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THÈSE DE DOCTORAT
DE
L’UNIVERSITÉ PIERRE ET MARIE CURIE
École doctorale de chimie physique et chimie analytique de Paris Centre
Présentée par
Denis COTTINET
Pour obtenir le grade de
DOCTEUR de l’UNIVERSITÉ PIERRE ET MARIE CURIE
Sujet de thèse :
Diversité phénotypique et adaptation chez Escherichia coli
étudiées en millifluidique digitale
Soutenue le 11 décembre 2013 devant le jury composé de :
Mme Nicole COTTE-PATTAT Rapportrice
M. Erick DENAMUR Rapporteur
M. Jean-François JOANNY Président du jury
M. Paul RAINEY Examinateur
M. Arjan DE VISSER Examinateur
M. Matthieu JULES Examinateur
M. Jérôme BIBETTE Directeur de thèse
M. Jean BAUDRY Co-Directeur de thèse

Remerciements
Cette thèse est terminée je suis ravi du chemin parcouru. Ce bonheur tiens nécessairement à un peu
d’autosatisfaction, avouons le, mais surtout à tout ce que j’ai reçu des personnes qui m’ont
entourées et que j’ai rencontrées pendant ces trois ans. Alors je voudrais essayer de toutes les
nommer et remercier.
En premier lieu, je remercie Jérôme Bibette pour m’avoir accueilli au LCMD en stage de master dès
février 2010 puis pour les trois ans de doctorats. En tant que directeur de thèse ces conseils et sa
vision du sujet ont évidemment été très importants. Mais la confiance et l’autonomie qu’il accorde
volontiers m’ont fait progresser sur le plan personnel, et les succès obtenus ou observés au
laboratoire m’ont rendu plus optimiste et plus ambitieux.
Autant que mon directeur de thèse, Jean Baudry a joué un rôle important dans ma formation durant
les quatre années passées au laboratoire. Sa curiosité scientifique extrêmement vaste et sa passion
pour les méthodes de mesures pertinentes et innovantes sont contagieuses et je lui suis
reconnaissant de me les avoir transmis au moins en partie. Dans le cadre de ma mission doctorale
d’enseignement, je le remercie de m’avoir fait confiance pour les TP de microscopie en Master 2 car
c’est une expérience d’enseignement très enrichissante.
Je remercie Florence Condamine, technicienne au LCMD, pour son travail d’organisation et de
maintenance au laboratoire qui nous permet de travailler dans des conditions exceptionnelles. Mais
je remercie surtout Florence pour les expériences qu’elle a réalisée pour ma thèse et l’enthousiasme
qu’elle a manifestée. Certaines discussions et certaines de ces exigences méthodologiques m’ont fait
grandement progresser.
Je remercie également Nicolas Bremond qui a suivi mes travaux de loin mais qui à chaque fois que je
l’ai sollicité sur des questions scientifiques ou professionnelles a toujours été disponible et a apporté
un avis extérieur très précieux.
Mon jury de thèse a également contribué à ma thèse en portant un regard critique et constructif sur
ce travail de physico-chimiste en microbiologie et je l’en remercie : Jean-François Joanny pour
m’avoir fait l’honneur de présider ce jury, Erick Denamur et Nicole Cotte-Pattat pour avoir accepté le

