Dans le domaine des télécommunications, l'amplification Raman nécessite des lasers de pompe émettant de fortes puissances et un taux de polarisation très élevé. Les travaux présentés ici ont pour objectif principal, la caractérisation électro-optique des lasers de pompe InP émettant dans la gamme 1400-1500 nm et reportés « p-down » sur leur embase. Nous présentons, à travers différents moyens de caractérisation, une étude comparative permettant de comprendre quelles sont les étapes et les conditions du report qui influent sur la performance et la qualité de la polarisation optique de ces composants. Nous avons démontré que les contraintes induites lors de certaines étapes de l’assemblage, peuvent affecter la polarisation en dessous et au-dessus du courant de seuil du laser. Il est possible de minimiser cet impact en modifiant certains paramètres lors du report, comme l’outil ou la température du cycle d’intégration en module. Une étude du faisceau laser et de son champ proche résolue en polarisation, nous a permis d’analyser la distribution spatiale du mode fondamental TE, répartie selon ses deux composantes de polarisation, Ex et Ey. Enfin, l’utilisation de la mesure du degré de polarisation linéaire de la photoluminescence (DOLP), nous a permis de visualiser les déformations anisotropes induites sur la facette émettrice des lasers par ces différents procédés.

Le travail effectué se concentre sur la caractérisation d’un mécanisme de résistance décrit chez E. faecium. La mutation d'un seul nucléotide sur le gène eat(A) conduit à la substitution d'un acide aminé (T450I) codant pour la forme variante de la protéine Eat(A)v. Cette mutation entraîne une résistance croisée pour différents antibiotiques (Lincosamides, Streptogramines A et Pleuromutilines) qui ciblent tous le centre de transfert peptidique du ribosome. Eat(A) fait partie des protéines ABC-F dont certaines sont des Protéines de Protection du Ribosome, alors que le rôle de la forme sauvage reste inconnu. L’objectif de cette thèse est de caractériser l’activité biologique des deux formes de la protéine Eat(A). La mutation à l'origine du phénotype de résistance est située 3 résidus en amont de l'un des deux sites d'hydrolyse de l'ATP. Une différence dans l'activité ATPase entre la forme native et la forme variante de la protéine peut être à l'origine du mécanisme de résistance. Pour répondre à ces questions, nous avons mis au point une méthode de purification pour obtenir suffisemment de protéine soluble pour effectuer des essais in vitro. Nous avons étudié l'impact de la mutation T450I sur l'activité ATPase des protéines, révélant l’importance de l’isoleucine dans l’activité biologique. Nous avons également développé un système de traduction in vitro à partir d’extraits S30 d’E. faecium pour étudier l'impact des deux protéines Eat(A) sur la traduction en suivant la synthèse de la GFP, avec ou sans antibiotiques. Enfin, nous avons entrepris la caractérisation des interactions entre les deux formes d'Eat(A) et le ribosome d'E. faecium en utilisant la technologie cryo-EM.

Les couches minces à base de nitrure de silicium (SiNx) ont été reconnus comme des diélectriques essentiels dans l'industrie microélectronique et optoélectronique en raison de leurs propriétés intéressantes. Dans cette thèse, nous décrivons comment contrôler l'indice optique et les propriétés mécaniques des couches de SiNx et d'oxynitrure de silicium (SiOyNx) en ajustant les paramètres du processus de dépôt. Nous utilisons deux types de réacteurs de dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma : un réacteur standard à couplage capacitif avec excitation radiofréquence et un réacteur à résonance cyclotron électronique avec excitation micro-onde. Nous discutons de la fabrication et de la caractérisation des structures multicouches comme application optique de nos couches minces. Nous focalisons sur la caractérisation et la compréhension des propriétés optiques de ces couches minces grâce à l’ellipsométrie spectroscopique. Nous étudions également expérimentalement leurs propriétés mécaniques en utilisant la technique de mesure de la courbure des substrats, la fabrication de microstructures et les mesures de nanoindentation. Enfin, nous montrons des mesures précises de la distribution des contraintes induites dans le GaAs lorsque de tels couches minces sont structurés sous forme de rubans allongées de largeur variable, en utilisant la lithographie optique et la gravure au plasma. Pour cela, nous cartographions la déformation anisotrope, en mesurant le degré de polarisation de la photoluminescence (PL) à intégration spectrale générée au sein du GaAs par excitation avec un laser rouge. La PL des semi-conducteurs cubiques massifs tels que le GaAs n'est pas polarisé, tandis que sous une contrainte anisotrope un certain degré de polarisation est produit. Ces cartographies ont été mesurées soit à partir de la surface du semi-conducteur, soit à partir de sections transversales clivées. Ils fournissent une image détaillée et complète de la déformation cristalline au voisinage de la couche contrainte structurée. Ensuite, nous avons effectué des simulations par éléments finis en essayant de reproduire les cartographies expérimentales. Nous pensons que notre schéma de simulation est utile pour la conception des composants photoniques, par exemple pour prédire les changements locaux de l'indice de réfraction dus à l'effet photoélastique.

