Chaque chromosome d’organisme di- ou polyploïde présente plusieurs haplotypes, qui sont fortement similaires mais divergent sur un certain nombre de positions. Cependant, la majorité des génomes de référence ne renseignent qu’une seule séquence pour chaque chromosome, et ne reflètent donc pas la réalité biologique. Or, il est crucial d’avoir accès à ces informations, qui sont utiles en médecine, en agronomie ou encore dans l’étude des populations. Le récent développement des technologies de troisième génération, notamment des séquenceurs PacBio et Oxford Nanopore Technologies, a permis la production de lectures longues facilitant la reconstruction des séquences d’haplotypes. Il existe pour cela des méthodes bioinformatiques, mais elles ne fournissent qu’une unique solution. Cette thèse propose une méthode de phasage d’haplotype basée sur la recherche de composantes connexes dans un graph de similarité des lectures pour identifier les haplotypes. Cette méthode utilise l’Answer Set Programming pour travailler sur l’ensemble des solutions optimales. L’algorithme de phasage a permis de reconstruire les haplotypes du rotifère diploïde Adineta vaga.

Face à une congestion automobile accrue dans les rues des villes, l'autopartage est apparu comme une des solutions pour réduire l'usage de voiture privées en milieu urbain. Le concept d'autopartage est récent et sa pérennité est dépendante de l'usage fait par les clients. L'objectif de cette thèse est d'aider le service d'autopartage à décider où placer ses véhicules pour le lendemain dans le but d'améliorer le temps moyen d'utilisation de ses véhicules. À l'aide de modèles de régression, le temps d'utilisation journalière d'une voiture est modélisée. Ces modèles sont ensuite utilisés pour déterminer, par optimisation mathématique, le placement idéal de la flotte du service pour le lendemain matin. Cette méthodologie est évaluée avec trois études de cas issues de données réelles. Les résultats expérimentaux montrent dans un premier temps que, par rapport à l'historique, cette méthode augmenterait la profitabilité du service de 2,9% à 6,8% selon le service étudié. Dans un second temps, l'utilisation d'un simulateur d'autopartage confirme l'avantage d'une approche par optimisation mathématique dans la réduction des coûts de placement des véhicules. L'amélioration de cette méthode passerait par la résolution d'un « problème de tournées des véhicules » pour miniser au mieux le coût de placement des véhicules.

En 2007, le virus de la peste porcine africaine (PPA) a émergé sur le continent européen et a décimé les populations de porcs domestiques et de sangliers. Avec la propagation virale entre les compartiments sauvages et domestiques qui complique les efforts de contrôl, et l’absence de vaccins disponibles, la PPA est l'une des maladies infectieuses les plus difficiles à contrôler. Les modèles mathématiques ont fait leurs preuves en matière d'aide à la prise de décision, mais aucun modèle existant de la PPA ne tient compte de cette interface entre les porc domestiques et les sangliers. La Roumanie, l'état membre de l'Union européenne le plus gravement touché par la maladie, est riche en élevages porcins de basse-cour, suspectés d’être particulièrement exposés aux populations de sangliers. Pour mieux comprendre la dynamique de l'épizootie, nous avons construit un modèle mécaniste spatial et stochastique de transmission de la PPA, intégrant à la fois les compartiments domestique et sauvage. Le modèle a été calibré en combinant une revue de la littérature scientifique et un ajustement à l’épizootie observée en Roumanie, permettant d’évaluer la contribution relative des compartiments domestique et sauvage à la propagation du virus. Des stratégies de contrôle alternatives ont été explorées, révélant que le dépeuplement de l’ensemble de la population porcine des villages infectés, putôt que seulement des lots touchés, aurait pu réduire l’épidémie de manière conséquente. Ce modèle peut maintenant être adapté à d'autres pays, comme la Corée du Sud pour évaluer l’efficacité des barrières, ou comme la France pour tester des scénarii de gestion en cas d'apparition de foyers de PPA.

Au sein du fuseau mitotique, les microtubules, fibres très dynamiques à leurs extrémités, polymérisent à partir des centrosomes (sMTs) et émanent aussi des chromosomes (kMTs). Ces kMTs réalisent une connexion mécanique (indirecte le cas échéant) entre les centrosomes et les kinétochores et peuvent subir un déplacement net vers les pôles, appelée poleward flux. Ces flux sont impliqués en particulier dans la mise sous tension des kinétochores et la correction des erreurs d’attachement des chromosomes. Ainsi, les flux contribuent à une séparation fidèle des chromatides sœurs. L'embryon unicellulaire de Caenorhabditis elegans est depuis longtemps un modèle d'étude de la division cellulaire et constitue donc un modèle classique pour caractériser la dynamique des microtubules à l'aide de microscopie avancée. Bien qu’il dispose de protéines homologues à celles des mammifères, aucun poleward flux n’y a été détecté. Cela est à mettre en regard d’une instabilité dynamique particulièrement rapide et d’une métaphase ne durant qu’une à deux minutes. Lors d’expérience de FRAP, nous avons observé que les deux bordures de la zone blanchie (fronts) se déplacent vers l'intérieur de la zone. Du côté des centrosomes, la dynamique des sMTs suffit à expliquer le mouvement du front correspondant, si l’effet de l’imagerie est pris en compte. Du côté des chromosomes, nous suggérons que le mouvement du front proviendrait des kMTs se déplaçant vers les pôles mais sans les atteindre, en coordination avec la croissance des extrémités (+). Les kMTs glisseraient par rapport aux sMTs restant fixes. Ce flux est détecté proche des chromosomes où les kMTs sont majoritaires sur les sMTs. Ainsi, nous proposons que seuls les kMTs présentent un flux. Ce glissement serait généré par des moteurs moléculaires comme la kinésine-12 KLP-18. Ce glissement est plus rapide du côté Postérieur par rapport au côté Antérieur, suggérant des deux demi-fuseaux de dynamiques distinctes, contrastant avec l’idée admise d’un fuseau symétrique dans une division asymétrique.

