Experimental approaches in the targeting of photodynamic therapeutics

RÉSUMÉ : Chez l'homme, le manque de sélectivité des agents thérapeutiques représente souvent une limitation pour le traitement des maladies. Le ciblage de ces agents pour un tissu défini pourrait augmenter leur sélectivité et ainsi diminuer les effets secondaires en comparaison d'agents qui s'accumuleraient dans tout le corps. Cela pourrait aussi améliorer l'efficacité des traitements en permettant d'avoir une concentration localisée plus importante. Le ciblage d'agents thérapeutiques est un champ de recherche très actif. Les stratégies sont généralement basées sur les différences entre cellules normales et malades. Ces différences peuvent porter soit sur l'expression des molécules à leurs surfaces comme des récepteurs ou des transporteurs, soit sur les activités enzymatiques exprimées. Le traitement thérapeutique choisi ici est la thérapie photodynamique et est déjà utilisé pour le traitement de certains cancers. Cette thérapie repose sur l'utilisation de molécules qui réagissent à la lumière, les photosensibilisants. Elles absorbent l'énergie lumineuse et réagissent avec l'oxygène pour former des radicaux toxiques pour les cellules. Les photosensibilisants utilisés ici sont de deux natures : (i) soit ils sont tétrapyroliques (comme les porphyrines et chlorines), c'est à dire qu'ils sont directement activables par la lumière ; (ii) soit ce sont des prodrogues de photosensibilisants comme l'acide 5aminolévulinique (ALA) qui est transformé dans la cellule en protoporphyrine IX photosensibilisante. Dans le but d'augmenter la sélectivité des photosensibilisants, nous avons utilisé deux stratégies différentes : (i) le photosensibilisant est modifié par le greffage d'un agent de ciblage ; (ii) le photosensibilisant est incorporé dans des structures moléculaires de quelques centaines de nanomètres. Les sucres et l'acide folique sont des agents de ciblage largement établis et ont été utilisés ici car leurs récepteurs sont surexprimés à la surface de nombreuses cellules malades. Ainsi, des dérivés sucres ou acide folique de l'ALA ont été synthétisés et évalués in vitro sur de nombreuses lignées cellulaires cancéreuses. La stratégie utilisant l'acide folique est apparue incompatible avec l'utilisation de l'ALA puisque aucune photosensibilité n'a été induite par le composé. La stratégie utilisant les sucres a, par ailleurs, provoquée de bonnes photosensibilités mais pas d'augmentation de sélectivité. En parallèle, la combinaison entre les propriétés anticancéreuses des complexes métalliques au ruthénium avec les propriétés photosensibilisantes des porphyrines, a été évaluée. En effet, les thérapies combinées ont émergé il y a une dizaine d'années et représentent aujourd'hui de bonnes alternatives aux monothérapies classiques. Des ruthenium(I1)-arènes complexés avec la tetrapyridylporphyrine ont ainsi présenté de bonnes cytotoxicités et de bonnes phototoxicités pour des cellules de mélanomes. Des porphyrines ont aussi été compléxées avec des noyaux de diruthénium et ce type de dérivé a présenté de bonnes phototoxicités et une bonne sélectivité pour les cellules cancéreuses de l'appareil reproducteur féminin. L'incorporation de photosensibilisants tétrapyroliques a finalement été effectuée en utilisant des nanoparticules (NP) biocompatibles composées de chitosan et de hyaluronate. L'effet de ces NP a été évalué pour le traitement de la polyarthrite rhumatoïde (PR). Les NP ont d'abord été testées in vitro avec des macrophages de souris et les résultats ont mis en évidence de bonnes sélectivités et photosensibilités pour ces cellules. In vivo chez un modèle marin de la PR, l'utilisation de ces NP a révélé un plus grand temps de résidence des NP dans le genou de la souris en comparaison du temps obtenu avec le photosensibilisant seul. Le traitement par PDT a aussi démontré une bonne efficacité par ailleurs égale à celle obtenue avec les corticoïdes utilisés en clinique. Pour finir, les NP ont aussi démontré une bonne efficacité sur les myelomonocytes phagocytaires humains et sur les cellules contenues dans le liquide synovial de patients présentant une PR. Tous ces résultats suggèrent que les deux stratégies de ciblage peuvent être efficaces pour les agents thérapeutiques. Afm d'obtenir de bons résultats, il est toutefois nécessaire de réaliser une analyse minutieuse de la cible et du mode d'action de l'agent thérapeutique. Concernant les perspectives, la combinaison des deux stratégies c'est à dire incorporer des agents thérapeutiques dans des nanostructures porteuses d'agents de ciblage, représente probablement une solution très prometteuse. SUMMARY : In humans, the lack of selectivity of drugs and their high effective concentrations often represent limitations for the treatment of diseases. Targeting the therapeutical agents to a defined tissue could enhance their selectivity and then diminish their side effects when compared to drugs that accumulate in the entire body and could also improve treatment efûciency by allowing a localized high concentration of the agents. Targeting therapeutics to defined cells in human pathologies is a main challenge and a very active field of research. Strategies are generally based on the different behaviors and patterns of expression of diseased cells compared to normal cells such as receptors, proteases or trans-membrane carriers. The therapeutic treatment chosen here is the photodynamic therapy and is already used in the treatment of many cancers. This therapy relies on the administration of a photosensitizer (PS) which will under light, react with oxygen and induce formation of reactive oxygen species which are toxic for cells. The PSs used here are either tetrapyrolic (i. e. porphyries and chlorins) or prodrugs of PS (5-aminolevulinic acid precursor of the endogenous protoporphyrin Imo. In order to improve PS internalization and selectivity, we have used two different strategies: the modification of the PSs with diseased cell-targeting agents as well as their encapsulation into nanostructures. Sugars and folic acid are well established as targeting entities for diseased cells and were used here since their transporters are overexpressed on the surface of many cancer cells. Therefore sugar- and folic acid-derivatives of 5-aminolevulinic acid (ALA) were synthesized and evaluated in vitro in several cancer cell lines. The folic acid strategy appeared to be incompatible with ALA since no photosensitivity was induced while the strategy with sugars induced good photosensitivites but no increase of selectivity. Alternatively, the feasibility of combining the antineoplastic properties of ruthenium complexes with the porphyrin's photosensitizing properties, was evaluated since combined therapies have emerged as good alternatives to classical treatments. Tetrapyridylporphyrins complexed to ruthenium (I17 arenes presented good cytotoxicities and good phototoxicities toward melanoma cells. Porphyries were also complexed to diruthenium cores and this type of compound presented good phototoxicities and good selectivity for female reproductive cancer cells. The encapsulation of tetrapyrolic PSs was finally investigated using biocompatible nanogels composed of chitosan and hyaluronate. The behavior of these nanoparticles was evaluated for the treatment of rheumatoid arthritis (RA). They were first tested in vitro in mouse macrophages and results revealed good selectivities and phototoxicities toward these cells. In vivo in mice model of RA, the use of such nanoparticles instead of free PS showed longer time of residence in mice knees. Photodynamic protocols also demonstrated good efficiency of the treatment comparable to the corticoid injection used in the clinic. Finally our system was also efficient in human cells using phagocytic myelomonocytes or using cells of synovial fluids taken from patients with RA. Altogether, these results revealed that both strategies of modification or encapsulation of drugs can be successful in the targeting of diseased cells. However, a careful analysis of the target and of the mode of action of the drug, are needed in order to obtain good results. Looking ahead to the future, the combination of the two strategies (i.e. drugs loaded into nanostructures bearing the targeting agents) would represent probably the best solution.

