Дисертації: "Analyse en cellule unique"

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Bontoux, Nathalie. "Analyse du transcriptome d'une cellule unique à l'aide d'une puce microfluidique." Paris 6, 2006. http://www.theses.fr/2006PA066600.

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Lu, Cong. "Analyse microélectrochimique du stress oxydant à l'échelle de la cellule unique : application aux cellules cancéreuses du sein." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00828217.

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Анотація:

Les quantités et flux infinitésimaux de biomolécules électroactives émises par une cellule unique isolée en boite de Pétri peuvent être mesurés en temps réel par une ultramicroélectrode placée au contact de la cellule sécrétrice. Le travail présenté dans ce manuscrit a pour but d'étendre cette méthodologie analytique d'utilisation des microélectrodes de carbone platiné à l'étude du lien entre stress oxydant et l'effet de substances anti-cancéreuses (FcdiOH, DP1 et Fc-OH-TAM) sur des cellules tumorales du sein. Le signal ampérométrique est collecté par une microélectrode de carbone platiné positionnée à une centaine de nanomètres au-dessus d'une cellule tumorale du sein et incubée en présence d'espèces anticancéreuses de type ferrocifènes. La libération in situ des espèces réactives de l'oxygène (ROS) et de l'azote (RNS), i.e., H2O2, ONOO-, NO et NO2-, par ces cellules (MCF7 et MDA-MB-231) est analysée. Les études morphologiques montrent que les produits FcdiOH, DP1 et Fc-OH-TAM présentent un effet anti-prolifératif significatif. Le traitement avec Fc-diOH et surtout DP1 augmente significativement la production de ROS. Par contre, Fc (témoin) et Fc-OH-TAM n'ont pas ou très peu d'effet. Cela est assez surprenant pour Fc-OH-TAM, qui a l'effet anti-prolifératif le plus fort parmi les ferrocifènes testés. Fc-diOH et DP1, quant à eux, semblent induire une surproduction de NO° et/ou de NO2-, ainsi que du peroxyde d'hydrogène. Cette comparaison inédite entre études morphologiques et électrochimiques tend à montrer que les ferrocifènes agissent par deux voies qui sont complémentaires, soit via la formation de quinone méthide (Fc-OH-TAM), soit par réaction directe (DP1, Fc-diOH).

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Meistermann, Dimitri. "Modélisation du développement préimplantatoire humain à partir de données de transcriptome de cellule unique." Thesis, Nantes, 2020. http://www.theses.fr/2020NANT1019.

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Le développement préimplantatoire humain s'étend de la fécondation à la nidation de l'embryon dans la paroi utérine. C'est au cours de cette période que les cellules embryonnaires font leur premier choix de destin cellulaire, passant d'une cellule à un embryon stratifié par trois types cellulaires. Cependant, la séquence d'événements au cours de ces toutes premières spécifications reste inconnu. Pour la comprendre, nous avons tout d'abord établi des lignées induites de cellules souches pluripotente naïves humaines. Grâce à des analyses transcriptomiques, nous avons montré que ces lignées in vitro étaient un modèle représentatif de l'épiblaste humain préimplantatoire. Nous avons ensuite construit des modèles in silica du développement préimplantatoire humain et murin à partir de données transcriptomiques en cellules uniques. Le coeur de l'analyse consiste en une inférence des trajectoires cellulaires par un algorithme de pseudo-temps. Nous montrons que la première spécification chez l'homme n'est achevée qu'à partir du stade blastocyste, et non au stade morula comme chez la souris. Enfin le partitionnement du transcriptome en modules de gènes couplé au pseudo-temps permet de décrire les vagues d'expression qui rythment le développement préimplantatoire. Ceci nous a permis de démontrer que le trophectoderme polaire évolue plus rapidement que le trophectoderme mural. Ces approches ont contribué de manière significative à notre compréhension du développement préimplantatoire, ouvrant de nouvelles voies de recherche dans les domaines de l'assistance à la procréation et de la médecine régénérative
Ce travail de thèse est consacré à l’étude de nouveaux mélanges gazeux pour la gravure plasma du CdHgTe, à savoir : CH₃NO₂/H₂/Ar, CH₃OH/H₂/Ar et CH₄/NO₂/H₂/Ar. L’objectif est de graver sans polarisation du substrat pour limiter l’énergie déposée sur les surfaces gravées. Une première partie portant sur l’analyse de ces plasmas par sondes électrostatiques et spectroscopie d’émission optique a permis de montrer que la substitution de nitrométhane ou méthanol au méthane a un effet sur la composante chimique de la gravure. Pour ces nouveaux mélanges hydrocarbonés, l’apparition de molécules telles que CO et CN est corrélée à l’annihilation du dépôt spontané de polymère. La seconde partie, consacrée à la gravure du CdHgTe avec ces nouveaux précurseurs a prouvé la faculté de graver sans polarisation du substrat avec les mélanges CH₃NO₂/H₂/Ar et CH₄/N₂O/H₂/Ar et ainsi réduire les dommages engendrés au matériau, notamment la rugosité en surface. Une étude plus poussée de la gravure en mélange CH₄/N₂O/H₂/Ar montre notamment une augmentation de la vitesse de gravure pour les faibles polarisations jusqu’à un certain seuil, avant qu’elle ne stagne, correspondant au passage d’une gravure à dominance chimique à une gravure à dominance physique. De plus, la rugosité est indépendante de la puissance d’excitation du plasma, de la température du substrat ainsi que de la durée de gravure. Enfin, la gravure de tranchées a permis de mettre en évidence la gravure chimique et isotrope à faible polarisation avec les mélanges CH₄/N₂O/H₂/Ar et CH₃NO₂/H₂/Ar mais qui, à plus forte polarisation présente une meilleure passivation latérale que les gravures en plasma CH₄/H₂/Ar

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Crozatier, Cécile. "Contrôle et analyse électrochimique de la réactivité biologique à l'échelle de la cellule unique dans un dispositif microfluidique." Phd thesis, Université Paris-Diderot - Paris VII, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00178656.

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Анотація:

Les systèmes d'analyse miniaturisés sont particulièrement adaptés pour les analyses de cellules en faible nombre ou de cellules isolées. Une telle diminution du volume d'analyse permet une augmentation de la concentration locale et par conséquent une augmentation de la sensibilité des mesures effectuées. Les travaux présentés dans cette thèse se positionnent dans ce cadre en proposant un outil analytique novateur, couplant le contrôle dynamique des micro-environnements de la cellule par la microfluidique et l'analyse instantanée et locale des espèces en solution par l'électrochimie.
Grâce au développement d'outils modulables de culture cellulaire et de manipulation de cellules vivantes dans des dispositifs microfluidiques, nous avons mis en place le contrôle dynamique stable de stimulations chimiques sur une population de cellules souches mésenchymateuses (CSM) en culture et poursuivons cette étude dans le but d'induire la réactivité cellulaire des CSM vers la voie de différenciation neuronale.
Le développement d'un microsystème intégré de détection électrochimique du stress oxydant sur cellules uniques est mis en oeuvre à travers la réalisation d'un dispositif microfluidique intégré consistant en un réseau de chambres de mesures, contenant des microélectrodes fonctionnelles, et permettant d'isoler des macrophages uniques et de les maintenir en survie pendant plusieurs dizaines de minutes, durée suffisante pour réaliser nos mesures électrochimiques. En faisant varier les conditions de mesure, comme le nombre de cellules sondées dans le même micro-environnement, la nature du stimulus ou la présence ou non de communication cellulaire avec une population voisine, nous posons les bases d'une analyse originale jamais réalisée jusqu'à présent.

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Martineau, Eugénie. "Linking single cell directionality to dynamic multicellular transitions in Myxococcus xanthus : a multiscale analysis." Thesis, Aix-Marseille, 2018. http://www.theses.fr/2018AIXM0089.

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La δ-proteobactérie Myxococcus xanthus est étudiée depuis des décennies pour sa capacité à s’auto-organiser en réponse à des stimuli environnementaux. Cette bactérie colonise des niches écologiques favorables grâce à sa capacité à se mouvoir sur des surfaces. Cette motilité lui permet d’avoir un comportement prédateur envers des organismes proies, alors qu’en absence de nutriments, elle met en place un processus développemental permettant la formation de corps fructifères contenant des myxospores résistant aux stress environnementaux. Tous ces comportements multicellulaires requièrent un contrôle dynamique de la polarité de la cellule, établi par trois protéines polaires : MglA, MglB et RomR. Ensemble, elles définissent la direction de la cellule, qui peut être rapidement inversée sous l’action du système chimiotactique Frz (réversion). Dans ce travail de thèse, à travers une approche expérimentale et computationnelle, nous avons mis en évidence que le système de régulation forme un nouveau type d’oscillateur protéique, contrôlé par deux protéines RomR et FrzX, qui agissent ensemble et de manière complémentaire pour déclencher la réversion à l’arrière des cellules. L’architecture unique de ce système permet une réponse très large à différents stimuli, essentielle pour de nombreux comportements multicellulaires. Afin de comprendre l’importance de ces transitions, nous avons mis au point un outil à haute résolution spatiale et temporelle afin de connecter les cellules individuelles aux comportements multicellulaires, et ainsi comprendre le rôle du système Frz dans un modèle multicellulaire de prédation
The δ-proteobacteria Myxococcus xanthus has been a model of study for decades for its self-organized behavior as a response of environmental stimuli. It colonizes favorable ecological niches by using surface motility. In particular, this motility allows M.xanthus to predate collectively over prey microorganisms, while under starvation they start a developmental process to form macroscopic fruiting bodies, filled with environmental resistant myxospores. All these multicellular behaviors require a dynamic control of the cell polarity established by the polarity proteins MglA, MglB and RomR. Together, they define the direction of movement of the cell, which can be rapidly inverted by the Frz chemosensory system (reversion). In this thesis work, through combined computational/experimental approaches, we highlight that the regulation system forms a new type of biochemical oscillator, controlled by two proteins RomR and FrzX, which act together through complementary action to trigger the reversion at the lagging pole. The unique architecture of this system allows a wide response to various stimuli, which could be very beneficial for collective cell behaviors. To understand the importance of these transitions, we have developed a new high-resolution single cell assay linking single cMARTINEAU EUGENIE 2018AIXM0089/016ED62 2018/03/21 62 SCES SCHell behaviors to multicellular structures at unprecedented spatial and temporal resolutions. This way, we have investigated the role of the newly identified biochemical oscillator in the multicellular model of predation

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Ben, Meriem Zacchari. "Memory of stress response in the budding yeast Saccharomyces cerevisiae." Thesis, Sorbonne Paris Cité, 2018. http://www.theses.fr/2018USPCC311.

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La mémoire cellulaire est une capacité critique dont font preuve les micro-organismes pour s'adapter aux fluctuations environnementales potentiellement néfastes. Chez l'eucaryote unicellulaire S. cerevisiae, il a été montré à l’échelle d’une population que la mémoire cellulaire peut prendre la forme d'une réponse plus rapide ou moins prononcée suite à des stress répétés. Nous présentons ici une étude sur la façon dont les levures réagissent à des stress hyperosmotiques de courte durée à l’échelle de la cellule unique. Nous avons analysé le comportement dynamique du promoteur STL1, exprimé en condition de stress osmotique, et fusionné à un rapporteur fluorescent en faisant usage de microfluidique et de microscopie à fluorescence. Nous avons établi que pSTL1 présente une variabilité dynamique dans ses activations successives après deux stress courts. Malgré cette variabilité, la plupart des cellules présentent une mémoire des stress passés caractérisée par une diminution de l'activité de pSTL1. Nous avons montré que cette mémoire ne nécessite pas de nouvelle synthèse de protéines. L'emplacement génomique est important pour cette mémoire puisque le déplacement du promoteur vers un domaine chromatinien péricentromérique entraîne une diminution de sa force transcriptionnelle ainsi que la perte de la mémoire. Nos résultats indiquent aussi une implication non rapportée du complexe SIR sur l'activité de pSTL1 lorsqu'il est déplacé dans le domaine péricentromérique, dans nos conditions expérimentales. Cette étude fournit une description quantitative d'une mémoire cellulaire qui inclut la variabilité cellulaire et prend en compte la contribution de la structure de la chromatine sur la mémoire du stress. Nos travaux pourraient servir de base à des études plus larges sur le positionnement des gènes de réponse au stress en positions subtélomériques dans la levure, tant d'un point de vue génétique qu'évolutif
Cellular memory is a critical ability displayed by micro-organisms in order to adapt to potentially detrimental environmental fluctuations. In the unicellular eukaryote S. cerevisiae, it has been shown at the population level that cellular memory can take the form of a faster or a decreased response following repeated stresses. We here present a study on how yeasts respond to short, pulsed hyperosmotic stresses at the single-cell level. We analyzed the dynamical behavior of the stress responsive STL1 promoter fused to a fluorescent reporter using microfluidics and fluorescence time-lapse microscopy. We established that pSTL1 displays a dynamical variability in its successive activations following two short and repeated stresses. Despite this variability, most cells displayed a memory of past stresses through a decreased activity of pSTL1 upon repeated stresses. We showed that this memory does not require do novo protein synthesis. Rather, the genomic location is important for the memory since promoter displacement to a pericentromeric chromatin domain leads to its decreased transcriptional strength and to the loss of the memory. Interestingly, our results points towards an unreported involvement of the SIR complex on the activity of pSTL1 only when displaced to the pericentromeric domain in our experimental conditions. This study provides a quantitative description of a cellular memory that includes single-cell variability and points towards the contribution of the chromatin structure in stress memory. Our work could serve as a basis to broader studies on the positioning of stress response genes at subtelomeric positions in the budding yeast, from a genetic point of view as well as an evolutionary one

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Dufour, Adrien. "Déchiffrer le réseau moléculaire contrôlant la pluripotence du porc." Electronic Thesis or Diss., université Paris-Saclay, 2024. http://www.theses.fr/2024UPASL035.

