ED Sciences Chimiques
Rôle des contaminants émergents dans la promotion du transfert horizontal de gènes de résistance aux antimicrobiens : approche multi-échelle en contexte environnemental
par Ana REY SOGO (Environnements et Paléoenvironnements Océaniques et Continentaux)
Cette soutenance a lieu à 9h30 - Salón de Grados de la Facultad de Ciencia y Tecnología University of the Basque Country (UPV/EHU) Faculty of Science and Technology, Sarriena Auzoa, 48940 Santsoena, Biscay
devant le jury composé de
- Eric FOUQUET - Professeur des universités - Institut des Sciences Moléculaires (ISM), Université de Bordeaux - Examinateur
- Elisabeth GROHMANN - Professeure - Berlin University of Applied Sciences, Faculty of Life Sciences and Technology, Department of Microbiology, Berlin, Germany - Rapporteur
- Manel CAMPS - Full professor - UC Santa Cruz - Examinateur
- Nestor ETXEBARRIA LOIZATE - Full professor - Department of Analytical Chemistry Faculty of Science and Technology – Plentzia Marine Station (PIE) University of the Basque Country / Euskal Herriko Unibertsitatea - Examinateur
- Matxalen LLOSA BLAS - Professeure des universités - Facultad de Medicina, University of Cantabria (UC) - Rapporteur
La dissémination mondiale de la résistance aux antimicrobiens (RAM) par transfert horizontal de gènes (THG), notamment par transfert conjugatif, représente l'un des défis les plus urgents en microbiologie environnementale et en santé publique. Si les antibiotiques sont reconnus comme moteurs de la sélection et de la propagation de la RAM, le rôle des contaminants d'intérêt émergent (CIE ; produits chimiques industriels, désinfectants, produits de soins personnels) en tant que promoteurs de la conjugaison bactérienne à des concentrations environnementalement pertinentes reste insuffisamment compris. Cette thèse comble cette lacune par une approche intégrative et multi-échelle combinant modélisation prédictive par apprentissage automatique (AA), expérimentation in vitro sur trois systèmes de conjugaison, et évaluation in situ dans un estuaire influencé par des eaux usées. Dans le premier chapitre, des modèles d'AA (régression linéaire, forêt aléatoire et XGBoost) ont été développés à partir d'un jeu de données compilé d'effets publiés de stress chimiques sur la conjugaison. Le régresseur XGBoost, modèle le plus performant, a atteint un R² de 0,719 en validation interne. L'analyse de l'importance des variables a révélé que la concentration chimique, l'espèce bactérienne et les empreintes structurales étaient les prédicteurs dominants. Ces résultats établissent un cadre pour l'évaluation du risque THG et soulignent la nécessité de jeux de données plus larges et homogènes. Dans le deuxième chapitre, les effets de douze CIE issus de six groupes fonctionnels sur le transfert conjugatif ont été caractérisés à l'aide de deux systèmes d'appariement intraspécifiques chez Escherichia coli, partageant le receveur HMS174 mais différant par le fond génétique du donneur et le groupe d'incompatibilité plasmidique (IncF/K12 et IncP/UB1637). Les deux systèmes ont répondu à des concentrations de 0,001–0,01 µg/mL, mais le système IncP a présenté une induction plus forte et reproductible. Cette sensibilité différentielle a été expliquée par trois facteurs : la fréquence de transfert basale plus élevée d'IncF ; l'hétérogénéité de la population cellulaire ; et le système de régulation intrinsèque du plasmide. Des voies mécanistiques spécifiques à chaque composé ont également été élucidées. Dans le troisième chapitre, l'investigation a été étendue à un contexte in situ en caractérisant le plasmidome mobilisable en quatre points couvrant les effluents de stations d'épuration (SEEU) et des eaux réceptrices non impactées. L'intégration des plasmides capturés, de la qPCR de gènes liés à la RAM et du contexte chimique a démontré que les points de rejet présentaient des taux élevés de capture et de diversité plasmidique. L'exposition du système in vitro IncF/HMS174 aux effluents de SEEU a modulé le transfert conjugatif, établissant un lien mécanistique entre mélanges chimiques complexes et dynamiques de THG in situ. Ces travaux établissent que les CIE à des concentrations environnementalement pertinentes constituent un facteur de risque modeste mais réel pour la dissémination de la RAM par conjugaison, dont l'ampleur dépend de l'identité chimique, de l'architecture régulatrice des plasmides et de l'hétérogénéité des populations. La diversité mécanistique observée souligne l'importance d'étudier les composés individuellement, tandis que l'exposition aux mélanges d'effluents et le plasmidome in situ montrent que le risque réel est façonné par la complexité chimique et le contexte écologique d'une manière que les expériences sur un seul composé ne peuvent capturer pleinement. Ces résultats plaident pour l'intégration du potentiel de promotion du THG dans les cadres réglementaires, et pour le développement d'essais de conjugaison standardisés et multi-plasmidiques comme outils d'évaluation des menaces chimiques pesant sur le résistome environnemental.