L'ovaire est caractérisé par des processus de croissance, de stockage et de recrutement des ovocytes entraînant d'importants réarrangements cellulaires au cours du cycle de vie de la femelle. Chez le médaka Oryzias latipes, comme chez d'autres poissons téléostéens, ces mécanismes d'ovogenèse sont mal compris d'un point de vue quantitatif et restent souvent extrapolés à partir de fractions de l'organe entier. Par conséquent, la connaissance de la dynamique des populations d'ovocytes dans l'ovaire est limitée, alors qu'elle est essentielle pour comprendre la régulation de la fertilité, notamment chez les espèces à intervalles de ponte courts comme le médaka. Pour y remédier, nous avons développé une méthode d'analyse des ovaires entiers qui est exhaustive, accessible et également transférable à d'autres espèces. En combinant la transparisation des tissus, la microscopie confocale 3D et l'analyse d'images assistée par des algorithmes d'apprentissage profond, notre méthode a permis d'extraire des données quantitatives et morphologiques à différents stades de développement. L'analyse de l'évolution du contenu ovarien au cours du temps a révélé l'établissement de différentes réserves folliculaires au cours de la croissance/maturation de la femelle, indiquant la présence de deux recrutements majeurs qui alimentent progressivement une distribution folliculaire asynchrone chez l'adulte reproducteur. L'étude de la lignée miR-202-KO, dont la fertilité est réduite, a mis en évidence l'importance du maintien de la distribution asynchrone des follicules pour l'établissement d'un taux de fertilité normal. Les dérégulations des profils de distribution des follicules observées chez les femelles miR-202-KO sont cohérentes avec le rôle de miR- 202 dans la régulation du recrutement des follicules au milieu et à la fin de la croissance primaire. Grâce au développement de méthodes innovantes, cette étude a ainsi permis de mieux comprendre la dynamique ovarienne chez les poissons, ainsi que la manière dont miR-202 est impliqué dans sa régulation.

L’épithélium intestinal et le microbiote intestinal sont en équilibre dans l’intestin. Cependant, cet équilibre peut être rompu par différents facteurs endogènes ou exogènes, conduisant à la dysbiose intestinale. La dysbiose intestinale est une perturbation de la composition du microbiote intestinal, pouvant être corrélée à l’apparition de certaines pathologies intestinales, telles que la maladie de Crohn, l’obésité, le diabète de type 2 ou le cancer colorectal. Certaines bactéries comme Salmonella sont augmentées et persistent dans l’intestin tandis que d’autres espèces bactériennes commensales sont diminuées, telles que Bacteroides fragilis et Roseburia intestinalis, considérées comme des potentiels probiotiques de nouvelle génération. Ces potentiels probiotiques de nouvelle génération sont capables de produire des métabolites bactériens exerçant des effets bénéfiques dans l’intestin et d’autres organes. Dans un premier temps, nous avons montré que les métabolites, comprenant l’acide cholique, sécrétés par B. fragilis étaient capables d’inhiber la virulence de Salmonella Heidelberg dans des modèles in vitro et in vivo. Dans un deuxième temps, nous avons observé que R. intestinalis produisait des métabolites capables de stimuler l’expression de PYY, peptide hormonal, sur un modèle multi- cellulaire comprenant des cellules entéro- endocrines. Ces deux études montrent l’importance des métabolites produits par le microbiote intestinal, pour le maintien de l’intégrité intestinal. L’administration des probiotiques de nouvelle génération et/ou de leurs métabolites pourraient conduire à la mise en place de nouveaux traitements, dans les cas de pathologies associées aux dysbioses. Cependant, de nombreux mécanismes sont encore à élucider, notamment l’étude des communautés bactériennes et les études cliniques qui sont en cours d’élaboration.

