Inductive and Functional Types in Ludics

Ludics is a logical framework in which types/formulas are modelled by sets of terms with the same computational behaviour. This paper investigates the representation of inductive data types and functional types in ludics. We study their structure following a game semantics approach. Inductive types are interpreted as least fixed points, and we prove an internal completeness result giving an explicit construction for such fixed points. The interactive properties of the ludics interpretation of inductive and functional types are then studied. In particular, we identify which higher-order functions types fail to satisfy type safety, and we give a computational explanation

Types inductifs, fonctionnels et non-linéaires en ludique

This thesis investigates the types of ludics. Within the context of the Curry–Howard correspondence,l udics is a framework in which the dynamic aspects of both logic and programming can be studied. The basic objects, called designs, are untyped infinitary proofs that can also beseen as strategies from the perspective of game semantics, and a type or behaviour is a set of designs well-behaved with respect to interaction. We are interested in observing the interactive properties of behaviours. Our attention is particularly focused on behaviours representing the types of data and functions, and on non-linear behaviours which allow the duplication of objects. A new internal completeness result for infinite unions unveils the structure of inductive data types. Thanks to an analysis of the visitable paths, i.e., the possible execution traces, we prove that inductive and functional behaviours are regular, paving the way for a characterisation of MALL in ludics. We also show that a functional behaviour is pure, a property ensuring the safety of typing, if and only if it is not a type of functions taking functions as argument. Finally,we set the bases for a precise study of non-linearity in ludics by recovering a form of internal completeness and discussing the visitable paths.Cette thèse est consacrée à une exploration des types de la ludique. S’inscrivant dans un contexte marqué par la correspondance de Curry–Howard, la ludique est un cadre permettant d’étudier l’aspect dynamique de la logique et de la programmation. Les objets de base, appelés desseins, sont des preuves infinitaires non-typées qui peuvent également être vues comme des stratégies sous l’angle de la sémantique des jeux, et un type ou comportement est un ensemble de desseins se conduisant de la même manière du point de vue de l’interaction. On s’intéresse aux propriétés interactives des comportements. Notre attention se porte en particulier sur les comportements représentant les types de données et de fonctions, et sur les comportements non-linéaires qui permettent la duplication d’objets. Un nouveau résultat de complétude interne pour les unions infinies dévoile la structure des types de données inductifs. Grâce à une analyse des chemins visitables,c’est-à-dire des possibles traces d’exécution, on prouve que les comportements inductifs et fonctionnels sont réguliers, ouvrant la voie pour une caractérisation de MALL en ludique. On montre également qu’un comportement fonctionnel est pur, une propriété garantissant la sûreté du typage, si et seulement si ce n’est pas un type de fonctions prenant des fonctions en argument. Enfin, on pose les bases d’une étude précise de la non-linéarité en ludique en retrouvant une forme de complétude interne et en discutant des chemins visitables

Chemical Ecology of the toxic dinoflagellate Ostreopsis cf. ovata in N.W. Mediterranean Sea