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Les changements globaux actuels nous obligent à repenser nos systèmes de production et la manière dont nous sélectionnons et phénotypons les animaux. L'utilisation des cellules souches pluripotentes capables de s'autorenouveler et de se différencier en une multiplicité de types cellulaires est un atout qui permettra de mieux évaluer des phénotypes difficilement mesurables en élevage. Pour améliorer nos connaissances sur la biologie des cellules pluripotentes porcines, j'ai réalisé une analyse du transcriptome à l'échelle de la cellule-unique sur des embryons porcins. Cette analyse m'a permis d'identifier de nouvelles sous-populations cellulaires dans les tissus extra-embryonnaires, de mettre en évidence des voies de signalisation et des interactions cellulaires propres à chaque population et de les relier à des modules de régulation génique. À partir de ces données et de la bibliographie, nous avons pu dériver et amplifier des lignées cellules souches embryonnaires porcines (pESC). J'ai ensuite réalisé une analyse du transcriptome et de l'épigénome à l'échelle de la cellule sur des embryons porcins et nos lignées pESC, me permettant de faire le lien entre les différences épigénétiques et transcriptionnelles des populations embryonnaires et d'étudier leur évolution au cours du développement. J'ai également pu comparer le phénotype des pESC à l'épiblaste de l'embryon porcin, ce qui m'a permis d'identifier leurs différences et similarités pour les voies de signalisation et les modules de régulation génique. J'ai également mis en évidence dans les lignées ESCs deux sous-populations présentant des signatures épigénétiques et des modules de régulation génique spécifiques. L'ensemble de ces résultats a permis de mettre en évidence l'importance des interactions cellulaires pour le développement de l'embryon et pour la biologie des cellules pluripotentes et d'identifier de nouveaux modules de régulation génique associés à la pluripotence. Enfin, l'identification de deux sous-populations cellulaires pluripotentes dans nos cultures soulèvent la question de l'hétérogénéité de ces lignées et des conséquences possibles sur leur devenir et leur potentiel
Current global changes are forcing us to rethink our production systems and the way we select and phenotype animals. The use of pluripotent stem cells capable of self-renewal and differentiation into a multiplicity of cell types is an asset that will make it easier to assess phenotypes that are difficult to measure in livestock farming. To improve our knowledge of the biology of porcine pluripotent cells, I carried out a transcriptome analysis at the single-cell level on porcine embryos. This analysis enabled me to identify new cellular subpopulations in extra-embryonic tissues, to highlight signalling pathways and cellular interactions specific to each population, and to link them to gene regulation modules. Based on these data and the literature, we were able to develop a culture medium for the amplification and maintenance of porcine embryonic stem cells (pESC). I then carried out a transcriptome and epigenome analysis at cell level on porcine embryos and our pESC lines, enabling me to establish the link between epigenetic and transcriptional differences between embryonic populations and to study their evolution during development. I was also able to compare the phenotype of pESCs with the epiblast of the porcine embryo, which enabled me to identify their differences and similarities in terms of signalling pathways and gene regulation modules. I also identified two subpopulations in the ESC lines with specific epigenetic signatures and gene regulatory modules. Taken together, these results highlighted the importance of cell-cell interactions for embryo development and pluripotent cell biology, and identified new gene regulatory modules associated with pluripotency. Finally, the identification of two pluripotent cell subpopulations in our cultures raises the question of the heterogeneity of these cell lines and the possible consequences for their fate and potential

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Bonnaffoux, Arnaud. "Inférence de réseaux de régulation de gènes à partir de données dynamiques multi-échelles." Thesis, Lyon, 2018. http://www.theses.fr/2018LYSEN054/document.

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L'inférence des réseaux de régulation de gènes (RRG) à partir de données d'expression est un défi majeur en biologie. L’arrivée des technologies de mesure de transcriptomique à l’échelle de la cellule a suscité de nombreux espoirs, mais paradoxalement elles montrent une nouvelle complexité du problème d’inférence des RRG qui limite encore les approches existantes. Nous avons commencé par montrer, à partir de données d'expression en cellules uniques acquises sur un modèle aviaire de différenciation érythrocytaire, que les RRG sont des systèmes stochastiques à l'échelle de la cellule et qu'il y a une évolution dynamique de cette stochasticité au cours du processus de différenciation (Richard et al, PLOS Comp.Biol., 2016). C'est pourquoi nous avons développé par la suite un modèle de RRG mécaniste qui inclus cette stochasticité afin d'exploiter au maximum l'information des données expérimentales à l'échelle de la cellule (Herbach et al, BMC Sys.Biol., 2017). Ce modèle décrit les interactions entre gènes comme un couplage de processus de Markov déterministes par morceaux. En régime stationnaire une formule explicite de la distribution jointe est dérivée du modèle et peut servir à inférer des réseaux simples. Afin d'exploiter l'information dynamique et d'intégrer d'autres données expérimentales (protéomique, demi-vie des ARN), j’ai développé à partir du modèle précédent une approche itérative, intégrative et parallèle, baptisée WASABI qui est basé sur le concept de vague d'expression (Bonnaffoux et al, en révision, 2018). Cette approche originale a été validée sur des modèles in-silico de RRG, puis sur nos données in-vitro. Les RRG inférés affichent une structure de réseau originale au regard de la littérature, avec un rôle central du stimulus et une topologie très distribuée et limitée. Les résultats montrent que WASABI surmonte certaines limitations des approches existantes et sera certainement utile pour aider les biologistes dans l’analyse et l’intégration de leurs données
Inference of gene regulatory networks from gene expression data has been a long-standing and notoriously difficult task in systems biology. Recently, single-cell transcriptomic data have been massively used for gene regulatory network inference, with both successes and limitations.In the present work we propose an iterative algorithm called WASABI, dedicated to inferring a causal dynamical network from timestamped single-cell data, which tackles some of the limitations associated with current approaches. We first introduce the concept of waves, which posits that the information provided by an external stimulus will affect genes one-byone through a cascade, like waves spreading through a network. This concept allows us to infer the network one gene at a time, after genes have been ordered regarding their time of regulation. We then demonstrate the ability of WASABI to correctly infer small networks, which have been simulated in-silico using a mechanistic model consisting of coupled piecewise-deterministic Markov processes for the proper description of gene expression at the single-cell level. We finally apply WASABI on in-vitro generated data on an avian model of erythroid differentiation. The structure of the resulting gene regulatory network sheds a fascinating new light on the molecular mechanisms controlling this process. In particular, we find no evidence for hub genes and a much more distributed network structure than expected. Interestingly, we find that a majority of genes are under the direct control of the differentiation-inducing stimulus. Together, these results demonstrate WASABI versatility and ability to tackle some general gene regulatory networks inference issues. It is our hope that WASABI will prove useful in helping biologists to fully exploit the power of time-stamped single-cell data

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Bost, Pierre. "Decoding cellular communications and interactions between immune cells by using single-cell approaches." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2020. https://accesdistant.sorbonne-universite.fr/login?url=https://theses-intra.sorbonne-universite.fr/2020SORUS020.pdf.

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Les communications cellulaires sont indispensables au bon fonctionnement des organismes multicellulaires, notamment pour s’adapter à un environnement changeant en permanence. Les cellules du système immunitaire n’échappent pas à cette règle mais les interactions entre cellules immunitaires restent peu connues et compliquée à étudier. La récente apparition des technologies de séquençage dites ‘cellules uniques’ représente une opportunité unique pour étudier ces communications. Dans cette thèse, différentes approches expérimentales et analytiques ont été développées pour étudier ces communications à une échelle de cellules uniques. Ces stratégies ont ensuite été appliquées à différents contextes pathologiques, incluant le COVID-19, la maladie d’Alzheimer ou une immunisation par des pathogènes inactivés, et ont permis d’identifier des voies de communications cellulaires jusqu’ici inconnues ou mal comprises. Néanmoins, l’efficacité de ces approches est limitée par l’absence d’informations sur la localisation des cellules et des travaux supplémentaires intégrant ce genre de données est essentiel pour aller plus loin dans la dissection des communications entre cellules immunitaires
Cellular communications are essential to the proper functioning of multi-cellular organisms, particularly in order to adapt to a constantly changing environment. The cells of the immune system are no exception to this rule, but the interactions between immune cells remain little known and complicated to study. The recent emergence of 'single cell' sequencing technologies represents a unique opportunity to study these communications. In this thesis, different experimental and analytical approaches have been developed to study these communications on a single cell scale. These strategies were then applied to different disease contexts, including COVID-19, Alzheimer's disease or immunisation with inactivated pathogens, and identified previously unknown or poorly understood cellular communication pathways. However, the effectiveness of these approaches is limited by the lack of information on cell location and further work integrating such data will be essential to go further in the dissection of immune cell communications

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Aquino, Yann. "Bases génétiques et évolutives de la variabilité interpopulationnelle de la réponse immunitaire au SARS-CoV-2." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2023. http://www.theses.fr/2023SORUS488.

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Tous les humains ne sont pas égaux face au SARS-CoV-2. Les bases génétiques et immunologiques de ces différences inter-individuelles commencent à être déchiffrées, mais les prédicteurs de différences immunitaires face au SARS-CoV-2 entre populations restent méconnus. Dans ce contexte, nous rapportons des données de séquençage d'ARN en résolution cellule unique sur des cellules mononucléaires du sang périphérique provenant de 222 donneurs sains de diverses origines, qui ont été stimulées par le SARS-CoV-2 ou le virus de la grippe. Nous montrons que le SARS-CoV-2 induit une activité moins forte, mais plus hétérogène, des gènes stimulés par l'interféron par rapport au virus de la grippe, ainsi qu'une signature pro-inflammatoire unique dans les cellules myéloïdes. Les réponses transcriptionnelles aux virus présentent des différences marquées entre populations, principalement dues à des changements dans la composition cellulaire, y compris une différenciation lymphoïde accrue associée à une infection latente par le cytomégalovirus. Les loci associés à des traits quantitatifs d’expression (eQTLs), ainsi que les analyses de médiation, révèlent un large effet de la composition cellulaire sur les disparités de réponses immunitaires entre populations, avec des variants génétiques exerçant un fort effet sur des loci spécifiques. De plus, nous montrons que la sélection naturelle a accru les différences de réponse immunitaire entre populations, en particulier pour les variants associés à la réponse au SARSCoV-2 chez les populations d’Asie de l’Est, et nous montrons les mécanismes cellulaires et moléculaires par lesquels l'introgression néandertalienne a modifié les fonctions immunitaires, telles que la réponse des cellules myéloïdes aux virus. Enfin, les analyses de colocalisation et d'association transcriptomique à l'échelle du génome révèlent un chevauchement entre la base génétique des réponses immunitaires au SARS-CoV-2 et la gravité de la COVID-19, fournissant des informations sur les facteurs contribuant aux disparités actuelles dans le risque de COVID-19
Humans display substantial interindividual clinical variability after SARS-CoV-2 infection, the genetic and immunological basis of which has begun to be deciphered. However, the extent and drivers of population differences in immune responses to SARS-CoV-2 remain unclear. Here we report single-cell RNA-sequencing data for peripheral blood mononuclear cells—from 222 healthy donors of diverse ancestries—that were stimulated with SARS-CoV-2 or influenza A virus. We show that SARS-CoV-2 induces weaker, but more heterogeneous, interferon-stimulated gene activity compared with influenza A virus, and a unique pro-inflammatory signature in myeloid cells. Transcriptional responses to viruses display marked population differences, primarily driven by changes in cell abundance including increased lymphoid differentiation associated with latent cytomegalovirus infection. Expression quantitative trait loci and mediation analyses reveal a broad effect of cell composition on population disparities in immune responses, with genetic variants exerting a strong effect on specific loci. Furthermore, we show that natural selection has increased population differences in immune responses, particularly for variants associated with SARS-CoV-2 response in East Asians, and document the cellular and molecular mechanisms by which Neanderthal introgression has altered immune functions, such as the response of myeloid cells to viruses. Finally, colocalization and transcriptome-wide association analyses reveal an overlap between the genetic basis of immune responses to SARS-CoV-2 and COVID-19 severity, providing insights into the factors contributing to current disparities in COVID-19 risk

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Tamra, Amar. "Spectroscopie diélectrique hyperfréquence de cellules individualisées sous électroporation." Thesis, Toulouse 3, 2017. http://www.theses.fr/2017TOU30011/document.

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L'électroporation est un procédé physique qui consiste à appliquer des impulsions de champ électrique pour perméabiliser de manière transitoire ou permanente la membrane plasmique. Ce phénomène est d'un grand intérêt dans le domaine clinique ainsi que dans l'industrie en raison de ses diverses applications, notamment l'électrochimiothérapie qui combine les impulsions électriques à l'administration d'une molécule cytotoxique, dans le cadre du traitement des tumeurs. L'analyse de ce phénomène est traditionnellement réalisée à l'aide des méthodes optique et biochimique (microscopie, cytométrie en flux, test biochimique). Elles sont très efficaces mais nécessitent l'utilisation d'une large gamme de fluorochromes et de marqueurs dont la mise en œuvre peut être laborieuse et coûteuse tout en ayant un caractère invasif aux cellules. Durant ces dernières années, le développement de nouveaux outils biophysiques pour l'étude de l'électroporation a pris place, tels que la diélectrophorèse et la spectroscopie d'impédance (basse fréquence). Outre une facilité de mise en œuvre, ces méthodes représentent un intérêt dans l'étude des modifications membranaires de la cellule. De là vient l'intérêt d'opérer au-delà du GHz, dans la gamme des micro-ondes, pour laquelle la membrane cytoplasmique devient transparente et le contenu intracellulaire est exposé. L'extraction de la permittivité relative suite à l'interaction champ électromagnétique/cellules biologiques reflète alors l'état cellulaire. Cette technique, la spectroscopie diélectrique hyperfréquence, se présente comme une méthode pertinente pour analyser les effets de l'électroporation sur la viabilité cellulaire. De plus, elle ne nécessite aucune utilisation des molécules exogènes (non-invasivité) et les mesures sont directement réalisées dans le milieu de culture des cellules. Deux objectifs ont été définis lors de cette thèse dont les travaux se situent à l'interface entre trois domaines scientifiques : la biologie cellulaire, l'électronique hyperfréquence et les micro-technologies. Le premier objectif concerne la transposition de l'électroporation conventionnelle à l'échelle micrométrique, qui a montré une efficacité aussi performante que la première. La deuxième partie du travail concerne l'étude par spectroscopie diélectrique HyperFréquence de cellules soumises à différents traitements électriques (combinés ou non à une molécule cytotoxique). Ces travaux présentent une puissance statistique et montrent une très bonne corrélation (R2 >0 .94) avec des techniques standards utilisées en biologie, ce qui valide 'biologiquement' la méthode d'analyse HF dans le contexte d'électroporation. Ces travaux montrent en outre que la spectroscopie diélectrique hyperfréquence s'avère être une technique puissante, capable de révéler la viabilité cellulaire suite à un traitement chimique et/ou électrique. Ils ouvrent la voie à l'analyse 'non-invasive' par spectroscopie diélectrique HyperFréquence de cellules électroporées in-situ
Electroporation is a physical process that consists in applying electric field pulses to transiently or permanently permeabilize the plasma membrane. This phenomenon is of great interest in the clinical field as well as in the industry because of its various applications, in particular electrochemotherapy which combines electrical pulses with the administration of a cytotoxic molecule in the treatment of tumors. The evaluation of this phenomenon is raditionally carried out using optical and biochemical methods (microscopy, flow cytometry, biochemical test). They are very effective but require the use of a wide range of fluorochromes and markers, which can be laborious and costly to implement, while being invasive to the cells. In recent years, the development of new biophysical tools for the study of electroporation has taken place, such as dielectrophoresis and impedance spectroscopy (low frequency). In addition to the ease of implementation, these methods are of interest in the study of membrane modifications of the cell. Hence the advantage of operating beyond the GHz, in the range of microwaves, for which the cytoplasmic membrane becomes transparent and the intracellular content is exposed. The extraction of the relative permittivity as a result of the electromagnetic field / biological cell interaction then reflects the cell state. This technique, microwave dielectric spectroscopy, is a relevant method for analyzing the effects of electroporation on cell viability. Moreover, it does not require any use of the exogenous molecules (non-invasive) and the measurements are directly carried out in the culture medium of the cells. Two objectives were defined during this thesis whose work is located at the interface between three scientific fields: cellular biology, microwave electronics and micro-technologies. The first objective concerns the transposition of conventional electroporation to the micrometric scale, which has shown an efficiency as efficient as the first. The second part of the work concerns the study by HighFrequency dielectric spectroscopy of cells subjected to different electrical treatments (combined or not with a cytotoxic molecule). This work presents a statistical power and shows a very good correlation (R2> 0.94) with standard techniques used in biology, which biologically validates the HF analysis method in the context of electroporation. This work also shows that microwave dielectric spectroscopy proves to be a powerful technique capable of revealing cell viability following chemical and / or electrical treatment. They open the way to 'non-invasive' analysis by hyper-frequency dielectric spectroscopy of electroporated cells in situ

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Pagliaro, Sarah Beatriz De Oliveira. "Transcriptional control induced by bcr-abl and its role in leukemic stem cell heterogeneity. Single-Cell Transcriptome in Chronic Myeloid Leukemia: Pseudotime Analysis Reveals Evidence of Embryonic and Transitional Stem Cell States Single Cell Transcriptome in Chronic Myeloid Leukemia (CML): Pseudotime Analysis Reveals a Rare Population with Embryonic Stem Cell Features and Druggable Intricated Transitional Stem Cell States A novel neuronal organoid model mimicking glioblastoma (GBM) features from induced pluripotent stem cells (iPSC) Experimental and integrative analyses identify an ETS1 network downstream of BCR-ABL in chronic myeloid leukemia (CML)." Thesis, université Paris-Saclay, 2020. http://www.theses.fr/2020UPASQ032.

