Littérature scientifique sur le sujet « Cycle structure-fonction »

Résumé Les théories du cycle d'affaires, telles qu'elles émergent au début des années 1950, mettent l'accent sur les problèmes de coordination, et plus précisément sur les effets des comportements d'investissement hors de l'équilibre. Les nouvelles théories, qui se sont développées à partir des années 1970, sont basées sur la méthode de l'équilibre et mettent l'accent sur les propriétés de la fonction d'utilité, de la fonction de production ou de la structure d'information ex ante. Elles constituent un véritable défi pour les « vieilles » théories, mais elles ne les rendent pas obsolètes, dans la mesure où elles font défaut sur un point crucial qui est d'expliquer la nature d'une dynamique multi-phases (ou multi-regimes).

Abstract Description of the translation process has been and continues to be an abiding problem in translation theory. In the quest for greater scientific rigour an ATN (Augmented Transition Network) surface-structure text-parser is adapted as the basis for a model of human translation. Combining systematicity and flexibility, the model makes explicit the reasons which lie behind translators' choices as well as the insights from contrastive and theoretical studies which inform these choices. The translation process is depicted as a hierarchy of cycles of increasing generality ( from micro- to macro-levels) serving the ultimate goal of rhetorical equivalence of source and target texts. The model is demonstrated utilizing an Arabic literary text and its published translation which together are evaluated in relation to an idealized target text. Résumé En matière de théorie de la traduction, la description du processus de traduction a toujours été et est aujourd'hui encore un défi continuel. Pour obtenir une plus grande rigueur scientifique, on a intégré un système d'analyse grammaticale dans un réseau ATN (Augmented Transition Network) et on l'a adapté pour servir de base à un modèle de traduction humaine. Ce programme d'analyse grammaticale contient une fonction de comparaison des structures qui est analogue aux choix que fait le traducteur pour trouver dans la langue cible des équivalents des éléments de la langue source. De plus, le modèle ATN reflète aussi, à certains égards, le processus humain, comme le traitement actif, l'organisation des unités linguistiques et les opérations sérielles et bidirectionnelles. Enfin, le modèle fait aussi apparaître les motifs qui justifient les choix du traducteur et il éclaire ces choix sous l'angle des études comparatives et théoriques. Le processus de traduction est décrit comme une hiérarchie de cycles dont la généralité évolue du niveau micro au niveau macro. Le produit de chaque cycle représente la somme des décisions prises par le traducteur pour trouver les structures équivalentes et il constitue l'apport dans le cycle suivant, le but ultime du processus de traduction étant d'arriver à l'équivalence rhétorique du texte source et du texte cible. La démonstration du modèle s'effectue à l'aide d'un texte arabe littéraire et une traduction déjà publiée de ce texte, ces deux documents étant alors évalués par rapport à un texte cible idéal.

Onze nouvelles molécules organiques de structure donneurs-espaceur-accepteurs (D-π-A) utilisées pour les cellules solaires organiques (OSC) basées sur la thiénopyrazine et le thiophène ont été étudiées par la théorie de la densité fonctionnelle (DFT) et la théorie de la densité fonctionnelle dépendante de temps DFT (TD-DFT), pour expliquer comment l’ordre de conjugaison influe sur les performances des cellules solaires. Le groupe accepteur d’électrons (ancrage) était composé de 2-cyanoacrylique pour tous les composés, tandis que l’unité donneuse d’électrons était variée et que son influence fut étudiée. Les résultats théoriques ont montré que les calculs TD-DFT, avec une fonction hybride d’échange – corrélation utilisant la méthode d’atténuation de Coulomb (CAM-B3LYP) en conjonction avec un modèle de solvatation à cycle continu polarisable (modèle de continuum polarisable, PCM) combinée avec la base 6-31G(d,p), était raisonnablement capable de prédire les énergies d’excitation, les spectres d’absorption et d’émission des molécules étudiées. Les niveaux d’énergie des orbitales moléculaires frontières (orbitale moléculaire occupée de plus haute énergie (HOMO) et orbitale moléculaire inoccupée de plus basse énergie (LUMO) de ces composés peuvent avoir un effet positif sur le processus d’injection et de régénération d’électrons. La tendance des lacunes calculées HOMO-LUMO se compare bien avec les données spectrales. En outre, les valeurs estimées de photovoltage en circuit ouvert (Voc) pour ces composés ont été présentées. L’étude des propriétés structurelles, électroniques et optiques de ces composés pourrait aider à concevoir des matériaux organiques photovoltaïques fonctionnels plus efficaces.

Identifier tous les processus physiques élémentaires du cycle hydrologique qui peuvent avoir lieu dans un bassin versant et attribuer à chacun d'eux une description analytique permettant la prévision conduisent à des structures complexes employant un nombre élevé de paramètres difficilement accessibles. En outre, ces processus, même simplifiés, sont généralement non linéaires. Le recours à des modèles à faible nombre de variables, capables de traiter la non-linéarité, s'avère nécessaire. C'est dans cette optique que nous proposons une méthode de modélisation de la relation pluie et débit basée sur l'utilisation de réseaux neuronaux. Les performances de ces derniers dans la modélisation non linéaire ont été déjà prouvées dans plusieurs domaines scientifiques (biologie, géologie, chimie, physique). Dans ce travail, nous utilisons l'algorithme de la rétropropagation des erreurs avec un réseau à 3 couches de neurones. La fonction de transfert appliquée est de type sigmoïde. Pour prédire le débit à un moment donné, on présente à l'entrée du réseau des valeurs de pluies et de débits observés à des instants précédents. La structure du réseau est optimisée pour obtenir une bonne capacité prévisionnelle sur des données n'ayant pas participé au calage. L'application du réseau à des données pluviométriques et débimétriques du bassin de l'oued Beth permet d'obtenir de bonnes prévisions d'un ou plusieurs pas de temps, aussi bien journalières qu'hebdomadaires. Pour les données n'ayant pas participé au calage, les coefficients de corrélation entre les valeurs observées et les valeurs estimées par les différents modèles sont élevés. Ils varient de 0.72 à 0.91 pour les coefficients de corrélation de Pearson et de 0.73 à 0.95 pour les coefficients de Spearman.

Le Niger est un pays du Sahel dont la principale source d'eau permanente provient du fleuve Niger. Avec la sécheresse de l'année dernière (depuis 1972) et l'endiguement du fleuve pour construire des installations hydro-agricoles, la production halieutique a chuté de 6.000 à 2.000 t (en 1984) et à 900 t (en 1985).L'hydrologie du fleuve est caractérisée par d'importantes variations annuelles et interannuelles du débit. La marée monte de 4 m tout au long de l'année et, sauf exception, le fleuve coule toujours : dans ces conditions, la structure d'élevage la mieux adaptée est la cage flottante. Le poisson utilisé pour la culture est le Tilapia nilotica.Pour la production d’alevins, elle est réalisée dans des étangs alimentés par de l'eau pompée dans le fleuve, l'alimentation par gravité étant impossible. Chaque cage est constituée d'une structure flottante supportant un sac immergé, avec une maille en plastique, qui contient les poissons.Les cages de 5 m3 sont utilisées pour le premier grossissement des alevins (30 g) à partir des fretins (5 g) et coûtent 12 400 F CFA/m3 ; les cages de 20 m3, utilisées pour le grossissement (30 à 250 g), coûtent 9 800 F CFA/m3.L'aliment utilisé pour la production de poissons commerciaux en cage est un mélange de sous-produits agricoles qui sont tous disponibles au Niger (son de blé ou de riz et tourteau d'arachide) ou dans la sous-région (farine de poisson). Deux facteurs de l'environnement jouent un rôle important sur le comportement et la croissance des poissons : la température (qui varie de 16 °C à 32 °C tout au long de l'année) et la turbidité de l'eau (surtout lorsque le niveau de l'eau augmente). Par conséquent, le taux d'alimentation doit être ajusté en fonction de ces conditions environnementales. Les résultats de l'élevage diffèrent selon qu'ils sont obtenus pendant la saison chaude ou qu'ils chevauchent la saison froide et la saison chaude. Dans ce dernier cas, le plus courant dans la perspective de l'extension de ce type d'élevage, des rendements de 495 kg/cage/200 jours-cycle, avec un indice de consommation de 2,8, ont été obtenus.La répétabilité des résultats enregistrés dans le cadre du Projet de Développement de l'Aquaculture au Niger témoigne de la fiabilité de cette technique d'élevage.Quant à l'aspect économique, le compte de production d'une cage flottante de 20 m3 montre une marge bénéficiaire de 140.000 F CFA par cycle et les coûts d'exploitation se répartissent en 12 % de coûts fixes et 88 % de coûts variables (dont 43 % pour l'alimentation).Une formation intensive et un appui aux pêcheurs-agriculteurs riverains seront nécessaires pour l'extension de cette technique d'élevage.

