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Dissertations / Theses on the topic 'Dynamique des gènes proneuraux'
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Kim, Jang-Mi. "Quantitative live imaging analysis of proneural factor dynamics during lateral inhibition in Drosophila." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2022. https://accesdistant.sorbonne-universite.fr/login?url=https://theses-intra.sorbonne-universite.fr/2022SORUS585.pdf.
Full textAbstract:
L’inhibition latérale par Notch est un mécanisme bien conservé au sein des espèces qui permet la formation de pattern de destins cellulaires1. Dans de nombreux tissus, la signalisation intercellulaire entre Delta et Notch coordonne dans le temps et l’espace des décisions de destin cellulaire binaires dont l’origine est proposée stochastique. Dans le contexte du développement des organes sensoriels chez la Drosophile, il a été proposé que la rupture de symétrie entre cellules équipotentes dépendait de fluctuations aléatoires dans le niveau d’expression de Delta/Notch2 (ou d’un de ses régulateurs en amont, par exemple YAP1 dans l’intestin de la souris3), avec des petites différences qui sont amplifiées et stabilisées pour générer des destins distincts. La décision cellulaire stochastique médiée par Notch peut aussi être biaisée par des facteurs intrinsèques (par exemple, l’histoire de la cellule4) ou des facteurs extrinsèques. Bien que l’inhibition latérale ait été largement étudiée dans de nombreux contextes développementaux, il manque toujours une analyse détaillée in vivo de la dynamique de l’acquisition du destin cellulaire et des signaux régulant cette décision. Ici, nous avons utilisé une approche quantitative d’imagerie en temps réel pour étudier la dynamique de spécification des organes sensoriels dans l’abdomen de la drosophile. Pour suivre la compétence des cellules à s’engager dans le destin neural et devenir une cellule précurseur des organes sensoriels (SOP), nous avons utilisé l’accumulation du facteur de transcription Scute, un régulateur majeur de la formation des organes sensoriels dans l’abdomen. Pour visionner Scute directement dans les pupes en développement, nous avons utilisé des pupes exprimant la protéine Scute taguée par une GFP. Nous avons généré des films haute résolution dans le temps et l’espace puis nous avons segmenté et traqué tous les noyaux grâce un pipeline personnalisé. Nous avons ainsi pu étudier quantitativement la dynamique de l’expression de Scute dans toutes les cellules. Après avoir défini un index de différence de destin cellulaire (FDI), nous avons trouvé que la rupture de symétrie était détectée tôt, quand les cellules exprimaient encore un niveau faible et hétérogène de Scute. Quelques rares cas de résolution tardive ont été observés c’est-à-dire quand deux cellules voisines accumulent toutes les deux un fort niveau de Scute avant d’être séparées. Il est aussi intéressant de noter que le niveau de Scute n’a pas rapidement diminué dans les cellules non sélectionnées, immédiatement après la rupture de symétrie. D’autre part, nous avons trouvé une corrélation positive entre la pente du FDI après la rupture de symétrie et l’hétérogénéité intercellulaire mesurée dans le niveau de Scute mais il reste à démontrer si l’augmentation de l’hétérogénéité est causalement liée à la rupture de symétrie. Nous avons ensuite voulu savoir si cette décision cellulaire stochastique était biaisée par l’ordre de naissance (comme proposé dans le contexte de décision AC/VU chez le C. elegans4) ou par la taille et la géométrie des contacts cellulaires (comme suggéré par une modélisation5). Nous avons trouvé qu’aucun des deux biais ne semblait influencer la décision cellulaire binaire médiée par Notch dans l’abdomen de la Drosophile. En conclusion, nos données d’imagerie fournissent une analyse quantitative détaillée de la dynamique des proneuraux pendant l’inhibition latérale chez la DrosophileLateral inhibition by Notch is a conserved mechanism that regulates the formation of regular patterns of cell fates1. In many tissues, intercellular Delta-Notch signaling coordinates in time and space binary fate decisions thought to be stochastic. In the context of sensory organ development in Drosophila, it has been proposed that fate symmetry breaking between equipotent cells relies on random fluctuations in the level of Delta/Notch2 (or one of their upstream regulators, e.g. YAP1 in the mouse gut3), with small differences being amplified and stabilized to generate distinct fates. Notch-mediated stochastic fate choices may also be biased by intrinsic, i.e. cell history4, or extrinsic factors. Although lateral inhibition has been extensively studied in many developmental contexts, a detailed in vivo analysis of fate and signaling dynamics is still lacking. Here, we used a quantitative live imaging approach to study the dynamics of sensory organ fate specification in the Drosophila abdomen. The accumulation of the transcription factor Scute (Sc), a key regulator of sensory organ formation in the abdomen, was used as a proxy to monitor proneural competence and SOP fate acquisition in developing pupae expressing GFP-tagged Sc. We generated high spatial and temporal resolution movies and segmented/tracked all nuclei using a custom-made pipeline. This allowed us to quantitatively study Sc dynamics in all cells. Having defined a fate difference index (FDI), we found that symmetry breaking can be detected early, when cells expressed very low and heterogeneous levels of Sc. We also observed rare cases of late fate resolution, e.g. when two cells close to each other accumulate high levels of GFP-Scute before being pulled away from each other. Interestingly, we did not observe a rapid decrease in GFP-Sc levels in non-selected cells right after symmetry breaking. Also, the rate of change of FDI values after symmetry breaking appeared to positively correlate with cell-to-cell heterogeneity in Sc levels. Whether increased heterogeneity is causally linked to symmetry breaking remains to be tested. We next addressed if this stochastic fate decision is biased by birth order (as proposed in the context of the AC/VU decision in worms4) or by the size and geometry of cell-cell contacts (as modeling suggested5). We found that neither appeared to significantly influence Notch-mediated binary fate decisions in the Drosophila abdomen. In conclusion, our live imaging data provide a detailed analysis of proneural dynamics during lateral inhibition in Drosophila
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Foissac, Sylvain. "Localisation de gènes et variants par intégration d'informations." Toulouse 3, 2004. http://www.theses.fr/2004TOU30207.
