Academic literature on the topic 'Evolution réductive'

Selon une vision populaire, l’évolution serait un processus de « progrès » qui s’accompagnerait d’un accroissement de la complexité moléculaire des êtres vivants. Cependant, les programmes de séquençage des génomes ont révélé l’existence d’espèces dont les lignées ont, au contraire, subi une réduction massive de leur génome. Ainsi, chez les cyanobactéries Prochlorococcus et Pelagibacter ubique, certaines lignées ont subi une réduction de 30% de leur génome. Une telle évolution « à rebours », dite évolution réductive, avait déjà été observée pour des bactéries endosymbiotiques, pour lesquelles la sélection naturelle n’est pas assez efficace pour éliminer les mutations délétères comme les pertes de gènes. Cela vient notamment du fait que ces bactéries endosymbiotiques subissent, à chaque reproduction de leur hôte, une réduction drastique de leur taille de population. Cette explication semble peu plausible pour des cyanobactéries marines comme Prochlorococcus et Pelagibacter, qui ont un mode de vie libre et qui font partie des bactéries les plus abondantes des océans. D’autres hypothèses ont ainsi été proposées pour expliquer l’évolution réductive comme l’adaptation à un environnement stable et pauvre en nutriments, des forts taux de mutation, mais aucun de ces hypothèses ne semble capable d’expliquer toutes les caractéristiques génomiques observées. Dans cette thèse, nous nous intéressons au cas de l’évolution réductive chez Prochlorococcus, pour laquelle de nombreuses séquences et données sont disponibles. Deux approches sont utilisées pour cette étude : une analyse phylogénétique des génomes de Prochlorococcus, et une approche théorique de simulation où nous testons différents scénarios évolutifs pouvant conduire à une évolution réductive. La combinaison de ces deux approches permet finalement de proposer un scénario plausible pour expliquer l'évolution réductive chez Prochlorococcus<br>Given a popular view, evolution is an incremental process based on an increase of molecular complexity of organisms. However, some organisms have undergo massive genome reduction like the endosymbionts. In this case the reduction can be explained by the Muller’s ratchet due to the endosymbiont lifestyle with small population and lack of recombination. However, in some marine bacteria, like Prochlorococcus et Pelagibacter, lineage have undergo up to 30% of genome reduction. Their lifestyle is almost the opposite to the one of the endosymbionts and reductive genome evolution can not be easily explicable by the Muller’s ratchet. Some other hypothesis has been proposed but none can explain all the observed genomic characteristics. In the thesis, I am interested in the reductive evolution of Prochlorococcus. I used two approaches: a theoretical one using simulation where different scenarios are tested and an analysis of Prochlorococcus genomes in a phylogenetic framework to determine the causes and characteristics of genome reduction. The combination of these two approaches allows to propose an hypothetical evolutive history for the reductive genome evolution of Prochlorococcus