Le dossier thématique suivant a été rédigé par les étudiantes et étudiants de Master 1 de Biologie de l’École Normale Supérieure de Lyon à l’issue de l’UE Microbiologie Moléculaire et Structurale (2019-2020). Le Master de Biologie de l’ENS de Lyon, cohabilité par l’université Claude Bernard Lyon 1, accueille chaque année environ 50 étudiants en M1 et en M2 et propose une formation de haut niveau à la recherche en biosciences. Chaque étudiant y construit son parcours à la carte, en choisissant ses options parmi un large panel de modules, favorisant ainsi une approche pluridisciplinaire des sciences du vivant, et ce en relation étroite avec les laboratoires de recherche du tissu local, national et international. En participant à diverses activités scientifiques connexes aux UE de leur formation, les étudiants préparent également l’obtention du Diplôme de l’ENS de Lyon, qui valide leur scolarité à l’ENS. La rédaction du présent dossier, qui vise à transmettre de façon claire les messages issus d’une sélection d’articles scientifiques publiés récemment dans le domaine de la microbiologie, constitue l’une de ces activités connexes proposées aux étudiants. Les bactéries peuvent vivre en communautés dont la structure est régulée par de nombreuses interactions abiotiques et biotiques. Les interactions biotiques reposent sur des communications inter-bactériennes qui participent à la mise en place de relations de collaboration, de compétition ou de prédation. Ces communautés bactériennes peuvent en outre être en interaction avec des hôtes animaux, dans le cas des bactéries du microbiote ou des bactéries pathogènes par exemple, ou avec des virus parasites, les bactériophages. Le présent dossier illustre quelques aspects nouveaux de cette communication bactérienne, et de la façon dont les interactions bactéries/hôte ou bactéries/phages peuvent impacter cette communication. Deux nouvelles s’attardent sur des découvertes récentes autour du quorum sensing, une modalité de communication bactérienne permettant l’expression coordonnée des gènes à l’échelle de la population, en fonction de la densité de la population. La nouvelle intitulée « Le monoxyde d’azote : une arme du système immunitaire pour brouiller les communications entre bactéries » illustre comment le quorum sensing chez Staphylococcus aureus, une bactérie opportuniste, peut être affecté par un médiateur du système immunitaire de la souris. La nouvelle intitulée « Un bactériophage exploite le système de communication de son hôte bactérien pour entrer en cycle lytique » montre une stratégie étonnante par laquelle le phage VP882 décrypte des signaux issus du quorum sensing de la bactérie qu’il infecte pour réguler son propre cycle de réplication. Au-delà du quorum sensing, deux nouvelles décrivent de nouvelles modalités de communication inter-bactérienne. La nouvelle intitulée « Les nanotubes bactériens, acteurs de la compétition entre Bacillus subtilis et Bacillus megaterium » met en lumière le rôle des nanotubes, des structures de communication intercellulaire insoupçonnées jusque récemment chez les bactéries. La nouvelle intitulée « La bactérie Vibrio cholerae lyse les bactéries environnantes et assimile leur ADN qu’elle intègre dans son propre génome » illustre comment un système de sécrétion, qui permet l’injection d’effecteurs bactériens dans des cellules cibles, peut être exploité pour faciliter les transferts horizontaux de gènes chez les bactéries. Enfin, pour élargir la réflexion au monde des virus eucaryotes, deux nouvelles montrent comment l’infection virale peut interférer avec la communication entre cellules eucaryotes, sur l’exemple de la communication s’effectuant par l’intermédiaire de vésicules extracellulaires. La nouvelle intitulée « La sécrétion de vésicules extracellulaires par les plaquettes activées à l’origine de la létalité de la dengue ? » discute des mécanismes par lesquels le virus de la dengue déclenche la sécrétion de vésicules extracellulaires par les plaquettes, et des conséquences que cela peut avoir sur l’inflammation et le déclenchement de chocs hémorragiques. La nouvelle intitulée « Le coccolithovirus et Emiliania huxleyi : le détournement viral des vésicules extracellulaires » montre enfin comment ce virus d’algue unicellulaire exploite la communication intercellulaire de son hôte pour augmenter son pouvoir de diffusion au sein de la population, et des conséquences écologiques et géochimiques que cela peut entraîner à grande échelle.

Dead wood plays an important role in the functioning of forest ecosystems through nutrient cycles, soil fertility balance and temporary carbon storage. This research evaluates the dead wood potential, spatial structure of dead trees and factors influencing tree mortality in natural woodlands in Benin. Data were collected in eleven square plots of 10,000 m2, established in six classified forests and hunting areas of the W and Pendjari national parks. The spatial structure was investigated using Ripley's K function, and a multiple regression with variable selection allowed the identification of the biotic and abiotic factors that have an effect on dead wood density in the study areas. The density of dead wood was 32 stems/hectare, while mean quadratic diameter and basal area were 17.2 cm and 0.88 m2.ha-1, respectively. There was random and regular spatial distribution of dead trees without a positive interaction between dead and living trees, thereby pointing to fire as the main factor of tree mortality. Other factors influencing tree mortality included attacks by saproxylic animal species and other wood pests, and senescence. This study suggests that an integration of dead trees in management plans may be essential for the proper functioning of Benin's forest ecosystems. Le bois mort joue un rôle important dans le fonctionnement de l’écosystème forestier de par sa position dans les cycles de matière, le maintien de la fertilité des sols, le stockage temporaire du carbone, et par son rôle dans la structuration physique des sols. Cette recherche évalue sur la base de onze placettes carrées de 10.000 m2, installées dans six (06) forêts classées et des zones cynégétiques des parcs nationaux W et Pendjari, le potentiel en bois morts, la structure spatiale des arbres morts et les facteurs influençant la mort des arbres dans les formations naturelles du Bénin. La structure spatiale est étudiée au moyen de la fonction K de Ripley et une régression multiple avec sélection de variables a permis d’identifier les facteurs biotiques et abiotiques qui ont un effet sur la densité en bois morts dans lesdites formations. Les paramètres dendrométriques des arbres morts dans les formations naturelles étudiées sont caractérisés par avec une densité à l’hectare de 32 tiges, un diamètre quadratique moyen de 17,2 cm et une surface terrière de 0,88 m2.ha-1. La structure spatiale affiche une distribution spatiale aléatoire et régulière des arbres morts sans aucune interaction positive entre arbres morts et vivants suggérant le feu comme principal facteur de mortalité des arbres. Les autres facteurs influençant le recrutement en bois morts sont les attaques des espèces animales saproxyliques ou autres ravageurs des bois et la sénescence. L’intégration des arbres morts dans les plans aménagements est alors indispensable pour assurer un très bon fonctionnement des écosystèmes forestiers du Bénin.