Full textAbstract:
L'exploitation des données issues des projets de séquençage des génomes représente un enjeu majeur de la biologie moderne et de la bioinformatique. Une étape déterminante du processus d'annotation est la localisation dans les séquences d'ADN des gènes codant pour des protéines. Le travail réalisé dans le cadre de cette thèse se base sur un logiciel de détection de gènes (EuGène) qui intèges des informations multiples au sein d'un modèle non probabiliste représentant sous la forme d'un graphe (DAG) l'ensemble des structures géniques potentielles d'une séquence ADN. Une méthode d'estimation des paramètres du modèle basée sur une procédure d'optimisation stochastique des performances a permis la prise en compte de nouvelles informations, comme des données d'homologie inter- et intra-génomique. Le problème de la prédiction de variants d'épissage alternatif est également traité, grâce à une nouvelle méthode intégrant les approches intrinsèques et extrinsèquesAs more genomes are sequenced, the exact localisation of protein-coding genes in genomic DNA sequences is a major challenge in bioinformatics and modern biology. This work is based on a gene finding software (EuGène) that integrates several sources of information in a non-probabilistic graph-based gene structure model (DAG). A weighting parameters estimation method based on a stochastic optimization process has been designed to allow the incorporation of new types of data, like inter- and intra-genomic homology information. The problem of predicting several alternatively spliced variants for one gene has also been adressed by including a transcript data analysis into the global gene finding process, resulting in a new extrinsic/intrinsic integrative approach
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Le, Greneur Coralie. "Dynamique d'expression et rôle du gène Otx2 au cours du développement du cervelet." Nice, 2011. http://www.theses.fr/2011NICE4117.
Full textAbstract:
Au cours du développement du système nerveux central, les facteurs de transcription contrôlent l’activité d’un répertoire de gènes cibles de manière spatio-temporelle et orchestrent ainsi la formation de structures fonctionnelles spécialisées. Parmi les gènes codant de tels facteurs, le gène Otx2 joue un rôle important dans la formation et la spécification des régions antérieures du cerveau tout au long du développement embryonnaire. Le gène Otx2 est également actif dans le cervelet, structure responsable de la coordination fine des mouvements. Les expériences d’invalidation de ce gène ont montré que son expression est nécessaire à la formation du cervelet. De plus, de nombreux médulloblastomes, tumeurs cérébrales les plus courantes chez l’enfant, présentent une surexpression ou une amplification du gène Otx2. Une régulation fine du niveau d’expression du gène Otx2 est donc importante pour le développement normal du cervelet. Nous avons cherché à comprendre de quelle façon le gène Otx2 est impliqué dans le développement du cervelet. Afin de mieux aborder son rôle, la dynamique d’expression de la protéine Otx2 a tout d’abord été analysée tout au long du développement du cervelet. Nos résultats montrent qu’il est actif dans les précurseurs des cellules granulaires de la région postérieure dès E13. 5, soit au début du développement du cervelet, et que son expression persiste dans les cellules granulaires chez l’adulte. Ensuite, le destin des descendants des précurseurs Otx2-positifs a été étudié. Ces analyses ont révélé que le gène Otx2 est exprimé par ces précurseurs au cours du développement précoce du cervelet avant qu’ils ne soient localisés dans la lèvre rhombique, l’épithélium germinatif à l’origine notamment des cellules granulaires. Ce résultat ouvre des perspectives intéressantes puisque l’origine des cellules constituant la lèvre rhombique est pour l’heure inconnue. Enfin, le rôle du gène Otx2 dans les précurseurs des cellules granulaires au cours du développement tardif du cervelet a été abordé par une stratégie d’invalidation conditionnelle du gène. Ces expériences montrent que la perte du gène Otx2 entraîne une hypoplasie de la région postérieure du cervelet. Ce phénotype est la conséquence d’une dérégulation du développement des précurseurs des cellules granulaires. Nos travaux ont permis de raffiner les connaissances sur la dynamique d’expression du gène Otx2 et de mieux appréhender son rôle dans le développement de la région postérieure du cerveletDuring development of the central nervous system, transcription factors control the activity of various genes in space and time and choreograph the formation of specialized functional structures. Among genes coding for such factors, the Otx2 gene plays an important role during the formation and specification of anterior regions of the brain throughout embryonic development. Otx2 is also expressed in the cerebellum, a structure responsible for fine motor coordination? Conditional knockout of Otx2 gene revealed that its expression is needed for proper cerebellum development. Moreover, medulloblastomas, the most common cerebral tumours in children and that affects the cerebellum, often show an overexpression or an amplification of the Otx2 gene. Thus a thight regulation of Otx2 expression level is important during cerebellum development. Our aim was to understand how Otx2is involved in cerebellar development? First, the dynamics of Otx2 protein expression was analyzed throughout development of the cerebellum. Our results show that the protein is expressed in granule cell precursors of the posterior region from E13. 5 on, at the beginning of cerebellum formation, and that this expression persists in granule cells at the adult stage. Then, we analyzed the fate of Otx2-positivze precursors. These analyses revealed that during early development, Otx2 is expressed in precursors before they reach the rhombic lip, the germinal epithelium producing notably granule cells. This result opens exciting perspectives since origin the cells that constitute the rhombic lip is unknown. Finally, the role of Otx2 in granule cell precursors during the late phase of cerebellum formation has been studied using a conditional knockout strategy. These experiments show that inactivation of Otx2 leads to hypoplasia of the posterior region of the cerebellum. This phenotype is linked to deregulation of granule cell precursor’s development shortly after loss of Otx2. Our studies refine our knowledge of the dynamics of Otx2 gene expression and improve our understanding of its role during the development of the posterior region of the cerebellum
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Causse, Sébastien. "Etude de la dynamique d'activation de la transcription des gènes par l'ARN Polymerase2." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00824828.
Full textAbstract:
Un des aspects essentiels du vivant est la capacité de controler spatialement et temporellement l'expression génétique, et ce d'une façon très précise. La portion transcrite du génôme de chaque être vivant varie continuellement en fonction du temps, mais est également dictée par l'environnement de la cellule, qu'elle soit d'organisme unicellulaire, pluricellulaire, prokaryote ou eukaryote. Un défaut dans le contrôle de la transcription peut avoir des conséquences particulièrement dangereuses, allant de la mort cellulaire à la prolifération non contrôlée, en passant par les cas de réponses inadaptées à un signal environnant, par exemple certains diabètes. La transcription est la première étape de l'expression génétique. A ce titre ce processus a été fortement étudié, sous de très nombreux aspects. Notamment, la dynamique et le contrôle de la transcription a été l'objet de nombreuses recherches in vitro et in vivo. Cependant, de très nombreuses questions demeurent, en particulier en ce qui concerne le contrôle dynamique de l'activation de la transcription. Cette thèse récapitule mes 4 dernières années de travail dans ce domaine. Nous avons choisi de mener une étude de la transcription axée quasi-exclusivement sur des techniques de pointe en microscopie à fluorescence. En effet, la microscopie offre la possibilité d'étudier in vivo un phénomène avec une résolution temporelle inaccessible par d'autres moyens. Par ailleurs, la microscopie permet également de franchir la barrière du " biais de moyenne " qui existe lorsque l'on étudie un échantillon. Cela devient possible tout simplement parce que la microscopie permet d'étudier chaque cellule d'un même échantillon de façon indépendante, permettant ainsi d'étudier les disparités au sein même d'un éhantillon, et notamment d'observer des phénomènes exceptionnels qui seraient passés inaperçus avec des methodes biochimiques. Cette thèse decrit les methodologies qui ont été développées durant ces 4 dernières années, les résultats que ces nouvelles techniques nous ont permis d'obtenir, et discutera des questions et des possibilités soulevées par ces résultats
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Duprey, Alexandre. "Régulation de la transcription des gènes de virulence bactériens : dynamique des complexes nucléoprotéïques." Thesis, Lyon, 2016. http://www.theses.fr/2016LYSE1201/document.