Les essais cliniques avortés

Un quart des essais cliniques est abandonné, le plus souvent faute de volontaires. Les explications d'Erik von Elm, chef de clinique du Centre d'épidémiologie clinique du CHUV et l'un des co-auteurs d'une étude réalisée sur ce sujet entre 2000 et 2003 en Suisse, en Allemagne et au Canada, et de Grégoire Wuerzner, coordinateur au Centre de recherches cliniques du CHUV.

Combined Ex-PRESS LR-50/IOL implantation in modified deep sclerectomy plus pharmacoemulsification for glaucoma associated with cataract

RAPPORT DE SYNTHESEBUTLe but de cette étude est de suivre prospectivement les résultats d'une sclérectomie profonde (SP) modifiée en utilisant le tube Ex-PRJESS LR-50, associée à une phacoémulsification avec implantation d'une lentille intraoculaire (LIO), dans la chirurgie combinée du glaucome et de la cataracte.METHODENous avons inclus dans l'étude 24 yeux de 24 patients présentant un glaucome médicalement non contrôlé et une cataracte justifiant son ablation.Une phacoémulsification avec implantation d'une LIO est effectuée. Puis le tube Ex-PRESS LR-50 est inséré au niveau du canal de Schlemm, dans la chambre antérieure, sous un volet scléral. Une SP postérieure partielle est ensuite pratiquée afin de créer une bulle de filtration intrasclérale.Le taux de succès complet a été défini par une pression intraoculaire (PIO) <18 mmHg sans traitement et le taux de succès relatif par une PIO <18 mmHg avec ou sans traitement. En cas de fibrose ou de kyste de la bulle de filtration, une injection sous-conjonctivale d'une solution de Mitomycin C à 0.02% est réalisée, avec ou sans needling.RESULTATSLe suivi moyen était de 40.1±10.8 [moyenne±DS] mois. En préopératoire, la PIO se situait à 18.1 ±5.3 mmHg; la meilleure acuité visuelle corrigée (MAVC) était mesurée à 0.6±0.3 (échelle de Snellen) et le nombre de médicaments hypotenseurs oculaires était de 2.3±1.1. La PIO a diminué de 25.4% à 24 mois et de 27.0% à 48 mois. A 24 mois, 19 patients (86.3%) avaient une MAVC supérieure ou égal à 0.5, et à 48 mois la MAVC était mesurée à 0.7±0.3. Lors de la dernière visite, le nombre moyen de médicaments se situait à 0.6±0.8 (p<0.05). Des injections sous conjonctivales d'une solution de Mitomycin C à 0.02% ont été nécessaires dans 5 yeux. Aucune érosion conjonctivale n'a été constatée. Deux complications majeures ont été observées. Une endophtalmie, deux jours après l'intervention chirurgicale avec phtisis secondaire du globe oculaire. Une obstruction du tube Ex-PRESS LR-50 par de la fibrine, ayant justifié son ablation avec SP classique en un autre site.CONCLUSIONLe tube Ex-PRESS LR-50 inséré dans la chambre antérieure avec une SP modifiée réduit efficacement la PIO dans la chirurgie combinée du glaucome et prévient l'érosion conjonctivale, une complication importante lorsque l'implant n'est pas couvert par un volet scléral.

Simulation des caractéristiques ECG du syndrome de Brugada à l'aide d'un programme de modélisation 3D

Introduction : Le syndrome de Brugada, décrit en 1992 par Pedro et Josep Brugada, est un syndrome cardiaque caractérisé par un sus-décalage particulier du segment ST associé à un bloc de branche droit atypique au niveau des dérivations ECG V1 à V3. Les altérations ECG du syndrome de Brugada sont classifiées en 3 types dont seul le type 1 est diagnostique. Les mécanismes physiopathologiques exacts de ce syndrome sont pour le moment encore controversés. Plusieurs hypothèses sont proposées dans la littérature dont deux principales retiennent l'attention : 1) le modèle du trouble de repolarisation stipule des potentiels d'action réduits en durée et en amplitude liés à un changement de répartition de canaux potassiques 2) le modèle du trouble de dépolarisation spécifie un retard de conduction se traduisant par une dépolarisation retardée. Dans le STEMI, un sus-décalage ST ressemblant à celui du syndrome de Brugada est expliqué par deux théories : 1) le courant de lésion diastolique suggère une élévation du potentiel diastolique transformé artificiellement en sus-décalage ST par les filtres utilisés dans tous les appareils ECG.¦Objectif : Recréer les manifestations ECG du syndrome de Brugada en appliquant les modifications du potentiel d'action des cardiomyocytes rapportées dans la littérature.¦Méthode : Pour ce travail, nous avons utilisé "ECGsim", un simulateur informatique réaliste d'ECG disponible gratuitement sur www.ecgsim.org. Ce programme est basé sur une reconstruction de l'ECG de surface à l'aide de 1500 noeuds représentant chacun les potentiels d'action des ventricules droit et gauche, épicardiques et endocardiques. L'ECG simulé peut être donc vu comme l'intégration de l'ensemble de ces potentiels d'action en tenant compte des propriétés de conductivité des tissus s'interposant entre les électrodes de surface et le coeur. Dans ce programme, nous avons définit trois zones, de taille différente, comprenant la chambre de chasse du ventricule droit. Pour chaque zone, nous avons reproduit les modifications des potentiels d'action citées dans les modèles du trouble de repolarisation et de dépolarisation et des théories de courant de lésion systolique et diastolique. Nous avons utilisé, en plus des douze dérivations habituelles, une électrode positionnée en V2IC3 (i.e. 3ème espace intercostal) sur le thorax virtuel du programme ECGsim.¦Résultats : Pour des raisons techniques, le modèle du trouble de repolarisation n'a pas pu être entièrement réalisée dans ce travail. Le modèle du trouble de dépolarisation ne reproduit pas d'altération de type Brugada mais un bloc de branche droit plus ou moins complet. Le courant de lésion diastolique permet d'obtenir un sus-décalage ST en augmentant le potentiel diastolique épicardique des cardiomyocytes de la chambre de chasse du ventricule droit. Une inversion de l'onde T apparaît lorsque la durée du potentiel d'action est prolongée. L'amplitude du sus-décalage ST dépend de la valeur du potentiel diastolique, de la taille de la lésion et de sa localisation épicardique ou transmurale. Le courant de lésion systolique n'entraîne pas de sus-décalage ST mais accentue l'amplitude de l'onde T.¦Discussion et conclusion : Dans ce travail, l'élévation du potentiel diastolique avec un prolongement de la durée du potentiel d'action est la combinaison qui reproduit le mieux les altérations ECG du Brugada. Une persistance de cellules de type nodal au niveau de la chambre de chasse du ventricule droit pourrait être une explication à ces modifications particulières du potentiel d'action. Le risque d'arythmie dans la Brugada pourrait également être expliqué par une automaticité anormale des cellules de type nodal. Ainsi, des altérations des mécanismes cellulaires impliqués dans le maintien du potentiel diastolique pourraient être présentes dans le syndrome de Brugada, ce qui, à notre connaissance, n'a jamais été rapporté dans la littérature.