Le lait n’est pas tout à fait un aliment comme les autres puisqu’il est aussi produit par l’Homme. Cet aliment est indispensable à l’alimentation de l’enfant, car sa richesse nutritionnelle combinée à sa forme liquide en font une ration « tout en un » du jeune pendant ses premières semaines de vie. L’homme a très tôt domestiqué d’autres mammifères pour produire cet aliment nécessaire pour le jeune et l’a aussi intégré dans l’alimentation de l’adulte sous forme native ou après transformation. De fait, le lait est un des rares produits animaux avec l’oeuf qui est produit régulièrement et qu’il est possible d’obtenir sans tuer l’animal. Sa production fait pleinement partie de la fonction de reproduction et son prélèvement doit être géré pour ne pas handicaper le développement du jeune animal qui est également un élément d’avenir dans l’élevage. Les vaches laitières ont longtemps bénéficié de noms très personnalisés, voire de prénoms, jusqu’à ce que la traçabilité ne vienne proposer des identifiants plus proches du matricule de la sécurité sociale que des petits noms affectueux utilisés jusqu’alors. La traite est un moment particulier où l’éleveur se substitue au jeune pour prélever le lait plusieurs fois par jour. Tout ceci fait traditionnellement de l’élevage laitier un élevage qui associe étroitement l’homme et l’animal. Au commencement de la domestication et pendant longtemps, le principal défaut du lait a résidé dans sa faible aptitude à la conservation, nécessitant une consommation plutôt locale, le temps entre production et consommation devant rester le plus court possible. De fait, le développement de sa consommation dans les villes est récent et ne s’est pas fait sans quelques soucis (Fanica 2008). Bien entendu, les évolutions de l’industrie laitière et des transports ont permis de franchir ce double cap de la conservation et des distances, faisant en quelques décennies d’un produit local du peuple d’un terroir, riche d’identité, d’histoire et de culture (Faye et al 2010), un produit générique du commerce mondial qui s’échange entre continents suivant les règles de l’organisation mondiale du commerce et dont la demande augmente régulièrement. Ce passage du local au mondial ne s’effectue pas sans des changements radicaux des modes de production et de l’organisation des filières, avec des conséquences parfois importantes sur les territoires. La production de lait en France, pays traditionnel d’élevage bovin laitier, illustre parfaitement cette évolution et se trouve aujourd’hui à une période charnière. Riche d’une grande diversité de terroirs et de produits, la production française présente un profil original dont on ne sait pas aujourd’hui si c’est une force ou une faiblesse dans cette évolution. Depuis 1984, le système des quotas laitiers liés à la terre et non commercialisables en France a ralenti, comparativement aux pays voisins, l’évolution vers une spécialisation et une intensification des systèmes de production laitiers, mais il disparaîtra en 2015. Le contexte économique des prix des matières premières et du prix du lait devient beaucoup plus instable que par le passé. Le métier d’éleveur laitier, avec sa complexité, sa charge de travail importante, ses astreintes et la diminution de sa rémunération, devient moins attractif. La nécessaire prise en compte de l’impact de l’élevage sur l’environnement et plus globalement de la durabilité, constitue un nouveau défi qui est souvent vécu comme une contrainte supplémentaire. Cependant, les connaissances scientifiques et technologiques ont beaucoup progressé et offrent de nouveaux outils à l’élevage laitier pour construire une trajectoire originale dans cette évolution. Ce numéro spécial d’INRA Productions Animales se propose donc en quelques articles de faire un état des lieux des connaissances concernant la production laitière, ainsi que des nouveaux défis et des nouveaux outils qui s’offrent à la filière pour construire son avenir. Ce panorama n’est volontairement pas exhaustif et traitera prioritairement des vaches laitières avec cependant, lorsqu’il est apparu nécessaire, quelques exemples tirés de travaux réalisés chez les caprins. De même, il ne s’agit pas ici d’aborder la transformation du lait et les évolutions des nombreux produits transformés. Mais nous avons cherché à présenter un point sur un certain nombre de sujets en mettant en avant les avancées récentes et les défis scientifiques, techniques, économiques et organisationnels qui concernent la production laitière, en quatre grandes parties. La première plantera tout d’abord le décor du secteur laitier français. La deuxième présentera les nouvelles avancées des travaux sur la femelle laitière, la lactation et le lait. La troisième analysera les différents leviers que constituent la sélection génétique, la gestion de la santé, l’alimentation et la traite, pour mieux maîtriser la production de lait en élevage. Enfin, la dernière partie abordera des questions plus spécifiques concernant les systèmes d’élevage et leur futur. Le premier article de V. Chatellier et al fournit une analyse à la fois du bilan et des perspectives du secteur laitier français. Après une analyse du marché des produits laitiers au travers de la demande et de l’offre et des grandes stratégies des acteurs de la filière, cet article présente les spécificités françaises des exploitations laitières liées en particulier à la diversité des systèmes de production et des territoires. Cette double diversité se traduit également dans les écarts de productivité et des résultats économiques des exploitations dont la main-d’oeuvre reste majoritairement familiale, avec la question de son renouvellement qui se pose différemment selon les territoires. Enfin, à l’aune des changements importants de contexte qui se préparent avec la fin des quotas et les nouvelles relations qui se mettent en place entre producteurs et transformateurs, les auteurs étudient les différents scénarios qui en découlent et qui conduiront à l’écriture du futur du secteur laitier français dans les territoires et le marché mondial. La série d’articles sur l’animal et le lait débute par une approche systémique de l’animal laitier. La vache laitière est d’abord perçue au travers de sa fonction de production, et les modèles de prévision de la lactation se sont longtemps focalisés sur cette seule fonction. La notion d’animaux plus robustes et d’élevages plus durables (cf. Dossier « Robustesse... », Sauvant et Perez 2010) amène à revisiter cet angle d’approche pour l’élargir à ensemble des fonctions physiologiques en prenant mieux en compte les interactions entre les génotypes animaux et leurs environnements. La modélisation aborde cette complexité de deux façons contrastées, l’une plutôt ascendante en partant des mécanismes élémentaires et en les agrégeant, l’autre plutôt descendante, en partant de grandes propriétés émergeantes des principales fonctions et de leurs interactions, voire de leur compétition dans l’accès aux ressources nutritionnelles. La revue de Friggens et al aborde ainsi la question de la dynamique de partition des nutriments entre fonction physiologiques chez les vaches laitières en fonction du génotype en présentant plusieurs approches de modélisation. Cette revue s’attache à montrer l’intérêt de partir des propriétés émergeantes pour arriver à modéliser les réponses complexes (production, reproduction, composition du lait, état corporel…) d’une vache soumise à différentes conduites d’élevage au cours de sa carrière. Les outils de demain qui permettront d’optimiser la conduited’élevage face aux aléas économiques et climatiques dépendront de l’avancée de ces modèles et des connaissances scientifiques qui les sous-tendent. La fonction de lactation est la conséquence de nombreux mécanismes à l’échelle de l’animal, tout particulièrement au niveau de la glande mammaire. Le développement et le fonctionnement de cet organe caractérisé par sa cyclicité ont fait l’objet de nombreux travaux à l’Inra et dans de nombreuses équipes de recherches internationales. Il ne s’agissait pas ici de relater l’ensemble de ces travaux mais de consacrer un article aux dernières connaissances acquises sur les mécanismes de biosynthèse et de sécrétion des constituants du lait. L’article de Leroux et al présente les travaux sur la régulation de l’expression génique dans la glande mammaire avec un intérêt particulier pour les données acquises avec les nouveaux outils d’études globales de génomique expressionnelle. Ceux-ci apportent de nouvelles connaissances sur les effets des facteurs génétiques sur la biosynthèse et la sécrétion du lait, sur leur régulation nutritionnelle et sur l’interaction de ces facteurs. Ce dernier point constitue un champ d’investigation supplémentaire pour décrypter les secrets du fonctionnement mammaire avec notamment l’intervention de nouveaux acteurs que sont les petits ARN non codants (ou microARN) qui vient encore accroître la complexité du fonctionnement mammaire dans son rôle prépondérant lors de la lactation. Après avoir fait cet état des lieux des connaissances sur la biosynthèse et la sécrétion des constituants du lait au niveau de la glande mammaire, l’article de Léonil et al présente la complexité des fractions protéique et lipidique du lait et de leur assemblage en structures supramoléculaires. Ces structures finales sont sous la dépendance de la nature et de la variabilité des constituants, ellesmêmes dues aux polymorphismes des gènes responsables de leur synthèse. Ainsi, les auteurs font un état des lieux des connaissances sur la structure et le polymorphisme des gènes spécifiant les protéines coagulables du lait que sont les caséines pour arriver à l’organisation de ces dernières en micelles. Le rôle nutritionnel de ces protéines majeures du lait et leur fonction biologique sont revisitées à la lumière des connaissances croissantes sur les peptides bioactifs qu’elles contiennent. La fraction lipidique n’est pas en reste avec la présentation de sa complexité et de son organisation sous forme de globule gras ainsi que de son impact nutritionnel sur le consommateur. Enfin, la découverte récente, dans le lait, de petites particules (ou exosomes) véhiculant des protéines et des ARN ouvre de nouvelle voies d’investigation de l’impact du lait sur la santé du consommateur. La série d’articles consacrée aux leviers d’action dont disposent les éleveurs pour moduler la production laitière ainsi que la composition du lait débute par l’article de Brochard et al, qui retrace l’impact de la sélection génétique pour arriver aux apports de la sélection génomique des races bovines laitières. Un bref historique de la sélection génétique présente les progrès réalisés sur les caractères de production laitière mais aussi sur des caractères de robustesse (fertilité, mammites…) et permet ainsi de dresser le décor génétique des élevages français. L’avènement des outils de génomique grâce au séquençage du génome bovin a conduit à renouveler les perspectives de sélection des bovins laitiers (cf. Numéro spécial, «amélioration génétique" Mulsant et al 2011). La présentation brève de ces outils permet de mieux appréhender les retombées attendues. Les opportunités offertes par la sélection génomique sur les caractères laitiers sensu stricto se complètent et permettent également de proposer une sélection sur de nouveaux caractères. En effet, la prise en compte progressive d’autres caractères oriente la sélection vers une complexité accrue notamment grâce à l’établissement de nouvelles mesures phénotypiques. L’évolution vers une meilleure robustesse, une efficacité alimentaire optimisée mais aussi une empreinte environnementale réduite, sera d’autant plus envisageable que la sélection pourra s’appuyer sur des capacités de phénotypage de plus en plus fin et à grande échelle. Un autre facteur prépondérant dans l’élevage laitier concerne la gestion de la santé animale qui affecte, notamment, la durabilité des élevages sous l’angle socio-économique. Cette gestion complexe doit prendre en compte de nombreux paramètres tel que le nombre des traitements nécessaires, le temps passé, les pertes économiques directes à court et long terme, etc. Les infections ne touchent pas toutes directement la glande mammaire, mais en affectant l’animal, elles impactent la lactation, l’efficacité de production du troupeau et donc l’élevage. L’article de Seegers et al passe en revue sept maladies majeures classées en trois groupes affectant les bovins laitiers. Il présente les connaissances récentes acquises sur ces maladies et les perspectives qu’elles ouvrent pour mieux les maîtriser. Ces maladies ont bien souvent un impact économique fort sur les élevages et/ou sont transmissibles à l’Homme constituant ainsi des questionnements de recherche forts et pour lesquels les moyens d’actions sont aussi multiples que variés. De plus, les attentes sociétales visent à diminuer, autant que faire se peut, les intrants médicamenteux. L’alimentation est un levier de maîtrise de la production et de la composition du lait qui présente l’avantage d’avoir des effets rapides et réversibles. Bien que ce levier puisse également moduler la composition protéique du lait, l’impact prépondérant de l’alimentation sur la composition en acides gras du lait, dans le but de fournir aux consommateurs une qualité nutritionnelle du lait la plus favorable possible, a été mis en exergue par de nombreuses études. La détermination de la composition en acides gras des laits est de plus en plus précise, notamment du fait des nouvelles techniques qui permettent une meilleure caractérisation de ces profils. Outre l’impact de l’alimentation, les effets des apports nutritionnels chez le ruminant sur les teneurs en composés vitaminiques du lait sont également à prendre en compte dans la perspective de l’utilisation du lait comme source complémentaire naturelle de vitamines chez les sujets présentant une efficacité d’absorption réduite (tel que les jeunes ou à l’inverse les personnes âgées). L’article de Ferlay et al recense les principaux facteurs alimentaires (nature de la ration de base, supplémentation oléagineuse, différents types de suppléments lipidiques et leurs interactions) influençant la composition en acides gras et en vitamines du lait de vache. Enfin, la traite constitue un outil supplémentaire de pilotage des troupeaux en termes de production laitière mais aussi de qualité sanitaire, technologique et nutritionnelle du lait. De plus, une meilleure connaissance des effets des différentes pratiques de traite est cruciale dans le contexte actuel de gestion du travail dans les exploitations laitières (cf. Numéro spécial, « Travail en élevage », Hostiou et al 2012). Les moyens mis en oeuvre se situent à différents niveaux allant de la fréquence de traite aux systèmes de stockage des laits en passant par les réglages possibles ou les types de machines à traire. L’article de Guinard-Flament et al fait le point des connaissances actuelles sur les effets et les conséquences de modifications de la conduite des animaux à la traite. Il présente les effets de la fréquence de traite sur le niveau de production laitière et sur la composition du lait. Le contexte de la traite, avec les effets mécaniques de la machine à traire et celui du système de stockage, est également présenté dans ses multiples facettes pour souligner leur rôle prépondérant sur la qualité microbienne des laits. La conduite des vaches à la traite est également un moyen de gestion de la carrière d’une vache laitière à travers le pilotage de certaines phases du cycle de production (effets sur la reproduction et sur la durée de la lactation et leurs conséquences sur la santé de l’animal...). La dimension des systèmes d’élevage est dominée ces dernières années par la question environnementale, notamment depuis la parution du rapport de la FAO « Livestock’s long shadow » (Steinfeld et al 2006). L’élevage laitier, très consommateur de ressources de qualité, est concerné au premier rang par ce défi environnemental. Mais ces enjeux, peu perceptibles à l’échelle de l’élevage pourtant à l’origine de ces risques, sont difficiles à intégrer dans les objectifs des systèmes de production. L’article de Dollé et al sur les impacts environnementaux des systèmes bovins laitiers français apporte de nombreux éléments quantifiés sur les émissions des éléments à risque pour l’environnement par les élevages laitiers. Ces risques concernent bien entendu la qualité de l’eau, notamment via les excrétions d’azote et de phosphore, ce qui est connu depuis longtemps avec leurs impacts sur l’eutrophisation des cours d’eau et des côtes. Les risques liés à la qualité de l’air ont été pris en compte beaucoup plus récemment et concernent principalement les émissions d’ammoniac pouvant affecter la santé humaine et des gaz à effet de serre responsables du réchauffement climatique (cf. Dossier, « Gaz à effet de serre en élevage bovin : le méthane », Doreau et al 2011). Ensuite, l’article aborde la question de la biodiversité, auxiliaire de l’agriculture et des paysages, où l’élevage joue un rôle central au sein des territoires agricoles. L’article aborde pour finir la question de la quantification de ces impacts afin d’améliorer objectivement les performances environnementales des élevages et montre que performances environnementales et économiques en élevage laitier ne sont pas antinomiques. En guise de conclusion de ce numéro, J.L. Peyraud et K. Duhem se sont prêtés à un exercice d’analyse prospective des élevages laitiers et du lait de demain en reprenant certains des constats de l’article introductif, notamment sur la diversité des systèmes et des territoires, la restructuration rapide de la filière et la reconstruction du métier d’éleveur. La filière devra demain affronter la tension entre l’amélioration de la compétitivité et celle de la durabilité de l’élevage en tirant profit des innovations. La meilleure prise en compte des qualités nutritionnelles des produits et de l’évolution des demandes tout en améliorant l’intégration de l’élevage au sein des territoires constitue un double défi pour résoudre cette tension. L’analyse des auteurs prône cependant un maintien de la diversité et la complémentarité des systèmes dans une diversité de territoires pour mieux répondre aux enjeux de la société et des éleveurs. Ce numéro spécial montre combien la filière laitière est aujourd’hui plus que jamais à la croisée des chemins avec des défis économiques et sociétaux difficiles à relever dans un climat de plus en plus incertain. Entre diversité d'une part, et spécialisation et standardisation d'autre part, le chemin de la filière française reste complexe à définir. Les nombreuses évolutions des connaissances scientifiques permettent de disposer à court ou moyen terme de nouveaux outils pour relever ces défis. La sélection génomique pour disposer des animaux les plus adaptés à leur système, les modèles de prévision pour anticiper les aléas et leurs conséquences, les outils d’évaluation environnementale pour maîtriser les risques, les outils de monitoring et d’information des troupeaux d’élevage pour améliorer les conditions de travail et l’efficience des troupeaux, les possibilités de piloter la qualité des produits par les conduites d’élevage et en particulier l’alimentation, une meilleure connaissance des mécanismes de régulation de la lactation, la découverte de la richesse des constituants du lait et de leurs propriétés nutritionnelles et fonctionnelles sont autant d’atouts pour la filière pour affronter ces défis. A travers les articles de ce numéro, nous avons voulu illustrer quelques un de ces défis et des perspectives offertes par la recherche. L’enjeu sera de les mobiliser à bon escient dans le cadre de stratégies cohérentes. Cela nécessitera la collaboration de tous les acteurs de la recherche, de la formation, du développement et de la filière. A leur niveau, les articles de ce numéro, par les nombreuses signatures communes entre chercheurs, enseignants-chercheurs et ingénieurs de recherche-développement, témoignent de la vitalité des unités mixtes de recherche et des unités mixtes thématiques impliquées dans l’élevage laitier. De même, bon nombre de travaux relatés dans les articles de ce numéro sont le fruit de programmes de recherche co-financés et menés en collaboration étroite entre la recherche, les instituts technique et la filière. Nous y voyons un fort signe positif pour l'avenir de l'élevage laitier en France Cet avant-propos ne saurait s’achever sans remercier René Baumont et le comité de rédaction d’Inra Productions Animales pour l’initiative judicieuse de ce numéro spécial, mais aussi pour nous avoir aidés à mener à bien ce projet comprenant de nombreux auteurs, qui ont bien voulu se prêter à l’exercice difficile de la rédaction d’un article de synthèse qui conjugue la rigueur de l’information scientifique avec l’exigence de la rendre accessible à un large public. Ce numéro doit beaucoup aussi aux relectures constructives de nombreux collègues que nous remercions ici anonymement. Enfin, cet ouvrage doit aussi sa qualité à un travail remarquable d’édition technique assuré par Pascale Béraudque nous associons à ces remerciements. Nous avons eu la primeur de ces articles et nous espérons que vous partagerez l’intérêt que nous avons eu à leur lecture à la fois instructive, enrichissante et propice à nourrir notre réflexion pour le futur de la recherche-développement dans le domaine de l’élevage bovin laitier.Philippe FAVERDIN, Christine LEROUX RéférencesDoreau M., Baumont R., Perez J.M., (Eds) 2011. Dossier, Gaz à effet de serre en élevage bovin : le méthane. INRA Prod. Anim., 24, 411-474. Fanica P.O., 2008. Le lait, la vache et le citadin. Du XVIIe au XXe siècle. Editions Quae, Paris, France,520p. Faye B., Bonnet P., Corniaux C., Duteurtre G., 2010. Peuples du lait. Editions Quae, Paris France, 160p. Hostiou N., Dedieu B., Baumont R., (Eds) 2012. Numéro spécial, Travail en élevage. INRA Prod. Anim., 25, 83-220. Mulsant P., Bodin L., Coudurier B., Deretz S., Le Roy P., Quillet E., Perez J.M., (Eds) 2011. Numéro spécial, Amélioration génétique. INRA Prod. Anim., 24, 283-404. Sauvant D., Perez J.M., (Eds) 2010. Dossier, Robustesse, rusticité, flexibilité, plasticité, résilience… les nouveaux critères de qualité des animaux et des systèmes d'élevage. INRA Prod. Anim., 23, 1-102. Steinfeld H., Gerber P., Wassenaar T., Castel V., Rosales M., de Haan C., 2006. Livestock's long shadow: environmental issues and options. Food and Agriculture Organization of the United Nations,414p.