La mucoviscidose est une maladie génétique héréditaire prédisposant aux colonisations et infections fongiques, dominées par les champignons filamenteux saprophytes Aspergillus fumigatus et Scedosporium apiospermum sans modification épidémiologique majeure au cours des 10 dernières années comme nous le montrons dans ce travail. De plus, la prise en charge thérapeutique de ces infections peut être compliquée par l’émergence grandissante d’isolats d’A. fumigatus résistants aux antifongiques triazolés, dont la prévalence atteignait 18% dans la période étudiée (2015-2019). Par ailleurs, la capacité de ces champignons à s’établir chez l’homme repose sur un ensemble de propriétés intrinsèques ou facteurs de virulence qui restent encore peu élucidés, en particulier chez S. apiospermum. La paroi est un élément crucial de l’interaction avec l’hôte, via la reconnaissance de motifs antigéniques présents à sa surface, par les récepteurs phagocytaires, initiant des mécanismes fongicides. L’analyse de la réponse transcriptomique de macrophages humains à l’infection par S. apiospermum a révélé la mise en place d’un orage cytokinique pro-inflammatoire plus rapide et plus intense en comparaison à l’infection par A. fumigatus, associée à une réduction de la survie des spores intra-macrophagiques. La DiHydroxyNaphtalène (DHN)- mélanine est un pigment pariétal conservé, qui interviendrait dans la virulence des champignons, comme initialement décrit chez les champignons phytopathogènes. Le rôle de la mélanine chez S. apiospermum a été exploré, à travers l’étude phénotypique et transcriptomique de mutants délétés du facteur de transcription PIG1, obtenus par technologie CRISPR-Cas9. Le phénotype albinos des mutants obtenus a démontré le rôle régulateur de PIG1 sur la cascade enzymatique de biosynthèse de la DHN-mélanine dans les spores de S. apiospermum. Enfin, ce travail a mis en évidence l’implication de la DHN-mélanine dans i) le masquage des polysaccharides de paroi, ii) la protection des conidies contre différents stress abiotiques (thermique, oxydative, ionisants) et iii) l’échappement des conidies aux mécanismes fongicides de macrophages humains. En résumé, la mélanine fongique est un facteur de virulence chez S. apiospermum, qui constitue une cible thérapeutique potentielle dans la prise en charge des infections fongiques.

L'Intelligence Artificielle est une discipline qui a connu un fort essor au cours de ces dernières années, notamment en Vision par Ordinateur où l'application la plus commune est la classification d'image. Aujourd'hui, les réseaux de neurones artificiels profonds sont d’excellents classifieurs inférant ce que représente une image. Des travaux ont cependant rapidement montré qu’ils sont vulnérables aux attaques par évasion, aussi appelés les exemples adverses. Ces exemples sont des images qui pour un humain semblent être une représentation normale d'un objet. Mais le classifieur attaqué ne parviendra pas à prédire correctement ce qu'elles représentent. Cette thèse étudie les mécanismes de création de ces exemples, la raison de leur existence et la vulnérabilité des classifieurs. En particulier, ce travail replace ces exemples adverses dans un contexte réaliste. Premièrement, il propose des attaques rapides même sur des grandes images avec un fort taux de succès et une distortion imperceptible ou indétectable. Deuxièmement, il ajoute la contrainte que les exemples adversaires sont avant tout des images, c’est à dire des signaux quantifiés dans le domaine spatial (format PNG) ou dans le domaine DCT (format JPEG).

L’obésité et le surpoids provoquent la mort de 4 millions de personnes chaque année des suites des complications associées. L’inflammation systémique de bas-grade à l’origine des troubles métaboliques observés dans l’obésité a été associée à une dysbiose et des perturbations de l’homéostasie intestinale. Cette dernière est notamment soutenue par la fonction mitochondriale des cellules épithéliales intestinales (CEI) qui pourrait être altérée par la consommation d'un régime riche en lipides, par le biais d’une modification de leur métabolisme lipidique et/ou par la production de métabolites bactériens délétères. L’objectif de cette thèse était de déterminer si la consommation d’un régime obésogène modifie la fonction mitochondriale des CEI. Ce travail montre que la consommation d’un tel régime chez la souris modifie la fonction mitochondriale des cellules épithéliales jéjunales et coliques et augmente la perméabilité intestinale, via des mécanismes différents selon le segment intestinal et l’environnement auquel les CEI sont exposées. Dans le jéjunum, les données in vivo montrent que l’accumulation lipidique entérocytaire induite par la consommation d’un régime obésogène perturbe la dynamique mitochondriale, marquée par une diminution du nombre de mitochondries et de l’expression du régulateur de la biogénèse mitochondriale Pgc1a, ainsi que la capacité oxydative. Cette altération de la bioénergétique des CEI est associée à une augmentation de la prolifération, à une diminution du phénotype mature des CEI et à une expression plus élevée de Cldn2, claudine permissive pouvant contribuer à l’augmentation de la perméabilité jéjunale. Les données in vitro sur la lignée d’entérocytes IPEC-J2 montrent que les altérations de bioénergétique des CEI sont provoquées par le mélange des acides gras du régime à forte concentration, acides gras qui présentent cependant des effets différents selon leur nature. Les acides gras palmitique et stéarique provoquent ainsi une dysfonction mitochondriale et une augmentation de la perméabilité intestinale contrairement aux acides gras laurique et myristique. Dans le côlon, les acides gras du régime ne sont pas absorbés par les cellules épithéliales coliques (CEC), qui par ailleurs ne présentent pas de modification du métabolisme lipidique. En revanche, la consommation d’un régime obésogène augmente l’abondance des Desulfovibrionaceae et les concentrations en sulfides dans l’environnement luminal colique, de façon associée à une augmentation de la perméabilité colique. Le traitement d’organoïdes coliques murins avec des sulfides a permis de valider l’hypothèse de leur impact direct sur la fonction mitochondriale des CEC. De plus, l’exposition aigue de mitochondries isolées de CEC murines à des sulfides provoque une diminution de l’activité du complexe IV de la chaîne de respiration mitochondriale et contribue à expliquer la dysfonction mitochondriale induite par le régime obésogène au niveau colique. L’ensemble de ces travaux indique que la restauration de la fonction mitochondriale des CEI et des CEC, par le biais de composés nutraceutiques innovants, permettrait de rétablir l’homéostasie intestinale et ainsi limiter le développement des complications liées à l’obésité.