Le métabolisme central de la souche E. coli MG1655 Δpgi ΔudhA Δedd Δqor a été rationnellement modifié afin de produire deux moles de NADPH et deux moles de NADH lors de l’oxydation du glucose en acétyl-CoA, alors qu’une souche sauvage produit quatre moles de NADH. La conséquence de cette modification est une forte diminution de son taux de croissance sur milieu minimum et glucose. Afin d’évaluer les aptitudes de cette souche à s’adapter à un tel stress métabolique, son évolution in vivo a été forcée lors de cultures par repiquages successifs sur glucose. Ainsi, après quatre cultures d’évolution un clone pur a été réisolé et caractérisé : un taux de croissance multiplié par six par rapport à la souche non évoluée a été mesuré. L’analyse par CGS (Séquençage par comparaison de génomes) a permis de corréler l’augmentation du taux de croissance à l’apparition d’une mutation, NuoF*(E183A), dans la sous-unité NuoF du complexe respiratoire I, complexe NADH-dépendant. Des études biochimiques et physiologiques de l’impact de cette mutation ont permis de démontrer que le complexe I évolué peut oxyder à la fois le NADPH et le NADH, créant ainsi une nouvelle voie d’oxydation du NADPH dans la cellule. L’évolution in vivo a ensuite été poursuivie au cours de onze repiquages et un nouveau clone pur a été réisolé et caractérisé : un taux de croissance proche de la souche sauvage et onze fois supérieur à celui de la souche non évoluée a alors été mesuré. L’analyse par CGS a permis cette fois de corréler l’augmentation du taux de croissance à l’apparition de deux mutations : NuoF*(E183A) et d’une deuxième dans la sous-unité α de l’ARN polymérase, rpoA*. Enfin, une deuxième souche E. coli MG1655 ΔpfkAB ΔudhA Δedd Δqor a été construite afin de détourner son métabolisme pour produire cette fois trois moles de NADPH et une mole de NADH lors de l’oxydation du glucose en acétyl-CoA. Cette souche étant incapable de se développer en milieu liquide et glucose, une étape de criblage en milieu solide et glucose a permis de sélectionner des clones capables de croître sur glucose. Tous ces clones possédaient soit la mutation NuoF*(E183A), soit une nouvelle mutation NuoF*(E183G), dont la caractérisation biochimique a montré que les deux enzymes évoluées permettent l’oxydation du NADPH par la chaîne respiratoire. Le phénomène d’évolution in vivo a conduit à la création d’une nouvelle fonction pour le NADPH qui n’est plus seulement impliqué dans les réactions de synthèse anabolique mais qui peut être utilisé pour produire directement de l’énergie catabolique. La compréhension globale du phénomène d’évolution a finalement permis la conception de nouvelles souches adaptées pour la production NADPH-dépendante de composés chimiques d’intérêt<br>Bacterial metabolism is characterized by robustness and plasticity that allow it to adjust too many metabolic perturbations. This present work demonstrates Escherichia coli abilities of evolution and adaptation under stress of NADPH accumulation. We constructed the E. coli MG1655 Δpgi::FRT ΔudhA::FRT Δedd::FRT Δqor::FRT strain where central metabolism has been rationally engineered to produce two mol of NADPH and two mol of NADH during the oxidation of glucose to acetyl-CoA, while a wild-type strain produces 4 mol of NADH per mole of glucose. Consequently, this strain presents a weak growth on glucose mineral medium. So as to evaluate bacterial abilities to overcome such metabolic stress, in vivo evolution of this strain has been forced in laboratory by serial transfer subcultures. After four evolution subcultures, an individual clone has been characterized by a six fold increased growth rate compared to non-evolved strain. CGS (Comparative Genome Sequencing) analysis allowed us to correlate growth improvement with one mutation apparition in respiratory complex: NuoF*(E183A) in NuoF subunit from the NADH dependant complex I. Further biochemical and physiological studies demonstrated that the evolved respiratory complex is able to oxidize both NADH and NADPH, resulting in a new NADPH reoxydation pathway in the cell. In vivo evolution experiments were then continued until eleven subcultures, where a new individual clone has been characterized by an eleven fold increased growth rate compared to non-evolved strain. Additional CGS analysis allowed us to correlate growth improvement with apparition of two mutations: NuoF*(E183A) and another mutation within the RNA polymerase alpha subunit, rpoA*. Thus, a second E. coli MG1655 ΔpfKA::FRT ΔpfKB::FRT ΔudhA::FRT Δedd::FRT Δqor::FRT strain has been rationally engineered to produce three mol of NADPH and one mole of NADH per mole of glucose oxidized to acetyl-coA. As this train was unable to growth in liquid glucose mineral medium, we performed a solid-state screening on glucose mineral medium that led to two different types of NuoF mutations in strains having recovered growth capacity. In addition to the previously seen E183A mutation other clones showed an E183G mutation, both having NADH and NADPH oxidizing ability. This result highlights need of this new NADPH reoxydation pathway for NADPH accumulating cells. This solution creates a new function for NADPH that is no longer restricted to anabolic synthesis reactions but can now be also used to directly produce catabolic energy. Finally, global understanding of evolution process allowed conception of new engineered strains, well designed for NADPH dependant production of chemicals of interest

La recherche des orientations préférentielles des cristallites de magnétite et de wuestite par rapport au support Fe2O3 monocristallin a permis de mettre en évidence des relations popotactiques. Ces relations montrent que les cristallites présentent des écarts par rapport aux positions idéales, correspondant à des désorientations cristallines fortement liées aux conditions de transformation, en particulier à la température et au temps de réaction. Les études cinétiques de la réduction de Fe2O3 montrent que les produits de réaction devraient évoluer en cours de réduction. Cette étude de l'évolution de la texture cristallographique des oxydes en cours de réaction confirme ces hypothèses. Cette nouvelle approche cristallographique permettrait d'expliquer le comportement cinétique et la fragilisation mécanique des oxydes métalliques

La nitrate réductase extraite des cellules de carotte sauvage cultivées en suspension, présente une bispécificité vis-à-vis du donneur d'électrons, elle peut utiliser nadh et nadph et les constantes d'affinité sont du même ordre de grandeur, avec cependant une plus grande affinité pour le nadph (km=3,810**(-3)m) que pour le nadh (km=1,510 (-2)m). L'étude de l'origine du nadh nous fait penser qu'elle est multiplé ; il peut provenir de la glycolyse ou du cycle de krebs. La purification de la nitrate réductase par chromatographie d'affinité sur bleu sephadex nous a fourni une préparation enzymatique purifiée 756 fois mais avec un rendement en activité très faible.