L'étude des virus d'archaea, la manière dont ils sont capables d'infecter leurs hôtes et éventuellement de réaliser le transfert de certains gènes est d'intérêt pour mieux comprendre les mécanismes moléculaires qui ont permis le brassage de l'information génétique dans le phylum des archaea. Notre modèle d'étude est le fusellovirus SSV1 qui infecte certaines souches du genre Sulfolobus, dont Sulfolobus shibatae et Sulfolobus solfataricus. Le cycle viral de SSV1 est actuellement très peu connu, mais comprend l'intégration du génome viral dans celui de l'hôte à un site spécifique et la production de particules virales, sans lyse cellulaire, lors d'irradiation UV des cultures infectées. Nous avons initié l'étude de ce virus en analysant les propriétés biochimiques de son intégrase. Nous avons ainsi montré que l'intégrase virale était un membre à part entière de la famille des tyrosine recombinases, une classe de recombinases spécifiques de site que l'on trouve chez les procaryotes eubactériens mais également chez les eucaryotes. L'étude biochimique de l'intégrase de SSV1 nous a permis de mettre en évidence le caractère hybride du mécanisme de recombinaison spécifique de site chez les archaea. En effet, si l'organisation des sites de recombinaison est similaire à celle de systèmes phagiques eubactériens, celle du site actif de la recombinase est de type eucaryote, puisqu'il est assemblé à l'interface de deux protomères fournissant chacun des résidus intervenant dans la catalyse. Nous continuerons l'étude de l'organisation spatiale de ce système mosaïque en cristallisant l'intégrase sur un site synthétique. Une autre originalité du système archaéen est que le gène de l'intégrase est disrupté lors de l'intégration du génome viral dans celui de son hôte. Cette particularité, conservée chez tous les fusellovirus séquencés à ce jour, ouvre de nombreuses hypothèses quant au rôle de la recombinaison spécifique de site dans leur cycle réplicatif. La compréhension du mode de réplication, du maintien et de la mobilisation de ces virus lors de signaux environnementaux tels que l'irradiation UV est essentielle non seulement pour évaluer leur rôle dans la plasticité des génomes d'archaea, mais également pour leur utilisation future comme outils génétique chez leurs hôtes naturels, les Sulfolobales.
Nous exploiterons les résultats obtenus in vitro pour évaluer le rôle de l'intégration dans le maintien du virus sous forme stable, en replaçant des mutations inactivant soit l'intégrase soit le site viral de recombinaison dans le génome de SSV1. Le devenir de ces virus recombinants réintroduits dans Sulfolobus solfataricus sera évalué et nous permettra de déterminer si l'intégration du génome viral dans celui de son hôte est essentiel au maintien et à l'amplification du virus. Une analyse biochimique réciproque consistera à déterminer si une forme tronquée de l'intégrase (correspondant au produit de la disruption intégrative) est fonctionnelle pour le processus d'excision. La directionalité des évènements d'intégration et d'excision peut reposer soit sur la forme active de la recombinase (tronquée ou non) soit, et de manière non exclusive, par l'intervention de protéines accessoires fournies soit par l'hôte soit par le virus. L'identification de ces partenaires éventuels sera réalisée en utilisant des approches biochimiques classiques (co-immunoprécipitation, affinité, séquence peptidique) dans différentes conditions de croissance induisant ou non la production virale. Les résultats seront confrontés aux informations obtenues par les analyses transcriptomiques des effets des radiations réalisées sur Sulfolobus mais également Thermococcus ou Pyrococcus. L'analyse du pool de gènes induits lors d'une irradiation devrait contribuer à l'identification des facteurs de l'hôte intervenant dans la production virale en réponse au stress.
Outre le rôle de l'intégration dans le cycle viral, nous évaluerons dans une approche plus globale le rôle des différentes protéines codées par le virus. En effet, sur les 34 protéines potentiellement produites par SSV1 seules 4 ont une fonction identifiée. Par ailleurs, l'analyse comparative des différents génomes de fusellovirus montre que seules 18 ORFs (dont l'intégrase) sont communes à tous ces virus, suggérant que les protéines correspondantes assurent les fonctions minimales essentielles au développement viral. Chacune de ces ORFs sera délétée par LI-PCR. Cette stratégie devrait nous permettre de nous affranchir d'effets secondaires transcriptionnels liés à l'organisation polycistronique du génome viral. L'effet de l'inactivation de chaque ORF sera évalué en prenant en compte différentes étapes du développement viral (stabilité du génome dans la cellule hôte, production de particules virales, infectivité...). Nous espérons ainsi définir la fonction de ces protéines qui n'ont pour l'heure aucun homologue dans le vivant.

