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Génie des procédés de l'environnement
/ 01-06-2023
Vieira Firmino Silva Matheus
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La valorisation des déchets par digestion anaérobie est encouragée par les politiques de l'UE. Cependant, ce secteur doit être optimisé pour parvenir à une croissance durable. La réduction des pertes azotées pendant le compostage du digestat solide représente un important point d’amélioration due aux impacts environnementaux et la perte de valeur agronomique du produit final. Différentes stratégies ont été étudiées dans la littérature pour minimiser les pertes d'azote pendant le compostage d’autres déchets. Parmi elles, l'amendement avec du biochar a montré des résultats prometteurs. Dans ce contexte, mon travail de thèse propose d'étudier l'utilisation du biochar comme stratégie pour réduire les pertes d'azote pendant le compostage des digestat solides. L’étude de l’action du biochar en utilisant un pilote de dégradation aerobie a montré que l'ampleur de la réduction des émissions azotées par le biochar dépend de ses caractéristiques, notamment son état d’oxydation, ainsi que celles du digestat, notamment sa biodégradabilité. Des efforts ont ensuite été consacrés à comprendre comment le biochar modifie l'évolution du cycle de l'azote. Les résultats suggèrent que le biochar peut contribuer à la réduction des émissions d’ammoniac, augmenter l’immobilisation d’azote et sa nitrification mais aussi les émissions de protoxyde d’azote. Enfin, la dernière partie de ce travail de recherche a montré l’existence d’une corrélation entre la capacité du biochar à absorber l’azote ammoniacal du digestat et la réduction des émissions d’ammoniac pendant le compostage du digestat.
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Écologie, évolution
/ 09-06-2023
Bellec Laura
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La sélection de la plante hôte pour l'alimentation dépend de la stratégie nutritionnelle de l'insecte. Identifier les facteurs qui déterminent ces stratégies est une question fondamentale pour comprendre les interactions plantes-insectes, mais est aussi d'un intérêt pour la recherche appliquée visant à améliorer la résistance des cultures. Nous avons combiné des approches de l'écologie nutritionnelle et chimique et de la génétique quantitative pour élucider les déterminants de la stratégie nutritionnelle du méligèthe, un ravageur majeur du colza. Nos résultats suggèrent que, bien que les méligèthes soient généralistes, ils semblent s’être spécialisés sur le contenu en macronutriments et métabolites des fleurs ouvertes du colza, leur principale ressource. Dans ce contexte, nous avons cherché à comprendre les bases du rejet connu de la moutarde blanche par le méligèthe, qui pourraient avoir des applications agronomiques prometteuses pour protéger les cultures de colza. Nous avons montré que le contenu en macronutriments du pollen n'explique pas ce rejet, contrairement aux métabolites du périanthe des boutons floraux. Nous avons identifié les premiers déterminants génétiques de la résistance de la moutarde blanche, avec l'identification de trois QTL de résistance. Le pyramidage de multiples gènes souhaitables et de traits de résistance chimiques, tel qu'il peut être envisagé à partir de ce travail, offre des perspectives prometteuses pour les programmes de sélection visant à introduire des résistances durables de la moutarde blanche dans les cultivars de colza. Dans l'ensemble, ce travail met en évidence la nécessité d'intégrer des approches provenant de différents domaines de recherche afin d'élucider les pressions de sélection qui influencent le choix de la ressource par les insectes. Comme nous l'avons démontré ici, cette intégration est d’intérêt à la fois pour une meilleure compréhension des processus de sélection des plantes-hôtes et pour le développement de programmes durables de protection des cultures.