Recombinant " Physcomitrella patens " as a sensitive tool to study heat sensing and heat-shock signal transduction in plants

SUMMARY When exposed to heat stress, plants display a particular set of cellular and molecular responses, such as chaperones expression, which are highly conserved in all organisms. In chapter 1, I studied the ability of heat shock genes to become transiently and abundantly induced under various temperature regimes. To this aim, I designed a highly sensitive heat-shock dependent conditional gene expression system in the moss Physcomitrella patens, using the soybean heatinducible promoter (hsp17.3B). Heat-induced expression of various reporter genes was over three orders of magnitude, in tight correlation with the intensity and duration of the heat treatments. By performing repeated heating/cooling cycles, a massive accumulation of recombinant proteins was obtained. Interestingly, the hsp17.3B promoter was also activated by specific organic chemicals. Thus, in chapter 2, I took advantage of the extreme sensitivity of this promoter to small temperature variations to further address the role of various natural and organic chemicals and develop a plant based-bioassay that can serve as an early warning indicator of toxicity by pollutants and heavy metals. A screen of several organic pollutants from textile and paper industry showed that chlorophenols as well as sulfonated anthraquinones elicited a heat shock like response at noninducing temperatures. Their effects were synergistically amplified by mild elevated temperatures. In contrast to standard methods of pollutant detection, this plant-based biosensor allowed to monitor early stress-responses, in correlation with long-term toxic effect, and to attribute effective toxicity thresholds for pollutants, in a context of varying environmental cues. In chapter 3, I deepened the study of the primary mechanism by which plants sense mild temperature variations and trigger a cellular signal leading to the heat shock response. In addition to the above described heat-inducible reporter line, I generated a P. patens transgenic line to measure, in vivo, variations of cytosolic calcium during heat treatment, and another line to monitor the role of protein unfolding in heat-shock sensing and signalling. The heat shock signalling pathway was found to be triggered by the plasma membrane, where temperature up shift specifically induced the transient opening of a putative high afimity calcium channel. The calcium influx triggered a signalling cascade leading to the activation of the heat shock genes, independently on the presence of misfolded proteins in the cytoplasm. These results strongly suggest that changes in the fluidity of the plasma membrane are the primary trigger of the heatshocksignalling pathway in plants. The present thesis contributes to the understanding of the basic mechanism by which plants perceive and respond to heat and chemical stresses. This may contribute to developing appropriate better strategies to enhance plant productivity under the increasingly stressful environment of global warming. RÉSUME Les plantes exposées à des températures élevées déclenchent rapidement des réponses cellulaires qui conduisent à l'induction de gènes codant pour les heat shock proteins (HSPs). En fonction de la durée d'exposition et de la vitesse à laquelle la température augmente, les HSPs sont fortement et transitoirement induites. Dans le premier chapitre, cette caractéristique aété utilisée pour développer un système inductible d'expression de gènes dans la mousse Physcomitrella patens. En utilisant plusieurs gènes rapporteurs, j'ai montré que le promoteur du gène hsp17.3B du Soja est activé d'une manière. homogène dans tous les tissus de la mousse proportionnellement à l'intensité du heat shock physiologique appliqué. Un très fort taux de protéines recombinantes peut ainsi être produit en réalisant plusieurs cycles induction/recovery. De plus, ce promoteur peut également être activé par des composés organiques, tels que les composés anti-inflammatoires, ce qui constitue une bonne alternative à l'induction par la chaleur. Les HSPs sont induites pour remédier aux dommages cellulaires qui surviennent. Étant donné que le promoteur hsp17.3B est très sensible à des petites augmentations de température ainsi qu'à des composés chimiques, j'ai utilisé les lignées développées dans le chapitre 1 pour identifier des polluants qui déclenchent une réaction de défense impliquant les HSPs. Après un criblage de plusieurs composés, les chlorophénols et les antraquinones sulfonés ont été identifiés comme étant activateurs du promoteur de stress. La détection de leurs effets a été réalisée seulement après quelques heures d'exposition et corrèle parfaitement avec les effets toxiques détectés après de longues périodes d'exposition. Les produits identifiés montrent aussi un effet synergique avec la température, ce qui fait du biosensor développé dans ce chapitre un bon outil pour révéler les effets réels des polluants dans un environnement où les stress chimiques sont combinés aux stress abiotiques. Le troisième chapitre est consacré à l'étude des mécanismes précoces qui permettent aux plantes de percevoir la chaleur et ainsi de déclencher une cascade de signalisation spécifique qui aboutit à l'induction des gènes HSPs. J'ai généré deux nouvelles lignées afin de mesurer en temps réel les changements de concentrations du calcium cytosolique ainsi que l'état de dénaturation des protéines au cours du heat shock. Quand la fluidité de la membrane augmente après élévation de la température, elle semble induire l'ouverture d'un canal qui permet de faire entrer le calcium dans les cellules. Ce dernier initie une cascade de signalisation qui finit par activer la transcription des gènes HSPs indépendamment de la dénaturation de protéines cytoplasmiques. Les résultats présentés dans ce chapitre montrent que la perception de la chaleur se fait essentiellement au niveau de la membrane plasmique qui joue un rôle majeur dans la régulation des gènes HSPs. L'élucidation des mécanismes par lesquels les plantes perçoivent les signaux environnementaux est d'une grande utilité pour le développement de nouvelles stratégies afin d'améliorer la productivité des plantes soumises à des conditions extrêmes. La présente thèse contribue à décortiquer la voie de signalisation impliquée dans la réponse à la chaleur.

Effects of genetic alterations in arbuscular mycorrhizal fungi on plant growth and on their response to a change of host