Full textAbstract:
Les bactéries sont en permanence confrontées à des changements d'environnements. La régulation transcriptionnelle joue alors un rôle majeur dans l'adaptation des bactéries. En particulier, la bactérie phytopathogène D. dadantii s'est récemment adaptée à l'hôte végétal. Elle produit en particulier des pectate lyases (Pel) qui dégradent la pectine, ciment des parois végétales, et jouent un rôle majeur dans le développement de la maladie. Les gènes pelD et pelE, malgré la forte divergence dans leur expression, sont issus d'un transfert horizontal suivi d'une duplication récente. La question de l'intégration de ces gènes avec les régulations préexistantes s'est alors posée.Dans un premier temps, les mécanismes moléculaires détaillés de la régulation de pelD ont été étudiés. Il a été montré que cette régulation s'appuie sur un promoteur divergent de forte affinité pour l'ARN polymérase mais de faible efficacité pour la transcription et sur un arrangement stratégique de quatre sites de fixation de répresseur FIS et deux sites de l'activateur CRP. Tous ces éléments interagissent entre eux pour produire une régulation fine de l'expression de pelD. L'origine de la divergence régulatrice entre les paralogues pelD et pelE a par la suite été explorée. De manière surprenante, la divergence entre ces deux gènes et leur sélection s'appuie presque exclusivement sur un décalage de la position du promoteur de pelE (« TSS turnover ») qui l'a transformé en initiateur de la dégradation de la pectine. Ce mécanisme très fréquent chez les eucaryotes pluricellulaires (homme, drosophile, souris…) n'avait jamais encore été décrit chez les bactéries.A travers l'étude des promoteurs pelD et pelE de D. dadantii, de nouveaux mécanismes renforçant l'importance de la régulation transcriptionnelle dans les processus adaptatifs ont ainsi été découvertsBacteria face frequent environmental changes. Transcriptional regulation plays a major role in the adaptation to these changes. In particular, the phytopathogen bacteria Dickeya have recently adapted to vegetal hosts. They produce Pecate lyases (Pel), among others, to degrade pectin in plant cell walls, which is necessary for disease development. The pelD and pelE genes, despite the strong divergence in their expression, originate from a horizontal gene transfer followed by a recent duplication. This raises the question of their integration into the preexisting regulatory networks.Detailed molecular mechanisms of the transcriptional regulation of pelD were studied first. It was shown that this regulation relies on a high-affinity but low transcription efficiency divergent promoter and a strategic arrangement of four FIS repressor binding sites and two CRP activator binding sites. These elements interact together to fine-tune the expression of pelD. Next, the origin of the regulatory divergence between the paralogous genes pelD and pelE was explored. Surprisingly, their divergence and selection relies mostly on a TSS turnover which happened on the pelE regulatory region and transformed pelE into an initiator of pectin degradation. This widespread phenomenon in multicellular eukaryotes (human, fly, mouse…) had not yet been seen in bacteria. To conclude, through the study of D. dadantii pelD and pelE promoters, new mechanisms highlighting the relevance of transcriptional regulation in adaptation were discovered in this work
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Serre, Angéline. "Stratégies d'homogénéisation des populations de progéniteurs nerveux fœtaux humains dans une perspective de thérapie cellulaire du système nerveux central." Paris 6, 2007. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00184239.
Full textAbstract:
Dans une perspective de médecine régénératrice, les cellules souches nerveuses et progénitrices fœtales humaines constituent indéniablement un des outils les plus adaptés au traitement des lésions du SNC et des maladies neurodégénératives. Jusqu’à présent, leur utilisation en thérapie cellulaire a eu recours à des populations hétérogènes composées à la fois de cellules immatures, de cellules en voie de différenciation et de cellules pleinement différenciées. Or des études récentes ont révélé l’intérêt de disposer de populations enrichies en un type cellulaire donné afin d’améliorer l’efficacité des greffes. Pour homogénéiser les populations et mieux cibler les pathologies, nous avons donc mis en œuvre deux stratégies. La première consiste à surexprimer, dans les cellules en culture, les gènes proneuraux à motif bHLH Ngn1, Ngn2, Ngn3 et Mash1 au travers de vecteurs lentiviraux dits « de différenciation ». Cette surexpression a permis d’orienter la différenciation des cellules majoritairement vers le lignage neuronal et également de spécifier des sous-types neuronaux. La seconde méthode utilise des vecteurs lentiviraux traceurs pour exprimer une protéine rapportrice sous le contrôle de promoteurs spécifiques des différents lignages du SNC en vue de leur sélection par tri cellulaire. Nous avons ainsi utilisé le promoteur Nestine pour les cellules immatures, le promoteur Synapsine pour les cellules neuronales et le promoteur GFAP pour les cellules astrocytaires. Si les promoteurs Synapsine et GFAP ont révélé une spécificité contestable, le promoteur Nestine, quant à lui, a permis de sélectionner une population enrichie à 81% en cellules nestine+. Ce travail s’inscrit dans un projet de plus grande envergure, qui a pour but d’évaluer les bénéfices de greffes de ces populations homogénéisées.
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Maizel, Alexis. "Biologie cellulaire des homéoprotéines : dynamique de la localisation de l'homéoprotéine Engrailed." Paris 5, 2002. http://www.theses.fr/2002PA05P601.