Les microalgues toxiques sont connues pour produire un grand nombre de métabolites, dont les effets sur l’environnement demeurent relativement méconnus à ce jour. Dans ce contexte, le travail présenté ici s’est focalisé sur l’écologie chimique du dinoflagellé benthique toxique Ostreopsis cf. ovata en Méditerranée nord occidentale. Dans un premier temps, un suivi de l’abondance cellulaire d’O. cf. ovata sur les substrats biotiques (macroalgues) ainsi que dans la colonne d’eau, a été réalisé à différentes échelles de temps et d’espace, permettant de confirmer la nature tychoplanctonique de ce dinoflagellé. En raison de ces migrations journalières, il va donc impacter aussi bien les écosystèmes benthiques que planctoniques. Afin d’étudier les interactions qu’O. cf. ovata entretient avec son environnement au cours de ces différentes phases, nous avons évalué l’effet d’O. cf. ovata sur la survie, la croissance et le métabolisme secondaire de différents modèles biologiques incluant un compétiteur (diatomée) et plusieurs espèces de prédateurs directs (copépodes benthiques et planctoniques) et indirects (oursins) au cours d’analyses in situ et en laboratoire. Les suivis réalisés in situ et les expériences en laboratoire n’ont pas permis de mettre en évidence un effet néfaste d’O. cf ovata sur la physiologie et le comportement des oursins, suggérant que c’est l’hypoxie engendrée par les efflorescences d’O. cf. ovata qui est le facteur à l’origine des mortalités de masse d’invertébrés décrites en milieu naturel. En revanche, nos résultats montrent qu’O. cf. ovata impacte négativement la croissance des diatomées compétitrices, tandis que ces dernières inhibent en retour sa croissance et son efficacité photosynthétique. Concernant les interactions avec les copépodes, nos résultats montrent une réponse espèce-dépendante, avec en particulier un effet reprotoxique sur les copépodes benthiques. Afin d’analyser plus rapidement, facilement et de façon reproductible la toxicité des différentes souches d’O. cf. ovata ainsi que l’évolution de cette toxicité au cours d’une efflorescence, nous avons ensuite adapté à ce dinoflagellé un test de toxicité utilisant le crustacé Artemia fransciscana. Enfin, ces expérimentations ont été couplées à une approche métabolomique qui a permis d’étudier la nature des métabolites secondaires produits par O. cf ovata. Parmi ces métabolites, les toxines semblent participer aux interactions biotiques mises en évidences au cours des expériences décrites précédemment. En outre, nos résultats suggèrent que d’autres métabolites, dont la nature n’est pas encore connue, contribuent également à l’écologie chimique de cette espèce. En conclusion, notre travail montre qu’O. cf. ovata, par la récurrence de ses efflorescences, sa nature tychoplanctonique, l’abondance et la diversité des métabolites secondaires qu’il produit, s’avère être un excellent modèle pour étudier l’écologie chimique des microalgues marines toxiques.Toxic microalgae are known to produce a large panel of secondary metabolites whose effect on the environment remains so far poorly understood. To better understand this ecological problematic, this thesis aimed to decipher the chemical ecology of the benthic, toxic dinoflagellate Ostreopsis cf. ovata in the Northern Occidental Mediterranean Sea. First, we realized a monitoring of O. cf. ovata abundances on biotic substrates (macroalgae) and in the water column to confirme the tychoplanctonic lifestyle of O. cf. ovata, meaning that this dinoflagellate alternatively switches between benthic and planktonic phase within a single day. Because of these daily changes, it thus impacts both benthic and planktonic ecosystems. In order to study the interactions between O. cf. ovata and its environment during both benthic and planktonic phases, we evaluated its impact on survival, growth, and metabolome of various biologic models, including competitors (diatoms), several direct (benthic and planktonic copepods) and indirect (sea urchins) predators during in situ and laboratory assays. Both in situ and laboratory monitoring could not reveal any effect of O. cf. ovata on the physiology and behavior of sea urchins, suggesting that the invertebrate mass mortality episodes that have been previously documented rather result of the hypoxia linked to O. cf ovata blooms. By contrast, our results showed that O. cf. ovata inhibits the growth of competitor diatoms, while the later in return inhibits photosynthetic efficiency and growth of O. cf. ovata. Finally, our results exhibited species-related effects on copepods, with most importantly reprotoxic effects on benthic species. To further analyze toxic effects of O. cf. ovata strains during blooms in a faster, easier and steadier way, we then adapted to this dinoflagellate an Artemia fransciscana based toxicity assay. Finally, this work was complemented by a metabolomic approach, which allowed us to identify the nature of the secondary metabolites produced by O. cf. ovata. Among these metabolites, toxins are likely to take part in the biological interactions mentioned above. In addition, our results further suggested that other metabolites of unknown nature also contribute to the chemical ecology of this species. In sum, our work demonstrates that O. cf. ovata is a valuable biological model to study chemical ecology of toxic marine microalgae, because of its frequent blooms, its tychoplanctonic lifestyle as well as the great diversity of secondary metabolites it produces

Ecologie chimique du dinoflagellé toxique Ostreopsis cf. ovata en Méditerranée Nord Occidentale