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La leucémie myéloïde chronique est une hématopoïèse maligne clonale, caractérisée par l'acquisition de la translocation t (9;22) conduisant au chromosome Ph1 et à son homologue l'oncogène BCR-ABL, dans une cellule souche hématopoïétique très primitive. La LMC est un modèle de thérapies ciblées, car il a été démontré que la preuve de la faisabilité du ciblage de l'activité tyrosine kinase (TK) BCR-ABL à l'aide d'inhibiteurs de TK (TKI) entraîne des réponses et des rémissions majeures. Cependant, les problèmes actuels rencontrés dans ces thérapies sont la résistance des cellules souches leucémiques primitives et leur persistance qui serait liée à l'hétérogénéité des cellules souches au moment du diagnostic, ce qui conduit à la sélection clonale de cellules résistant aux thérapies TKI. J'ai appliqué la technologie de l'analyse du transcriptome des cellule uniques aux cellules de la LMC en utilisant un panel de gènes impliqués dans différentes voies, combinée à l'analyse d'inférence de trajectoire au modèle d'expression des gènes. Les résultats ont montré un état transitoire des cellules souches comprenant des gènes embryonnaires identifiés dans les cellules de la LMC au moment du diagnostic, ce qui pourrait contribuer à la résistance et à la persistance de la LSC. En outre, l'oncoprotéine Bcr-Abl est la tyrosine kinase constitutivement active produite par le gène chimérique BCR-ABL dans la leucémie myéloïde chronique (LMC). Les cibles transcriptionnelles de Bcr-Abl dans les cellules leucémiques n'ont pas été étudiées de manière approfondie. Une expérience de transcriptome utilisant la lignée cellulaire UT7 hématopoïétique exprimant BCR-ABL, a identifié la surexpression du facteur d'élongation eucaryote kinase 2 (eEF2K) qui joue un rôle majeur dans la survie des cellules en cas de privation de nutriments. Dans l'ensemble, les données suggèrent que la surexpression de eEF2K dans la LMC est associée à une sensibilité accrue à la privation de nutriments
Chronic myeloid leukemia is a clonal hematopoietic malignancy, characterized by the acquisition of the t (9;22) translocation leading to Ph1 chromosome and its counterpart BCR-ABL oncogene, in a very primitive hematopoietic stem cell. CML is a model of targeted therapies as the proof of concept of the feasibility of targeting the tyrosine kinase (TK) activity BCR-ABL using TK inhibitors (TKI) has been shown to lead to major responses and remissions. However, the current problems encountered in these therapies are primitive leukemic stem cells resistance and their persistence which is thought to be related to the heterogeneity of the stem cells at diagnosis leading to clonal selection of cells resisting to TKI therapies. I have applied the technology of single cell transcriptome analysis to CML cells using a panel of genes involved in different pathways combined with trajectory inference analysis to the gene expression pattern. The results showed a transitional stem cell states including embryonic genes identified in CML cells at diagnosis which could contribute to LSC resistance and persistence. Furthermore, the oncoprotein Bcr-Abl is the constitutively active tyrosine kinase produced by the chimeric BCR-ABL gene in chronic myeloid leukemia (CML). The transcriptional targets of Bcr-Abl in leukemic cells have not been extensively studied. A transcriptome experiment using the hematopoietic UT7 cell line expressing BCR-ABL, has identified the overexpression of eukaryotic elongation factor kinase 2 (eEF2K) which plays a major role in the survival of cells upon nutrient deprivation. Overall, the data suggest that overexpression of eEF2K in CML is associated with an increased sensitivity to nutrient-deprivation

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Ozier-Lafontaine, Anthony. "Kernel-based testing and their application to single-cell data." Electronic Thesis or Diss., Ecole centrale de Nantes, 2023. http://www.theses.fr/2023ECDN0025.

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Les technologies de sequençage en cellule unique mesurent des informations à l’échelle de chaque cellule d’une population. Les données issues de ces technologies présentent de nombreux défis : beaucoup d’observations en grande dimension et souvent parcimonieuses. De nombreuses expériences de biologie consistent à comparer des conditions.L’objet de la thèse est de développer un ensemble d’outils qui compare des échantillons de données issues des technologies de séquençage en cellule unique afin de détecter et décrire les différences qui existent. Pour cela, nous proposons d’appliquer les tests de comparaison de deux échantillons basés sur les méthodes à noyaux existants. Nous proposons de généraliser ces tests à noyaux pour les designs expérimentaux quelconques, ce test s’inspire du test de la trace de Hotelling- Lawley. Nous implémentons pour la première fois ces tests à noyaux dans un packageR et Python nommé ktest, et nos applications sur données simulées et issues d’expériences démontrent leurs performances. L’application de ces méthodes à des données expérimentales permet d’identifier les observations qui expliquent les différences détectées. Enfin, nous proposons une implémentation efficace de ces tests basée sur des factorisations matricielles de type Nyström, ainsi qu’un ensemble d’outils de diagnostic et d’interprétation des résultats pour rendre ces méthodes accessibles et compréhensibles par des nonspécialistes
Single-cell technologies generate data at the single-cell level. They are coumposed of hundreds to thousands of observations (i.e. cells) and tens of thousands of variables (i.e. genes). New methodological challenges arose to fully exploit the potentialities of these complex data. A major statistical challenge is to distinguish biological informationfrom technical noise in order to compare conditions or tissues. This thesis explores the application of kernel testing on single-cell datasets in order to detect and describe the potential differences between compared conditions.To overcome the limitations of existing kernel two-sample tests, we propose a kernel test inspired from the Hotelling-Lawley test that can apply to any experimental design. We implemented these tests in a R and Python package called ktest that is their first useroriented implementation. We demonstrate the performances of kernel testing on simulateddatasets and on various experimental singlecell datasets. The geometrical interpretations of these methods allows to identify the observations leading a detected difference. Finally, we propose a Nyström-based efficient implementationof these kernel tests as well as a range of diagnostic and interpretation tools

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Koh, Alaric C. W. "Analyses électrochimiques d’espèces réactives de l’oxygène et de l’azote produites par un macrophage immunostimulé." Paris 6, 2009. http://www.theses.fr/2009PA066465.

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La libération des espèces réactives de l’oxygène de l’azote (ROS/RNS) par des macrophages immunostimulés a été suivie en temps réel avec des microélectrodes de carbone platiné. Les mesures à potentiels constants ont montré que des macrophages activés par IFN-γ/LPS et/ou PMA produisent principalement le ONOO−, NO•, NO2− et/ou H2O2. Sous activation par IFN-γ/LPS, la majorité de ces espèces semblait être dérivée d’une co-production de NO• et d’O2•− par la NOS inductible. Ce travail a fourni la première preuve directe de la libération d’ONOO− par les macrophages immunostimulés. De plus, des mesures chronoampérométriques à triple saut de potentiel ont montré des variations temporelles de la libération de chaque espèce. Une augmentation d’H2O2 en présence de [MnII(pyane)Cl2] a été observée, démontrant son rôle comme mimique de SOD. Cependant, des atténuations d’ONOO− et de NO• ont aussi été observées, accompagné par une augmentation de NO2−. Ceci démontre une activité NO• dismutase de ce complexe, aussi que sa réactivité envers l’ONOO−, ce que nous avons ensuite confirmé par des études électrochimiques in vitro.

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Richard, Angélique. "Analyse de la variabilité de l’expression génique et du métabolisme glycolytique au cours du processus de différenciation érythrocytaire : de l’analyse à grande échelle aux questions mécanistiques." Thesis, Lyon, 2018. http://www.theses.fr/2018LYSE1058/document.

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La prise de décision cellulaire se traduit par la capacité de toute cellule vivante à intégrer les différentes informations provenant de son environnement, et à les transformer en une réponse biologique cohérente. Il est aujourd'hui de plus en plus démontré que les populations cellulaires présentent une hétérogénéité quantitative et qualitative significative, qui pourrait jouer un rôle essentiel dans le fonctionnement des organismes vivants. La première partie de ma thèse a ainsi consisté à étudier la variabilité de l'expression génique au cours de la différenciation de progéniteurs érythrocytaires aviaires primaires, à l'échelle de la cellule unique. L'expression de 92 gènes a été analysée par RT-qPCR dans des cellules isolées à différents temps de différenciation. Les principaux résultats de cette étude ont montré que la variabilité de l'expression des gènes, mesurée par l'entropie de Shannon, atteint un niveau maximal à 8h-24h de différenciation, simultanément à une chute du nombre de gènes corrélés. Cette augmentation de la variabilité génique précède l'engagement irréversible des cellules dans le processus de différenciation érythrocytaire identifié entre 24 et 48h. Cette étude a également mis en lumière le gène LDHA (Lactate dehydrogenase A), codant pour une enzyme de la glycolyse anaérobie, dans les progéniteurs érythrocytaires en état d'auto-renouvellement et aux points critiques, 8h et 24h, de la différenciation. La deuxième partie de ma thèse a donc consisté à analyser le rôle précis de LDHA dans l'auto-renouvellement des progéniteurs érythrocytaires, ainsi que les variations du métabolisme du glucose au cours de la différenciation. Nos premiers résultats suggèrent que le processus de différenciation érythrocytaire s'accompagne d'un changement métabolique correspondant au passage de la glycolyse anaérobie dépendante de LDHA, vers une production d'énergie aérobie, reposant sur la phosphorylation oxydative
The meaning of cell decision making consists in the capacity of every living cell to integrate environmental information and to transform it in a coherent biological response. Nowadays it is increasingly demonstrated that cell populations present a significant quantitative and qualitative heterogeneity that could be involved in living organisms functions. Thus, the first part of my thesis consisted in studying gene expression variability at the single-cell level during the differentiation process of primary avian erythroid progenitor cells. The expression of 92 genes was analyzed using RT-qPCR in cells isolated at different differentiation time-points. The main results of this study showed that gene expression variability, as measured by Shannon entropy, reached a maximal level, simultaneously to a drop in the number of correlated genes, at 8-24h of differentiation. This increase of the gene expression variability preceded the irreversible commitment of cells into differentiation, identified between 24h and 48h. This analysis also highlighted the potential importance ofLDHA(Lactate dehydrogenase A) encoding a glycolytic enzyme, in erythroid progenitors self-renewal and at the critical differentiation time-point 8-24h. Therefore the second part of my thesis consisted in analyzing the role of LDHA in erythroid progenitors self-renewal and the variations of glucose metabolism during the differentiation process. Our first results suggested that erythroid differentiation might be accompanied with a metabolic change, corresponding to a switch from anaerobic glycolysisdepending upon LDHA, toward aerobic energy production, relying upon oxidative phosphorylation

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Robert, Michèle. "Etude quantitative des constituants épithéliaux et mésenchymateux dans l'hypertrophie bénigne de la prostate : comparaison des résultats obtenus sur pièces d'adénomectomie et biopsies uniques et multiples." Montpellier 1, 1995. http://www.theses.fr/1995MON1T038.

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Deprez, Marie. "Étude de l’hétérogénéité cellulaire et des dynamiques de régénération de l’épithélium respiratoire sain par analyses des signatures transcriptionnelles sur cellules uniques." Electronic Thesis or Diss., Université Côte d'Azur (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019AZUR6022.

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Les progrès technologiques en séquençage haut débit et en manipulation cellulaire permettent d'analyser simultanément et indépendamment le contenu de nombreuses cellules (ARN, ADN,...). Cette révolution "omique" offre un nouveau cadre pour revisiter la "Théorie Cellulaire", essentiellement basée sur des caractéristiques morphologiques et fonctionnelles. Les nombreuses modalités cellulaires désormais accessibles au niveau de la cellule unique, telles que leur transcriptome, leur localisation spatiale, leurs trajectoires développementales, enrichissent considérablement cette définition, et établissent un contexte totalement renouvelé pour réévaluer la définition de "types" ou d’"états" cellulaires ainsi que leurs interactions. \Mon travail de thèse a été de mettre en place des approches statistiques appropriées pour analyser ces données transcriptomiques sur cellule unique caractérisées par une forte variance, la présence d'un pourcentage élevé de valeurs nulles et un grand volume de données. Mon travail s’est focalisé sur le modèle expérimental central de mon laboratoire d’accueil, l'épithélium des voies respiratoires humaines. Les voies respiratoires humaines sont bordées d'un épithélium pseudo-stratifié composé principalement de cellules basales, sécrétrices, à gobelet et multiciliées. Les voies respiratoires constituent en outre un véritable écosystème cellulaire, dans lequel la couche épithéliale interagit étroitement avec les cellules immunitaires et mésenchymateuses. Cette coordination entre les cellules assure une bonne défense du système respiratoire et sa correcte régénération en cas d'agressions extérieures. Une meilleure compréhension des situations cellulaires normales et pathologiques peut améliorer les approches pour lutter contre des pathologies telles que la maladie pulmonaire obstructive chronique, l'asthme ou la mucoviscidose.J'ai d'abord pu caractériser au niveau de la cellule unique la séquence précise et spécifique des événements conduisant à la régénération fonctionnelle de l'épithélium, en utilisant un modèle 3D de cellules humaines. J'ai identifié des hiérarchies de lignées cellulaires et j'ai pu reconstruire les différentes trajectoires possibles de différentiation cellulaire. J'ai confirmé des trajectoires cellulaires décrites précédemment, mais j'ai aussi découvert une nouvelle trajectoire reliant les cellules à gobelet aux cellules multiciliées, identifiant de nouvelles populations cellulaires et de nouvelles interactions moléculaires impliquées dans le processus de régénération de l'épithélium sain des voies aériennes humaines. J'ai ensuite construit un atlas des différents types cellulaires qui tapissent les voies respiratoires humaines saines, du nez jusqu’à la 12ième génération de bronches. Le profilage de 10 volontaires sains a généré un ensemble de données de 77 969 cellules, provenant de 35 emplacements distincts, qui comprend plus de 26 types cellulaires épithéliaux, immunitaires et mésenchymateuses. Cet atlas illustre l'hétérogénéité cellulaire présente dans les voies respiratoires. Son analyse révèle une différence d'expression des gènes entre le nez et les voies respiratoires pulmonaires que j’ai caractérisé dans les cellules suprabasales, sécrétrices et multiciliées. Mes travaux ont également permis d'améliorer la caractérisation de certaines populations de cellules rares, comme les cellules "hillock", déjà décrites chez la souris. En conclusion, mon travail contribue à une meilleure compréhension des dynamiques de différenciation et d'hétérogénéité cellulaire dans les voies respiratoires humaines saines. La ressource ainsi constituée sera extrêmement utile dans tout projet futur visant à analyser avec précision les conditions spécifiques des maladies respiratoires
Improvements made in nucleic acid sequencing and cell handling technologies now offer the opportunity to analyze simultaneously the content of numerous single cells (RNA, DNA, ...) by global and unbiased approaches. This single-cell ‘omics’ revolution provides a new framework to revisit the “Cell Theory”, elaborated over several centuries, and essentially based on morphological and functional features. The many cell modalities now accessible at single- cell level, such as their transcriptome, spatial localization, developmental trajectories, enrich considerably this definition, and set a renewed context to precisely reassess the definition of ‘cell types’, ‘cell states’ as well as their different interactions and fates.My thesis work initially set up ad hoc approaches and statistical framework to analyze appropriately these single-cell data, which deeply differ from standard bulk RNA-seq. High variance, presence of a huge percentage of null values, large volume of data are among the specific characteristics of these datasets. My work was centered on the main experimental model of my host laboratory, e.g. the human airway epithelium. Human airways are lined by a pseudostratified epithelium mainly composed of basal, secretory, goblet and multiciliated cells. Airways also constitute a true cellular ecosystem, in which the epithelial layer interacts closely with immune and mesenchymal cells. This coordination between cells ensures proper defense of the respiratory system and its correct regeneration in case of external aggression and injuries. A better understanding of the operating sequences in normal and physiopathological situations is relevant in pathologies such as chronic obstructive pulmonary disease, asthma or cystic fibrosis.First, I characterized at a single cell level the precise and cell-specific sequence of events leading to functional regeneration of the epithelium, using a 3D model of human cells. I then built a single-cell atlas of the different cell types that are lining healthy human airways from the nose to the 12th generation of bronchi.By applying computational and statistical approaches, I have identified cell lineage hierarchies and was able to reconstruct a comprehensive cell trajectory roadmap in human airways. I not only confirmed previously described cell lineages, but I have also discovered a novel trajectory that links goblet cells to multiciliated cells, identifying novel cell populations and molecular interactors involved in the process of healthy human airway epithelium regeneration. The profiling of 12 healthy volunteers then generated a dataset of 77,969 cells, derived from 35 distinct locations. The resulting atlas is composed of more than 26 epithelial, immune and stromal cell types demonstrating the cellular heterogeneity present in the airways. Its analysis has revealed a strong proximo-distal gradient of expression in suprabasal, secretory, or multiciliated cells between the nose and lung airways. My work has also improved the characterization of rare cells, including “hillock” cells that have been previously described in mice.In conclusion, this work probably represents one of the first single-cell investigations in human airways. It brings original contributions to our understanding of differentiation’s dynamics and cellular heterogeneity in healthy human airways. The resulting resource will be extremely useful for any future single-cell investigators and also for establishing a very useful joint between clinical and biological works. As such, it will constitute a reference in any future project aiming to precisely analyze specific disease conditions