Full textAbstract:
L'étude du comportement à l'échelle cellulaire des homéoprotéines, représente le centre d'intérêt de notre laboratoire. Les homéoprotéines sont une classe de facteurs de transcription caractérisée par la grande conservation, des plantes aux hommes, de leur motif de liaison à l'ADN, appelé homéodomaine. Ces protéines jouent un rôle crucial lors du développement embryonnaire et sont également requises plus tardivement lors des étapes de maturation des réseaux neuronaux. Principalement, ce sont des aspects "non conventionnels" de la biologie de Engrailed qui retiennent notre attention. En accord avec son rôle de facteur de transcription, Engrailed est localisé dans le noyau de cellules. Cependant, une fraction de la protéine co-purifiait avec des compartiments membranaires, associ ées à des cavéoles. Quelle est l'origine de ce contingent extra-nucléaire de Engrailed ? [. . . ]Our researches have focused on the cell biology of homeoproteins. Using vertebrate Engrailed 2 (EN2) as a paradigm, we aim to study "unconventional" aspects of homeoproteins cell biology. A careful examination of the sub-cellular localisation of EN2 in the mesencephalon revealed that in addition to the important nuclear pool (in accordance with its role of transcriptional regulator) a small fraction (around 5%) was retrieved associated with vesicular compartments. A. Joliot observed that purified EN2 protein, when added to the medium of cultured neurons, was able to freely cross the plasma membrane and accumulate within the nucleus. This internalisation occurs at both 37°C and 4°C, is receptor independent and is totally held by the third helix of the homeodomain. These observations raised several questions, what is the origin of the non-nuclear pool of EN2? what is the signification of the vesicular association and the internalisation property? [. . . ]
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Serre, Angéline. "STRATEGIES D'OMOGENEISATION DES POPULATIONS DE PROGENITEURS NERVEUX FOETAUX HUMAINS DANS UNE PERSPECTIVE DE THERAPIE CELLULAIRE DU SYSTEME NERVEUX CENTRAL." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00184239.
Full textAbstract:
Dans une perspective de médecine régénératrice, les cellules souches nerveuses et progénitrices fœtales humaines constituent indéniablement un des outils les plus adaptés au traitement des lésions du SNC et des maladies neurodégénératives. Jusqu'à présent, leur utilisation en thérapie cellulaire a eu recours à des populations hétérogènes composées à la fois de cellules immatures, de cellules en voie de différenciation et de cellules pleinement différenciées. Or des études récentes ont révélé l'intérêt de disposer de populations enrichies en un type cellulaire donné afin d'améliorer l'efficacité des greffes. Pour homogénéiser les populations et mieux cibler les pathologies, nous avons donc mis en œuvre deux stratégies. La première consiste à surexprimer, dans les cellules en culture, les gènes proneuraux à motif bHLH Ngn1, Ngn2, Ngn3 et Mash1 au travers de vecteurs lentiviraux dits « de différenciation ». Cette surexpression a permis d'orienter la différenciation des cellules majoritairement vers le lignage neuronal et également de spécifier des sous-types neuronaux. La seconde méthode utilise des vecteurs lentiviraux traceurs pour exprimer une protéine rapportrice sous le contrôle de promoteurs spécifiques des différents lignages du SNC en vue de leur sélection par tri cellulaire. Nous avons ainsi utilisé le promoteur Nestine pour les cellules immatures, le promoteur Synapsine pour les cellules neuronales et le promoteur GFAP pour les cellules astrocytaires. Si les promoteurs Synapsine et GFAP ont révélé une spécificité contestable, le promoteur Nestine, quant à lui, a permis de sélectionner une population enrichie à 81% en cellules nestine+. Ce travail s'inscrit dans un projet de plus grande envergure, qui a pour but d'évaluer les bénéfices de greffes de ces populations homogénéisées.
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Faucher, Marion. "Le transfert horizontal de gènes chez les mycoplasmes : de l'acquisition de l'antibiorésistance à la dynamique des génomes." Thesis, Toulouse, INPT, 2018. http://www.theses.fr/2018INPT0117/document.
Full textAbstract:
Les mycoplasmes sont des bactéries atypiques, dépourvues de paroi et souvent considérées comme des cellules minimales du fait de la taille réduite de leur génome. De nombreuses espèces sont pathogènes et ont un impact économique important dans les filières d'élevage, notamment pour les ruminants. Les mycoplasmes n'échappent pas au phénomène mondial de la résistance aux antibiotiques. Contrairement à la plupart des autres bactéries, les mycoplasmes ne contiennent pas de plasmides conjugatifs souvent incriminés dans la dissémination horizontale de gènes de résistance, la base moléculaire principalement décrite étant la mutation chromosomique des gènes cibles. De façon générale, le transfert horizontal de gènes (HGT) chez les mycoplasmes a longtemps été sous-estimé. Récemment, deux mécanismes de HGT ont été décrits chez Mycoplasma agalactiae : le transfert d'élément conjugatif et intégratif (ICE), et le transfert non-conventionnel de régions chromosomiques par conjugaison appelé MCT (Mycoplasma Chromosomal Transfer). Nos travaux se sont attachés à explorer ce dernier mécanisme et à évaluer son impact sur l'acquisition de la résistance aux antibiotiques. Une analyse de génomique comparative a été conduite à partir du séquençage de nombreux mutants spontanément résistants et de transconjugants générés par des expériences de mating et sélectionnés pour leur résistance. Nos résultats montrent que le MCT conduit de façon distributive au transfert simultané de nombreux fragments. En une seule étape de conjugaison impliquant deux souches, ce phénomène génère une population variée de génomes hautement mosaïques. Il accélère la dissémination de l'antibiorésistance, permettant l'acquisition de plusieurs mutations distantes associées à la résistance en un seul événement. De par les multiples possibilités de réassemblage génomique qu'il produit, le MCT pourrait avoir des conséquences importantes sur d'autres processus adaptatifs comme la virulence ou la spécificité d'hôte. Enfin, les modalités distributives et l’ampleur du MCT expliquent l'origine des transferts de gènes précédemment détectés in silico entre de nombreux mycoplasmes. Ce phénomène pourrait donc avoir eu des répercussions importantes sur l'évolution de ces bactéries minimales et être un facteur clé de leur persistance et virulence actuellesMycoplasmas are wall-less bacteria often portrayed as minimal cells because of their reduced genomes. Several species are pathogenic and have a significant economic impact on livestock production, especially for ruminants. Mycoplasmas are also concerned with the worldwide increase in antibiotic resistance. In contrast to the majority of bacteria, these simple bacteria are deprived of conjugative plasmids that are frequently implicated in the horizontal dissemination of resistance genes: in mycoplasmas antibiotic resistance mainly relies on chromosomal mutations in target genes. In Mycoplasmas, the horizontal gene transfer (HGT) has long been underestimated. Recently, two conjugative mechanisms of HGT were described in Mycoplasma agalactiae: the transfer of an integrative and conjugative element (ICE), and the unconventional transfer of chromosomal DNA further designed by “MCT” for Mycoplasma Chromosomal Transfer. Our current study focused on exploring MCT mechanisms and on estimating its impact on antibiotic resistance dissemination. Comparative genomic analyses were performed from the sequencing (i) of spontaneous resistant mutants and (ii) of transconjugants selected by mating experiments and selected based on their resistance. Data revealed that MCT generated the simultaneous transfer of multiple, unrelated donor-fragments following a distributive process. In one conjugative step involving two strains, MCT generated a variety of highly mosaic genomes. This phenomenon was also shown to accelerate the dissemination of antibiotic resistance, by allowing in one step the acquisition of multiple and dispersed mutations associated with resistance. Due to the limitless ability of this phenomenon in reshuffling genomes, MCT may offer a valuable contribution in other adaptive processes such as virulence or host specificity. Finally, the distributive nature and the extent of MCT explain the origin of genes transfers detected in silico in several mycoplasma species. MCT is certainly a major player in the evolution of these minimal bacteria and a key factor of their persistence and virulence
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Zaoui, Kossay. "Rôle de la protéine Memo dans la migration cellulaire et la dynamique des microtubules induites par l'activation du récepteur ErbB2." Aix-Marseille 2, 2009. http://www.theses.fr/2009AIX20708.