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Écologie, évolution
/ 07-07-2023
Middleton Harriet
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Ici, grâce au séquençage petits ARNs, nous avons découvert la présence de miARNs dans la rhizosphère d’Arabidopsis thaliana et Brachypodium distachyon. A travers le séquençage 16S/ITS des communautés microbiennes des racines et de la rhizosphère de plantes mutantes, affectées dans la biosynthèse des petits ARNs, nous avons observé le rôle structurant de ces derniers sur le microbiote. Nous avons d’ailleurs confirmé ce rôle en utilisant une approche plus fine, à base de miRNA-endoded peptides (miPEPs), qui permettent d’augmenter la production spécifique d’un miARN in planta. Cette méthodologie a démontré l’impact que peut avoir un unique miARN rhizosphérique sur la composition du microbiote. Afin d’évaluer le mécanisme moléculaire derrière ce shift taxonomique, nous avons mis au point au outil de prédiction des cibles de miARNs de plantes dans des génomes bactériens. La confirmation biologique de certains gènes cibles a été faite, d’abord en explorant le transcriptome, en confrontant une culture bactérienne à un mélange de miARNs synthétiques, imitant ceux de la rhizosphère ; puis, de façon plus fine, en applicant le miPEP159c sur des plantules d’A. thaliana, parallèlement inoculées avec Variovorax paradoxus EPS et en quantifiant les gènes cibles par qPCR. L’ensemble de ces résultats démontre que les miARNs de plantes retrouvés dans la rhizosphère ont un rôle de modulation de la composition et de l’activité du microbiote racinaire et rhizosphérique.
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Biologie et physiologie végétales
/ 17-07-2023
Mounier Léa
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Depuis l’essor des nanoparticules d’oxydes de fer (NPs-OxFe), leur application a rapidement été étendue à la gestion environnementale car leurs propriétés physico-chimiques leur confèrent une affinité spécifique pour l'adsorption des éléments traces. Dès lors, les recherches sur la nanoremédiation se sont accrues pour tenter d’améliorer les processus de phytoremédiation existants. La première partie de cette thèse étudie l’impact à long terme des NPs-OxFe sur une culture de tournesol dans un contexte de sol pollué par le plomb. Leur phytotoxicité, nanofertilisation, mobilité, ainsi que leur potentiel de nanoremédiation y sont examinés. Dans cette étude, nous montrons que les NPs-OxFe ne génèrent aucune phytotoxicité, réduisent le stress oxydatif et sont peu mobiles dans le sol. De plus, elles améliorent la phytoextraction du plomb tout en limitant le lessivage de celui-ci vers la solution du sol. Dans un second temps, des travaux étudiant l’effet sur les plantes d’un cocktail d’éléments traces associés à l’application de NPs-OxFe sont menés. Le cocktail de contaminants n’induit pas de phytotoxicité. La réponse des plantes à l’exposition des NPs-OxFe se traduit par une augmentation de la biomasse végétale, une amélioration de la phytoextraction du cadmium et cuivre ainsi que de la réduction de l’accumulation de l’arsenic. L’ajout de NPs-OxFe enrobées à l’acide citrique induisent des effets similaires en toutes proportions à ceux des NPs-OxFe seules. À l’ensemble de ses résultats s’ajoute également une observation et quantification de l’amélioration de la tolerance au stress hydrique chez les plantes de tournesol traitées aux NPs-OxFe.
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Biologie cellulaire, biologie du développement
/ 25-10-2023
El Kamouh Marina
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Les spermatozoïdes sont les cellules les plus utilisées pour la cryoconservation des ressources génétiques en aquaculture. Il est connu que les spermatozoïdes de poissons transmettent aux embryons non seulement leur patrimoine génétique, mais aussi leur profil épigénétique notamment la méthylation de l’ADN. Ainsi, toute altération du profil de méthylation de l’ADN des spermatozoïdes induit un risque de transmission d’altérations épigénétiques à la descendance. L’objectif de cette étude est d’évaluer si la cryoconservation du sperme peut modifier le profil de méthylation de l’ADN du spermatozoïde chez la truite arc-en-ciel. Sa finalité est de connaitre le risque de l’utilisation de sperme cryoconservé pour la descendance. Pour induire des réponses cellulaires variables après la cryoconservation, les spermatozoïdes ont été cryoconservés dans différents cryoprotecteurs : le diméthyl sulfoxyde, le méthanol, et le glycérol. Nous avons confirmé que chacun d’eux apportait un niveau de protection cellulaires différent selon le critère étudié (qualité des membranes et des mitochondries, motilité, fécondance). Suite à l’analyse de la méthylation de l’ADN par RRBS, nous n’avons pas vu d’effet global de la cryoconservation. Au niveau du génome, nous avons pu identifier un faible nombre (335 à 564) de cytosines à statut différentiellement méthylé (DMCs). Peu sont communes entre les cryoprotecteurs, et aucune corrélation n’a été observée entre le nombre de DMCs et les altérations cellulaires post-cryoconservation. Nous suggérons cependant que les DMCs signent l’existence de régions potentiellement sensibles à la cryoconservation. En conclusion, la méthylation de l’ADN des spermatozoïdes de truite arc-en-ciel ne serait que faiblement sensible à la cryoconservation. Les régions affectées nécessitent confimation avant d’étudier l’effet sur la descendance.