Beaucoup arthropodes se nourrissant des arbres. Pour réussir, ces arthropodes doivent concorder aux caractéristiques des arbres. Nous avons émis l'hypothèse que les arthropodes concordent mal lorsque les arbres sont entourés de voisins phylogénétiquement éloignés, en raison de la réduction des échange d'arthropodes entre les arbres voisins. Plus précisément, l'isolement phylogénétique empêche les arthropodes de profiter (i) des arbres riches en ressources, (ii) des arbres qui débourrent rapidement, et (iii) des arbres avec un microclimat chaud. Nous avons étudié si : (i) il y a plus d'herbivorie sur les arbres avec des feuilles plus grandes et de meilleure qualité (utilisation proportionnelle des ressources), (ii) les chenilles sont plus grandes sur les arbres avec des bourgeons qui éclatent plus tôt, et se nymphosent plus tôt sur les arbres avec des feuilles qui mûrissent plus tôt (concordance phénologique), et (iii) les arthropodes de petite taille dominent sur les arbres avec un microclimat chaud permettant d'atteindre la maturité à une petite taille (règle température/taille). Nous avons prédit que ces relations disparaissent parmi les arbres phylogénétiquement isolés. Nous nous sommes concentrés sur l'espèce d'arbre la plus diversifiée en arthropodes d'Europe occidentale, Quercus petraea (hybridé avec Q. robur), dans une forêt de l'ouest de la France. Nous avons constaté que lorsque les arbres hôtes étaient phylogénétiquement isolés (i) l'herbivorie n'augmentait plus proportionnellement à la taille des feuilles, (ii) la concordance phénologique diminuait, en particulier sur les arbres à éclatement rapide, et (iii) la relation température/taille changeait. Nous suggérons que l'isolement phylogénétique empêche les arthropodes de choisir efficacement les arbres avec des ressources abondantes, une phénologie et un microclimat approprié. Nos résultats suggèrent donc que pour éviter une herbivorie excessive, les arbres devraient pousser loin des espèces phylogénétiquement proches (ou alternativement débourrer lentement).

Les attaques par canaux auxiliaire sont redoutables face aux implémentations cryptographiques. Malgré les attaques passées, et la prolifération d'outils de vérification, ces attaques affectent encore de nombreuses implémentations. Dans ce manuscrit, nous abordons deux aspects de cette problématique, centrés autour de l'attaque et de la défense. Nous avons dévoilé plusieurs attaques par canaux auxiliaires microarchitecturaux sur des implémentations de protocoles PAKE. En particulier, nous avons exposé des attaques sur Dragonfly, utilisé dans la nouvelle norme Wi-Fi WPA3, et SRP, déployé dans de nombreux logiciel tels que ProtonMail ou Apple HomeKit. Nous avons également exploré le manque d'utilisation par les développeurs d'outil permettant de détecter de telles attaques. Nous avons questionné des personnes impliqués dans différents projets cryptographiques afin d'identifier l'origine de ce manque. De leur réponses, nous avons émis des recommandations. Enfin, dans l'optique de mettre fin à la spirale d'attaques-correction sur les implémentations de Dragonfly, nous avons fournis une implémentation formellement vérifiée de la couche cryptographique du protocole, dont l'exécution est indépendante des secrets.

Pour déterminer les propriétés mécaniques des matériaux par indentation sphérique, nous proposons dans ce travail différentes définitions de déformations représentatives. L’application de ces définitions de déformations représentatives doit se faire en identifiant en premier lieu, les paramètres mécaniques de la loi d’Hollomon qui aboutissent aux grandeurs physiques les plus proches du matériau indenté à caractériser. Une fois ces paramètres identifiés, les déformations représentatives sont obtenues à partir du calcul du gradient des grandeurs mesurées en fonction des paramètres mécaniques identifiés. Nous nous sommes appuyés sur le modèle dérivable de Lee et al. pour appliquer nos définitions de déformations représentatives. Les résultats montrent, malgré les limitations du modèle reconstruit, qu’il est possible de retrouver des points, de coordonnées (contraintes représentatives; déformations représentatives), très proches de la loi d'écrouissage obtenues par essais de traction. Enfin, nous proposons nos propres modèles numériques dérivables permettant de prédire les grandeurs physiques d’indentation sphériques avec grande précision pour les matériaux métalliques et nous l'appliquons avec succès à la caractérisation mécanique de matériaux métalliques.