Toxic microalgae are known to produce a large panel of secondary metabolites whose effect on the environment remains so far poorly understood. To better understand this ecological problematic, this thesis aimed to decipher the chemical ecology of the benthic, toxic dinoflagellate Ostreopsis cf. ovata in the Northern Occidental Mediterranean Sea. First, we realized a monitoring of O. cf. ovata abundances on biotic substrates (macroalgae) and in the water column to confirme the tychoplanctonic lifestyle of O. cf. ovata, meaning that this dinoflagellate alternatively switches between benthic and planktonic phase within a single day. Because of these daily changes, it thus impacts both benthic and planktonic ecosystems. In order to study the interactions between O. cf. ovata and its environment during both benthic and planktonic phases, we evaluated its impact on survival, growth, and metabolome of various biologic models, including competitors (diatoms), several direct (benthic and planktonic copepods) and indirect (sea urchins) predators during in situ and laboratory assays. Both in situ and laboratory monitoring could not reveal any effect of O. cf. ovata on the physiology and behavior of sea urchins, suggesting that the invertebrate mass mortality episodes that have been previously documented rather result of the hypoxia linked to O. cf ovata blooms. By contrast, our results showed that O. cf. ovata inhibits the growth of competitor diatoms, while the later in return inhibits photosynthetic efficiency and growth of O. cf. ovata. Finally, our results exhibited species-related effects on copepods, with most importantly reprotoxic effects on benthic species. To further analyze toxic effects of O. cf. ovata strains during blooms in a faster, easier and steadier way, we then adapted to this dinoflagellate an Artemia fransciscana based toxicity assay. Finally, this work was complemented by a metabolomic approach, which allowed us to identify the nature of the secondary metabolites produced by O. cf. ovata. Among these metabolites, toxins are likely to take part in the biological interactions mentioned above. In addition, our results further suggested that other metabolites of unknown nature also contribute to the chemical ecology of this species. In sum, our work demonstrates that O. cf. ovata is a valuable biological model to study chemical ecology of toxic marine microalgae, because of its frequent blooms, its tychoplanctonic lifestyle as well as the great diversity of secondary metabolites it produces.Les microalgues toxiques sont connues pour produire un grand nombre de métabolites, dont les effets sur l’environnement demeurent relativement méconnus à ce jour. Dans ce contexte, le travail présenté ici s’est focalisé sur l’écologie chimique du dinoflagellé benthique toxique Ostreopsis cf. ovata en Méditerranée nord occidentale. Dans un premier temps, un suivi de l’abondance cellulaire d’O. cf. ovata sur les substrats biotiques (macroalgues) ainsi que dans la colonne d’eau, a été réalisé à différentes échelles de temps et d’espace, permettant de confirmer la nature tychoplanctonique de ce dinoflagellé. En raison de ces migrations journalières, il va donc impacter aussi bien les écosystèmes benthiques que planctoniques. Afin d’étudier les interactions qu’O. cf. ovata entretient avec son environnement au cours de ces différentes phases, nous avons évalué l’effet d’O. cf. ovata sur la survie, la croissance et le métabolisme secondaire de différents modèles biologiques incluant un compétiteur (diatomée) et plusieurs espèces de prédateurs directs (copépodes benthiques et planctoniques) et indirects (oursins) au cours d’analyses in situ et en laboratoire. Les suivis réalisés in situ et les expériences en laboratoire n’ont pas permis de mettre en évidence un effet néfaste d’O. cf ovata sur la physiologie et le comportement des oursins, suggérant que c’est l’hypoxie engendrée par les efflorescences d’O. cf. ovata qui est le facteur à l’origine des mortalités de masse d’invertébrés décrites en milieu naturel. En revanche, nos résultats montrent qu’O. cf. ovata impacte négativement la croissance des diatomées compétitrices, tandis que ces dernières inhibent en retour sa croissance et son efficacité photosynthétique. Concernant les interactions avec les copépodes, nos résultats montrent une réponse espèce-dépendante, avec en particulier un effet reprotoxique sur les copépodes benthiques. Afin d’analyser plus rapidement, facilement et de façon reproductible la toxicité des différentes souches d’O. cf. ovata ainsi que l’évolution de cette toxicité au cours d’une efflorescence, nous avons ensuite adapté à ce dinoflagellé un test de toxicité utilisant le crustacé Artemia fransciscana. Enfin, ces expérimentations ont été couplées à une approche métabolomique qui a permis d’étudier la nature des métabolites secondaires produits par O. cf ovata. Parmi ces métabolites, les toxines semblent participer aux interactions biotiques mises en évidences au cours des expériences décrites précédemment. En outre, nos résultats suggèrent que d’autres métabolites, dont la nature n’est pas encore connue, contribuent également à l’écologie chimique de cette espèce. En conclusion, notre travail montre qu’O. cf. ovata, par la récurrence de ses efflorescences, sa nature tychoplanctonique, l’abondance et la diversité des métabolites secondaires qu’il produit, s’avère être un excellent modèle pour étudier l’écologie chimique des microalgues marines toxiques

HYDROCÉPHALIE ET CARDIOPATHIE HÉRÉDITAIRES EN RACE BOVINE LIMOUSINE

International audienc

Chemical Ecology of the Benthic Dinoflagellate Genus Ostreopsis: Review of Progress and Future Directions

International audienceThe genus Ostreopsis includes some species that produce high biomass blooms and/or synthesize toxic compounds that can be transferred through the marine food webs or aerosolized causing ecological, human health and socioeconomic impacts. Ostreopsis species are increasing their biogeographic distribution from tropical to more temperate waters and causing recurrent blooms in certain coastal areas, thus constituting an emerging concern worldwide. The proliferation capacity of Ostreopsis is due to a complex and poorly understood combination of multiple factors, and may be a paradigm of chemical ecology reviewed here. A first section summarizes the basic knowledge on the different Ostreopsis species, the toxins they produce and the described foodborne and airborne effects of Ostreopsis toxins on humans. Secondly, direct and indirect interactions between Ostreopsis species and their environment are reviewed. Mucopolysaccharide substances produced by the cells to attach to different substrates appear to be a key element on the chemical ecology and requires further study. However, this research is challenged by technical limitations to conduct ecologically realistic and harmonized studies where organisms can be in direct contact with Ostreopsis cells, their mucus and/or the released extracellular toxic compounds. Understanding the transfer mechanisms of these substances within the food web, potentially affecting humans is critical and requires further study with new analytical tools. Still, the progress in knowledge achieved in the last years, combined with experimental and field studies using cutting edge methods will facilitate to address the open questions on the chemical ecology of Ostreopsis and understand its bloom dynamics now, and under future climate and anthropogenic change scenarios