ED Sciences Physiques et de l'Ingénieur
Nouvelles sources laser monofréquences, de forte puissance et à bas bruit, émettant de l'infrarouge à l'ultra-violet, pour les applications quantiques 2.0
par Kentin PONCELET (Laboratoire Photonique, Numérique & Nanosciences)
Cette soutenance a lieu à 9h30 - Amphitheatre André Ducasse 1 Rue François Mitterrand, Institut d'Optique Graduate School Nouvelle Aquitaine, 33400, Talence
devant le jury composé de
- Giorgio SANTARELLI - Ingénieur de recherche - LP2N, Université de Bordeaux - Directeur de these
- Sébastien FéVRIER - Professeur des universités - XLIM, Université de Limoges - Rapporteur
- Stéphane TREBAOL - Maître de conférences - Institut Foton - Rapporteur
- Anne DHOLLANDE - Directrice de recherche - French-German Research Institute, ISL - Examinateur
- Inka MANEK-HöNNINGER - Professeure des universités - CELIA, Université de Bordeaux - Examinateur
- Olivier LLOPIS - Directeur de recherche - Université Paul Sabatier Toulouse III - Examinateur
Ce manuscrit de thèse porte sur la conception et l'optimisation de sources laser fi- brées de forte puissance, caractérisées par un régime monofréquence et un très bas bruit d'intensité, afin de répondre aux exigences de la seconde révolution quantique. Ces applications, telles que les calculateurs quantiques à atomes neutres ou à ions piégés, imposent des contraintes strictes en termes de stabilité, de pureté spectrale et de montée en puissance. Si les longueurs d'onde d'intérêt se situent souvent dans le visible ou l'ul- traviolet, l'approche développée dans cette thèse repose sur l'utilisation de fibres dopées au thulium pour la génération de fortes puissances optiques dans la bande infrarouge comprise entre 1,7 et 1,9 μm. Ce rayonnement constitue une étape intermédiaire permet- tant la génération des fréquences finales par des processus de conversion non linéaire, tels que la somme de fréquences ou le doublage de fréquence. Plusieurs architectures d'amplification ont été conçues et caractérisées autour de 1850 nm. Un premier système accordable permet de démontrer une amplification jusqu'à 30 W entre 1830 et 1880 nm, mettant en évidence la faisabilité d'un étage de puissance pompé dans la gaine dans cette bande spectrale. Une seconde architecture, basée sur une source monofréquence à très bas bruit d'intensité, conduit à la réalisation d'un amplificateur entièrement fibré dé- livrant une puissance record de 50 W à 1844 nm. Ce système conserve un RIN proche de la limite imposée par le bruit de grenaille, sans apparition de diffusion Brillouin stimu- lée dans les conditions étudiées. Cette source est également utilisée pour la génération de longueurs d'onde visibles : une somme de fréquences avec un autre MOPA opérant à 1542 nm permet d'obtenir jusqu'à 20 W à 840 nm, suivie d'un doublage de fréquence dans une cavité résonnante conduisant à 15 W à 420 nm. Enfin, des développements complémentaires sont consacrés aux émissions autour de 1700–1760 nm, pour lesquelles les contraintes liées à la réabsorption sont renforcées. Une étude approfondie est menée afin d'analyser l'impact de la longueur d'onde de pompe et de la puissance du signal injecté sur les performances d'amplification, permettant d'identifier des conditions de fonctionnement favorables. Sur cette base, des architectures spécifiques reposant sur un pompage dans le cœur sont mises en œuvre, accompagnées du développement de sources de pompe de forte puissance et à faible bruit d'intensité. Ces sources s'appuient sur des architectures MOPA à fibre dopée erbium–ytterbium opérant autour de 1570 nm et dédiées à l'alimentation des étages de puissance thulium. L'ensemble de ces dé- veloppements permet d'atteindre des puissances supérieures à 30 W à 1730 nm et 1762 nm, avec des niveaux de RIN aux hautes fréquences compatibles avec les spécifications définies pour les applications quantiques visées.