Full text
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Goirand, Benjamin. "Dynamique du complexe PRC1 au cours de l'embryogenèse de la drosophile et rôles de Pontin et Reptin à la chromatine." Aix-Marseille 2, 2005. http://theses.univ-amu.fr.lama.univ-amu.fr/2005AIX22056.pdf.
Full text
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Lakis, Ghayas. "Dynamique évolutive de la durée du cycle de mil : effet des flux de gènes et des pratiques paysannes." Thesis, Paris 11, 2012. http://www.theses.fr/2012PA112166.
Full textAbstract:
La domestication du mil (Pennisetum glaucum), dans le Sahel, a engendré une large gamme de variétés, très diversifiées pour de nombreuses caractéristiques agronomiques. En particulier, la diversité de la durée du cycle des variétés locales de mil est une composante essentielle des stratégies mises en œuvre par les agriculteurs pour faire face aux fluctuations des précipitations et assurer une certaine stabilité de la production. Au cours des dernières décennies, des évolutions dans les pratiques agricoles ont été observées, en réponse à des changements écologiques et sociaux. Une des conséquences de ces évolutions pourrait être l’existence de flux de gènes entre variétés à cycle court et variétés à cycle long du fait de l’émergence de situations de parapatrie entre ces deux types de variétés, naguère isolées. Par ailleurs, l’existence de recouvrement des périodes des floraisons de ces deux types variétaux a déjà été préalablement observée. Une telle situation amène donc à s’interroger sur la dynamique évolutive passée et actuelle de la diversité de la longueur du cycle du mil dans le Sahel. Dans la première partie de ma thèse, j’ai évalué les possibilités d’occurrence de flux de gènes entre variétés précoces et tardives de mil dans le Sud-ouest du Niger, en utilisant une approche comparative entre situations contrastées pour la distribution spatiale de ces deux types de variétés. J’ai réalisé : 1) une étude des périodes de floraison de deux variétés de mil (précoce (Haïni Kiré) : 75 à 95 jours entre le semis et la maturité et tardive (Somno) : 105 à 125 jours de durée de cycle) dans plusieurs champs paysans, et dans deux villages. 2) une analyse moléculaire à l’aide de 15 marqueurs microsatellites qui a permis l’estimation des niveaux de différenciation génétique entre populations de mils précoces et tardifs échantillonnés dans 4 villages (incluant les deux villages déjà cités) de la même région.Les résultats ont montré la possibilité effective de flux de pollen et l’existence d’introgressions génétiques entre variétés précoces et tardives. Les mécanismes qui pourraient permettre un maintien sur le long terme d’une différenciation phénologique entre les deux types variétaux malgré l’existence de ces flux de gènes, sont discutés.Dans la deuxième partie, j’ai utilisé une approche « gène candidat » combinée à une démarche de génétique des populations, pour tenter d’identifier des gènes qui auraient pu contribuer à la diversité de la durée de cycle chez le mil. Je me suis focalisé sur trois gènes du contrôle de la transition florale PgHd3a, PgDwarf8 et PgPHYC. Leur implication dans la diversité de la durée de cycle chez plusieurs espèces a déjà été montrée. J’ai estimé les niveaux de différenciation génétique entre les mils domestiques et sauvages, précoces et tardifs pour ces trois gènes J'ai aussi cherché à mettre en évidence, au sein de ces gènes, les empreintes éventuelles d’évènements sélectifs passés. Afin de prendre en compte l’histoire démographique des mils dans les tests de neutralité sélective, j’ai utilisé les données de polymorphisme nucléotidiques de 8 séquences témoins dans le cadre d’une approche Bayésienne.Les résultats obtenus suggèrent fortement que PgHd3a et PgDwarf8 ont été ciblés par la sélection durant la domestication. Cependant, les données ne soutiennent pas l’hypothèse d’un rôle potentiel des trois gènes candidats dans la différenciation de la durée de cycle entre les variétés locales précoces et tardives. L’approcDomestication of pearl millet (Pennisetum glaucum) in the Sahel of Africa has produced a wide range of diversity in cycle duration of landraces. This diversity allows Sahelian farmers to outface the precipitation fluctuation and to ensure regularity in grain production. Due to ecological and social recent changes, modifications of farmer’s practices could be a factor promoting gene flow between the early and late flowering varieties by increasing the opportunity of neighboring and flowering overlap between them. Such a situation raises questions about the past and current evolutionary dynamics of phenological diversity in this crop.In the first part of my thesis I tried to evaluate the possibility of gene flow between pearl millet varieties in South-West Niger, through a comparative approach among contrasting situations pertaining to the spatial distribution of early and late landraces. Therefore I conducted: 1) a field study where we observed flowering periods, for two types of varieties (early type (Haïni Kiré): 75 to 95 days and late type (Somno): 105 to 125 days of cycle length) in several pearl millet fields, and in two villages 2) a molecular study that allows the assessment of the level of genetic differentiation between late and early flowering populations sampled from four villages (including the two where the field study was conducted) of the same region (Dallol Bosso), using microsatellite markers. I was able to demonstrate the occurrence of pollen flow between the two types of landraces and I also showed evidence of genetic introgression between early and semi-late landraces. Potential mechanisms that would allow for the maintenance of the phenological differentiation between these two varieties and despite the gene flow are discussed.In the second part of this work I used a candidate gene and a population genetics approach, to try to identify genes that may have contributed to the cycle length diversity in pearl millet. I focused on three flowering candidate genes, PgHd3a, PgDwarf8 and PgPHYC which have been shown to be involved in the cycle length genetic diversity in several species, in order to estimate the differentiation between wild and domestic pearl millets and between early and late landraces, on the basis of theses candidate genes. I also tried to track for the fingerprint of eventual past selective events within these candidate genes. To be able to distinguish the effects of selection from the effect of demographic events that occurred during the domestication process, I used 8 neutral STS loci and an Approximate Bayesian Computation approach.My results strongly suggest that PgHd3a and PgDwarf8 were likely targeted by selection during domestication. However, a potential role of any of the three candidate genes in the phenological differentiation between early and late landraces was not supported by our data. The Bayesian approach confirmed the idea, suggested by many authors, that the gene flow from the wild to the domestic genetic pool has contributed significantly to the genetic diversity of the domestic pearl millet
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Beby, Francis. "Exploration dynamique des fonctions tardives du facteur de transcription Otx2 dans la rétine de la souris." Lyon, Ecole normale supérieure, 2010. http://www.theses.fr/2010ENSL0565.