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Mascalchi, Patrice. "Analyse par suivi de particule unique à la surface de lymphocytes vivants de l'organisation dynamique des récepteurs CD4 et CCR5 impliqués dans l'infection par le VIH." Toulouse 3, 2012. http://thesesups.ups-tlse.fr/1560/.

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L'infection de lymphocytes T CD4+ par le virus de l'immunodéficience humaine (VIH) débute par l'interaction séquentielle de la protéine d'enveloppe du virus gp120 avec le récepteur primaire CD4 puis avec un corécepteur, CCR5 dans la majorité des cas de primo-infection. La nécessité de cette double interaction suggère que l'efficacité du mécanisme d'entrée du VIH pourrait dépendre de l'organisation membranaire dynamique de ces deux récepteurs. Pour étudier cette organisation à la surface de lymphocytes vivants, nous avons utilisé une technique non invasive de microscopie à haute résolution : le suivi de particule unique (SPT). Dans un premier temps, nous avons validé le choix des quantum dots (QD) pour nos expériences de SPT en réalisant une étude systématique de l'influence de la particule sur la mesure de coefficient de diffusion. Ensuite, notre travail a consisté à suivre et analyser le mouvement des récepteurs CD4 et CCR5 marqués avec des QD, à la surface de lymphocytes vivants. Nous avons montré qu'il existe, pour chaque récepteur, des sous-populations ayant des modes de diffusion distincts : aléatoire, confiné de manière permanente ou de manière transitoire. L'ajout de molécules déstabilisant l'interaction CD4-CCR5 (CD4 soluble, maraviroc) a ensuite révélé que celle-ci est partiellement à l'origine de leur confinement. L'ensemble de nos observations nous permet de poser les bases d'un modèle d'organisation membranaire dynamique de CD4 et CCR5 à la surface de lymphocytes vivants. Ces données constituent un point de départ vers la compréhension du lien présumé entre l'organisation dynamique des récepteurs et les premières étapes du processus d'infection par le VIH
Infection of CD4+ T lymphocytes by the human immunodeficiency virus (HIV) is initiated by the sequential interaction of the viral envelope protein gp120 with the primary receptor CD4 and then a coreceptor, CCR5 in most cases of primo-infection. The necessity of this double interaction suggests that the efficiency of the HIV entry process could depend on the dynamic membrane organization of these two receptors. To study this organization at the surface of living lymphocytes, we used single particle tracking (SPT), a high resolution and non-invasive microscopy approach. Firstly, we validated the choice of Quantum dots (QD) for SPT experiments based on the results of a systematic study that evaluated the influence of the particle on the measured diffusion coefficient. Secondly, we determined and analyzed the movement of CD4 and CCR5 receptors labeled with QD, at the surface of lymphocytes immobilized on glass coverslips. These experiments showed that both receptors exhibit three different diffusion modes: random, permanently or transiently confined diffusion. Addition of molecules that destabilize the CD4-CCR5 interaction (soluble CD4, maraviroc) revealed that it is partially responsible for their confinement. All these observations allow us to establish the basis for a model of the dynamic membrane organization of CD4 and CCR5 at the surface of living lymphocytes. These data represent a starting-point for the understanding of the presumed relationship between the dynamic organization of the receptors and the first steps of the HIV infection process

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Gouin, Carla. "Tropisme cellulaire initial du SARS-CoV-2 dans le poumon humain : du poumon entier aux sous-populations de macrophages." Electronic Thesis or Diss., université Paris-Saclay, 2023. http://www.theses.fr/2023UPASL147.

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Les mécanismes pathogéniques impliqués dans les phases initiales de l'infection par le SARS-CoV-2 restent mal compris au niveau pulmonaire, en dépit d'une abondante activité de recherche depuis l'émergence de la pandémie COVID-19. Des travaux conduits sur des modèles de culture de cellules humaines isolées, d'explants, d'organoïdes ou de lung-on-a-chip ont donné des résultats discordants quant aux cibles initiales pulmonaires principales du virus et à la réponse innée induite. Dans ce travail de thèse, j'ai évalué un modèle original d'étude des premières étapes de l'infection virale qui consiste à infecter un poumon humain entier maintenu vivant ex vivo selon une technique utilisée couramment en transplantation pulmonaire, permettant ainsi d'étudier l'infection dans des conditions respectant les interactions spatiales. Cette technique (perfusion pulmonaire ex vivo, PPEV) consiste à ventiler et perfuser des poumons pendant quelques heures et conduit à évaluer et réhabiliter des poumons dits marginaux. Par la technique de RNA-seq sur cellule unique, nous avons découvert que le poumon entier maintenu sous PPEV sans virus présente un programme d'activation génique particulier que nous avons exploré dans un premier volet de la thèse. Ainsi nous avons mis en évidence, que la PPEV en elle-même induit une réponse inflammatoire qui varie en fonction du temps et des types cellulaires. Cette réponse s'accompagne d'une signature génique indiquant une réduction de la signalisation du cytosquelette dans les cellules épithéliales alvéolaires de type 2 et les cellules endothéliales, ainsi qu'une réduction de la migration et de l'activation des lymphocytes et cellules dendritiques. Ce travail révèle pour la première fois la réponse biologique à la PPEV en fonction des types cellulaires, potentiellement associée à des effets sur les suites cliniques. Dans un second temps, nous avons infecté sous PPEV des poumons avec différents isolats viraux et réalisé des analyses de RNA-seq sur cellule unique qui ont révélé que les macrophages alvéolaires (AMs) et ceux dérivés des monocytes (MoMacs) sont les cibles principales du virus. Par contre, les cellules épithéliales et les sous-populations de monocytes pulmonaires ne sont pas significativement associées au virus. Nous avons étudié la réponse de différents types de monocytes/macrophages in vitro après dissociation de tissus pulmonaire humain, tri en cytométrie puis culture avec le virus. Nous avons révélé des réponses spécifiques inflammatoires en fonction des populations cellulaires, des souches virales et des doses, les cellules MoMacs étant les plus inflammatoires en réponse au virus. Ces résultats originaux mettent en évidence le rôle des macrophages à l'étape initiale de l'infection et suggèrent que leur réponse pourrait conditionner l'apparition des lésions ultérieures associées à la gravité en fonction de la composition initiale alvéolaire en sous populations de monocytes/macrophages, de la souche virale et de la dose. Dans un projet parallèle, j'ai étudié une méthode visant à réduire cette inflammation, sur poumon de porc, en procédant à une dialyse du perfusat pour éliminer les déchets métaboliques accumulés. Nous avons montré que la dialyse ne réduit pas l'inflammation, mais l'augmente plutôt, après 6 ou 12 heures.Au total, ce projet de thèse a montré les atouts et les limites d'un modèle d'infection virale de poumon entier maintenu ex vivo. Il a mis en lumière l'implication des sous-populations de monocytes/macrophages dans les premières étapes de l'infection par le SARS-CoV-2. Il a également conduit à mieux comprendre les mécanismes cellulaires et moléculaires impliqués dans la technique de maintien ex vivo du poumon, ce qui sera utile pour améliorer la conduite de la transplantation
The pathogenic mechanisms of the initial phase of the SARS-CoV-2 infection remain poorly understood at the pulmonary level, despite strong research efforts since the emergence of the COVID-19 pandemics. Studies conducted with various models, including isolated human cell cultures, explants, organoids or lung-on-a-chip systems have generated conflicting results concerning the primary pulmonary targets of the virus and the induced innate immune responses.In my thesis, I evaluated an original model for studying the early stages of viral infection. This model involves the infection of a whole lung that is maintained ex vivo with a technique used in lung transplantation, allowing the study of infection under conditions that preserve spatial interactions. This technique (ex-vivo lung perfusion, EVLP) involves ventilating and perfusing lungs for several hours and has the potential to evaluate and rehabilitate marginal lungs. We conducted single-cell RNA-seq analyses and we discovered that the whole lung maintained under EVLP without the virus displayed a specific gene activation program, which we analyzed in the first part of my thesis. We found that EVLP in itself induced an inflammatory response that varied over time and across cell types. This response was accompanied by gene signatures indicating reduced signaling of cytoskeleton in alveolar type 2 epithelial cells and endothelial cells, as well as reduced cell migration and activation of lymphocytes and dendritic cells. This work reveals, for the first time, the biological responses to EVLP based on cell types that may be related to the clinical outcomes. In the second part of my thesis, we infected lungs under EVLP with different viral isolates and conducted single-cell RNA-seq analyses. These analyses revealed that alveolar macrophages (AMs) and monocyte-derived macrophages (MoMacs) are the primary targets of the virus. Epithelial cells and pulmonary monocyte subpopulations were not significantly associated with the virus. We studied the response of the monocyte/macrophage populations in vitro after dissociation of human lung tissue, flow cytometry sorting and culture with the virus. We observed specific inflammatory responses depending on cell subsets, viral strain and doses, with MoMacs being the most inflammatory. Our original work reveals the role of monocyte/macrophage subsets in the initial phases of the SARS-CoV-2 infection and suggests that the initial response of alveolar monocyte/macrophages will drive the subsequent development of lung injuries, depending on the composition in AMs and MoMacs, the viral strain and doses. In a parallel project, we investigated the effects of a method aimed at reducing the inflammation during EVLP, on porcine lung, by performing a dialysis of the perfusate to remove accumulated metabolic wastes. However, our findings showed that dialysis did not reduce inflammation; rather, it increased inflammation after 6 or 12 hours.Overall, this thesis project has demonstrated the strengths and limitations of a whole lung viral infection model maintained ex-vivo. It has highlighted the involvement of monocyte/macrophage subpopulations in the initial step of SARS-CoV-2 infection and has also contributed to a better understanding of the cellular and molecular mechanisms involved in the ex vivo lung maintenance technique, which will be useful for improving lung transplantation procedures

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Cussat-Blanc, Sylvain. "Créatures Artificielles : Développement d'Organismes à partir d'une Cellule Unique." Phd thesis, Université des Sciences Sociales - Toulouse I, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00449673.

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Le développement de créatures artificielles est un domaine de recherche en plein essor. Depuis plus de vingt ans maintenant, de nombreuses techniques sont apparues afin de simuler à plusieurs niveaux des êtres artificiels : en commençant par la simulation de leur comportement au début des années 90, on a ensuite continué en modifiant leur morphologie pour qu'elle soit adaptée à leur environnement. Plus récemment, l'embryogenèse artificielle s'inspire des mécanismes de développement du vivant afin de générer de petites créatures de quelques dizaines à plusieurs centaines de cellules. Le but de ces systèmes est d'une part de mieux comprendre le vivant mais aussi de produire des modèles comportementaux pour les futurs robots modulaires. Après avoir étudié ces différents niveaux de simulation, nous nous sommes aperçus qu'il n'existait pas de modèle transversal permettant une simulation à plusieurs échelles des créatures. Le but de ces travaux est de développer une créature complète en partant d'une cellule unique, possédant différents organes et des fonctionnalités haut niveau. Le but de cette thèse est de construire le modèle chimique de cet ensemble de simulateurs. Nous avons ainsi proposé un modèle basé sur une forte simplification du modèle de développement naturel. Les créatures devront de plus intégrer un métabolisme afin de pouvoir extraire de l'énergie des différents constituants de son environnement. Ce métabolisme est trop souvent oublié dans les modèles de développement de la littérature bien qu'il soit à la base de la vie de tous les êtres vivants. A travers différentes expérimentations que nous avons effectuées, nous avons prouvé que ce modèle est capable de produire différents organes et de les assembler afin de créer un organisme plus complexe. Nous avons aussi montré la possibilité à produire une forme particulière. Enfin, nous avons observé d'importantes capacités d'auto-réparation inhérentes au modèle. Ce modèle de développement est un premier simulateur qui sera inclu dans un ensemble de simulateurs agissants à différentes échelles de la créature. Comme nous le verrons dans les perspectives de ces travaux, nous avons commencé à imaginer un simulateur physique et un simulateur hydrodynamique permettant de plonger une créature en train de se développer dans un monde physique aux lois newtoniennes et un monde hydrodynamique répondant aux équations de Navier et Stokes.

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Benites, Luiz Felipe. "Genomic insights into mamiellophyceae organismal interactions." Thesis, Sorbonne université, 2019. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-03330155.