Abstract :The majority of land plants form the symbiosis with arbuscular mycorrhizal fungi (AMF). The AM symbiosis has existed for hundreds of millions of years but little or no specificity seems to have co- evolved between the partners and only about 200 morphospecies of AMF are known. The fungi supply the plants most notably with phosphate in exchange for carbohydrates. The fungi improve plant growth, protect them against pathogens and herbivores and the symbiosis plays a key role in ecosystem productivity and plant diversity. The fungi are coenocytic, grow clonally and no sexual stage in their life cycle is known. For these reasons, they are presumed ancient asexuals. Evidence suggests that AMF contain populations of genetically different nucleotypes coexisting in a common cytoplasm. Consequently, the nucleotype content of new clonal offspring could potentially be altered by segregation of nuclei at spore formation and by genetic exchange between different AMF. Given the importance of AMF, it is surprising that remarkably little is known about the genetics and genomics of the fungi.The main goal of this thesis was to investigate the combined effects of plant species differences and of genetic exchange and segregation in AMF on the symbiosis. This work showed that single spore progeny can receive a different assortment of nucleotypes compared to their parent and compared to other single spore progeny. This is the first direct evidence that segregation occurs in AMF. We then showed that both genetic exchange and segregation can lead to new progeny that differentially alter plant growth compared to their parents. We also found that genetic exchange and segregation can lead to different development of the fungus during the establishment of the symbiosis. Finally, we found that a shift of host species can differentially alter the phenotypes and genotypes of AMF progeny obtained by genetic exchange and segregation compared to their parents.Overall, this study confirms the multigenomic state of the AMF Glomus intraradices because our findings are possible only if the fungus contains genetically different nuclei. We demonstrated the importance of the processes of genetic exchange and segregation to produce, in a very short time span, new progeny with novel symbiotic effects. Moreover, our results suggest that different host species could affect the fate of different nucleotypes following genetic exchange and segregation in AMF, and can potentially contribute to the maintenance of genetic diversity within AMF individuals. This work brings new insights into understanding how plants and fungi have coevolved and how the genetic diversity in AMF can be maintained. We recommend that the intra-ir1dividual AMF diversity and these processes should be considered in future research on this symbiosis.Résumé :La majorité des plantes terrestres forment des symbioses avec les champignons endomycorhiziens arbusculaires (CEA). Cette symbiose existe depuis plusieurs centaines de millions d'années mais peu ou pas de spécificité semble avoir co-évoluée entre les partenaires et seulement 200 morpho-espèces de CEA sont connues. Le champignon fournit surtout aux plantes du phosphate en échange de carbohydrates. Le champignon augmente la croissance des plantes, les protège contre des pathogènes et herbivores et la symbiose joue un rôle clé dans la productivité des écosystèmes et de la diversité des plantes. Les CEA sont coenocytiques, se reproduisent clonalement et aucune étape sexuée n'est connue dans leur cycle de vie. Pour ces raisons, ils sont présumés comme anciens asexués. Des preuves suggèrent que les CEA ont des populations de nucleotypes différents coexistant dans un cytoplasme commun. Par conséquent, le contenu en nucleotype des nouveaux descendants clonaux pourrait être altéré par la ségrégation des noyaux lors de la fonnation des spores et par l'échange génétique entre différents CEA. Etant donné l'importance des CEA, il est surprenant que si peu soit connu sur la génétique et la génomique du champignon.Le principal but de cette thèse a été d'étudier les effets combinés de différentes espèces de plantes et des mécanismes d'échange génétique et de ségrégation chez les CEA sur la symbiose. Ce travail a montré que chaque nouvelle spore produite pouvait recevoir un assortiment différent de noyaux comparé au parent ou comparé à d'autres nouvelles spores. Ceci est la première preuve directe que la ségrégation peut se produire chez les CEA. Nous avons ensuite montré qu'à la fois l'échange génétique et la ségrégation pouvaient mener à de nouveaux descendants qui altèrent différemment la croissance des plantes, comparé à leurs parents. Nous avons également trouvé que l'échange génétique et la ségrégation pouvaient entraîner des développements différents du champignon pendant l'établissement de la symbiose. Pour finir, nous avons trouvé qu'un changement d'espèce de l'hôte pouvait altérer différemment les phénotypes et génotypes des descendants issus d'échange génétique et de ségrégation, comparé à leurs parents.Globalement, cette étude confirme l'état multigénomique du CEA Glumus intraradices car nous résultats sont possibles seulement si le champignon possède des noyaux génétiquement différents. Nous avons démontrés l'importance des mécanismes d'échange génétique et de ségrégation pour produire en très peu de temps de nouveaux descendants ayant des effets symbiotiques nouveaux. De plus, nos résultats suggèrent que différentes espèces de plantes peuvent agir sur le devenir des nucleotypes après l'échange génétique et la ségrégation chez les CEA, et pourraient contribuer à la maintenance de la diversité génétique au sein d'un même CEA. Ce travail apporte des éléments nouveaux pour comprendre comment les plantes et les champignons ont coévolué et comment la diversité génétique chez les CEA peut être maintenue. Nous recommandons de considérer la diversité génétique intra-individuelle des CEA et ces mécanismes lors de futures recherches sur cette symbiose.

Densité, centralité et qualité urbaine : la notion d'intensité, outil pour une gestion adaptative des formes urbaines?

L'urbanisme durable réinterprète et réinvente le modèle de la ville dense. Il reconsidère les avantages de la proximité et pense l'organisation des relations entre la forme urbaine, les fonctions, les usages et les significations de la ville dans une visée de production de la qualité urbaine. Qualifier la ville c'est inscrire de la valeur dans l'espace. C'est faire de la ville un « trésor d'espaces », donner vie aux quartiers, organiser la mobilité, agencer des noyaux d'urbanité différenciés afin d'intensifier leurs multiples valeurs d'usage (économiques, sociales, écologiques, esthétiques). L'intensité urbaine révèle forcément la présence humaine et la manière dont la ville est vécue, représentée, signifiée et appropriée par ses habitants. L'article explore la notion d'intensité comme outil pour une gestion adaptative des densités urbaines et des tensions qu'elles engendrent. C'est aussi un plaidoyer pour une densification régulée dans une ville plurielle, réticulaire et polycentrique.

Influence des conditions de travail sur la santé des employés de production

Une intervention ergonomique a été réalisée dans la maison-mère d'un grand groupe suisse constructeur d'équipements. Les situations de travail qui ont été étudiées sont des ateliers de tôleries, de mécanique et de soudure. La demande d'intervention à l'IST (Institut universitaire romand de santé au travail) est partie du constat par la hiérarchie et par l'infirmière du travail qu'un nombre croissant d'employés de production souffraient de maux de dos et de stress et qu'il était nécessaire d'entreprendre des améliorations du travail afin de réduire ces symptômes. [Auteurs]