Full textAbstract:
Le gène Otx2 est un facteur de transcription à homéodomaine essentiel dans la formation du système nerveux central et de l'oeil. Bien que des travaux ont montré que le gène Otx2 restait exprimé dans la rétine adulte, les possibles fonctions tardives du gène Otx2 dans cet organe restent complètement inconnues. En utilisant une nouvelle lignée transgénique knock-in Otx2-GFP développée au laboratoire, nous avons pu étudier le patron d'expression du gène Otx2 à l'état embryonnaire comme dans la vie post-natale. Dans la rétine adulte, nous avons pu confirmer que l'expression de la protéine fusion Otx2-GFP est présente dans les cellules de l'épithélium pigmenté rétinien (RPE), dans les photorécepteurs et dans les cellules bipolaires. Dans la seconde partie de l'étude, nous avons réalisé une inactivation du gène Otx2 dans la rétine mature, à l'aide de souris transgéniques, développées au laboratoire et nous permettant d'invalider le gène Otx2 à n'importe quel stade du développement ou de la vie post-natale. Nous avons pu démontrer que l' inactivation du gène Otx2 dans la rétine mature induit une dégénérescence rétinienne caractérisée par une dystrophierapide du RPE avec une perte progressive des photorécepteurs. Cette déterioration histologique s'accompagne d'une dégradation de la réponse rétinienne à l'électrorétinogramme, montrant que le gène Otx2 est indispensable au maintien de la rétine externe ainsi qu'au bon fonctionnement rétinien. En ayant recours à la microscopie électronique à transmission, nous avons pu mettre en évidence des modifications structurales rapides des cellules du RPE avec notamment une diminution du nombre et du volume des mélanosomes. Ces observations, compatibles avec un trouble de la mélanogenèse, nous ont permis de mettre en évidence une dérégulation rapide du gène tyrosinase après l'inactivation du gène Otx2.
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Le, billan Florian. "Identification et régulation transcriptionnelle des gènes cibles du récepteur des minéralocorticoïdes dans les cellules rénales." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017SACLS277.
Full textAbstract:
Le récepteur minéralocorticoïde (MR), activé par l’aldostérone, exerce de nombreuses fonctions pléïotropes, notamment au niveau rénal où il régule l’homéostasie hydrosodée. Des dysfonctionnements de la signalisation minéralocorticoïde sont impliqués dans des pathologies majeures chez l’Homme. Dans ce travail, nous avons identifié par ChIP sequencing le premier cistrome du MR dans une lignée cellulaire rénale humaine. La caractérisation des cibles génomiques a permis de décrire l’élément de réponse spécifique du MR, et de démontrer l’existence de deux modes d’action pour le MR : par liaison directe à l’ADN, ou indirecte via la liaison à d’autres facteurs de transcription. Le MR est physiologiquement confronté à une dualité face au récepteur glucocorticoïde (GR) avec lequel il partage un ligand, le cortisol, et des cibles génomiques, dont le gène PER1. Sur ce dernier, les deux récepteurs se distinguent par des recrutements dynamiques et cycliques différents, variants selon l’hormone, et contemporains de celui de partenaires transcriptionnels, régulant ainsi des effets à court ou à long-terme. Enfin, par ChIP en série et en tandem, nous avons montré que le MR et le GR agissent sous forme d’homodimères ou d’hétérodimères.L’identification du cistrome du MR, et la caractérisation de ses mécanismes d’action moléculaires, améliore notre compréhension de la physiopathologie de la signalisation minéralocorticoïde, et pourrait aboutir, notamment par le développement d’antagonistes sélectifs du MR comme la Finérénone, à de nouvelles stratégies thérapeutiquesThe mineralocorticoid receptor (MR), activated by aldosterone, exhibits numerous pleiotropic functions, most notably at the renal level where it regulates electrolytic homeostasis. Dysfunctions in the mineralocorticoid signaling pathway are involved in major diseases in Human. During this work, we have identified by ChIP sequencing the first MR cistrome in a human renal cell lineage. The characterization of the identified genomic targets allowed us to define a specific MR responsive element, and to demonstrate the existence of two transactivation processes for MR: through direct binding to DNA or through indirect interaction via binding to other transcription factors. MR is physiologically confronted with a duality with the glucocorticoid receptor (GR), since they share a common ligand, cortisol, and some of their genomic targets, whose PER1 gene. On the latter, MR and GR are distinguished by different dynamic and cyclical recruitment, varying according to hormone, and coordinated with the one of transcriptional partners, translating into the regulation of short-term and long-term effects. Finally, by serial and tandem ChIP experiment, we have demonstrated that MR and GR act as homodimer and as heterodimer.Identification of new MR genomic targets and characterization of its molecular mechanisms of action, improve our understanding of the pathophysiology of the mineralocorticoid signaling pathway. This could ultimately, notably through the development of selective MR antagonists like Finerenone, lead to new therapeutic strategies
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Fossat, Nicolas. "Dynamique du gène Otx2 de souris : Analyse d'expression et étude fonctionnelle par une nouvelle approche d'invalidation conditionnelle." Lyon, École normale supérieure (sciences), 2005. http://www.theses.fr/2005ENSL0349.