Dans les anciens orogènes, déterminer avec précision l’évolution pression–température–temps (P–T–t) des roches métamorphiques est important pour estimer la vitesse des processus menant à la formation de la chaîne de montagnes. Cependant, l’interprétation des âges obtenus pour ces roches, spécifiquement les âges sur zircon, fait débat. En effet, le comportement de ce minéral, pourtant le plus fréquemment daté, est assez peu compris, et relier sa cristallisation à une portion du chemin P–T est une tâche délicate. L’étude de deux séries d’échantillons collectés dans la région de Nordfjord-Stadlandet (Région des Gneiss de l’Ouest, Norvège) permet d’apporter de nouveaux éléments quant aux contraintes d’âges sur le métamorphisme de haute pression. Le zircon montre des résultats sensiblement différents entre les affleurements : pour l’un, un seul âge concordant a été obtenu, tandis que pour le second affleurement, les analyses sur zircon révèlent de nombreuses dates, couvrant environ 40 Ma. Dans les deux affleurements, les éléments de diagnostics usuels (partage des terres rares entre grenat et zircon, thermométrie sur éléments traces) ne permettent pas de relier ces âges à des portions bien définies des chemins P–T déduits pour les roches étudiées. Les âges sur zircon ne font sens et ne peuvent être intégrés à l’évolution P–T que grâce à la comparaison avec les âges sur grenat et rutile. De fait, le zircon semble plus prompt à (re)cristalliser après le pic métamorphique, datant donc la décompression et le refroidissement. Cette étude présente aussi une nouvelle évidence naturelle du découplage entre le lutécium et l’hafnium dans le grenat, vieillissant artificiellement la date Lu–Hf de plusieurs dizaines de millions d’années, et causé par la rééquilibration du grenat lors d’un réchauffement associé à la décompression post-métamorphisme de faciès éclogite. Enfin, d’un point de vue de la géologie régionale, les différences pétrologiques (la zonation absente ou présente dans le grenat, la forme du chemin P–T) et géochronologiques observées entre les échantillons des deux affleurements peuvent suggérer une structure de la zone d’étude plus complexe que celle admise actuellement. L’étude pétrologique d’une des deux éclogites fraîches suggère une compression isotherme de ~15 à 29 kbar, à 600 °C. Cette évolution prograde inhabituelle nécessite de remettre en question l’interprétation habituellement faite de la pression comme indicateur des profondeurs atteintes par les roches, et donc des mécanismes responsables du métamorphisme d’ultra-haute pression dans les zones de convergence.

Depuis plusieurs années, le développement d’absorbeurs biphotoniques performants suscite un fort intérêt dans le domaine du stockage optique des données, de la limitation optique, la nanofabrication ou encore de la bioimagerie. Les structures octupolaires, telles que les isocyanurates ou les triazines sont connues pour avoir un fort potentiel comme absorbeurs à deux photons, et nous souhaitons, dans ce travail, évoluer vers des composés bio-compatibles. La première partie de cette thèse a été consacrée à la synthèse et la caractérisation de quatre octupoles organiques hydrosolubles pour des applications en tant que sondes fluorescentes pour l’imagerie à deux photons. Dans un second temps, nous nous sommes intéressés au design de dérivés isocyanurates décorés par des aclynes terminaux, fonctionnalisables en une étape avec une multitude de dérivés azotures hydrosolubles et/ou de ciblage cellulaire. Une partie de ce travail s’est orientée vers la synthèse de composés organoplatineux, connus pour décupler les propriétés optiques non-linéaires d’un chromophore et pouvant le conduire à la génération d’oxygène singulet cytotoxique. Ainsi nous avons choisi de travailler avec des complexes d’acétylures de platine multipolaires hydrosolubles pour la thérapie photodynamique à deux photons ou la théranostique. La dernière partie de cette thèse s’est portée sur la mesure Z-scan de sections efficaces d’absorption à deux photons et trois photons, de trois séries de composés organiques et organométalliques, précédemment synthétisées par le groupe.