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Les algues Mamiellophyceae constituent la base des milieux marins côtiers. Malgré leur importance écologique, les aspects liés à leurs interactions avec l'organisme restent énigmatiques. Les "single cell genomes" (SCGs) issus d'échantillons non cultivés permettent d'identifier des associations biotiques, du sexe au parasitisme. Chez les protistes, le sexe est déterminé par les mating types (MTs), qui sont présents dans l'Ostreococcus. Ici, nous avons utilisé des données génétiques pour répondre: Comment les MTs ont-ils évolué dans ce groupe? Peut-on trouver des signaux d'interactions dans les SCGs? L'analyse des gènes de MT suggère une ancienne divergence des MT d'Ostreococcus, et la présence de nouveaux MTs. Enfin, à l'aide de SCGs, nous avons identifié de nouveaux virus associés à Ostreococcus. Nous fournissons ici un cadre pour l'évolution du sexe dans cette classe et, en utilisant SCGs, nous avons identifié de nouvelles associations dans les Mamiellophyceae environnementales
Mamiellophyceae algae are the basis of coastal marine environments. Despite their ecological importance, the aspects related to their organismal interactions remain enigmatic. Single cell genomes (SCGs) from uncultivated samples can identify biotic associations, from sex to parasitism. In protists, sex is determined by the mating types (MTs), which are present in Ostreococcus. Here, we used genetic data to answer: How did MTs evolve in this group? Can we find interaction signals in the SCGs? The analysis of the MT genes suggests an old divergence of the Ostreococcus MTs, and the presence of new MTs. Finally, using SCGs, we identified new viruses associated with Ostreococcus. We provide here a framework for the evolution of sex in this class and, using SCGs, we have identified new associations in environmental Mamiellophyceae

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Huet, Sébastien. "Analyse des mouvements des granules de sécrétion à proximité de la membrane plasmique par microscopie de fluorescence à excitation par onde évanescente." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00090014.

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Анотація:

La sécrétion régulée d'hormones est un processus décomposable en plusieurs étapes. Les granules de sécrétion (GS) contenant ces hormones sont formés au niveau du réseau trans-golgien puis migrent jusqu'à la périphérie de la cellule. Ces hormones sont libérées dans le milieu extérieur par exocytose en cas de stimulation de la cellule. Grâce à l'observation des GS situés dans la région juxta-membranaire par microscopie de fluorescence à excitation par onde évanescente, les mouvements de ces organites ont été étudiés à l'échelle du granule unique. Une méthode d'analyse permettant la mise en évidence de comportements transitoires au sein des trajectoires tridimensionnelles des GS a été mise au point. Grâce à son application à l'étude des effets de drogues du cytosquelette et à des observations en double marquage, nous avons pu associer chaque type de mouvements décrit par les GS à un environnement particulier (GS lié à la membrane plasmique, au cytosquelette d'actine ou de microtubules). Nous avons de plus étudié le rôle du complexe protéique Rab27A/MyRIP/Myosine Va lors de la capture des GS en périphérie de la cellule et leur accrochage aux filaments d'actine.

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Madrid, Canales Ignacio. "Modèle de croissance cellulaire sous l’action d’un stress : Émergence d’hétérogénéité et impact de l’environnement." Electronic Thesis or Diss., Institut polytechnique de Paris, 2024. https://theses.hal.science/tel-04660317.

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Анотація:

Cette thèse porte sur l'analyse statistique et mathématique de la croissance cellulaire à l'échelle individuelle sous l'effet d'un stress. À partir de l'analyse des données recueillies par Sebastián Jaramillo et James Broughton sous la direction de Meriem El Karoui, nous avons construit différents modèles permettant une compréhension à différents niveaux de l'impact que la réponse hétérogène au stress génotoxique (réponse SOS) a sur la croissance d'une population de bactéries Escherichia coli. Pour modéliser la dynamique de ces populations on utilise des processus stochastiques à valeurs mesures.Nous construisons tout d'abord on construit un modèle stochastique basé sur le modèle "adder" de contrôle de la taille, étendu pour incorporer la dynamique de la réponse SOS et son effet sur la division cellulaire. Le cadre choisi est paramétrique et le modèle est ajusté par maximum de vraisemblance aux données de lignées individuelles obtenues en mother machine. Cela nous permet de comparer quantitativement les paramètres inférés dans différents environnements.Nous nous intéressons ensuite aux propriétés ergodiques d'un modèle plus général que "adder", répondant à des questions ouvertes sur son comportement en temps long. On considère un flot déterministe général et un noyau de fragmentation non nécessairement auto-similaire. Nous montrons l'existence des éléments propres. Ensuite, une $h$-transformée de Doob avec la fonction propre nous ramène à l'étude d'un processus conservatif. Enfin, en montrant une propriété de petite set pour les compacts de l'espace d'états, nous obtenons alors la convergence exponentielle du modèle.Finalement, nous considérons un modèle bitype structuré en âge modélisant la plasticité phénotypique observée dans la réponse au stress. Nous étudions la probabilité de survie et le taux de croissance de la population en environnement constant et périodique. Nous mettons en lumière un trade-off pour avoir la survie de la population, ainsi qu'une sensibilité par rapport aux paramètres du modèle qui n'est pas la même pour la probabilité de survie et pour le taux de croissance.Nous concluons avec une section indépendante, initiée durant le CEMRACS 2022. Nous étudions numériquement la propagation spatiale des populations structurés en taille modélisant le mouvement collectif de clusters de Myxobactéries à travers de systèmes d'équations de réaction-diffusion
This thesis focuses on understanding individual-scale cell growth under stress. Starting from the analysis of the data collected by Sebastián Jaramillo and James Broughton under the supervision of Meriem El Karoui, we have developed various models to comprehend the impact of the heterogeneous response to genotoxic stress (SOS response) on the growth of a Escherichia coli populations. We employ measure-values stochastic processes to model the dynamics of these populations.Firstly, we construct a stochastic model based on the "adder" size-control model, extended to incorporate the dynamics of the SOS response and its effect on cell division. The chosen framework is parametric, and the model is fitted by maximum likelihood to individual lineage data obtained in mother machine. This allows us to quantitatively compare inferred parameters in different environments.Next, we explore the ergodic properties of a more general model than the "adder," addressing open questions about its long-time behaviour. We consider a general deterministic flow and a fragmentation kernel that is not necessarily self-similar. We demonstrate the existence of eigenelements. Then, a Doob $h$-transform with the found eigenfunction reduces the problem to the study of a conservative process. Finally, by proving a "petite set" property for the compact sets of the state space, we obtain the exponential convergence.Finally, we consider a bitype age-structured model capturing the phenotypic plasticity observed in the stress response. We study the survival probability of the population and the population growth rate in constant and periodic environments. We evince a trade-off for population establishment, as well as a sensitivity with respect to the model parameters that differs for survival probability and growth rate.We conclude with an independent section, collaborative work initiated during CEMRACS 2022. We investigate numerically the spatial propagation of size-structured populations modeling the collective movement of Myxobacteria clusters via a system of reaction-diffusion equations

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Caccianini, Laura. "Imagerie de l'architecture dynamique de la chromatine dans la cellule unique." Thesis, Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2019. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-02896692.

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Анотація:

La structure de la chromatine joue un rôle crucial dans la régulation de plusieurs fonctions cellulaires chez les cellules de mammifères. Perturber l’organisation spatiale de la chromatine peut avoir des conséquences dramatiques sur la vie d’une cellule et peut amener`des pathologies graves chez les organismes. Deux facteurs nucléaires, CTCF et Cohesine, sont parmi les principaux acteurs dans la régulation et le maintien de l’architecture de l’ADN. Des avancements importants ont révélé ́la complexité ́des mécanismes qui régulent l’organisation de la chromatine, mais le domaine manque encore d’une description dynamique à l’échelle de la cellule et de la molécule unique. Cette étude est centrée sur la description de la dynamique de CTCF et Cohesin réalisé ́avec de méthodes de suivi de la molécule unique dans des cellules souche embryonnaires vivantes de souris. L’interaction entre ces deux facteurs a été étudiée à travers la caractérisation de la dynamique de Cohesin en absence de CTCF et dans le contexte d’autres altérations biologiques
Chromatin structure and cellular function are tightly linked in the nucleus of mammalian cells. Disruption of chromatin spatial organisation dramatically affects the life of a cell and eventually leads to severe pathologies in entire organisms. Two nuclear factors, CTCF and Cohesin, have been found to play a crucial role in the regulation and maintenance of DNA architecture. Huge advancements have been made in the understanding of the mechanisms behind chromatin arrangement but the field is still lacking a dynamic picture at the single cell and single molecule level. This study provide this study provides insight into the dynamics of CTCF and Cohesin through single particle tracking of CTCF and Cohesin dynamics achieved with single molecule tracking in living mouse embryonic stem cells. The interplay between these two factors was studied by looking at Cohesin’s behaviour in the absence of CTCF and in the context of other biological alterations

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Vigne, Aurélie. "Microfluidic tools for the engineering of enzymes of therapeutic interest." Thesis, Bordeaux, 2018. http://www.theses.fr/2018BORD0391/document.

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Cette thèse concerne le développement d’outils microfluidique pour l’ingénierie d’enzymes d’intérêt thérapeutique. La microfluidique à base de gouttelettes présente un énorme potentiel dans le domaine de la biologie quantitative. Nous développons des outils microfluidiques pour l’évolution dirigée de l’enzyme L-asparaginase, enzyme utilisée comme traitement de laleucémie lymphoblastique aiguë. Ce traitement est basée sur une enzyme d’origine bactérienne,ce qui conduit à déclencher des réactions immunitaires qui se traduit par l’interruption du traitement, souvent fatale pour le patient. Cependant, une version humaine de l’enzyme L-asparaginase, qui est moins immunogénique, n’est à l’heure actuelle pas suffisamment active pour être utilisée. L’objectif principal de cette thèse est d’alors d’analyser et de cribler des banques de mutants d’enzymes en utilisant des méthodes classiques de mutagenèse et d’analyser chaque mutant individuellement par le biais de la microfluidique. Pour cela, plusieurs systèmes microfluidiques ont été développés et optimisés afin de répondre à différents critères de sélection pour l’analyse et la sélection de l’enzyme L-asparaginase. La version bactérienne a servi de contrôle positif pour l’optimisation des systèmes microfluidiques afin de pouvoir analyser et de cribler des banques de mutants de la version humaine de l’enzyme L-asparaginase
This thesis deals with the development of microfluidic tools for the engineering ofenzymes of therapeutic interest. Droplet microfluidics has enormous potential in the field ofquantitative biology. We are developing microfluidic tools based on the directed evolutionof the enzyme L-asparaginase, an enzyme used to treat acute lymphoblastic leukemia. Thistreatment is based on an enzyme of bacterial origin, which leads to immune reactions thatresult in the interruption of treatment, often fatal for the patient. However, a human version ofthe enzyme L-asparaginase, which is less immunogenic, is currently not sufficiently active to beused. The main objective of this thesis is to analyze and screen enzyme mutant libraries usingstandard mutagenesis methods and to analyze each mutant individually through microfluidics.For this, several microfluidic systems have been developed and optimized for different selectioncriteria for the analysis and selection of the enzyme L-asparaginase. The bacterial versionserving as a positive control for the optimization of microfluidic workflows to analyze andscreen mutant libraries of the human version of the enzyme L-asparaginase

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Farina, Francesca. "Transport de l'ADN dans le cytoplasme d'une cellule eucaryote." Paris 6, 2011. http://www.theses.fr/2011PA066283.

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Nous avons étudié le trafic intracellulaire de l’ADN nu dans la cellule eucaryote. Dans ces dernières années, des molécules d’ADN exogène ont été utilisées en thérapie génique et chimiothérapie. À présent nous ne savons pas par quelle voie ces molécules d’ADN atteignent le noyau des cellules. Pour étudier ce phénomène, nous avons utilisé le suivi de molécule unique nous permettant d’observer la dynamique d'une molécule d’ADN nu dans le cytoplasme d’une cellule eucaryote. La molécule choisie comme modèle est le Dbait, un fragment d’ADN double-brin développée à l’Institut Curie comme adjuvant des thérapies anti-tumorales classiques. Les molécules de Dbait ont été modifiées pour ne pas être dégradées dans le cytoplasme et marquées avec des nanoparticules fluorescentes. Nous les avons suivies avec une haute précision spatiale et temporelle dans le cytoplasme des cellules HeLa. Ces expériences nous ont suggéré un mécanisme de transport actif du Dbait le long des filaments du cytosquelette. Nous avons ensuite développé un système in vitro pour mimer le transport du Dbait soit sur des microtubules soit sur des filaments d’actine. Ces expériences ont montré que seul le réseau des microtubules est impliqué dans le transport actif du Dbait. De plus, elles suggèrent la présence d’un ou plusieurs moteurs moléculaires de la famille des kinésines ou des dynéines acteurs du transport du Dbait. Nous avons complété notre travail par une co-purification Dbait-protéines cytoplasmiques pour identifier ces moteurs moléculaires. Nous avons isolé quatre moteurs moléculaires qui ont une affinité pour les molécules de Dbait : la dynéine cytoplasmique et trois moteurs de la famille des kinésines

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Senecal, Adrien. "Régulation transcriptionnelle du proto-oncogène c-Fos à l’échelle de la cellule unique." Paris 6, 2013. http://www.theses.fr/2013PA066786.

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Le niveau d’expression des 21 000 gènes que comporte une cellule humaine doit être très précisément régulé en fonction de nombreux signaux extra- et intracellulaires. A ce titre, des défauts dans le contrôle de l’expression génique sont souvent impliqués dans des maladies comme les cancers. Le choix des gènes, ainsi que leurs niveaux d’expression, sont le résultat de la régulation de l’ARN polymérase II par une combinaison de facteurs de transcription. Généralement, ces évènements sont étudiés sur de larges populations cellulaires, masquant d’éventuelles variations entre cellules d’une même population. Au cours de ma thèse, je me suis particulièrement intéressé à comprendre la régulation transcriptionnelle du proto-oncogène c-Fos à l’échelle de la cellule unique. Pour cela, nous avons développé un outil permettant de compter les ARNm unique et les ARN naissant sur les sites de transcription à l’aide d’expériences d’Hybridation in situ en Fluorescence. A l’aide de ce programme, nous avons découvert un mode de régulation de c-Fos particulièrement simple et efficace. Le gène est transcrit durant une brève période appelé burst transcriptionnel. Nous avons montré que l’amplitude des bursts n’est pas régulée alors que leur fréquence est modulée par le niveau d’activation des voies de signalisation intracellulaire. Nous avons également observé des agrégations dynamiques d’ARN polymérase II sur les gènes. Ces agrégations pourraient fournir une explication à l’origine moléculaire de ces bursts transcriptionnels tout en apportant un cadre pour déchiffrer leurs régulations
The expression level of the 21,000 genes present in a human cell must be precisely controlled according to several extra- and intracellular signals. Failures in the control of gene expression are often involved in diseases such as cancer. The choice of genes, as well as their expression level, are the result of the regulation of RNA polymerase II by a combination of transcription factors. Usually, these events are studied over large cell populations, thus masking variations between cells of the same population. In my work, I particularly focused on the transcriptional regulation of the c-Fos proto-oncogene at the single cell level. To this end, we developed a tool for quantifying single mRNA and nascent RNA on transcription site from Fluorescence in situ Hybridization data. With this program, we discovered a remarkably simple regulation of c-Fos transcription. Multiple transcripts are produced during short and infrequent transcriptional bursts. We have shown that while the burst size is not regulated, their frequency is modulated by the level of activation of intracellular signaling pathways. We also observed a dynamics clustering of RNA polymerase II on genes. This clustering may provide an explanation for the molecular origin of these transcriptional bursts as well as providing a framework to decipher their regulation

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Cruard, Jonathan. "Le Myélome Multiple et son environnement immunitaire à l’échelle de la cellule unique." Electronic Thesis or Diss., Nantes Université, 2023. http://www.theses.fr/2023NANU1033.