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Biologie cellulaire, biologie du développement
/ 06-11-2023
Garcia Ruano Daniel
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La régulation du volume des cellules est un aspect crucial de la biologie des organismes vivants. Ainsi, la taille des cellules a un impact sur leur biochimie et leur organisation interne, et joue un rôle clé dans leur interaction avec l'environnement. De manière surprenante, alors que divers mécanismes contribuant à la régulation du volume cellulaire à court terme ont été décrits, le rôle de ce paramètre morphologique dans l'adaptation sur le long terme reste inconnu. Pour étudier cette question, nous avons optimisé de nouvelles méthodologies pour la mesure directe du volume cellulaire et l'évolution automatisée de la levure. Nous avons ensuite tiré parti de ces technologies pour réaliser des expériences d'évolution en laboratoire en soumettant des cellules de levure de fission à différentes conditions adverses. La plupart des populations évoluées que nous avons ainsi obtenues présentent des changements remarquables de volume cellulaire, changements qui sont associés à leur adaptation. Le séquençage du génome de l'une de ces populations, qui a évolué en présence de phénylalanine comme unique source suboptimale d'azote, a révélé des altérations génétiques adaptatives dans le facteur de transcription Toe2, le facteur de Nonsense Mediated Decay (NMD) Upf1, ainsi qu’une amplification génétique d’un gène codant pour un transporteur de spermidine, SPBC36.01c, dont l’expression est régulée par Toe2. Nous avons alors montré que la mutation de Toe2 et l'augmentation du nombre de copies de SPBC36.01c ont un effet synergique sur l’adaptation de cette population. Bien qu’un lien de causalité entre altération du volume cellulaire et évolution n'ait pas été observé, notre étude a mis en évidence un nouveau motif d’adaptation qui combine modulation transcriptionnelle et variation ciblée du nombre de copies d’un gène cible. Ce module pourrait être conservé et contribuer à l’évolution des cellules eucaryotes dans des environnements délétères variés.
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Neurosciences, éthologie
/ 01-12-2023
Meunier Bastien
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Les conversations forment la niche principale à l’intérieur duquel le langage se déploie et prend son sens. Les conversations se caractérisent par un tour de parole qui peut être défini par une alternance de tours entre plusieurs interlocuteurs qui évitent les chevauchements et minimisent les silences. Ce pattern universel semble avoir des bases biologiques profondes : il est présent très précocement chez les nourrissons préverbaux, et dans les échanges vocaux produits dans de nombreuses espèces de primates non-humains. Ici, nous avons voulu étudier l’évolution de ces proto-conversations présentes chez des êtres non-parlants grâce à une approche comparative entre les nourrissons humains et les mangabeys à collier (Cercocebus torquatus). Pour ces deux modèles biologiques, nous avons étudié d’une part leur production de vocalisations selon un pattern de tour rôle, et d’autre part comment ils percevaient ce pattern, s’il s’agissait d’une règle. Ainsi, nous avons pu montrer que les nourrissons préverbaux sont sensibles à différents patterns conversationnels, et que cette sensibilité est modulée par des facteurs socio-démographiques. Nous avons aussi mis en évidence qu’ils interagissaient selon un tour de rôle avec leurs parents, mais que ces interactions dépendaient du sexe des nourrissons et des parents. Chez les mangabeys, nous avons pu confirmer qu’ils produisaient des échanges vocaux selon un pattern de tour de rôle, et que ces derniers dépendaient du statut social des individus et de la nature des liens avec leurs congénères. Si notre expérience de repasse ne nous a pas permis de déterminer si le tour de rôle était une règle pour cette espèce, elle a montré qu’avec l’âge les individus se désintéressaient des situations les moins pertinentes socialement. Nous avons donc pu mettre en évidence l’importance d’un tour de rôle modulé par des facteurs sociaux chez deux modèles non-verbaux. Ces résultats nous invitent à repenser l’évolution du langage au cœur de capacités interactionnelles, soulignant l’importance de l’approche comparative pour éclairer les bases biologiques de nos comportements communicatifs.
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