Un nouveau facteur nucléaire humain, la protéine THAP1, a récemment été isolé et cloné par le laboratoire. Cette protéine contient un domaine de liaison à l'ADN dépendant du zinc, qu'elle partage avec la transposase de l'élement P, le facteur E2F6 chez le poisson-zèbre et plusieurs protéines de C. Elegans interagissant génétiquement avec la protéine du rétinoblastome, pRb. Mes travaux de thèse ont permis par une étude des relations structure/fonction du domaine THAP de THAP1 d'identifier des résidus critiques pour son interaction séquence-spécifique avec l'ADN. Nous avons également montré que THAP1 régule positivement la prolifération des cellules endothéliales et la progression dans le cycle cellulaire à la transition G1/S via la régulation coordonnée de plusieurs gènes impliqués dans le cycle cellulaire, cibles des complexes pRB/E2F. Parmi ceux-ci, nous avons pu identifier le gène RRM1, un gène requis pour la synthèse d'ADN en phase S, comme le premier gène cible direct de THAP1
A novel human nuclear factor designed THAP1 protein, was recently isolated and cloned in the laboratory. This protein contains a zinc dependent DNA-binding domain shared with drosophila P element transposase, zebrafish E2F6 and several nematode proteins interacting genetically with the retinoblastoma protein pRB. My thesis work, through a structure-function analysis of the THAP domain of THAP1, allowed the identification of a number of critical residues for its sequence-specific DNA binding activity. We also report that THAP1 is a positive regulator of endothelial cell proliferation and G1/S cell cycle progression through modulation of pRB/E2F cell-cycle target genes. These genes include RRM1, a gene required for S-phase DNA synthesis that we identified as the first direct transcriptional target of THAP1