La problématique abordée dans le cadre de ce travail concerne l’évolution des échanges entre l’Union Européenne (UE) et les pays au sud de la méditerranée et plus particulièrement entre l’UE et le Maroc. Ces échanges ont-ils participé à l’atténuation des inégalités socio-spatiales ? Ou bien les ont-elles renforcées en privilégiant des régions ou des segments précis de la vie économique et sociale ? Une relecture historique s’est naturellement imposée pour connaître l’évolution des échanges et leurs traductions socio-spatiales sur le terrain marocain. La thèse se compose de deux grandes parties. La première partie, traite des déterminants de la coopération et la seconde partie aborde la mise en œuvre de la coopération. Un bilan précis est effectué afin d’apprécier les insuffisances et repérer les dysfonctionnements<br>This research work deals with the evolution of exchange policies between the European Union and countries of the south Mediterranean and particularly between the EU and Morocco. Do these changes contribute to the diminution of socio-spatial inequalities? Or, they enforced these inequalities by giving privilege to certain precise regions or segments of the social and economic life in Morocco? A historical overview was indispensable in order to study the evolution of these changes and their socio-spatial impact on the Moroccan territory. This thesis consists of two major parts. The first part deals with the determinants of the cooperation and the second part treat the realization of this cooperation. A precise report is accomplished in order to highlight the insufficiencies and point to malfunctioning issues

Pour protéger la ressource sol, il est nécessaire de prévoir les conséquences des activités humaines et du changement global sur l'évolution des sols notamment en modélisant cette dernière. Dans cette étude, nous avons démontré la sensibilité de SoilGen2.24 au climat, à l’usage des terres et à la réduction du travail du sol et identifié trois de ses principales limites, à savoir, certains processus trop simplifiés, certains processus manquants et une hypothèse de volume constant du sol. Ainsi, nous avons 1) construit le premier modèle d'évolution du sol entièrement modulaire, OC-VGEN, en intégrant dans VSoil, les processus du modèle SoilGen2.24; 2) testé différents formalismes pour certains des processus clés responsables de la distribution verticale de Corg, à savoir la distribution verticale des racines, la bioturbation et l'évolution verticale du taux de décomposition de Corg; 3) proposé un module mécaniste du changement de volume pour la modélisation de l'évolution du sol à court et moyen terme. OC-VGEN a été utilisé pour reproduire et projeter l’évolution, à l’échelle du siècle, de la distribution verticale de Corg pour des Luvisols ayant connu des historiques d'utilisation des terres et de travail du sol différents. Nous avons montré que 1) l'impact des processus de rétroaction sur la distribution verticale de Corg n'est pas négligeable; 2) l'usage des terres et le travail du sol influencent les rétroactions internes entraînant un impact indirect sur la dynamique de Corg; 3) le manque de connaissances sur les processus a une plus grande influence sur les trajectoires d’évolution des sols que les incertitudes sur les scénarios climatiques ou d'usage des terres<br>Soil is a critical natural resource that inherently changes through time. To preserve the soil and protect it, it is necessary to predict the consequences of human activities and global change on soil evolution. This can be achieved using soil evolution modelling. In this study, we demonstrated the sensitivity of SoilGen to climate, land use and tillage reduction and identified three of its main limitations, namely some over-simplified processes, some missing processes and a simplifying assumption of constant soil volume. To overcome these limitations, we 1) built up the first fully modular soil evolution model, OC-VGEN, by using the process of SoilGen2.24 model in a modelling platform, VSoil; 2) tested different formalisms for some of the key processes responsible for the OC depth distribution, namely the root depth distribution, bioturbation and the depth evolution of the OC decomposition rate; 3) proposed a first, mechanistic approach to account for soil volume change in a short to medium time scale soil evolution modelling. OC-VGEN was used to reproduce and project the depth distribution of OC at a century time scale for Luvisols having experienced different histories of land use and tillage. We demonstrated that, at this time scale, 1) the impact of feedback processes on OC depth distribution are not negligible; 2) land use and tillage, beside their direct impact on the input of organic matter to soil, influence the internal feedbacks leading to an indirect impact on OC dynamics; 3) when projecting soil evolution, the lack of knowledge on the process definition has a larger influence on the projected trajectories than uncertainties on climate or land use scenarios