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Le Myélome Multiple (MM) est un cancer hématologique dont la cellule tumorale dérive du plasmocyte à longue durée de vie. Cette pathologie est caractérisée par une forte hétérogénéité à divers niveaux. Cette hétérogénéité comprend des altérations intrinsèques et extrinsèques aux tumeurs, lesquelles ont un impact sur le pronostic des patients et leurs réponses aux traitements. L’apparition des technologies de séquençage en cellule unique nous permet aujourd’hui d’explorer de nouveaux aspects de cette diversité. Les travaux présentés ici explorent dans un premier temps la diversité de réponse à la dexaméthasone au sein de la lignée MM.1S de MM. Ces travaux montrent qu’au sein de cette population tumorale homogène il existe une diversité de réponse au traitement. Dans un second temps nous avons travaillé sur le MM et son environnement immunitaire à l’échelle de la cellule unique. Afin de mieux comprendre comment l’environnement immunitaire évolue au cours de la maladie mais aussi sous la pression des traitements. Cet aspect est d’autant plus essentiel que les traitements les plus récents impliquent directement l’environnement immunitaire en le redirigeant contre la tumeur. Mieux caractériser l’environnement immunitaire pourrait donc permettre de mieux prédire la réponse aux traitements mais aussi leurs conséquences pour l’environnement immunitaire
Multiple myeloma (MM) is a hematological cancer in which the tumor cell is derived from the long-lived plasma cell. This pathology is characterized by strong heterogeneity at various levels. This heterogeneity includes alterations intrinsic and extrinsic to tumors, which have an impact on patient prognosis and response to treatment. The development of single-cell sequencing technologies has enabled us to explore new aspects of this diversity. The work presented here first explores the diversity of response to dexamethasone within the MM.1S cell line of MM. This work shows that within this homo- geneous tumoral population there is a diversity of response to treatment. Secondly, we worked on MM together with its immune environment at the single-cell level. In order to better understand how the immune environment evolves during the course of the disease, but also under the pressure of treatment. This as- pect is even more essential as the most recent treatments directly involve the immune environment by redirecting it against the tumor. A better characterization of the immune environment could therefore enable us to better predict the response to treatments, as well as their consequences for the immune environment

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Angarita, Gil Karol Philipe. "Modélisation électrique et analyse d'une cellule lithium." Mémoire, Université de Sherbrooke, 2012. http://hdl.handle.net/11143/5506.

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Depuis quelque temps, les recherches sur les technologies hybrides visent à développer des véhicules moins polluants qui utilisent des ressources renouvelables, ex : l'électricité. Le Centre de technologies avancées (CTA) BRP-UdeS travaille au développement d'un tricycle hybride branchable. Ce véhicule permettrait de réduire la consommation d'essence de 50% et d'avoir une autonomie de 30km en mode électrique. Les travaux de cette maîtrise portent sur la modélisation électrique-thermique, par des méthodes expérimentales, de la cellule LiFePO[indice inférieur 4]. À cause de sa prédominance sur les différents types de cellules (NiMH, NiCd et acide plomb), la cellule au lithium de type LiFePO[indice inférieur 4] est fréquemment utilisée dans les véhicules hybrides et électriques. Dans le but d'avoir une bonne estimation des pertes et du rendement de l'accumulateur, les effets de température, d'état de charge et du courant sur le comportement électrique ont été analysés. Toutefois, il existe peu de modèles qui incluent les effets de la température sur la performance de l'accumulateur. Pour cela, le modèle proposé intègre la variation de la résistance interne et de la tension en fonction de la température d'opération de la pile. Enfin, le modèle proposé dans ces travaux est basé sur un circuit équivalent afin de bien représenter le comportement électrique de la cellule. L'emploi d'un circuit équivalent permet un usage facile dans n'importe quel environnement de simulation.

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Monnet, Benjamin. "Fluides newtoniens et suspensions : bulle unique et vidange." Electronic Thesis or Diss., Lyon, École normale supérieure, 2024. http://www.theses.fr/2024ENSL0014.

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Les écoulements multiphasiques (gaz/liquide/solide) sont présents dans de nombreux processus naturels et industriels. Malgré les nombreuses études sur ce sujet, sa physique riche et complexe soulève encore de nombreuses questions. Dans cette thèse, nous proposons de quantifier d'une part la remontée d'une bulle unique dans un milieu confiné et d'autre part, la vidange d'un réservoir. Dans les deux cas, nous étudierons et comparerons les fluides newtoniens et les suspensions. Tout d'abord, nous avons regardé la vitesse et la forme d'une bulle remontant à la verticale dans un liquide newtonien. Un modèle théorique quantifiant la vitesse des bulles pour toute viscosité a été développé et vérifié expérimentalement. De plus, il a été noté que la forme des bulles est caractéristique du régime dans lequel elles sont, avec des bulles allongées dans le sens de leur remontée dans le régime visqueux et aplaties perpendiculairement dans le régime inertiel. Étonnamment, l'écoulement du fluide généré par les bulles change peu.La suite du manuscrit porte sur l'étude de la remontée d'une bulle unique en géométrie inclinée par rapport à la gravité. La forme des bulles change peu et uniquement pour les géométries les plus confinées. Nous montrons que l'inclinaison induit des frottements supplémentaires et en proposons une modélisation théorique.Nos travaux se sont ensuite focalisés sur la remontée de bulles dans des suspensions. Une méthode expérimentale permettant de visualiser les particules de cette dernière a été mise en place dans le but de déterminer expérimentalement la fraction volumique locale de grains.Enfin, nous nous sommes intéressés à la vidange d'un réservoir rempli d'un liquide newtonien ou d'une suspension. Dans le premier cas, la diminution du débit volumique et de la fréquence des bulles avec la viscosité a été caractérisée. Dans le second cas, deux régimes distincts ont été observés, l'un où la suspension s'écoule comme un liquide et l'autre où des particules émergent, ce qui a pour conséquence d'accélérer la vidange
Multiphase flows (gas/liquid/solid) are omnipresent in natural and industrial process. Despite all the studies on this topic, its complex and rich physics still rises a lot of questions. We studied the rise of single bubbles in a confined environment as well as the emptying of a tank. In both cases, Newtonian fluids and suspensions are examined and compared. First of all, the speed and shape of a freely rising bubble in a vertical cell filled with Newtonian fluid have been looked in details. A theoretical model taking into account the fluid inertia predicting the bubbles speed has been established and experimentally verified. Besides, the bubbles shape strongly depends on the regime, with elongated bubbles in the direction of their movement in the viscous regime and flattened bubbles in the inertial regime. Surprisingly, the liquid flow generated by the bubble does not change significantly. The following chapter of the manuscript focuses on the rise of single bubbles in a geometry tilted with respect to the gravity. Bubbles shape slightly changes but only for the most confining geometries. The tilting induces additional friction that we modeled theoretically. Next, we focused on the rise of individual bubbles in a suspension. An experimental method designed to distinguish the particles in a suspension has been implemented in order to locally measure the volume fraction of grains. Finally, our work aimed at understanding the emptying of a tank filled with Newtonian fluid or suspension. In the former case, we quantified the decrease of flow rate and frequency of bubbles with the viscosity. In the latter case, two distinct regimes are noticeable: first, the suspension flows like a Newtonian fluid and latter, some particles emerge, fastening the emptying but making it incomplete

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Pierrat, Sébastien. "Etude de l'adhésion cellulaire à différentes échelles de la molécule unique à la cellule." Paris 6, 2004. http://www.theses.fr/2004PA066485.

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Lehmann, Nathalie. "Development of bioinformatics tools for single-cell transcriptomics applied to the search for signatures of symmetric versus asymmetric division mode in neural progenitors." Electronic Thesis or Diss., Université Paris sciences et lettres, 2021. http://www.theses.fr/2021UPSLE070.

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Анотація:

Ces dernières années, l’émergence des approches en cellules uniques (scRNA-seq) a favorisé la caractérisation de l’hétérogénéité cellulaire avec une précision inégalée. Malgré leur démocratisation, l’analyse de ces données reste complexe, en particulier pour les organismes dont les annotations sont incomplètes. Au cours ma thèse, j’ai observé que les annotations génomiques du poulet sont lacunaires, ce qui engendre la perte d’un grand nombre de lectures de séquençage. J’ai évalué à quel point une annotation améliorée affecte les résultats biologiques et les conclusions issues de ces analyses. Nous proposons une nouvelle approche basée sur la ré-annotation du génome à partir de données scRNA-seq et de RNA-seq bulk en lectures longues. Ce projet de biologie computationnelle s’appuie sur une étroite collaboration avec l’équipe expérimentale de Xavier Morin (IBENS). Le principal objectif biologique est la recherche de signatures de mode de division symétrique et asymétrique au sein de progéniteurs neuronaux. Afin d’identifier les principaux changements transcriptionnels, j’ai mis en place des approches dédiées à la recherche de signatures géniques à partir de données scRNA-seq
In recent years, single-cell RNA-seq (scRNA-seq) has fostered the characterization of cell heterogeneity at a remarkable high resolution. Despite their democratization, the analysis of scRNA-seq remains a challenge, particularly for organisms whose genomic annotations are partial. During my PhD, I observed that the chick genomic annotations are often incomplete, thus resulting in a loss of a large number of sequencing reads. I investigated how an enriched annotation affects the biological results and conclusions from these analyses. We developed a novel approach based on the re-annotation of the genome with scRNA-seq data and long reads bulk RNA-seq. This computational biology project capitalises on a tight collaboration with the experimental team of Xavier Morin (IBENS). The main biological focus is the search for signatures of symmetric versus asymmetric division mode in neural progenitors. In order to identify the key transcriptional switches that occur during the neurogenic transition, I have implemented bioanalysis approaches dedicated to the search for gene signatures from scRNA-seq data

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Moussy, Alice. "Caractérisation des premières étapes de différenciation des cellules hématopoïétiques à l'échelle de la cellule unique." Thesis, Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017PSLEP029/document.

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Bien que largement étudiés, les mécanismes fondamentaux de prise de décision dans les processus de différenciation cellulaire restent mal compris. Les théories déterministes, souvent basées sur des études populationnelles, atteignent rapidement leur limite lorsqu’il s’agit d’expliquer les différences de choix individuels de cellules, pourtant exposées au même environnement. L’objectif de ma thèse est donc d’étudier les premières étapes de la différenciation des cellules hématopoïétiques à l’échelle de la cellule unique, par des analyses transcriptomiques, protéomiques et morphologiques. Ce travail a été effectué sur deux modèles de différenciation : les lymphocytes T régulateurs et les cellules CD34+ humaines issues de sang de cordon. Nous avons observé le comportement de ces cellules uniques après stimulation. Grâce à la combinaison de la microscopie en time lapse et des analyses moléculaires réalisées à l’échelle de la cellule individuelle, nous avons pu démontrer que le choix du devenir cellulaire n’était pas unique, programmé. La cellule passe d’abord par un état dit « multi-primed », métastable où elle exprime des gènes de plusieurs lignées différentes, puis elle passe par une phase dite « incertaine », instable où elle hésite entre deux phénotypes avant de se stabiliser dans un état fixe. Nos observations sont cohérentes avec une explication stochastique de la prise de décision. La différenciation serait donc un processus spontané, dynamique, fluctuant et non un processus prédéterminé. Les décisions du destin cellulaire sont prises séparément par les cellules individuelles
Despite intensively studies, the fundamental mechanisms of cell fate decision during cellular differentiation still remain unclear. The deterministic mechanisms, often based on studies of large cell populations, cannot explain the difference between individual cell fates choices placed in the same environment. The aim of my thesis work is to study the first steps of hematopoietic cell differentiation at the single cell level thanks to transcriptomic, proteomic and morphological analyses. Two differentiation models have been used: T regulatory lymphocytes and human cord blood-derived CD34+ cells. The behavior of individual cells following stimulation has been analyzed. Using time-lapse microscopy coupled to single cell molecular analyses, we could demonstrate that the cell fate choice is not a unique, programmed event. First, the cell reaches a metastable “multi-primed” state, which is characterized by a mixed lineage gene expression pattern. After transition through an “uncertain”, unstable state, characterized by fluctuations between two phenotypes, the cell reaches a stable state. Our observations are coherent with a stochastic model of cell fate decision. The differentiation is likely to be a spontaneous, dynamic, fluctuating and not a deterministic process. The cell fate decisions are taken by individual cells

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Meunier, Anne. "Méthodes analytiques pour la détection de phénomènes biologiques de sécrétion à l'échelle de la cellule unique." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00858915.

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De par leur excellente résolution spatiale et leurs propriétés particulières, les ultramicroélectrodes (UME) constituent des outils de choix pour l'étude de mécanismes biologiques de sécrétion à l'échelle de la cellule unique. En configuration " synapse semi-artificielle ", du fait de la faible distance qui sépare la cellule émettrice de l'UME, les molécules sont libérées dans un faible volume, induisant alors des concentrations suffisamment élevées pour être détectables par électrochimie. Ainsi, les UME offrent la possibiIité de mesurer des flux, même infimes, de molécules électroactives en temps réel. Cette technique analytique a été utilisée, complétée ou adaptée afin d'étudier deux phénomènes biologiques : l'exocytose vésiculaire et le stress oxydant cellulaire. L'analyse ampérométrique de l'exocytose, mécanisme impliqué dans la communication cellulaire, permet l'étude quantitative de la cinétique de libération des molécules intravésiculaires libérées dans le milieu extracellulaire. L'UME, placée dans le milieu extérieur, n'apporte pas d'information quant au statut des vésicules avant la fusion. Pour compléter ces informations, nous avons développé, par des techniques de microfabrication, un microsystème constitué d'électrodes conductrices et transparentes d'ITO permettant un couplage des détections ampérométrique et optique (microscopie TIRF) pour l'étude de la sécrétion des cellules BON BC21. L'ampérométrie à quatre potentiels constants, utilisée au laboratoire pour la détection des ROS/RNS libérées par les macrophages, cellules du système immunitaire, nécessite un grand nombre d'expériences pour s'affranchir de la variabilité cellulaire et des différences de sensibilité des UME. Afin de réduire considérablement le temps d'expérience, nous avons développé un microsystème constitué de quatre chambres de mesure, chacune contenant un jeu de trois électrodes. Ces quatre chambres permettront, à terme, le suivi et la détection simultanée en temps réel des variations de production de H2O2, ONOO-, NO* et NO2- libérées par une cellule.

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Bois, Nadège. "Développement d'un système de gouttes en microfluidique pour la récupération et l'étude de la cellule unique." Paris 6, 2013. http://www.theses.fr/2013PA066776.

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Les études de populations de cellules permettent de comprendre les mécanismes biologiques, normaux ou pathologiques. Cependant, il faut tenir compte de la particularité des cellules au sein d’une même population. Leur hétérogénéité peut noyer des informations significatives. Il est donc essentiel de pouvoir étudier cellule par cellule les niveaux d’expression des gènes. Cet enjeu majeur en biologie reste un défi compte tenu de la faible quantité de matériel contenu dans une seule cellule. Le but de notre projet a donc été de développer des outils innovants et intégrés basés sur la microfluidique pour réaliser des analyses d’expression génique au niveau de nombreuses cellules individuelles. Nous nous sommes tournés vers la microfluidique digitale qui permet à haut débit d’encapsuler des cellules dans de très petites gouttes de quelques nanolitres telle une émulsion d’eau dans l’huile. Nous avons réalisé une plateforme permettant la création des gouttes et leurs récupérations individuellement. Ce système a ensuite été utilisé en vue de deux applications différentes. Tout d’abord, nous avons utilisé cette plateforme afin de réaliser des cultures monoclonales. Cela pourrait permettre la création de lignées stables ou la production d’anticorps monoclonaux. D’autre part, une fois encapsulées dans ces nanoréacteurs, il est possible de lyser les cellules, le contenu en ARN pouvant alors être transformé en ADN complémentaires puis amplifié, récupéré et analysé sur des puces à ADN. Cela permettra d’obtenir un profil d’expression génique au niveau de cellules individuelles
Studies of cell populations are necessary to better understand normal and pathological biological mechanisms. However, one must take into account the specificity of each cell within a population. The study of their heterogeneity can provide meaningful information and it is therefore essential to investigate the gene expression levels of individual cell. This is a major challenge given the small amount of material in a single cell. The aim of our project was to develop innovative and integrated tools based on microfluidics to perform gene expression analyzes at the single cell level. For that purpose we used droplet microfluidics that enables the generation of small droplets of water in oil at high throughput. We developed a platform enabling single cell encapsulation and providing an easy handling of individual droplets. This system was then used for two different applications: first, we investigated the capabilities of this platform to make monoclonal cultures for the creation of stable cell lines or the production of monoclonal antibodies. Second, we targeted an application devoted to transcriptom analysis: once encapsulated in droplets, cells can be lysed and their RNA content can then be converted to complementary DNA, amplified by RT PCR, recovered and analyzed on microarrays. This strategy provides a gene expression profile in individual cells

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Jacquey, Frédéric. "Développement d'une technique de microspectrophotométrie rapide destinée à l'étude des signaux ioniques cytoplasmiques sur cellule unique." Lyon 1, 1994. http://www.theses.fr/1994LYO10092.