Dans cette thèse, le mécanisme de cristallisation et les propriétés luminescentes de verres et de vitrocéramiques à base d'oxyde et des vitrocéramiques ont été étudiés. Des vitrocéramiques d'oxyfluorure contenant des cristaux de BaxREyF2x+3), de germanate contenant des cristaux de ZnAl2O4, LiGa5O8, ZnGa2O4 et Zn2GeO4 et de silicate contenant des cristaux de Sr13Al22Si10O66 ont été synthétisées et étudiées. Les effets de la composition et du procédé de préparation du verre sur la cristallisation ont été déterminés. Le mécanisme de luminescence des vitrocéramiques a également été discuté. Pour les vitrocéramiques d'oxyfluorure co-dopés Er3+/Yb3+, des émissions multicolores ont été obtenues. Pour les vitrocéramiques de germanate, la photoluminescence et la luminescence persistante multicolores induites par le Mn2+ et des défauts ont été obtenues sous l'excitation UV. Pour les vitrocéramiques de silicate, la photoluminescence induite par des défauts est dépendante de la température. La luminescence persistante ultra-longue, activée par la lumière du soleil a également été obtenue dans une vitrocéramique dopée aux Eu2+. Les résultats obtenus dans cette thèse constituent une étape importante pour les futures études sur ces vitrocéramiques. Les vitrocéramiques émettrices de lumières multicolores développées dans ce travail ont des applications prometteuses dans les domaines de l'éclairage LED multicolore, du stockage d'informations et de la lutte contre la contrefaçon.

Le glioblastome multiple est l’un des cancers primaires les plus agressifs et le traitement actuel, basé sur le protocole de Stupp, montre ses limites avec une survie médiane proche de 15 mois et une rechute quasi-systématique. Récemment, des études ont montrées la possibilité de resensibiliser les cellules cancéreuses à la chimiothérapie par l’utilisation de petites molécules actives sur IRE1, une protéine transmembranaire du réticulum endoplasmique. Cette protéine est activée en conditions de stress protéique, intrinsèques des cellules cancéreuses, et permet à la cellule de s’adapter aux différentes modifications physiologiques qu’elle peut subir, traitements pharmacologiques compris. Depuis quelques années, les recherches effectuées au sein de l’équipe PROSAC ont permis la découverte d’une molécule nommée Z4P. Cette dernière, capable de passer la barrière hémato-encéphalique, inhibe IRE1 et ses activités associées afin de resensibiliser les cellules de glioblastome à la chimiothérapie. Lorsque Z4P est utilisé en combinaison avec un agent de chimiothérapie, le Témozolomide, on observe sur des modèles murins xénogreffés de GB humain une diminution significative de la taille des tumeurs, sans rechute. Ce manuscrit relate le travail de thèse effectué pour l’étude des Relations Structure-Activité de Z4P afin de mieux comprendre son mode de liaison et d’en améliorer les propriétés physico-chimiques.

Les proliférations végétales sont une source majeure de préoccupations pour les gestionnaires. Les herbiers denses de macrophytes peuvent entraver les activités humaines telles que la navigation de plaisance, la pêche, etc. Afin de limiter ces nuisances, l’arrachage mécanique est la mesure de gestion généralement utilisée. Néanmoins, ces herbiers aquatiques constituent des habitats pour la faune et un potentiel support de biodiversité. Les effets des herbiers denses de macrophytes et de leur arrachage sur la biodiversité ne sont pas clairement connus. Nous supposons que les herbiers denses de macrophytes ont un impact positif sur la richesse et l'abondance du zooplancton, du phytoplancton et des macroinvertébrés. Ainsi, notre hypothèse est que l’arrachage réduise la biodiversité dans les sites gérés. Nos résultats ont démontré que la présence des herbiers de macrophytes est favorable à la biodiversité et ce pour les trois groupes étudiés. Toutefois l’effet est site dépendant. Nous avons mis en évidence par ailleurs qu’une pression d'échantillonnage plus importante est nécessaire au sein des herbiers par comparaison avec l’eau libre. Nous avons également établi que le zooplancton est influencé par la présence de plantes mais que l’effet varie en fonction du type biologique de l’espèce de macrophyte. L' arrachage mécanique des macrophytes affecte négativement la biodiversité globale, en particulier le zooplancton et les assemblages de macroinvertébrés. En revanche, il a un effet positif sur le phytoplancton. L’impact de l’arrachage sur les communautés est plus marqué une semaine après mais diminue avec le temps. Il est également site dépendant. Cette thèse souligne l'importance de considérer les impacts de la gestion sur les services écosystémiques (rôle d’habitat) et sur la biodiversité dans le cadre du développement durable.