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Le travail de recherche exposé dans cette thèse, montre dans la premier partie la mise en oeuvre de la méthode d'émulsification pour la préparation de petits agrégats de forme anisotrope monodisperse et de forme géométrique bien définie et on a montré que la maîtrise des paramètres de la formulation permet la sélection et la production d'un maximum d'agrégats de formes données (dimère, trimère, tétramère). On a montré la faisabilité et la possibilité d'assembler tête-tête les différents types d'agrégats de façon organisée et directionnelle, grâce à la fonctionnalisation des têtes des agrégats, avec des fonctions réactives utilisant la force d'adhésion spécifique (couple biotine/streptavidine). En deuxième partie, on a fait intervenir des forces magnétiques pour forcer et accélérer le processus d'assemblage par rapport à des forces spécifiques qui sont basées sur les effets de diffusion ; on a montré la formation de chaînes colloïdales de structure variable avec la mise en évidence des effets de relaxation sur les chaînes, rotation et torsion, qui dépendent de l'intensité de champ appliqué et de la morphologie des particules (Janus avec une partie magnétique, doublets avec un anneau). Enfin, nous avons conçu des doublets asymétriques avec des anneaux magnétiques qui engendrent la formation de chaînes chirales sous forme d'hélice. Et on a mis en évidence l'analogie entre les colloïdes et les macromolécules sur le plan structural par un simple auto-assemblage.

Le domaine de l’évolution dirigée regroupe des approches technologiques s’inspirant, en laboratoire et à l’échelle moléculaire, de l’évolution Darwinienne. Grâce à des algorithmes moléculaires stochastiques, on peut ainsi améliorer des protéines existantes ou même créer de nouvelles protéines. Dans une première partie, les différentes façons de générer de la diversité génétique sont introduites, ainsi que notre contribution au développement d’une technologie de mutagenèse dirigée très haut débit (MM). En particulier, deux variants deMMsont présentés :MMC, une méthode utilisant de très larges banques d’oligonucléotides synthétisés en parallèle sur des puces à ADN et MMS, une méthode de recombinaison in vitro circulaire simple et efficace. Dans une deuxième partie, après avoir rappellé les différentes modalités de tri des protéines améliorées, on présente notre contribution au domaine naissant et prometteur du criblage haut-débit en émulsion d’activité catalytique . On décrit les premières étapes de la validation d’une méthode de criblage bidimensionnel d’une émulsion inverse cristallisable. Appliquée à l’évolution moléculaire, cette nouvelle technologie pourrait permettre d’augmenter de plusieurs ordres de grandeur le débit des meilleures techniques actuelles par cytométrie de flux. Sont également évoquées, dans une troisième partie, d’autres applications de cette technique de criblage à plat d’émulsions cristallisées dans le domaine du diagnostic et pour l’analyse du cycle cellulaire