Essays in higher moment asset pricing and liquidity risk

This thesis focuses on theoretical asset pricing models and their empirical applications. I aim to investigate the following noteworthy problems: i) if the relationship between asset prices and investors' propensities to gamble and to fear disaster is time varying, ii) if the conflicting evidence for the firm and market level skewness can be explained by downside risk, Hi) if costly learning drives liquidity risk. Moreover, empirical tests support the above assumptions and provide novel findings in asset pricing, investment decisions, and firms' funding liquidity. The first chapter considers a partial equilibrium model where investors have heterogeneous propensities to gamble and fear disaster. Skewness preference represents the desire to gamble, while kurtosis aversion represents fear of extreme returns. Using US data from 1988 to 2012, my model demonstrates that in bad times, risk aversion is higher, more people fear disaster, and fewer people gamble, in contrast to good times. This leads to a new empirical finding: gambling preference has a greater impact on asset prices during market downturns than during booms. The second chapter consists of two essays. The first essay introduces a foramula based on conditional CAPM for decomposing the market skewness. We find that the major market upward and downward movements can be well preadicted by the asymmetric comovement of betas, which is characterized by an indicator called "Systematic Downside Risk" (SDR). We find that SDR can efafectively forecast future stock market movements and we obtain out-of-sample R-squares (compared with a strategy using historical mean) of more than 2.27% with monthly data. The second essay reconciles a well-known empirical fact: aggregating positively skewed firm returns leads to negatively skewed market return. We reconcile this fact through firms' greater response to negative maraket news than positive market news. We also propose several market return predictors, such as downside idiosyncratic skewness. The third chapter studies the funding liquidity risk based on a general equialibrium model which features two agents: one entrepreneur and one external investor. Only the investor needs to acquire information to estimate the unobservable fundamentals driving the economic outputs. The novelty is that information acquisition is more costly in bad times than in good times, i.e. counter-cyclical information cost, as supported by previous empirical evidence. Later we show that liquidity risks are principally driven by costly learning. Résumé Cette thèse présente des modèles théoriques dévaluation des actifs et leurs applications empiriques. Mon objectif est d'étudier les problèmes suivants: la relation entre l'évaluation des actifs et les tendances des investisseurs à parier et à crainadre le désastre varie selon le temps ; les indications contraires pour l'entreprise et l'asymétrie des niveaux de marché peuvent être expliquées par les risques de perte en cas de baisse; l'apprentissage coûteux augmente le risque de liquidité. En outre, des tests empiriques confirment les suppositions ci-dessus et fournissent de nouvelles découvertes en ce qui concerne l'évaluation des actifs, les décisions relatives aux investissements et la liquidité de financement des entreprises. Le premier chapitre examine un modèle d'équilibre où les investisseurs ont des tendances hétérogènes à parier et à craindre le désastre. La préférence asymétrique représente le désir de parier, alors que le kurtosis d'aversion représente la crainte du désastre. En utilisant les données des Etats-Unis de 1988 à 2012, mon modèle démontre que dans les mauvaises périodes, l'aversion du risque est plus grande, plus de gens craignent le désastre et moins de gens parient, conatrairement aux bonnes périodes. Ceci mène à une nouvelle découverte empirique: la préférence relative au pari a un plus grand impact sur les évaluations des actifs durant les ralentissements de marché que durant les booms économiques. Exploitant uniquement cette relation générera un revenu excédentaire annuel de 7,74% qui n'est pas expliqué par les modèles factoriels populaires. Le second chapitre comprend deux essais. Le premier essai introduit une foramule base sur le CAPM conditionnel pour décomposer l'asymétrie du marché. Nous avons découvert que les mouvements de hausses et de baisses majeures du marché peuvent être prédits par les mouvements communs des bêtas. Un inadicateur appelé Systematic Downside Risk, SDR (risque de ralentissement systématique) est créé pour caractériser cette asymétrie dans les mouvements communs des bêtas. Nous avons découvert que le risque de ralentissement systématique peut prévoir les prochains mouvements des marchés boursiers de manière efficace, et nous obtenons des carrés R hors échantillon (comparés avec une stratégie utilisant des moyens historiques) de plus de 2,272% avec des données mensuelles. Un investisseur qui évalue le marché en utilisant le risque de ralentissement systématique aurait obtenu une forte hausse du ratio de 0,206. Le second essai fait cadrer un fait empirique bien connu dans l'asymétrie des niveaux de march et d'entreprise, le total des revenus des entreprises positiveament asymétriques conduit à un revenu de marché négativement asymétrique. Nous décomposons l'asymétrie des revenus du marché au niveau de l'entreprise et faisons cadrer ce fait par une plus grande réaction des entreprises aux nouvelles négatives du marché qu'aux nouvelles positives du marché. Cette décomposition révélé plusieurs variables de revenus de marché efficaces tels que l'asymétrie caractéristique pondérée par la volatilité ainsi que l'asymétrie caractéristique de ralentissement. Le troisième chapitre fournit une nouvelle base théorique pour les problèmes de liquidité qui varient selon le temps au sein d'un environnement de marché incomplet. Nous proposons un modèle d'équilibre général avec deux agents: un entrepreneur et un investisseur externe. Seul l'investisseur a besoin de connaitre le véritable état de l'entreprise, par conséquent, les informations de paiement coutent de l'argent. La nouveauté est que l'acquisition de l'information coute plus cher durant les mauvaises périodes que durant les bonnes périodes, comme cela a été confirmé par de précédentes expériences. Lorsque la récession comamence, l'apprentissage coûteux fait augmenter les primes de liquidité causant un problème d'évaporation de liquidité, comme cela a été aussi confirmé par de précédentes expériences.

Le service public au XXIème siècle : identités et motivations au sein de l'après-fonctionnariat

Les multiples réformes qui ont touché les administrations publiques ont profondément transformé l'environnement de travail des employés, les projetant dans une ère nouvelle appelée ici "l'après-fonctionnariat". Ils font actuellement face à de nouvelles conditions d'emploi et manières de travailler ayant pour objectif de rendre le service public davantage performant. Avec quels impacts sur leurs identités et leurs motivations au travail ? Voici les résultats d'une recherche réalisée en Suisse.

Blood glucose level on postoperative day 1 is predictive of adverse outcomes after cardiovascular surgery

AIM: Hyperglycaemia is now a recognized predictive factor of morbidity and mortality after coronary artery bypass grafting (CABG). For this reason, we aimed to evaluate the postoperative management of glucose control in patients undergoing cardiovascular surgery, and to assess the impact of glucose levels on in-hospital mortality and morbidity. METHODS: This was a retrospective study investigating the association between postoperative blood glucose and outcomes, including death, post-surgical complications, and length of stay in the intensive care unit (ICU) and in hospital. RESULTS: A total of 642 consecutive patients were enrolled into the study after cardiovascular surgery (CABG, carotid endarterectomy and bypass in the lower limbs). Patients' mean age was 68+/-10 years, and 74% were male. In-hospital mortality was 5% in diabetic patients vs 2% in non-diabetic patients (OR: 1.66, P=0.076). Having blood glucose levels in the upper quartile range (> or =8.8 mmol/L) on postoperative day 1 was independently associated with death (OR: 10.16, P=0.0002), infectious complications (OR: 1.76, P=0.04) and prolonged ICU stay (OR: 3.10, P<0.0001). Patients presenting with three or more hypoglycaemic episodes (<4.1 mmol/L) had increased rates of mortality (OR: 9.08, P<0.0001) and complications (OR: 8.57, P<0.0001). CONCLUSION: Glucose levels greater than 8.8 mmol/L on postoperative day 1 and having three or more hypoglycaemic episodes in the postoperative period were predictive of mortality and morbidity among patients undergoing cardiovascular surgery. This suggests that a multidisciplinary approach may be able to achieve better postoperative blood glucose control. Conclusion: Objectif: L'hyperglycémie a été reconnue comme facteur prédictif de morbidité et mortalité après un pontage aortocoronaire. Notre étude avait pour objectif d'évaluer la prise en charge postopératoire des glycémies chez les patients qui avaient subi une intervention chirurgicale cardiovasculaire et d'évaluer l'impact de ces glycémies sur la mortalité et la morbidité intrahospitalières. Méthodes: Étude rétrospective recherchant une association entre la glycémie postopératoire et les complications postchirurgicales, la mortalité et la durée du séjour aux soins intensifs et à l'hôpital. Résultats: L'étude a été réalisée sur 642 patients qui avaient subi une intervention chirurgicale cardiovasculaire (ex. pontage aortocoronaire, endartérectomie de la carotide, pontage artériel des membres inférieurs). L'âge moyen est de 68 ± 10 ans et 74 % des patients étaient de sexe masculin. La mortalité intrahospitalière a été de 5 % parmi les patients diabétiques et 2 % chez les non-diabétiques (OR 1,66, p = 0,076). Les taux de glycémies situés dans le quartile supérieur (≥ 8,8 mmol/l) à j1 postopératoire sont associés de manière indépendante avec la mortalité (OR 10,16, 95 % CI 3,20-39,00, p = 0,0002), les complications infectieuses (OR 1,76, 95 % CI 1,02-3,00, p = 0,04) et la durée du séjour aux soins intensifs (OR 3,10, 95 % CI 1,83-5,38, p < 0,0001). Les patients qui avaient présenté trois hypoglycémies ou plus (< 4,1 mmol/l) ont présenté un taux augmenté de mortalité (OR 9,08, p ≤ 0,0001) et de complications (OR 8,57, p < 0,0001). Conclusion : Des glycémies supérieures à 8,8 mmol/l à j1 postopératoire et la présence de trois hypoglycémies ou plus en période postopératoire sont des facteurs prédictifs de mauvais pronostic chez les patients qui avaient subi une intervention chirurgicale cardiovasculaire. Ainsi, une approche multidisciplinaire devrait être proposée afin d'obtenir un meilleur contrôle postopératoire des glycémies.