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Анотація:

Un dispositif original de micro-spectrophotometrie rapide a ete developpe, permettant la mesure simultanee de la concentration en ions libres intracytoplasmiques (h#+, ca#2#+ et mg#2#+), du potentiel d'action, et de l'amplitude de la contraction, sur des cellules en culture ou isolees: un colorant sensible aux ions libres est injecte par une micro-electrode, utilisee egalement pour la mesure des potentiels membranaires et la stimulation electrique de la cellule. L'acquisition rapide des spectres d'absorption cellulaires entre 400 et 700 nm, a la cadence de 50 spectres par seconde, permet de suivre sur cellule unique les variations de concentration ionique transitoires. En utilisant l'antipyrylazo iii, sensible a la fois au calcium et au magnesium, on observe un signal bref (50 ms) debutant immediatement apres la stimulation, puis un autre 100 ms apres l'impulsion, d'une duree totale d'environ 200 ms. L'etude detaillee des spectres d'absorption montre que le premier signal est lie au calcium et le second correspond a une variation de magnesium (comprise entre 50 et 200 m). Il apparait que le signal magnesium debute toujours apres la contraction et que l'amplitude de la variation de magnesium est liee au niveau du magnesium de repos, la concentration maximale atteinte dependant peu des cellules etudiees. Des hypotheses physiologiques sont formulees pour expliquer ces phenomenes

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Seeleuthner, Yoann. "Rôle des protistes hétérotrophes marins dans le cycle du carbone océanique par génomique en cellule unique." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018SACLE002/document.

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Анотація:

Les eucaryotes unicellulaires (protistes), ont des rôles extrêmement importants dans les cycles biogéochimiques des océans. Tout d’abord, bien qu’en moyenne moins abondants que les cyanobactéries, les protistes photosynthétiques représentent une grande part de la production primaire nette. Étant relativement plus faciles à mettre en culture, les organismes photosynthétiques sont relativement plus étudiés et leurs génomes représentent une grande fraction des génomes de protistes marins disponibles dans les bases de données. En revanche, les organismes hétérotrophes demandent un travail beaucoup plus important pour la mise en culture et sont par conséquent beaucoup moins bien connus. De plus, la majorité des génomes de protistes hétérotrophes séquencés à ce jour concernent des organismes d’intérêt pour l’homme (parasites de plantes, organismes pathogènes), mais le choix de ces organismes comme modèles d’étude ne reflète pas leur intérêt écologique.L’objectif de cette thèse est d’étudier par une approche de génomique en cellule unique certains picoeucaryotes hétérotrophes, fortement abondants dans les océans ouverts et encore non cultivés à ce jour. Pour cela, un protocole de séquençage, d’assemblage et d’annotation de génome à partir de cellules uniques a été mis en place.Le génome de sept lignées de straménopiles a été partiellement reconstruit et annoté, permettant de confirmer de façon robuste la phylogénie des straménopiles obtenue par les marqueurs ribosomiques, mais surtout de formuler des hypothèses quant à leur spécialisation en termes de mobilité ou de mode trophique.En particulier, la comparaison des répertoires de gènes permettant la dégradation des carbohydrates indique des régimes alimentaires probablement différents chez les organismes étudiés.Par ailleurs, l’utilisation combinée de ces génomes et des séquences métagénomiques de l’expédition Tara Oceans a permis de décrire la distribution géographique de ces organismes ainsi que la distance génétique des populations à nos génomes de références. La corrélation de ces distributions avec les paramètres environnementaux mesurés aux points d’échantillonnages montrent que la température est un facteur clé de la distribution de ces micro-organismes. De plus, l’utilisation des données métatranscriptomiques de l’expédition nous a permis de distinguer différents profils d’expression – correspondant potentiellement à différents états physiologiques – chez la lignée la plus cosmopolite étudiée.En conclusion, cette thèse montre qu’il existe une forte diversité génomique à explorer chez les protistes marins hétérotrophes, permettant notamment d’émettre des hypothèses sur leurs modes trophiques. Elle démontre également l’intérêt de la génomique en cellule unique, en particulier sa complémentarité avec les approches métagénomiques et métatranscriptomiques pour la compréhension exhaustive des écosystèmes marins
Unicellular eukaryotes (protists) have important roles in the biogeochemical cycles of the ocean. First, although on average less abundant than cyanobacteria, photosynthetic protists account for a large proportion of net primary production. Since they are relatively easier to culture, photosynthetic organisms are relatively more studied and their genomes represent a large fraction of the genomes of marine protists available in databases. On the other hand, heterotrophic organisms require much more work for cultivation and are therefore much less well known. Moreover, the majority of genomes of heterotrophic protists sequenced to date concern organisms of interest to humans (plant pests, pathogenic organisms), but the choice of these organisms as study models does not reflect their ecological interest.The objective of this thesis is to study, using a single-cell genomic approach, several heterotrophic picoeucaryotes, that are highly abundant in the open oceans and have not yet been cultivated. For this purpose, a protocol for sequencing, assembling and annotation of genomes from single cells has been developed.The genomes of seven stramenopile lineages have been partially reconstructed and annotated, making it possible to confirm in a robust way the phylogeny of stramenopiles obtained by ribosomal markers, and, more important, to formulate hypotheses regarding their specialization in terms of mobility or trophic mode.Particularly, the comparison of gene repertoires of carbohydrate degradation indicates likely different food spectra in the organisms studied.In addition, the combined use of these genomes and metagenomic sequences from the Tara Oceans expedition made it possible to describe the geographical distribution of these organisms as well as the genetic distance between environmental populations and our reference genomes. The correlation of these distributions with the environmental parameters measured at the sampling points shows that temperature is a key factor in the distribution of these microorganisms. In addition, the use of metatranscriptomic data from the expedition allowed us to distinguish different expression profiles - potentially corresponding to different physiological states - in the most cosmopolitan lineage studied.In conclusion, this thesis shows that there is a strong genomic diversity to be explored in heterotrophic marine protists, allowing us to make hypotheses about their trophic modes. It also demonstrates the value of single-cell genomics, in particular its complementarity with metagenomic and metatranscriptomic approaches for the comprehensive understanding of marine ecosystems

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Mary, Pascaline. "Génération de gouttes en microfluidique pour l'étude de la cellule unique, l'extraction liquide-liquide et la vectorisation." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2009. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00005739.

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Анотація:

La génération contrôlée et à haut débit de gouttes de volume caractéristique un nanolitre dans des canaux microfluidiques permet le suivi simultané de réactions dans des centaines de microréacteurs. En particulier, l'encapsulation d'une cellule par goutte ouvre la voie de l'étude de populations hétérogènes d'organismes biologiques au niveau de la cellule unique. Cette thèse décrit, dans une première partie, le développement d'un microsystème dédié à la mesure haut débit de l'expression de gênes d'intérêt de cellules individuelles isolées dans des gouttes, par la méthode de transcription inverse suivie d'une réaction de polymérisation en chaîne en temps réel. Dans une deuxième partie, la technologie de gouttes est mise à profit pour une étude fondamentale originale des transferts de masse entre une phase dispersée et une phase porteuse. Nous illustrons ce chapitre par deux applications de l'extraction liquide-liquide dans des microgouttes : la première concerne l'extraction du zinc sous forme ionique, la deuxième présente les premières étapes de la purification de l'ARN. Enfin, la dernière partie constitue une ouverture sur les applications potentielles de la génération d'émulsions micrométriques complexes pour la vectorisation de médicaments ou de vaccins par phagocytose.

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Trouchet, Amandine. "PCR digitale pour la détection et la caractérisation de micro-organismes pathogènes au niveau de la cellule unique." Thesis, Sorbonne Paris Cité, 2016. http://www.theses.fr/2016USPCC170/document.

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Nous avons pour but de développer un système microfluidique en gouttes, capable, à l’échelle de la cellule/bactérie unique, de détecter et de co-localiser plusieurs marqueurs génétiques, en utilisant une version digitale et multiplexée de la réaction de polymérisation en chaîne (PCR). Les systèmes de PCR digitale actuellement commercialisés ne le permettent toujours pas. Un tel prototype garantira la présence de multiples marqueurs à l’intérieur d’un même génome, ce qui permettra l’identification du pathogène avec précision et un taux de faux-positifs proche de zéro. Comme première application, nous démontrerons la possibilité de co-localiser quatre gènes de virulence de la souche O157:H7 d’Escherichia coli, un pathogène majeur, qui est détecté dans des échantillons alimentaires ou provenant de fèces cliniques pouvant aussi contenir des E. coli non pathogènes porteuses d’une partie des gènes de virulence. Avant de procéder à des tests TaqMan multicolores en point final, E. coli sera d’abord encapsulée dans des gouttes micrométriques et lysée par la chaleur in situ. Notre objectif est de démontrer que ce test peut être appliqué avec succès à un petit ensemble d’échantillons cliniques ou alimentaires
We aim to develop a prototype of droplet-based microfluidic system capable of detecting and colocalizing multiple genetic markers at the single cell/bacteria level, using the Polymerase Chain Reaction (PCR) in a digital multiplexed version. This cannot be achieved using current commercial digital PCR systems, and should increase the sensitivity and reliability of the detection of pathogens. Importantly, the system will guarantee the presence of multiple markers within the same genome and enable accurate identification, and bring the false positive rate close to zero. As a first application, we will demonstrate the possibility to co-localize 3 virulence genes in the E.coli strain O157:H7, a major foodborne pathogen, which has to be detected in clinical feces samples or food samples, which may also contain non pathogenic E. coli carrying only a subset of these virulence genes. E. Coli will be encapsulated in micrometric droplets, lysed by heating in situ prior performing a multicolour end-point Taqman assay. Our objective is to demonstrate that this test can be successfully applied to real clinical or food samples

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Guille, Manon. "Détection par microélectrodes de flux atto-à femtomolaires de neuromédiateurs sur cellule unique et dans un tissu vivant." Paris 6, 2005. http://www.theses.fr/2005PA066207.

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Chen, Tong. "Développement de biocapteurs hyperfréquences microfluidiques pour la spectroscopie diélectrique non-invasive de la cellule unique : applications en cancérologie." Toulouse 3, 2012. http://thesesups.ups-tlse.fr/2172/.

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L'analyse biologique à l'échelle de la cellule unique, permettant la compréhension des mécanismes cellulaires, est de toute importance pour les domaines de la biologie, de la médecine et en particulier pour la cancérologie. Les microtechnologies ont ouvert la perspective de tels dispositifs et de nombreuses recherches sont en cours sur le développement de systèmes d'analyse non-invasive, rapide, sans marquage ni altération des cellules. La convergence de biocapteurs hyperfréquenes avec la microfluidique permet de répondre à ces challenges. Nous avons développé conjointement (1) des micro-dispositifs hyperfréquences permettant la spectroscopie diélectrique de fluides biologiques et (2) des systèmes microfluidiques permettant la manipulation de population de populations de cellules ainsi que de cellule unique en milieu de culture. L'ingénierie des champs électromagnétiques a été menée afin d'optimiser le volume fluidique d'analyse ainsi que la sensibilité de détection. La microfabrication réalisée au LAAS-CNRS a permis le positionnement contrôlé de la cellule unique dans la zone d'analyse. Nous avons enfin démontré expérimentalement des contrastes diélectriques significatifs entre cellules cancéreuses de lymphome RL vivantes et en apoptose avec de plus une capacité de suivi longitudinal du phénomène d'apoptose. Ces travaux de recherches sur l'analyse non-invasive de la cellule unique, la capacité discriminatoire d'états biologiques différents, la possibilité de suivi temporel de mécanisme biologiques ouvrent de nouvelles perspectives d'analyse cellulaire pour la cancérologie
Development of microwave microfluidic bio-sensors for non-invasive dielectric spectroscopy of single cell: Applications in Cancerology. Biological analysis at the level of the single cell, allowing the understanding of cellular mechanisms, is of great importance in the fields of biology, medicine and especially in oncology. Microtechnology has opened up the prospect of such devices and many researches are underway on the development of analysis systems which are non-invasive, rapid, label-free or has no cell damage. The convergence of bio-microwave sensors with microfluidics can meet these challenges. We developed jointly (1) micro-devices for microwave dielectric spectroscopy of biological fluids and (2) microfluidic systems for manipulation of cell populations and single cell in the culture medium. The electromagnetic fields engineering was conducted to optimize the fluid volume analysis and the detection sensitivity. Microfabrication performed at LAAS-CNRS allowed controlled positioning of single cell in the analysis area. We finally demonstrated experimentally significant dielectric contrast between cancer cells alive and RL lymphoma apoptosis with more tracking capability longitudinal of apoptosis. These researches work on non-invasive analysis of single cell, the discriminatory capacity of different biological states, the possibility of temporal tracking of biological mechanisms open new perspectives for the cell analysis in cancerology

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Laplatine, Loïc. "Résolution spatiale en microscopie par résonance de plasmon de surface à couplage par prisme." Thesis, Grenoble, 2014. http://www.theses.fr/2014GRENY044/document.