Full text
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Fortuné, Philippe. "Phylogénie et dynamique des gènes dupliqués chez les plantes polyploïdes : évolution dans les genres Bromus L. et Spartina Schreb. (Poaceae)." Rennes 1, 2007. http://www.theses.fr/2007REN1S029.
Full textAbstract:
Les duplications de génomes ont joué un rôle important dans la spéciation et l’adaptation chez les plantes. Ce travail vise à élucider l’histoire évolutive de lignées polyploïdes présentant un intérêt écologique particulier en raison de leur expansion rapide dans les genres Bromus et Spartina (Poaceae). Différentes analyses phylogénétiques combinant les informations des génomes chloroplastique et nucléaire ont permis d’élucider l’origine des espèces polyploïdes et de montrer la prépondérance de l’évolution réticulée (allopolyploïdie) dans les groupes étudiés où l’origine hybride semble avoir joué un rôle important dans le succès écologique de ces espèces. L’étude plus particulière du gène Waxy a montré une rétention variable des copies homéologues selon les lignées. Les taux d’évolution de ces copies dupliquées restent sous contrainte sélectiveGenome duplication is an important speciation process in plants promoting diversification and adaptation. This work aims at unravelling the evolutionary history of polyploid lineages in genus Bromus and Spartina (Poaceae) that display polyploid species of ecological interest, due to their rapid expansion. Various phylogenetic analyses based on sequences from the chloroplast and the nuclear genomes have helped to elucidate the origin of the polyploidy. Reticulate evolution through allopolyploidy appears to be the rule in these groups, having an important impact on the ecological success of these species. Variable retention rates of homeologues were encountered for the nuclear Waxy gene depending on the lineages. The nuclear Waxy gene presented a variable retention rate of the homeologous copies depending on the lineages. No relaxation of selective constraints was detected on the retained gene copies
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Rouault, Hervé. "Réseaux génétiques et dynamique spatio-temporelle d'ensembles cellulaires." Paris 7, 2009. http://www.theses.fr/2009PA077265.
Full textAbstract:
Cette thèse regroupe plusieurs études concernant certains aspects du développement et de la différenciation cellulaire. Une première partie présente un algorithme bioinformatique que nous avons développé au cours de la thèse, permettant d'étudier les séquences du génome responsables de l'expression spécifique des gènes dans les différents tissus d'un organisme. L'algorithme extrait les éléments essentiels et une partie de la syntaxe des séquences cis -régulatrices. Nous exposons une application à la spécification des précurseurs des soies sensorielles de Drosophila melanogaster. Une deuxième partie consiste en l'étude théorique de la structure des réseaux d'interactions entre gènes et protéines conduisant à la spécification des destinées cellulaires. Nous utilisons une méthode d'évolution in silico pour construire des réseaux génétiques, nécessitant ou non la communication cellulaire, capable d'imiter la différenciation cellulaire. Les phénomènes sous-jacents sont responsables de l'établissement et de la maintenance des fonctions spécialisées des cellules. Enfin, dans une troisième partie, nous proposons un modèle de régulation mécanique de la croissance, susceptible d'expliquer plusieurs observations étonnantes de la formation des organes. En particulier, nous modélisons la prolifération des cellules formant les ailes de Drosophila melanogaster et proposons un mécanisme d'uniformisation du taux de croissance des tissusThis thesis presents a series of works dealing with some aspects of development and cellular differentiation. The first part exposes a bioinformatics algorithm, that we have developed, allowing to study the sequences from the genome responsible for the specific expression of genes in the various tissues constituting an organism. It aims at extracting the key components and some syntax of the cis-regulatory sequences. We present its application to the specification of sensory organ precursors in Drosophila melanogaster. A second part consists in the theoretical study of the structure of the networks of interactions between genes and proteins leading to cell fate specification. We have used a method of evolution in silico, to build genetic networks, needing or not cell-cell communication, mimicking cell differentiation. The underlying phenomena are responsible for the settlement and maintenance of the specialized functions of cells. Finally, in a third part, we propose a model of mechanical control of growth, likely to explain several surprising observation in the formation of organs. In particular, we have modeled the proliferation of cells constituting the Drosophila melanogaster wings and propose a mechanism which make the tissue growth rate uniform
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Robert, Thierry. "Dynamique des flux de gènes entre formes sauvages et cultivées du mil (Pennisetum typhoides Stapf et Hubb) : impact des sélections gamétophytiques." Paris 11, 1989. http://www.theses.fr/1989PA112166.
Full textAbstract:
L’étude du système reproducteur du mil dans le cadre de confrontations sauvage/cultivé montre l'existence de sélections gamétophytiques intenses lorsque des pollens cultivés et sauvages sont en compétition sur un même stigmate. Ces sélections créent des biais importants à l'équiprobabilité de fécondation des deux types de pollen, et avantagent d'une manière générale le pollen sauvage sur femelle sauvage et le pollen cultivé sur femelle cultivée.
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Chelaifa, Houda. "Spéciation allopolyploïde et dynamique fonctionnelle du génome chez les Spartines." Phd thesis, Université Rennes 1, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00536586.
Full textAbstract:
La spéciation est un mécanisme central de la diversification biologique. Ce travail vise à analyser l'évolution transcriptomique accompagnant la spéciation chez les spartines (Poaceae) qui jouent un rôle important dans la dynamique sédimentaire des marais salés. Ce genre est caractérisé par différents types de spéciation divergente et réticulée au niveau polyploïde. L'évolution du transcriptome par différentes analyses de polymorphisme et par microarrays a été analysée chez deux espèces soeurs hexaploïdes S. maritima (en régression en Europe) et S. alterniflora (envahissante). Malgré une faible divergence nucléotidique, ces deux espèces montrent des différences d'expression importantes. Les conséquences de l'hybridation et de la duplication du génome ont été examinées chez deux hybrides F1 (S. x neyrautii et S. x townsendii) formés récemment et indépendamment à partir des mêmes parents, et chez l'allopolyploïde envahissant S. anglica. Nos résultats ont montré les effets importants, mais différents de l'hybridation et de la duplication du génome sur le transcriptome. Cet effet se manifeste par une dominance d'expression maternelle (chez les hybrides F1) qui s'atténue chez l'allopolyploïde. Ce dernier se distingue par une surexpression de la majorité des gènes. Les régions flanquant les éléments transposables Ins2, Wis-like, Cassandra apparaissent également affectées par cette dynamique. Les deux événements d'hybridation ont engendré des réponses différentes, en accord avec la morphologie très différente des hybrides. Les catégories de gènes différentiellement exprimées entre les espèces sont discutées dans le contexte des différences phénotypiques et écologiques de ces espèces.