L'ilot génomique pks de Escherichia coli et d'autres Enterobacteriaceae code des synthases depolycétides et de peptides non ribosomaux qui permettent l'assemblage d'un composé hybride polycétidepeptidenon ribosomal putative. Ce composé nommé colibactine induit des cassures double-brin de l'ADN descellules eucaryotes.La machinerie enzymatique codée par l'ilot pks comporte une protéine essentielle ClbP, atypique dansce type d'ilot. Nous avons montré que ClbP possède une partie N-terminale catalytique et périplasmique, et unepartie C-terminale associée à la membrane cytoplasmique. La structure cristalline de ClbP et des expériences demutagenèse ont révélé un site actif à sérine et des caractéristiques structurales originales, qui sont compatiblesavec une activité peptidase, confirmée par des analyses biochimiques. Dix homologues de ClbP ont été identifiésin silico dans des ilots génomiques de synthases de peptides non ribosomaux d'espèces bactériennes proches etéloignées. Tous les homologues testés ont présenté une promiscuité fonctionnelle avec ClbP. ClbP est donc leprototype d'une nouvelle sous-famille de peptidases, qui sont probablement impliquées dans la maturation decomposés peptidiques non ribosomaux.Par ailleurs, nous avons réalisé deux études épidémiologiques sur la prévalence de l'ilot pks dansl'espèce E. coli dans deux contextes physiopathologiques, l'urosepsis et les cancers coliques et rectaux. L'ilotpks était significativement associé aux souches issues d'urosepsis comparé à des souches commensales, et auxsouches issues de biopsies de tumeurs coliques comparé à des souches commensales ou issues de biopsies detumeurs rectales, de diverticuloses et de lésions iléales de maladie de Crohn.

Dans les vasières intertidales dominées par les diatomées, la production primaire est particulièrement forte à marée basse. Ce microphytobenthos peut être limité par les nutriments azotés en lien avec les communautés de procaryotes impliquées dans le cycle de l’azote. Ainsi, ce travail de thèse cherche, via une approche écologique, à décrire le rôle des communautés de procaryotes benthiques notamment liées au cycle de l’azote et ce, suivant différentes échelles temporelles liées aux cycles du microphytobenthos. Des échantillons de sédiment ont été prélevés dans la baie de Marennes-Oléron (Côte Atlantique, France) entre 0 et 10 cm de profondeur suivant 5 couches (0-0,5 cm, 0,5-1 cm, 1-2 cm, 2-5 cm, 5-10 cm). Différents facteurs biotiques et abiotiques ont été mesurés et mis en relation avec la production bactérienne, les activités enzymatiques et les gènes fonctionnels liés au cycle de l’azote (impliqués dans la nitrification, la dénitrification et l’anammox). De plus, la diversité bactérienne et archéenne a été évaluée par pyroséquençage 454 afin de caractériser les communautés et leurs dynamiques en lien avec les facteurs forçants biotiques et abiotiques. Dans le but d’évaluer l’influence des paramètres abiotiques et de la production du microphytobenthos, des mesures in situ ont été couplées avec des mesures en conditions semi-contrôlées
In diatoms-dominated intertidal mudflats, at low tide the primary production is particularly high and microphytobenthos that can be limited by nitrogen-related nutrients is linked with N-related prokaryotic communities. Thus, this PhD thesis aim at describing by ecological approach, the role of benthic prokaryotic communities especially N-related ones, at various temporal scales linked to microphytobenthos life cycles. Sediment samples from Marennes-Oleron mudflat (Atlantic coast, France) were collected according to 5 layers : 0-0.5 cm, 0.5-1 cm, 1-2 cm, 2-5 cm and 5 to 10 cm below sediment surface (bsf). Various biotic (i.e. chlorophyll a) and abiotic parameters (i.e. nutrients, exopolymeric substances, water content, salinity, pH, temperature…) were recorded and linked with benthic bacterial production, enzymatic activities and N-related functional genes (i.e. implied in nitrification, denitrification, and anammox). Furthermore, the bacterial and archaeal diversity was assessed by 454 pyrosequencing in order to characterize the communities and shift in link with biotic and abiotic drivers. Aiming at evaluating the influence of abiotic parameters and microphytobenthic activities on the prokaryotic communities, in situ measurements were coupled to a semi-controlled approach