Analyse de facteurs déterminants de la substitution par des médicaments génériques en Suisse

Cadre de l'étude La part des dépenses de santé dans les budgets des pays occidentaux est importante et tend à croître depuis plusieurs décennies. Une des conséquences, notamment pour la Suisse, est une augmentation régulière des primes d'assurance maladie, dont l'impopularité incite les responsables politiques à trouver des stratégies de frein à la croissance des coûts de la santé. Les médicaments, qui contribuent notablement à l'augmentation de ces coûts, constituent l'une des cibles classiques d'interventions visant à une réduction des dépenses de santé. Le niveau de coûts des médicaments représente plus de 20% des dépenses de soins du domaine ambulatoire à la charge de l'assurance obligatoire des soins (AOS), soit une dépense annuelle de plus de 4 milliards de francs. Différentes mesures peuvent être utilisées par le gouvernement pour contenir cette facture à charge de la collectivité : baisse du prix des médicaments, limitation du nombre de produits remboursés par l'assurance de base et incitations à la concurrence sur les prix en autorisant les importations parallèles. Depuis que de plus en plus de brevets pour des médicaments sont arrivés à échéance, un autre angle d'attaque s'est concrétisé avec l'incitation à la prescription de médicaments génériques. Les génériques sont définis comme des produits thérapeutiques chimiquement identiques à des composés déjà utilisés, appelés médicaments originaux. En principe, une économie substantielle devrait pouvoir être réalisée sur les coûts totaux des médicaments si tous les génériques disponibles sur le marché étaient systématiquement prescrits par les professionnels et acceptés par les patients. Les résultats publiés par les caisses maladie et les offices fédéraux sont des estimations globales et les montants publiés par l'industrie pharmaceutique concernent l'ensemble du marché, incluant les médicaments utilisés dans les séjours hospitaliers, sont par ailleurs exprimés en prix de fabrique. De plus, aucune étude n'a tenu compte de la substituabilité des produits d'un point de vue pharmaceutique. L'objectif général de la thèse est d'évaluer aussi précisément que possible l'économie pouvant être encore réalisée dans le secteur ambulatoire en substituant aux médicaments originaux les produits génériques présents sur le marché et de caractériser plusieurs facteurs qui influencent la substitution générique. Pour cette étude, nous avons pu disposer de l'ensemble des factures pharmaceutiques de la caisse maladie CSS, pour tous ses assurés des cantons d'Argovie, du Tessin et de Vaud, soit plus de 169'000 assurés représentant les trois régions linguistiques de la Suisse. Les 1'341'197 prescriptions médicales qui ont été analysées concernent l'année 2003. C'est un moment critique dans l'histoire des génériques en Suisse, approprié pour établir un premier bilan après l'entrée en vigueur de la première mesure relative au droit de substituer octroyé en 2001 aux pharmaciens et, pour identifier idéalement les principaux déterminants de la substitution par les praticiens avant l'introduction de la quote-part différenciée en 2006. La présence d'un même principe actif n'est pas une condition suffisante pour permettre une substitution et pour ce travail des critères tenant compte des caractéristiques pharmaceutiques des produits ont été établis et appliqués pour valider la substituabilité des originaux par les génériques disponibles sur le marché. Ces critères concernent notamment le mode d'administration, le dosage et le nombre de doses dans l'emballage. L'étude a été réalisée selon deux approches, d'abord par une analyse descriptive sur l'ensemble de la population source pour estimer le marché des génériques et ensuite par une analyse statistique (régression logit multivariée) sur 173'212 prescriptions agrégées, qui concernent spécifiquement soit un générique soit un original substituable, pour caractériser les facteurs déterminants de la substitution générique. Résultats Dans l'ensemble de la population source, les génériques et les originaux substituables représentent 17,4% du marché en termes de coûts facturés, avec 3,4% de génériques et 14,0% d'originaux substituables ce qui correspond à un taux de substitution de 19,5%. En termes de dépenses, les substitutions génériques réalisées représentent une économie de 1,3% du total du marché étudié alors qu'il reste un potentiel notable d'économie par la substitution de 4,6%. Les taux de substitution sont très variables selon les cantons : 10,1% au Tessin, 29,0% pour le canton de Vaud et 35,8% pour Argovie. L'analyse univariée des 173'212 prescriptions de génériques ou d'originaux substituables, montre des taux de substitution plus élevés chez les patients jeunes et lorsqu'il y a d'importantes différences de prix entre les originaux et les génériques. Des taux de substitution peu élevés sont observés chez les patients les plus âgés et pour ceux qui ont des traitements médicamenteux complexes. Les patients ayant plus de 10 médicaments différents durant la même année, présentent une probabilité relative de substituer inférieure (-24%) par rapport aux patients ayant 6 à 10 médicaments différents dans l'année. Cependant, l'analyse multivariée montre que l'effet négatif sur le taux de substitution de l'âge combiné à la complexité des traitements n'excède pas 3%. Bien que le niveau de franchises et la participation financière à la quote-part soient liées à une augmentation de la prescription de génériques, leurs effets sont modérés pour les patients avec des franchises supérieures à 300 francs (effet marginal de 1%) et pour les patients qui n'ont pas atteint le plafond de participation (effet marginal de 2%). La différence de taux substitution entre les médecins hospitaliers et les spécialistes est diminuée de façon notable (effet marginal de -13%) et elle est cependant moins marquée avec les médecins généralistes (effet marginal de -3%). Les facteurs associés au marché ont une influence notable sur la substitution générique et des effets positifs sont observés avec l'augmentation de la taille du marché, du nombre de génériques pour un même original substituable et de l'économie relative entre l'original et le générique. Par contre, la diversification des formes galéniques et des tailles d'emballages au niveau de l'offre des médicaments originaux a des effets fortement négatifs sur la substitution générique (-7%). Le canton de domicile a aussi un impact notable sur la substitution et le canton du Tessin présente un taux plus bas (-26%) que le canton d'Argovie. Conclusion et perspectives Ce travail a montré qu'il y a encore un important potentiel d'économies à réaliser par la substitution générique, calculé à plus de 4% des dépenses pharmaceutiques prises en charge par l'AOS en ambulatoires. Une extrapolation à l'ensemble du marché suisse, qui doit être faite avec prudence, fait apparaître un potentiel d'économies de 127 millions pour les médicaments délivrés par les pharmacies en 2003. L'étude a mis en évidence un certain nombre de déterminants qui freinent la substitution générique, notamment la prescription par un médecin hospitalier. Sur ce point la prescription en DCI (dénomination commune internationale) pourrait favoriser la dispensation de génériques moins chers. Un taux de substitution plus faible est observé chez les patients âgés avec des traitements complexes. Ce constat peut être mis en relation avec la crainte d'avoir un traitement moins efficace ou moins bien supporté et les risques de confusion lors du passage d'un original substituable à un générique ou d'un générique à un autre générique. Sur ces éléments, l'indication claire et précise du nom de la substance, aussi bien sur les emballages des originaux substituables que sur ceux des génériques, pourrait rassurer les patients et diminuer les risques d'erreurs dans la prise des médicaments. Certaines précautions à prendre lors de la prescription de génériques sont reconnues, notamment pour les médicaments à faible marge thérapeutique, et des informations sur la bioéquivalence, régulièrement mises à jour et à disposition des professionnels, pourraient augmenter la confiance dans l'utilisation des génériques. Les industries pharmaceutiques préservent par différentes tactiques leurs parts de marché et notamment avec succès en introduisant de nouvelles formes galéniques juste avant l'expiration des brevets. Des directives complémentaires sur la fixation des prix pour le remboursement, en particulier l'introduction d'un prix de référence quelle que soit la forme galénique, pourraient diminuer l'effet de barrage des médicaments originaux. Les incitations économiques, telles que la franchise et les participations sont efficaces si l'on considère l'impact sur les taux de substitution. Leur effet global reste toutefois modeste et il serait nécessaire de mesurer concrètement l'impact de l'introduction en 2006 de la quote-part différenciée. Les différences de prix entre les originaux et les génériques exigées à 50% pour les gros marchés, c'est-à-dire de plus de 16 millions, devraient aussi avoir un impact qu'il serait opportun de mesurer.

