiques et établir une correspondance avec les marqueurs atmosphériques et de température. Cette lacune met en évidence la nécessité de développer de nouvelles techniques de traitement pouvant séparer sélectivement certains organismes de la fonte de glace, tout en respectant la chronologie des événements, correspondant à une séquence spatiale dans la carotte de glace.Dans cette thèse, nous avons développé un dispositif microfluidique basé sur le déplacement latéral déterministe (DLD) spécifiquement destiné à trier les champignons et les bactéries à partir des échantillons de fonte de neige. Le DLD est une technique de tri de particules largement utilisée en microfluidique. Elle permet un tri continu et sans marquage des particules en fonction de leur taille et est reconnue pour son faible coût, sa robustesse et sa haute résolution.Cette étude explore la faisabilité d'utiliser le DLD pour trier les petites particules, en particulier celles ayant un diamètre inférieur à 5 μm, dans des échantillons d'eau de fonte de glace. Un défi majeur réside dans la faible concentration microbienne inhérente à ces échantillons, ce qui entrave la détection à l'aide de méthodes conventionnelles telles que les compteurs Coulter ou la microscopie optique. De plus, les contraintes pratiques liées à la microfabrication des dispositifs DLD, ainsi que les écarts entre les diamètres critiques théoriques et expérimentalement observés, présentent des obstacles supplémentaires pour obtenir une séparation des particules fiable et précise.Nous avons développé et validé notre dispositif en utilisant des billes et des échantillons biologiques modèles pour démontrer son fonctionnement. Dans la phase finale, de l'eau issue de fonte de neige a été traitée par le dispositif DLD. Les résultats de séquençage ont confirmé que le dispositif a amélioré la détection de taxons microbiens rares dans la communauté initiale de la fonte de neige et a permis une séparation efficace des bactéries.Ces résultats suggèrent que cette méthode présente un potentiel pour améliorer la détection de la diversité microbienne dans les échantillons de fonte de neige. Cependant, des expériences supplémentaires utilisant des échantillons environnementaux sont nécessaires pour valider l'efficacité et la fiabilité du processus de tri biologique.Ice cores serve as invaluable time capsules, preserving dissolved gases, chemical signatures, and biological material from ancient periods. By analyzing trapped gases, researchers can reconstruct the composition of Earth’s past atmosphere and deduce historical climate trends, such as temperature fluctuations. Beyond atmospheric studies, ice cores offer untapped potential for microbiological research. The microbes encapsulated within these frozen archives provide a unique window into ancient ecosystems, enabling scientists to investigate microbial diversity, evolutionary adaptations, and responses to environmental changes over millennia. Conventional microbial analysis of ice cores typically involves melting the ice and then either filtering out microorganisms for DNA analysis, or directly culturing and sequencing the meltwater without any pre-selection from large volumes of starting material. While this approach provides a general overview of biodiversity, it lacks the fine-scale resolution to isolate and investigate specific microbial communities, and to establish correspondence with atmosphere and temperature markers. This gap highlights the need for new processing techniques that can selectively separate certain organisms from icemelt, with a requirement of respecting the chronology of events, corresponding to a spatial sequence in the ice core.In this thesis, we developed a Deterministic Lateral Displacement (DLD)-based microfluidic device specifically aimed at sorting fungi and bacteria from snowmelt samples. DLD is a widely used particle-sorting technique in microfluidics. It enables continuous, label-free sorting of particles based on size and is recognized for its low cost, robustness, and high-resolution performance.This study explores the feasibility of employing DLD to sort small particles, particularly those with diameters below 5 μm, in ice meltwater samples. A major challenge lies in the inherently low microbial concentration of such samples, which hinders detection using conventional methods such as Coulter counters or optical microscopy. Furthermore, practical constraints in the microfabrication of DLD devices, along with discrepancies between theoretical and exper-imentally observed critical diameters, present additional obstacles to achieving reliable and accurate particle separation.We developed and validated our device using beads and model biological samples to demonstrate its functionality. In the final phase, actual snowmelt was processed through the DLD device. Sequencing results confirmed that the device enhanced the detection of rare microbial taxa in the initial snowmelt community and enabled efficient bacterial separation.These results suggest that this method holds promise for enhancing the detection of microbial diversity in snowmelt samples. However, further experiments using environmental samples are required to validate the effectiveness and reliability of the biological sorting process