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La microscopie par résonance de plasmon de surface (SPR) à couplage par prisme a vu le jour à la fin des années 60. Le principal avantage de cette technique d'imagerie optique réside dans sa très grande sensibilité à de faibles variations d'indice optique ou d'épaisseurs à la surface d'un métal. De ce fait, le suivi d'interactions biologiques peut se faire en temps réel sans avoir recours à l'utilisation de marqueurs fluorescents ou enzymatiques. Depuis plus de 30 ans, la microscopie SPR s'est imposée comme la technique de référence de biodétection sans marquage. Ses champs d'application vont de la détermination de constantes d'affinité à la détection de bactéries pathogènes, en passant par la biologie cellulaire. Jusqu'à présent, on pensait la résolution spatiale limitée par la longueur de propagation des plasmons de surface. Or, de nombreux exemples ne corroborent pas cette hypothèse. Dans cette thèse, nous montrons qu'à ce phénomène de propagation se rajoute des aberrations optiques induites par l'utilisation d'un prisme pour coupler la lumière et les plasmons de surface. Nous expliquons ainsi pourquoi les résolutions expérimentales étaient souvent bien moins bonnes que celles attendues. Par l'analyse de la formation des images et la quantification des aberrations, nous aboutissons à deux nouvelles configurations optiques optimisées pour la résolution. Nous analysons ensuite quel métal offre le meilleur compromis entre longueur de propagation et sensibilité. Expérimentalement, nous obtenons une résolution comprise entre 1,5 et 4 μm suivant la direction, sur des champs de vision de plusieurs mm2, et ce, avec une sensibilité standard en biodétection. Nous sommes ainsi en mesure d'observer simultanément plusieurs milliers de cellules individuelles, eucaryotes et procaryotes. Finalement, nous développons un prototype dédié au suivi en temps réel de sécrétions de protéines par des cellules immunitaires. Les limites de la microscopie SPR et les solutions qui permettraient de faire aboutir ce type d'étude sont examinées. Des études préliminaires sont aussi menées sur l'amélioration de la détection de bactéries
Prism-based surface plasmon resonance (SPR) microscopy is an optical imaging technique invented in the late 60s'. Its main advantage lies in its high sensitivity to optical index or thickness variations at a metal surface. Therefore, the monitoring of biological reactions can be performed in real-time without labeling agent such as fluorescence or enzymes. Over the last 30 years, SPR microscopy has become the major technique in label-free biodetection. The field of application range from the determination of affinity constant in biochemistry to the detection of pathogenic bacteria via cellular biology. Until now, the propagation length of the surface plasmons has been considered as the spatial resolution limit. However, many examples do not support this statement. In this PhD thesis, we demonstrate that the resolution is also limited by optical aberrations induced by the prism used to couple light and surface plasmons. Thus, we are able to explain why the experimental resolution was usually worse than the predicted one. The analysis of the image formation and the quantification of aberrations lead us to suggest two new optical configurations optimized for resolution. We also analyze which metal exhibits the better trade-off between propagation length and sensitivity. Experimentally, we obtain a resolution between 1.5 and 4 μm depending on the direction, on field-of-view up to several mm2, and with a standard sensitivity for biodetection (monolayer of DNA). We are then able to observe simultaneously several thousands of individual eukaryote and prokaryote cells. Finally, we develop a prototype dedicated to the real-time monitoring of protein secretion by immune cells. The limits of SPR microscopy and the solutions which could allow this kind of study are discussed. Preliminary results on the improvement of bacterial detection are also presented

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Daumas, Frédéric. "Diffusion latérale du récepteur ư aux opioi͏̈des analysée par suivi de particule unique à la surface de cellules vivantes : relation organisation dynamique-fonction." Toulouse 3, 2002. http://www.theses.fr/2002TOU30180.

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Les étapes membranaires de la transduction du signal médiée par les récepteurs couplés aux protéines G ne sont pas complètement compris. Grâce à une approche de suivi de particule unique nous avons étudié la diffusion latérale du récepteur æ au opioi͏̈des à la surface de fibroblastes transfectés de façon stable par un récepteur " taggé ". Nos travaux ont permis de distinguer deux types de comportements diffusionnels : 10 % des récepteurs présentent une diffusion dirigée ou lente et 90 % une diffusion " confinée avec marche " combinant une diffusion confinée aux temps courts et une marche aléatoire aux temps longs. Une analyse statistique montre que le confinement observé est dû à des interactions attractives inter-protéines à longue distance en l'absence de barrières extra ou intra-membranaires. Nous proposons un modèle théorique simple qui explique les comportements diffusionnels aux temps courts et aux temps longs ainsi que les variations des coefficients de diffusion avec la taille des domaines. .
G protein coupled receptors are involved with other partners in a signal transduction pathway whose mechanism is still not completely understood. We used single particle tracking to study the real time lateral movements of the æ opioid receptor on the surface of fibroblast cells stably transfected by a T7-tagged æ opioid receptor. Two populations could be distinguished : 10% of the receptors exhibit a directed diffusion mode and 90% have a "walking confined diffusion" mode combining a short term confined diffusion with a long term random walk. .

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Eid, Joelle. "Etude du relargage du VIH-1 en temps réel à l'échelle de la cellule unique par la Viro-fluidique." Thesis, Université de Montpellier (2022-….), 2022. http://www.theses.fr/2022UMONT007.

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Le cycle de réplication du VIH-1 débute par l’entrée du virus dans la cellule hôte et s’achève par la libération des particules virales dans le milieu extracellulaire. L’étape cruciale de libération virale reste peu étudiée car elle nécessite une étude à l’échelle de la cellule unique. En effet, la quantification de la production virale réalisée à partir de populations de cellules dont les cinétiques de réplication du VIH-1 sont très hétérogènes, donnerait des résultats approximatifs. C’est pourquoi nous avons développé une approche microfluidique qui permet d’étudier la dynamique du relargage du VIH-1 en temps réel à l’échelle de la cellule unique.Les travaux réalisés durant ma thèse portent sur la combinaison de la virologie et la microfluidique continue afin de développer une technologie sensible et fiable pour visualiser et quantifier la production virale d’une cellule unique en temps réel. Trois types de puces ont été construites. La puce de capture nous a permis de déterminer les paramètres physiques et biologiques pour immobiliser une cellule (~10 µm) unique qui produit des VLP-GFP. La puce de détection, dont la performance a été comparée avec la technique du Nanoparticle Tracking Analysis, s’est avérée un outil précieux pour une quantification précise et reproductible de VLPs fluorescents (~140 nm) à l’échelle de la particule unique dans des surnageants de culture cellulaire. Et enfin, la puce multiplexe, qui couple les deux fonctions (capture de cellules uniques et détection de virus) m’a permis d’étudier la cinétique de relargage virale en temps réel, à l’échelle de la cellule unique. Des lignées HeLa et HEK 293 productrices de VLPs-GFP m’ont servi de modèles d’études. Pour la première fois la cinétique de production virale a pu être mesurée avec en moyenne 50 VLPs / cellule / h. Ce résultat a été validé par la mesure des virus produits par les mêmes cellules cultivées en boite de culture, confirmant la fiabilité et la sensibilité de notre approche. De façon intéressante, le profil de la cinétique du relargage montre un processus périodique (période ~4min) qui pourrait être expliqué par la présence d’une ou de plusieurs étapes limitantes dans le mécanisme de biogenèse des virions. Les nouveaux outils développés ici apportent des informations inédites sur la cinétique du relargage du VIH-1. Ils pourront être utilisés ou facilement adaptés pour l’étude d’autres pathogènes ou des vésicules extracellulaires
Upon its entry, HIV-1 replicates and produces new viral particles that are released into the extracellular environment. The crucial step of virus release remains poorly understood because it requires the study at the single cell level. Indeed, quantification of viral production from cell populations with very heterogeneous HIV-1 replication kinetics would give approximate results. This is why we have developed a microfluidic approach that allows the study of HIV-1 release dynamics in real-time at the single cell level. In this study, continuous microfluidics was combined to the virology in order to develop a sensitive and reliable technology to visualize and quantify virus production by a single cell. Three types of chips were fabricated: the trapping chip allowed us to determine the physical and biological parameters that ensure single cell trapping (~10 µm) producing VLPs-GFP. The detection chip, whose performance was compared with the Nanoparticle Tracking Analysis technique, proved to be a valuable tool for accurate and reproducible quantification of fluorescent VLPs (~140 nm) at the single particle scale in cell culture supernatants. The multiplex chip, which combines the two previous chips, allowed us to study in real-time the virus release kinetics at the single cell scale. VLPs-GFP producing HeLa and HEK 293 cell lines were used as study models. For the first time, viral production kinetics could be measured with an average of 50 VLPs / cell / h that was validated by the measurement of viruses produced by the same cells grown in culture dish, confirming the reliability and sensitivity of our approach. Interestingly, the release kinetics profile shows a periodic process (period ~4min) that could be explained by the presence of one or more limiting steps in the virion biogenesis mechanism. The new tools developed here provide novel information on the kinetics of HIV-1 salting-out. They can be used or easily adapted for the study of other pathogens or extracellular vesicles

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Marchal, Laurence. "Interaction cellule-hôte/parasite : analyse de la réponse de la cellule mammifère à l'invasion par le protozoaire Apicomplexe Toxoplasma gondii." Paris, Muséum national d'histoire naturelle, 2000. http://www.theses.fr/2000MNHN0012.

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Le tachyzoïte de T. Gondii dirige activement sa propulsion dans la cellule-hôte en prenant appui sur celle-ci après avoir établi une jonction impliquant les membranes des deux cellules. Les molécules composant ces jonctions ne sont pas encore identifiées. Nous avons posé l'hypothèse que les jonctions puissent impliquer, du côté de la cellule-hôte, des molécules issues des plaques focales préexistantes. Leur recrutement pourrait contribuer à la déstabilisation locale et transitoire des structures focales et rendre ainsi compte de la de-adhésion observée. L'objectif principal a été d'évaluer quels étaient les effets de l'attachement et de l'internalisation sur les propriétés adhésives des cellules-hôtes. J'ai dans un premier temps mis au point la méthodologie la plus appropriée pour analyser les variations de de-adhésion des cellules-hôtes à leur substrat en présence de tachyzoïtes. Puis, dans un second temps, j'ai testé des paramètres sur l'amplitude de la de-adhésion induite par le parasite puis observé l'état de viabilité des cellules-hôtes avant et après leur de-adhésion. Ceci a permis de mettre en évidence que le contact entre des tachyzoïtes invasifs et la cellule-hôte induit une de-adhésion dont l'amplitude augmente avec le nombre de contacts. La grande majorité des cellules-hôtes ayant de-adhèré présentent une permilibilisation importante de leur membrane plasmique. Ces deux observations ont conduit à proposer que cette de-adhésion soit la conséquence d'un effet cytotoxique traduisant une perturbation de la structure protéo-lipidique de la membrane plasmique de la cellule-hôte. Dans un deuxième temps, j'ai recherché si des protéines de cellules-hôtes participent aux jonctions lors de la phase d'attachement du parasite, et lors de son internalisation : A partir de cellules interagissant avec des tachyzoites, j'ai préparé des fractions membranaires enrichies en jonctions. Deux bandes d'environ 46 et 50 kD sont observables de manière reproductible dans ces fractions. L'identification conjointe des deux peptides ainsi mis en évidence dans la fraction associée aux membranes lorsque des jonctions cellules-hôtes/parasites sont présentes, permettra d'initier une analyse sur les molécules recrutées au cours de l'invasion et a partir desquelles le parasite développé une force motrice invasive.

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Grouard, Géraldine. "Analyse des populations de cellules dendritiques d'amygdales." Angers, 1996. http://www.theses.fr/1996ANGE0506.

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Ruben, Elisee. "Analyse du métabolisme mitochondrial de la cellule épithéliale en réponse au peptidoglycane." Paris 7, 2011. http://www.theses.fr/2011PA077176.

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Cette thèse questionne la capacité de PAMPs (Pathogen associated molecular pattern molécules) bactériens à moduler le métabolisme mitochondrial. Nos travaux ont montré qu'une stimulation par une bactérie comme Escherichia coli, possiblement via la libération de peptidoglycane, conduit à un stress mitochondrial majeur : gonflement et arrondissement mitochondriaux, et inhibition de la respiration mitochondriale. Ces modifications sont associées à une réorientation des besoins énergétiques de la cellule pour sa survie, comme le démontre l'acquisition d'une dépendance au glucose pour la survie cellulaire. Nous avons montré que les PRRs (Pathogen récognition receptors) Nod1 et Nod2 sont impliqués dans cette dépendance au glucose. Cependant, l'implication directe des Nods dans une transition métabolique de type glycolytique reste une voie de recherche fascinante à développer. Leur implication potentielle pourra permettre d'établir une fonction physiologique de ces récepteurs dans le métabolisme cellulaire avec des implications physiopathologiques potentielles dans la bioénergétique de la cellule cancéreuse
This thesis questions bacterial PAMPs (Pathogen associated molecular pattern molecules) ability to modulate mitochondrial metabolism. Our study shows that bacteria such as Escherichia coli, possibly through peptidoglycan release, can induce drastic mitochondrial morphological changes, enlargement and rounding, that are associated with mitochondrial respiration inhibition into epithelial cells. Metabolic changes induced b; peptidoglycan and E. Coli treatments are revealed by the induction of a cellular dependency on glucose availability for survival. Importantly, we showed that the PRRs (Pathogen recognition receptors) Nod1 and Nod2 are involved in this cellular dependency. Whether the Nod proteins themselves participate to cell metabolism switch to glycolysis remain a fascinating area of research to further investigate. Their involvement would reveal a novel fonction of the Nod proteins in cell metabolism with a potential role in cancer cell bioenergetics

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Paillasson, Sylvain Alain. "Analyse in situ de l'organisation des acides nucléiques dans la cellule vivante." Université Joseph Fourier (Grenoble), 1997. http://www.theses.fr/1997GRE19001.

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Fiszman, Nicolas. "Etude de cinétique de la traduction eucaryote à l'échelle de la molécule unique." Phd thesis, Palaiseau, Institut d'optique théorique et appliquée, 2013. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00939858.

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Анотація:

La synthèse des protéines est un mécanisme central de la vie cellulaire dont la compréhension est un enjeu du domaine biomédical. Les études en molécule unique permettent d'observer chaque système réactionnel individuellement et donnent accès à des évènements asynchrones difficilement observables en mesure d'ensemble, tels la traduction de protéines.Cette thèse présente les premiers résultats en molécule unique sur la traduction par un ribosome eucaryote (mammifère). Nous observons les systèmes traductionnels grâce à des marqueurs fluorescents liés à des oligonucléotides pouvant s'hybrider sur les séquences d'ARN traduites. L'observation de ces marqueurs est faite par microscopie de fluorescence en onde évanescente (TIRF), les ARN étant fixés sur une lamelle de microscope. En lisant l'ARN, le ribosome détache les marqueurs, et leurs instants de départs donnent des informations sur le passage du ribosome à différentes positions sur l'ARN. Cette méthode permet d'obtenir des données cinétiques sur un grand nombre de systèmes traductionnels en parallèle pouvant alors être interpolées par des lois de probabilité. Nous obtenons par cette méthode des mesures de la cinétique in vitro de l'élongation eucaryote et nous observons un délai dû à une initiation non-canonique. En effet, nous complexons le ribosome sur l'ARN grâce à une structure de type IRES. Dans nos conditions d'expérience, l'incorporation d'un acide aminé prend environ une seconde tandis que cette structure induit un retard à la traduction de plusieurs dizaines de secondes. Ces résultats ouvrent des perspectives d'étude cinétique dans des cas plus complexes tels le franchissement de structures secondaires de l'ARN.

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Leclère, Lucas. "Evolution de la reproduction sexuée des hydrozoaires : aspects historiques, analyse phylogénétique et développementale." Paris 6, 2008. http://www.theses.fr/2008PA066472.

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Cette thèse se propose d'analyser certains aspects historiques, phylogénétiques et développementaux de la reproduction sexuée des cnidaires hydrozoaires, un groupe-clé en raison de sa position phylogénétique, de la diversité qu’il renferme en terme de cycles de vie, ainsi que de son importance historique dans la genèse de la théorie du plasma germinal de Weismann. Les analyses développementales effectuées sur l'hydrozoaire Clytia hemisphaerica ont porté sur la protéine kinase Mos au cours de la maturation ovocytaire ainsi que sur des gènes marqueurs des cellules germinales (Vasa, Nanos, Piwi, PL10). Elles suggérent une importante conservation des mécanismes moléculaires de contrôle de la maturation ovocytaire et de la détermination des cellules germinales, entre hydrozoaires et Bilateria. L'analyse phylogénétique des Thecata, à l’aide de trois marqueurs moléculaires pour plus de 100 espèces, a permis de reconstituer les évènements évolutifs affectant le cycle de vie dans ce groupe.

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