La spectroscopie par résonance magnétique nucléaire (RMN) est un outil puissant permettant d’acquérir des profils biochimiques du cerveau et de quantifier de nombreux paramètres cellulaires in vivo. Au cours de ce travail de thèse, nous nous sommes intéressés à trois techniques : (i) la spectroscopie RMN du 1H pondérée en diffusion, (ii) la spectroscopie RMN du carbone-13 (13C) et (iii) de l’oxygène-17 (17O) pour étudier la microstructure et la fonction cellulaire in vivo.Les métabolites cérébraux sont des traceurs endogènes spécifiques d’un type cellulaire (neurones et astrocytes) dont la diffusion dépend des nombreuses propriétés cellulaires (par exemple la viscosité du cytosol et la restriction intracellulaire). L’étude de la dépendance du coefficient de diffusion (ADC) aux temps de diffusion (td) permet de quantifier chacun de ces paramètres. En particulier, la mesure de l’ADC aux td longs permet d’évaluer la compartimentation des métabolites. Dans une première étude, nous avons mesuré l’ADC de plusieurs métabolites neuronaux et astrocytaires sur une large gamme de td (de ~80 ms à ~1 s) dans un large voxel dans le cerveau du macaque. Aucune dépendance de l’ADC de l’ensemble des métabolites au td n’a été observée suggérant que les métabolites diffusent majoritairement dans les prolongements neuronaux (axones, dendrites) et astrocytaires et ne sont pas confinés dans le corps cellulaire ou les organelles (mitochondries, noyau). La grande taille du voxel, liée à la sensibilité de détection limitée, ne nous a pas permis d’étudier la compartimentation des métabolites dans la substance blanche (SB) et la substance grise (SG). C’est pourquoi, une nouvelle étude a été réalisée dans le cerveau de l’Homme. Les résultats montrent que les métabolites diffusent dans des structures fibrillaires dans la SG et la SB. Enfin, une dernière étude, avec une gamme de td jusqu’à 2 s chez le macaque, nous a permis d’estimer, à l’aide de modèles analytiques simples mimant la structure cellulaire, la longueur des fibres neuronales (~110 μm) et astrocytaires (~70 μm). L’oxydation du glucose au sein des mitochondries permet de produire l’ATP (adénosine triphosphate), la principale source d’énergie de l’organisme. La spectroscopie du 13C permet de mesurer la vitesse de dégradation du glucose dans le cycle de Krebs (VTCA). Cette méthode est largement reconnue pour l’étude du métabolisme. Néanmoins, de nombreuses limitations, en termes de modélisation des données en détection indirecte ou de puissance émise dans le contexte du découplage hétéronucléaire en détection directe, ont été rencontrées sur notre scanner IRM. C’est pourquoi, la spectroscopie du 17O a ensuite été développée afin de quantifier la vitesse de consommation de l’oxygène pendant la phosphorylation oxydative (CMRO2). Des développements méthodologiques et technologiques ont été nécessaires et sont encore en cours pour mettre en place et valider cette technique qui n’a encore jamais été utilisée chez le macaque
Magnetic Resonance Spectroscopy is a unique tool that allows acquiring brain biochemical profiles and quantifying many cellular parameters in vivo. During this thesis, three different techniques have been developed: (i) 1H diffusion-weighted, (ii) carbone-13 (13C) and (iii) oxygen-17 (17O) NMR spectroscopy to study brain structure and function in vivo. Brain metabolites are cell-specific endogeneous tracers of the intracellular space whose translational diffusion depends on many cellular properties (e.g.: cytosol vicosity and intracellular restriction). Studying the variation of the diffusion coefficient (ADC) as a function of diffusion time (td) allows untangling and quantifying those parameters. In particular, measuring metabolites ADC at long diffusion times gives information about the metabolites compartmentation in cells. In a first study, we measured neuronal and astrocytic metabolites ADC over a large time window (from ~80 ms to ~1 s) in a large voxel in the macaque brain. No dependence of all metabolites ADC on td was observed suggesting that metabolites primarily diffuse in neuronal (dendrites and axons) and astrocytic processes and are not confined inside the cell body and organelles (nucleus, mitochondria). The large size of the voxel, due to low detection sensitivity, did not allow us to study metabolites compartmentation in pure white (WM) and grey matters (GM). Therefore, we performed a new study in the human brain. Results showed that in both WM and GM metabolites diffuse in fiber-like cell structure. Finally, using an even larger time window (up to 2 s) in the macaque brain and analytical models mimicking the cell structure, we estimated the length of neuronal (~110 μm) and astrocytic (~70 μm) processes. ATP (adenosine triphosphate), the main source of energy in the organism, is produced thanks to glucose oxidation inside the mitochondria. 13C NMR spectroscopy is a well-known technique to study brain energy metabolism and can be used to estimate the rate of glucose degradation within the Krebs cycle (VTCA). However, many limitations, concerning data modeling when performing indirect detection or power deposition due to heteronuclear decoupling during direct detection, were encountered on our MRI scanner. Therefore, 17O NMR spectroscopy was developed to quantify the rate of oxygen consumption during oxidative phosphorylation (CMRO2). Methodological and technological developments were necessary and are still ongoing to validate this technique, which has never been used with macaque