Rôle de l'exercice dans l'approche multidisciplinaire de la lombalgie chronique

RÉSUMÉ L'exercice est utilisé dans le traitement de la lombalgie depuis plus de cent ans. La recherche dans ce domaine a commencé au milieu du XXème siècle puis s'est développée exponentiellement jusqu'à nos jours. La première étude de cette thèse a eu pour but de passer en revue cette abondante littérature scientifique. Il en est ressorti que l'exercice est un moyen efficace de prévention primaire et secondaire de la lombalgie. En tant que modalité de traitement, l'exercice permet de diminuer l'incapacité et la douleur et d'améliorer la condition physique et le statut professionnel des patients lombalgiques subaigus et chroniques. Parmi les caractéristiques de l'exercice, la supervision est essentielle. Des investigations ultérieures sont nécessaires afin d'identifier des sous-groupes de patients répondant favorablement à d'autres caractéristiques de l'exercice. L'exercice est souvent utilisé dans l'optique de maintenir les résultats obtenus à la suite d'un traitement, bien que peu d'études s'y soient penchées. La deuxième partie de cette thèse a eu pour objectifs d'évaluer l'efficacité d'un programme d'exercice (PE) suivi par des patients lombalgiques chroniques ayant complété une restauration fonctionnelle multidisciplinaire (RFM), en comparaison avec le suivi classique (SC) consistant simplement à encourager les patients à adopter un quotidien aussi actif que possible par la suite. Les résultats ont montré que les améliorations obtenues au terme de RFM étaient maintenues par les deux groupes à un an de suivi. Bien qu'aucune différence n'ait été obtenue entre les deux groupes, seul le groupe PE améliorait significativement l'incapacité et l'endurance isométrique des muscles du tronc. Une analyse économique a ensuite été réalisée afin d'évaluer la rentabilité de PE. L'évaluation de la qualité de vie des patients au terme de RFM et à un an de suivi permettait d'estimer les années de vie ajustées par leur qualité (QALYs) gagnées par chaque groupe. Les coûts directs (visites chez le médecin, spécialiste, physio, autres) et indirects (jours d'absence au travail) étaient estimés avant RFM et à un an de suivi à l'aide d'un agenda. Aucune différence significative n'était obtenue entre les groupes. Une mince différence de QALYs en faveur de PE ne se traduisait néanmoins pas en bénéfices mesurables. La recherche future devrait s'attacher à identifier un ou des sous-groupe(s) de patients pour lesquels SC ne permet pas de maintenir à long terme les améliorations obtenues au terme de RFM, et pour lesquels l'efficacité thérapeutique et la rentabilité économique de PE pourraient être accrues. ABSTRACT Exercise is used to treat low back pain for over a hundred years. Research in this area began in the mid-twentieth century and then grew exponentially until nowadays. The first study of this thesis was aimed to review this abundant scientific literature. It showed that exercise is effective in the primary and secondary prevention of low back pain. As a modality of treatment, exercise can reduce disability and pain and improve physical fitness and professional status of patients with subacute and chronic low back pain. Among different exercise characteristics, supervision is essential. Further investigations are needed to identify subgroups of patients responding positively to other characteristics of exercise. Exercise is often used as a post-treatment modality in order to maintain results over time, although only a few studies addressed this issue directly. The purpose of the second part of this thesis was to evaluate the effectiveness of an exercise program (EP) for patients with chronic low back pain who completed a functional multidisciplinary rehabilitation (FMR), compared to the routine follow-up (RF) which simply consisted of encouraging patients to adopt an active daily life thereafter. The results showed that improvements obtained at the end of FMR were maintained by both groups at one year follow-up. Although no difference was obtained between both groups, only the EP group significantly improved disability and isometric endurance of trunk muscles. An economic analysis was then carried out to assess the cost-effectiveness of EP. Based on the evaluation of patients' quality of life after FMR and at one year follow-up, an estimation of adjusted life years for their quality (QALYs) gained by each group was done. Direct costs (physician, specialist, physiotherapist, other therapists visits) and indirect costs (days off work) were measured before FMR and at one year follow-up using a cost diary. No significant difference was obtained between both groups. A slight difference in QALYs in favour of EP did yet not translate into measurable benefits. Future research should focus on identifying subgroups of patients for which RF is insufficient to reach long-term improvements after FMR, and for which the therapeutic effectiveness and cost-effectiveness of EP could be increased.

Prévention de l'abus de l'alcool en Valais : suggestions pour la suite de la campagne "Combien ?"

L'étude s'inscrit dans le cadre des actions de prévention de la consommation abusive d'alcool entreprises par la Ligue valaisanne contre les toxicomanies (LVT). Réalisée après la campagne d'affichage articulée autour des slogans "Combien ?" et "dégustez la modération !", elle a principalement pour objectif de documenter les habitudes de consommation de la population valaisanne et leur évolution récente ainsi que d'identifier les facteurs susceptibles d'exercer une influence positive ou négative sur la transition vers une consommation d'alcool articulée autour des pôles "qualité" et "modération". L'étude doit en outre servir à construire la suite des actions de prévention de la LVT dans une perspective de continuité par rapport aux messages diffusés précédemment : approfondissement, clarification, repérage des publics cible et des arguments les plus pertinents.