A l’heure actuelle, la communication des machines est devenue une technologie incontournable, en pleine expansion vue le nombre de services qu'elle est capable de proposer. La technologie M2M (Machineto-Machine) se définit comme le mariage des technologies de l’information et de la communication avec des objets intelligents. Les réseaux cellulaires, tel que les technologies Long Term Evolution (LTE) et LTEAdvanced (LTE-A), sont de plus en plus utilisés afin d'assurer la communication des modules M2M. Cependant, adapter les réseaux LTE et LTE-A afin de satisfaire aux caractéristiques et exigences des modules M2M, en termes de qualité de service (QoS) et consommation énergétique, est crucial. L'objectif de cette thèse est de proposer des solutions de réduction de la consommation énergétique pour les modules M2M utilisant les technologies LTE et LTE-A. Pour ce faire deux approches ont été proposées. La première approche consiste à stocker les paquets de données dans une mémoire tampon jusqu'à atteindre un seuil donné du nombre de paquets stockés et du délai maximal autorisé. Ceci permet d'augmenter le temps passé en mode basse consommation et de réduire le passage du mode veille au mode connecté, tout en tenant en compte des contraintes de délai. La deuxième approche consiste à proposer deux techniques d'allocation de ressources radio en voie montante qui permettent de réduire la consommation énergétique dans les modules M2M tout en satisfaisant la QoS requise en termes de délai de transmission<br>Machine-to-Machine (M2M) communication, which refers to the interaction between intelligent devices without human intervention, is gaining more prominence in mobile cellular networks. Long Term Evolution (LTE) and LTE-Advanced (LTE-A) networks are considered excellent candidates to support M2M communication. However, M2M communication over LTE/LTE-A networks faces some challenges. The main challenge is how to reduce energy consumption for M2M devices, as the majority of them are battery driven. The aim of this thesis is to propose solutions to reduce energy consumption in M2M devices over LTE/LTE-A technologies. We proposed two approaches; the first one consists of increasing time spent in low power mode by buffering data until reaching given thresholds of number of buffered data and maximum delay authorized. This approach allows to reduce signaling from idle state to connected state. Besides, it considers quality of service (QoS) requirements. The second approach consists of proposing two uplink schedulers which take into account the coexistence of M2M and Human-to-Human (H2H) devices. Both of them consider channel quality while allocating resource blocks, which have a consequence reducing energy consumption in M2M devices. Our second algorithm consider, also, delay constraint

Les hybrides Saccharomyces interspécifiques isolés de divers milieux fermentaires, combinent les propriétés de leurs parents, telles que les performances fermentaires de S. cerevisiae et la cryotolérance ou production d’arômes de l’autre parent. C’est le cas des hybrides cryotolérants S. cerevisiae X S. kudriavzevii utilisés dans la fermentation des vins blancs, dont la famille Eg8 présente en plus la capacité de libérer de fortes concentrations en thiols variétaux. Cependant, ces hybrides produisent parfois des quantités excessives d’acide acétique, compromettant la qualité des vins. Ce travail a eu pour objectifs de comprendre les causes environnementales et les bases génétiques de la forte production d’acide acétique des souches de la famille Eg8 et de la réduire par une approche d’évolution dirigée. Nous avons tout d’abord montré, en étudiant les effets combinés de 3 paramètres (température, lipides, sucres) à l’aide d’un plan de Box Behnken que la concentration en lipides module à la fois la production d’acide acétique et la concentration finale en thiols de ces souches. Une étude génomique comparative a ensuite révélé plusieurs facteurs pouvant expliquer la forte production d’acide acétique. La partie S. cerevisiae de ces hybrides a notamment pour origine une levure de voile, dont une caractéristique est de produire plus d’acide acétique que les isolats d’autres origines. Une étude transcriptomique (RNAseq) conduite sur 2 souches produisant différents niveaux d’acide acétique nous a permis de révéler un défaut de régulation du métabolisme lipidique chez la forte productrice par rapport à la faible productrice. Sur la base de ces résultats, nous avons mis en oeuvre une approche d’évolution dirigée pour développer des souches à faible production d’acide acétique. En utilisant la limitation en lipides comme pression de sélection, nous avons obtenu des souches évoluées présentant une production d’acide acétique réduite dans différentes conditions œnologiques, tout en conservant une libération de thiols équivalente. Une de ces souches est actuellement testée à l’échelle pilote<br>Interspecific Saccharomyces hybrids isolated from various fermental media combine the properties of their parents, such as the fermentative performance of S. cerevisiae and the cryotolerance or aroma production of the other parent. This is the case of cryotolerant S. cerevisiae X S. kudriavzevii hybrids used in the fermentation of white wines, among which the Eg8 family also has the capacity to release high concentrations of varietal thiols. However, these hybrids have the disadvantage of sometimes producing excessive amounts of acetic acid, compromising the quality of the wines. The aim of this work was to understand the environmental causes and genetic bases of the high acetic acid production of the Eg8 family strains and to reduce this production by a directed evolution approach. We first showed, by studying the combined effects of 3 parameters (temperature, lipids, sugars) using a Box Behnken experimental design that the lipid concentration modulates both the production of acetic acid and thiols. A comparative genomic study then revealed several factors that may explain their high acetic acid production. The origin of the S. cerevisiae part of these strains is, for example, a flor yeast, which is known to produce more acetic acid than S. cerevisiae strains of other origins. A transcriptomic study (RNAseq) conducted on two strains producing different levels of acetic acid then revealed a less efficient regulation of lipid metabolism by the high producer compared to the low producer. On the basis of these results, we implemented a directed evolution approach to develop low acetic acid production strains. Using lipid limitation as a selection pressure, we obtained evolved strains with reduced acetic acid production under different oenological conditions, while maintaining equivalent thiol release. One of these strains is currently being tested at pilot scale