travail de rapporteur avec curiosité, Matthieu Jules pour sa disponibilité et son intérêt au moment de
constituer ce jury, Arjan de Visser et Paul Rainey pour les raisons détaillées ci-après.
Tout d’abord, je remercie Arjan pour ses conseils et son soutien lorsque j’ai commencé sur ce sujet
sans rien connaître en microbiologie. Il a joué un rôle de « phare », distant mais indispensable pour
ce repéré et garder le cap. Il est pour moi un encadrant à part entière et sa présence le jour de ma
soutenance m’a fait très plaisir. Je garde le souvenir d’une semaine formidable passée à Wageningen,
qui sans pouvoir désigner précisément comment m’a véritablement permis de me saisir de mon
sujet. Je remercie Merijn Salverda pour son accueil à cette occasion.
Je remercie également Paul Rainey pour l’honneur qu’il m’a fait en prenant part à mon jury et pour
les discussions dans le dernier mois de ma thèse.
Au cours de ma thèse j’ai bénéficié des conseils avisés et de l’aide précieuse de nombreuses
personnes pour apprendre la biologie et utiliser ses techniques. Je remercie Joelle Vinh, Yann Verdier
et Iman Haddad du SMPB à l’ESPCI pour leur soutien et leur patience pour la caractérisation sur le
gène ag43 et le plaisir que j’ai eu à travailler avec eux. J’ai rencontré Christophe Beloin de l’Institut
Pasteur par hasard, mais j’aurais pu et dû le sollicité plutôt au sujet du gène ag43. Son intérêt et ses
conseils sur ce thème m’ont indéniablement permis de franchir un des caps qui font l’avancement
d’une thèse. Clément Nizak, invité au laboratoire de Biochimie (LBC) de l’ESPCI, m’a lui fait profiter
de son expérience et de sa connaissance de la communauté scientifique nationale et internationale
au sein de laquelle ce travail de thèse s’inscrit. Je remercie Andrew Griffith pour le regard extérieur
positif qu’il a porté régulièrement sur mon travail. Enfin je suis content de signaler le rôle particulier
de Pierre Sivadon et Régis Grimaud de l’IPREM à Pau. Ils sont les premiers avoir suggéré l’implication
de variations de phases comme celle d’ag43 dans nos résultats sur la diversité phénotypique, je les
remercie pour le temps qu’il nous ont fait gagner à ce moment là et pour le plaisir que j’ai eu à
travailler en marge de ma thèse sur leur problématique.
Je remercie toutes les personnes qui ont fait de la millifluidique au laboratoire car nous avons
partagé et partageons nos problématiques expérimentales ce qui est très agréable et fait souvent
gagner un temps précieux. Fabien et Larysa ont été les pionniers de la millifluidique au LCMD. Wang
et Laurent ont considérablement intégré le dispositif et le programme de pilotage. Je remercie
Laurent également pour m’avoir accueilli en stage de master et m’avoir parfaitement préparer à ce
moment là aux trois années de thèse qui ont suivi, mais aussi pour le meneur et animateur qu’il est
au travail, auprès duquel on ne peut que cultiver l’optimisme et l’ambition.Shima, Jairo et Lianmei
ont aborder des thèmes différents avec la technologie millifluidique et les échanges sur nos
expériences respectives ont été source d’inspiration et de motivation dans une ambiance très
agréables.
J’ai beaucoup apprécié de travailler avec les stagiaires qui sont passés pour quelques mois au
laboratoire sur des sujets variés en marge de ma thèse car on ne peut pas faire tout le temps la
même chose : Sarah Abidh, Ernest Mordret, Christoph Kleinschmidt, François Mazuel, Alexis
Mazurier, Mélanie Jacquet et Joshua Ricouvier.
Les rôles de Lise, pour l’administratif et Jean-Yves pour la maintenance et l’entretien sont
évidemment indispensables. Ils les remplissent d’une manière qui force l’admiration mais surtout je
retiens qu’en plus ce sont des personnes agréables qui ont et vous donne chaque fois le sourire.

Au laboratoire, l’entraide et la convivialité sont des atouts précieux qui dépendent de toutes les
personnes présentent, et pendant les quatre années passées au LCMD je n’ai eu que des bons
moments.
Je pense en particulier à Damien et Donatien qui m’ont accepté dans leur bureau tout ce temps, ont
élevé ma culture tennistique, ont répondu à mes questions bêtes avec leur bienveillance et à mes
questions moins bêtes avec leur talent, et ils m’ont évité de sombrer totalement dans la biologie en
me donnant à l’occasion quelques morceaux de physique et physico-chimie à mettre dans mon café.
Je remercie toutes les autres personnes de notre bureau qui ont contribué à en faire un lieu de
travail très agréable : Rory, Lianmei, Fanny et Christoph.
Je n’oublie pas les irréductibles du restaurant universitaire avec qui j’ai pris quasiment tous mes
déjeuners : Leslie, Hugo, Perrine, puis Leopold et Guillaume. Certains de ces déjeuners sont
mémorables et tous étaient une coupure agréable, merci pour votre patience quand on attendait
plus que moi… Merci à Kevin pour sa présence occasionnelle et sympathique pour m’avoir permis,
peut être malgré lui, de tenir mon objectif de soutenir ma thèse en 2013.
Enfin à tous ceux que j’ai côtoyé au laboratoire au fil de ces 4 années : Geneviève, Rachid, Julie G.,
Jean-Daniel, Meriem, Anette, Nicolas, Julie B., Kevin, Vlasis, Laurie, Céline , Gabrielle, Juliette,
Edouard, Emmanuelle, Claire, Gwénaëlle, Audrey, et Florence A. : merci !
Je remercie tous mes amis de l’ESPCI, mes amis du lycée. Je remercie Jérémie Fredj et Thomas
Leclercq. J’ai une pensée pour mes professeurs, en particulier M. Liot et Mme Travelet.
Je remercie mes parents et ma sœur pour leur soutien inconditionnel tout au long de mes études et
surtout pour tout ce qu’ils m’ont donné depuis 28 ans.
Je remercie Sandra, pour m’avoir encouragé, pour avoir fait le choix difficile d’être celle qui s’éloigne
pour le travail, pour avoir pris le train plus souvent qu’à son tour, et pour être à mes côtés au
moment d’avancer vers de nouveaux projets.
À Clément Champlon