Role of genetic and social factors in modulating the efficiency of division of labour in social insects

Summary : Division of labour is one of the most fascinating aspects of social insects. The efficient allocation of individuals to a multitude of different tasks requires a dynamic adjustment in response to the demands of a changing environment. A considerable number of theoretical models have focussed on identifying the mechanisms allowing colonies to perform efficient task allocation. The large majority of these models are built on the observation that individuals in a colony vary in their propensity (response threshold) to perform different tasks. Since individuals with a low threshold for a given task stimulus are more likely to perform that task than individuals with a high threshold, infra-colony variation in individual thresholds results in colony division of labour. These theoretical models suggest that variation in individual thresholds is affected by the within-colony genetic diversity. However, the models have not considered the genetic architecture underlying the individual response thresholds. This is important because a better understanding of division of labour requires determining how genotypic variation relates to differences in infra-colony response threshold distributions. In this thesis, we investigated the combined influence on task allocation efficiency of both, the within-colony genetic variability (stemming from variation in the number of matings by queens) and the number of genes underlying the response thresholds. We used an agent-based simulator to model a situation where workers in a colony had to perform either a regulatory task (where the amount of a given food item in the colony had to be maintained within predefined bounds) or a foraging task (where the quantity of a second type of food item collected had to be the highest possible). The performance of colonies was a function of workers being able to perform both tasks efficiently. To study the effect of within-colony genetic diversity, we compared the performance of colonies with queens mated with varying number of males. On the other hand, the influence of genetic architecture was investigated by varying the number of loci underlying the response threshold of the foraging and regulatory tasks. Artificial evolution was used to evolve the allelic values underlying the tasks thresholds. The results revealed that multiple matings always translated into higher colony performance, whatever the number of loci encoding the thresholds of the regulatory and foraging tasks. However, the beneficial effect of additional matings was particularly important when the genetic architecture of queens comprised one or few genes for the foraging task's threshold. By contrast, higher number of genes encoding the foraging task reduced colony performance with the detrimental effect being stronger when queens had mated with several males. Finally, the number of genes determining the threshold for the regulatory task only had a minor but incremental effect on colony performance. Overall, our numerical experiments indicate the importance of considering the effects of queen mating frequency, genetic architecture underlying task thresholds and the type of task performed when investigating the factors regulating the efficiency of division of labour in social insects. In this thesis we also investigate the task allocation efficiency of response threshold models and compare them with neural networks. While response threshold models are widely used amongst theoretical biologists interested in division of labour in social insects, our simulation reveals that they perform poorly compared to a neural network model. A major shortcoming of response thresholds is that they fail at one of the most crucial requirement of division of labour, the ability of individuals in a colony to efficiently switch between tasks under varying environmental conditions. Moreover, the intrinsic properties of the threshold models are that they lead to a large proportion of idle workers. Our results highlight these limitations of the response threshold models and provide an adequate substitute. Altogether, the experiments presented in this thesis provide novel contributions to the understanding of how division of labour in social insects is influenced by queen mating frequency and genetic architecture underlying worker task thresholds. Moreover, the thesis also provides a novel model of the mechanisms underlying worker task allocation that maybe more generally applicable than the widely used response threshold models. Resumé : La répartition du travail est l'un des aspects les plus fascinants des insectes vivant en société. Une allocation efficace de la multitude de différentes tâches entre individus demande un ajustement dynamique afin de répondre aux exigences d'un environnement en constant changement. Un nombre considérable de modèles théoriques se sont attachés à identifier les mécanismes permettant aux colonies d'effectuer une allocation efficace des tâches. La grande majorité des ces modèles sont basés sur le constat que les individus d'une même colonie diffèrent dans leur propension (inclination à répondre) à effectuer différentes tâches. Etant donné que les individus possédant un faible seuil de réponse à un stimulus associé à une tâche donnée sont plus disposés à effectuer cette dernière que les individus possédant un seuil élevé, les différences de seuils parmi les individus vivant au sein d'une même colonie mènent à une certaine répartition du travail. Ces modèles théoriques suggèrent que la variation des seuils des individus est affectée par la diversité génétique propre à la colonie. Cependant, ces modèles ne considèrent pas la structure génétique qui est à la base des seuils de réponse individuels. Ceci est très important car une meilleure compréhension de la répartition du travail requière de déterminer de quelle manière les variations génotypiques sont associées aux différentes distributions de seuils de réponse à l'intérieur d'une même colonie. Dans le cadre de cette thèse, nous étudions l'influence combinée de la variabilité génétique d'une colonie (qui prend son origine dans la variation du nombre d'accouplements des reines) avec le nombre de gènes supportant les seuils de réponse, vis-à-vis de la performance de l'allocation des tâches. Nous avons utilisé un simulateur basé sur des agents pour modéliser une situation où les travailleurs d'une colonie devaient accomplir une tâche de régulation (1a quantité d'une nourriture donnée doit être maintenue à l'intérieur d'un certain intervalle) ou une tâche de recherche de nourriture (la quantité d'une certaine nourriture doit être accumulée autant que possible). Dans ce contexte, 'efficacité des colonies tient en partie des travailleurs qui sont capable d'effectuer les deux tâches de manière efficace. Pour étudier l'effet de la diversité génétique d'une colonie, nous comparons l'efficacité des colonies possédant des reines qui s'accouplent avec un nombre variant de mâles. D'autre part, l'influence de la structure génétique a été étudiée en variant le nombre de loci à la base du seuil de réponse des deux tâches de régulation et de recherche de nourriture. Une évolution artificielle a été réalisée pour évoluer les valeurs alléliques qui sont à l'origine de ces seuils de réponse. Les résultats ont révélé que de nombreux accouplements se traduisaient toujours en une plus grande performance de la colonie, quelque soit le nombre de loci encodant les seuils des tâches de régulation et de recherche de nourriture. Cependant, les effets bénéfiques d'accouplements additionnels ont été particulièrement important lorsque la structure génétique des reines comprenait un ou quelques gènes pour le seuil de réponse pour la tâche de recherche de nourriture. D'autre part, un nombre plus élevé de gènes encodant la tâche de recherche de nourriture a diminué la performance de la colonie avec un effet nuisible d'autant plus fort lorsque les reines s'accouplent avec plusieurs mâles. Finalement, le nombre de gènes déterminant le seuil pour la tâche de régulation eu seulement un effet mineur mais incrémental sur la performance de la colonie. Pour conclure, nos expériences numériques révèlent l'importance de considérer les effets associés à la fréquence d'accouplement des reines, à la structure génétique qui est à l'origine des seuils de réponse pour les tâches ainsi qu'au type de tâche effectué au moment d'étudier les facteurs qui régulent l'efficacité de la répartition du travail chez les insectes vivant en communauté. Dans cette thèse, nous étudions l'efficacité de l'allocation des tâches des modèles prenant en compte des seuils de réponses, et les comparons à des réseaux de neurones. Alors que les modèles basés sur des seuils de réponse sont couramment utilisés parmi les biologistes intéressés par la répartition des tâches chez les insectes vivant en société, notre simulation montre qu'ils se révèlent peu efficace comparé à un modèle faisant usage de réseaux de neurones. Un point faible majeur des seuils de réponse est qu'ils échouent sur un point crucial nécessaire à la répartition des tâches, la capacité des individus d'une colonie à commuter efficacement entre des tâches soumises à des conditions environnementales changeantes. De plus, les propriétés intrinsèques des modèles basés sur l'utilisation de seuils conduisent à de larges populations de travailleurs inactifs. Nos résultats mettent en évidence les limites de ces modèles basés sur l'utilisation de seuils et fournissent un substitut adéquat. Ensemble, les expériences présentées dans cette thèse fournissent de nouvelles contributions pour comprendre comment la répartition du travail chez les insectes vivant en société est influencée par la fréquence d'accouplements des reines ainsi que par la structure génétique qui est à l'origine, pour un travailleur, du seuil de réponse pour une tâche. De plus, cette thèse fournit également un nouveau modèle décrivant les mécanismes qui sont à l'origine de l'allocation des tâches entre travailleurs, mécanismes qui peuvent être appliqué de manière plus générale que ceux couramment utilisés et basés sur des seuils de réponse.