Les cellules ostéosarcomateuses ROS 17/2. 8 présentent les caractères d'ostéoblastes différenciés et sont sensibles à un stress mécanique. Les forces mécaniques peuvent être transmises à la cellule par le biais de la matrice extracellulaire. Les zones de contact (adhésion focale) qui assurent un continuum entre le cytosquelette et la matrice extracellulaire sont constituées d'un assemblage d'intégrines et de protéines du cytosquelette (actine, taline, vinculine, paxilline, -actinine). Nous avons étudié l'adhésion cellulaire des cellules ROS 17/2. 8 soumises à des variations du vecteur g. Lors de vols paraboliques, les cellules subissent une succession de 30 paraboles (variation de 0 g à 2 g). La succession des variations de g nous a conduit à définir des expériences contrôlées à 2 g constant par centrifugation et à 0 g constant dans un clinostat rapide qui produit une microgravité simulée. Dans le clinostat, la direction du vecteur g change constamment induisant un leurre gravitationnel pour les cellules en rotation. Nous avons utilisé ou développé un certain nombre de techniques : adaptation des cultures cellulaires à l'environnement spatial, test d'adhésion cellulaire, dosages biochimiques dont les pge#2 l'immunofluorescence et l'analyse d'images (en collaboration avec Y. Usson - Dyogen). Les programmes d'analyse d'images développés ont permis de quantifier l'adhésion focale par l'immunofluorescence de protéines cytosquelettiques, en particulier la vinculine qui colocalise aux contacts focaux (microscopie confocale) et par microscopie de réflexion (IRM) révelant l'interface cellule-matrice. Aucun des niveaux constants de contrainte n'entraine de modification de l'adhésion focale ni de la morphologie de la cellule. En revanche, l'adaptation dynamique au stress mécanique du vol parabolique se fait par l'établissement de nouveaux contacts focaux (augmentation de l'IRM) ne dépendant pas de la vinculine. Nous avons observé, aussi bien en vol spatial que parabolique, une hétérogénéité dans la réponse des ROS 17/2. 8 pourtant clonales. Cette hétérogénéité, nous a conduit à évaluer le rôle du cycle cellulaire dans la réponse à la diminution des contraintes mécaniques. Nous avons montré que la progression dans le cycle (g1 vers m), s'accompagne d'une importante rétraction cellulaire associée à une diminution et une redistribution des contacts focaux, sans modification de la surface relative de ces contacts. Lors de la clinorotation (24 hr), la progression dans le cycle est effective mais seules les cellules quiescentes réorganisent leurs contacts focaux. La phase du cycle est donc un élément déterminant dans la dynamique des plaques d'adhésion qui doit être pris en compte dans l'étude des effets des contraintes mécaniques sur les cellules ostéoblastiques

Myxococcus xanthus est une bactérie du sol non pathogène à gram-négatif, qui vit au détriment d'autres microorganismes en sécrétant dans le milieu extérieur des enzymes hydrolytiques pour dégrader sa proie. Elle a un cycle de développement multicellulaire unique chez les procaryotes. Ces caractéristiques font de M. Xanthus un modèle d'étude des mécanismes de sécrétion des protéines. L'étude de la localisation des protéines (exocellulaires chez la bactérie hôte) exprimées chez Escherichia coli a permis d'obtenir dans de nombreux cas un certain nombre de renseignements concernant le mode de sécrétion de ces protéines chez leur hôte d'origine. Ainsi pour étudier le mécanisme de sécrétion d'une protéine exocellulaire de M. Xanthus, une endoglucanase, le gène correspondant celA a été cloné dans un plasmide chez E. Coli et séquencé. Chez E. Coli, la localisation cellulaire de l'activité endoglucanase dépend d'une part de de sa structure, peptide signal potentiel et hydrophobicité, et d'autre part de la présence d'une séquence d'ADN adjacente transcrite dans le sens opposé. Ce nouveau gène codant probablement un transporteur de la famille des MFS joue manifestement un rôle important chez M. Xanthus, puisqu'il n'a pas été possible d'obtenir une inactivation de cette séquence chez cette bactérie. Le gène celA a été aussi utilisé pour étudier les 3 mutants Exc+/- de M. Xanthus qui sont des mutants affectés dans la production globale des protéines exocellulaires et notamment de l'endoglucanase. Ces mutants sont aussi incapables d'initier le cycle de développement multicellulaire. En ce qui nous concerne, nous avons montré que le gène celA est régulé au niveau transcriptionnel chez deux de ces mutants (asgA-, asgC-) et post-transcriptionnel chez le troisième (excA-) en phase végétative.

Face à la montée préoccupante de la résistance aux antibiotiques, la recherche de nouveaux antimicrobiens constitue un enjeu de santé urgent. Nous avons identifié la protéine bactérienne Mutation Frequency Decline (Mfd) comme étant une cible thérapeutique innovante pour le développement de nouveaux médicaments. Un criblage in silico à haut débit a été réalisé, dans un premier temps, afin de sélectionner des molécules pouvant se lier spécifiquement au site actif de la protéine et inhiber son activité, empêchant donc la résistance bactérienne face au stress immunitaire de l'hôte. Les molécules identifiées se sont révélées efficaces in vitro et efficaces et non toxiques in vivo, dans un modèle d'infection chez l'insecte, sur au moins deux pathogènes bactériens. Ces données préliminaires ont constitué une preuve de concept du potentiel innovant de ces molécules et ont également servi de base aux travaux présentés dans cette thèse.L'objectif principal de ce travail était l'identification des interactions moléculaires critiques entre ces molécules inhibitrices et le site actif de Mfd chez E. coli, ainsi que l'élargissement de cette analyse aux pathogènes prioritaires du groupe ESKAPE. En conséquence de quoi, un modèle optimal d'inhibiteur a été déterminé et ses dérivés sont actuellement testés in vitro et in vivo en tant que potentiels agents antimicrobiens. En parallèle, l'analyse de la séquence et de la structure de Mfd, provenant de souches environnementales et cliniques, met en évidence les caractéristiques d'une corrélation moléculaire entre la séquence de Mfd et le phénotype de virulence du pathogène. La confirmation in vitro est actuellement en cours d'évaluation. Enfin, mon objectif final est de repositionner la fonction motrice de Mfd dans un cadre plus large de remodelage conformationnel et fonctionnel afin de mieux comprendre cette cible et son rôle dans la réparation par excision de nucléotides. En produisant plusieurs simulations de dynamique moléculaire sur des « linkers » clés qui relient les principaux modules fonctionnels de Mfd, l'investigation de leur flexibilité intrinsèque et de leur conservation vise à récapituler le remodelage extensif des conformations de Mfd au cours de son cycle fonctionnel, tel qu'il a été décrit précédemment par cryo-EM. Cela a pour but de documenter dans quelle mesure ces linkers, qui relient cette protéine multi-modulaire, sont plus que de simples "connecteurs" et portent, dans leur séquence et leur longueur, des propriétés internes leur permettant d'adopter des états discrets garantissant la transition boucle-hélice nécessaire au bon fonctionnement de Mfd
In an alarming context of antibiotic resistance, the search for new antimicrobials is an urgent health issue. We had identified the bacterial protein Mutation Frequency Decline (Mfd) as an innovative target for the development of new drugs. A high throughput in silico screening was initially performed in order to select molecules specifically binding to the active site of the target and inhibiting its activity, thereby preventing bacterial resistance to host immune stress. The identified hits were shown to be efficient in vitro and efficient and non-toxic in vivo, in an insect model of infection on at least two bacterial pathogens. These preliminary data have constituted a proof of concept of the innovative potential of these hits and were also the basis of this thesis.The main objective of this work was the identification of the critical molecular interaction found between those hits and the active site of Mfd in E. coli and also enlarged to the priority pathogens of the ESKAPE group. As a result, an optimal inhibitor scaffold was determined and its derivatives are currently tested in vitro and in vivo as potential antimicrobial agents. In parallel, the sequence and structure analysis of Mfd, from environmental and clinical strains, showcase the basic features of a molecular correlation between Mfd sequence and virulence phenotype. The in vitro confirmation is currently being evaluated. Finally, my goal reposition this motor function of Mfd into a larger conformational and functional remodeling of Mfd in order to get a better understanding of this target and its role in the Nucleotide Excision Repair. Using molecular dynamics simulation on distinguished linkers that connect the main functional modules of Mfd, the investigation of their intrinsic flexibility and resilience to recapitulate the extensive remodeling of Mfd conformations within its functional cycle that has been previously described by cryo-EM. This aims to document to which extent the linkers that connect this multi-module protein are more than "linkers" and harbor, in their sequence and length, internal properties to adopt discrete states that guarantee disorder-to-coil transition to assure the functional machinery of Mfd