La majeure partie de ce travail est consacrée à l'étude expérimentale d'une hypothèse concernant l'évolution chimique entre deux classes d'alcaloïdes, les composés pyridiniques et les composés N-méthyl pyrrolidiniques. Le premier chapitre consiste en un rappel bibliographique succinct des expériences de la chimie prébiotique. Dans le deuxième chapitre, est décrite une voie de corrélation en quatre étapes entre les familles de produits naturels étudiés. Cette synthèse est basée sur la chimie des énamines hétérocycliques et des sels d'iminiums α bromés correspondants. Le composé pyridinique initial est ainsi transformé en dérivé pyrrolidinique par une séquence réactionnelle mettant en jeu la méthylation de l'azote du cycle, la réduction du sel obtenu en énamine et la régression de cycle de six à cinq chaînons (cinq exemples). Une approche pour l'induction asymétrique lors de la création du centre chiral en série hygrinique est également abordée. Le troisième chapitre est consacré à l'élaboration de méthodes originales de réactions spécifiques sur les bipyridines et à la synthèse de la nicotine par la voie étudiée dans le chapitre deux. A partir de ce travail, nous proposons que la famille des composés nicotiniques ait pu être précurseur de celle des alcaloïdes pyrrolidiniques de l'évolution chimique

L’étude de l'électrocatalyse des réactions de réduction de l'oxygène (RRO) et de dégagement de l'oxygène (RDO) est étroitement reliée au développement de matériaux cathodiques et anodiques pour les piles à combustible et les électrolyseurs. L’objectif de cette thèse est de développer et d’étudier des matériaux d’électrodes à base d’oxydes de Mn et de Co, actifs et stables, à la fois pour la RRO et la RDO. Les relations entre les caractéristiques électrochimiques des compositions pérovskite / carbone et les propriétés de leurs composants sont établies et étayées expérimentalement dans la thèse. Il a été constaté que la résistance des matériaux carbonés à la corrosion dans les conditions de la RDO est influencée non seulement par leur ordre cristallin, mais également par leur activité intrinsèque pour la RDO. Il a été démontré que les activités des pérovskites à base de Mn et de Co dépendent linéairement du nombre de cations de Mn et de Co rechargeables, respectivement pour la RRO et la RDO. Il a été découvert qu'une intercalation réversible de l'oxygène dans la structure cristalline des pérovskites à base de Co se produit dans les conditions de la RDO, ainsi qu'à des potentiels plus faibles<br>A study of electrocatalysis of oxygen reduction (ORR) and oxygen evolution (OER) reactions is closely related with a development of cathodic and anodic materials for fuel cells and elec-trolyzers. An objective of this thesis is to develop and investigate Mn, Co-oxide-based elec-trode materials active and stable in both the ORR and OER. Relationships between electro-chemical characteristics of perovskite/carbon compositions and properties of their compo-nents are stated and experimentally substantiated in the thesis. It is found a corrosion re-sistance of carbon materials under OER conditions is influenced not only by their crystalline order, but also by their intrinsic OER activity. It is shown the ORR and OER activity of Mn, Co-based perovskites linearly depends on the number of rechargeable Mn and Co cations, respectively. It is revealed a reversible oxygen intercalation through a crystal structure of Co-based perovskites occurs under OER conditions as well as at lower potentials