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Guillemin, Claire. "Dynamique des changements de structure chromatinienne et de localisation sub-nucléaire de loci tissu-spécifiques au cours de la différenciation hématopoïétique." Paris 7, 2009. http://www.theses.fr/2009PA077070.
Full textAbstract:
La différenciation cellulaire est le processus par lequel une cellule acquiert un nouveau phénotype pour accomplir des fonctions spécifiques via l'activation d'un ensemble précis de gènes et la répression stable du reste du génome. L'expression des gènes est non seulement déterminée par la disponibilité de facteurs de transcription, mais elle est également régulée par leur structure de chromatine, et par leur positionnement nucléaire par rapport à des compartiments « non permissifs » pour la transcription. La relation entre structure de la chromatine, mouvements des chromosomes et décision d'engagement des cellules dans un lignage donné n'est pas encore bien comprise. Notre hypothèse est que l'architecture nucléaire pourrait permettre le contrôle efficace de l'expression génique de manière tissu-spécifique. Mon travail de thèse nous a permis d'aborder l'aspect temporel des modifications épigénétiques qui accompagnent l'engagement et la différenciation de progéniteurs hématopoïétiques multipotents. Nous avons également tenté de définir la structure de la chromatine et l'organisation nucléaire à la base du potentiel multipotent des cellules hématopoïétiques primitives. Mes résultats montrent que les progéniteurs hématopoïétiques immatures présentent une structure de chromatine permissive et que leur engagement vers un lignage donné est associé à l'augmentation progressive des marques de chromatine active au niveau des gènes spécifiques de ce lignage et à la perte de ces marques au niveau des autres gènes. Au stade précurseur, le maintien de l'état activé ou réprimé est associé à un positionnement dans un compartiment du noyau, permissif ou non pour la transcriptionCellular differentiation is the process by which cell acquire a new phenotype to accomplish specific functions through activation of a specific subset of genes and silencing of the remainder. These gene expression programs are determined not only by the availability of combinations of transcription factors, but also by modulation of higher order chromatin structure and by positioning in the nucleus relative to a "non-permissive" heterochromatin compartment. The relationship between chromatin structure, chromosomal movements and cell-fate decisions is still a matter of debate. Our working hypothesis is that a tissue-specific nuclear architecture could help establish expression profiles specific of a given differentiated state. My work helped us to address the temporal aspect of epigenetic modifications associated with commitment and differentiation of multipotent haematopoietic progenitors. We also tried to define the chromatin structure and global nuclear organization that underlies the self-renewal and multilineage potential of primitive haematopoietic cells. Our results show that haematopoietic immature progenitors have a "permissive" chromatin structure and their commitment towards a given lineage is associated with progressive increase of active chromatin marks at lineage-affiliated genes. At later stages, i. E. In committed precursor cells, we showed that maintenance of the active or silent states is associated with positioning in, respectively, a permissive or non-permissive compartment of the nucleus, suggesting that subnuclear localization is implicated in maintenance of a tissue-specific chromatin state rather than in setting a particular chromatin state
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Guillet, Virginie. "Métabolisme énergétique mitochondrial dans les neuropathies héréditaires associées aux mutations des gènes OPA1 et MFN2." Phd thesis, Université d'Angers, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00459846.
Full textAbstract:
L'atrophie optique autosomique dominante (ADOA) et la maladie de Charcot-Marie-Tooth de type 2A (CMT2A) sont deux neuropathies héréditaires respectivement liées aux mutations des gènes OPA1 et MFN2. Les protéines OPA1 et MFN2 sont impliquées dans la dynamique de fusion des mitochondries. Ces organites intracellulaires sont essentiels dans les processus de synthèse d'ATP. L'hypothèse d'un déficit énergétique impliqué dans la physiopathologie de ces neuropathies devait alors être testée. Nous avons mis en évidence une baisse d'efficacité des phosphorylations oxydatives dans les fibroblastes de peau de patients atteints d'ADOA et de CMT2A. Ce découplage est associé à une baisse d'activité du complexe IV et à une augmentation de l'activité du complexe V dans le cas de l'ADOA. Dans le cas de la CMT2A, le découplage est associé à une augmentation de l'activité et de la quantité de la translocase des nucléotides adényliques (ANT). Une étude sur mitochondries isolées de cerveaux d'un modèle murin MFN2(R94Q) de CMT2A montre une baisse d'activité des complexes II et V associée à l'ouverture du canal mitochondrial potassique sensible à l'ATP (mKATP). Nos résultats montrent qu'OPA1 et MFN2, deux protéines de la dynamique mitochondriale ont un rôle majeur dans la régulation énergétique mitochondriale.
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Monthe, Kameni Franck Stéphane. "Origine et dynamique de la diversité génétique des arbres Guinéo-Congolais du genre Entandrophragma et implications pour une gestion durable." Doctoral thesis, Universite Libre de Bruxelles, 2019. http://hdl.handle.net/2013/ULB-DIPOT:oai:dipot.ulb.ac.be:2013/283779.
Full textAbstract:
La diversité génétique des arbres tropicaux exploités pour leur bois est potentiellement menacée. Pourtant les mécanismes à l’origine de la distribution et de l’organisation de cette diversité génétique sont encore mal connus, notamment en Afrique. Parmi les hypothèses évoquées pour expliquer les patrons de diversité actuellement observés, l’hypothèse des refuges forestiers (liée aux changements climatiques du Tertiaire et du Quaternaire) est souvent la plus testée. Cependant, l’histoire commune des espèces forestières n’est pas toujours en accord avec les patrons phylogéographiques observés entre les espèces. Les différences de traits d'histoire de vie entre espèces, notamment leurs capacités de dispersion, pourraient influencer fortement la réponse des espèces aux changements environnementaux. La présente thèse ambitionne ainsi de caractériser le tempo de diversification des arbres des forêts tropicales africaines en relation avec les variations paléo-environnementales et d’évaluer l’impact éventuel de ces variations sur l’organisation de la diversité génétique au sein des populations. Elle ambitionne également de caractériser le système reproducteur et d’évaluer les capacités de dispersion des espèces en relation avec les pressions actuelles que subissent les forêts tropicales africaines.Afin d’atteindre ces objectifs, nous avons utilisé le genre Entandrophragma CDC (Meliaceae) qui compte une dizaine d’espèces distribuées des forêts humides guinéo-congolaises d’Afrique Centrale et de l’Ouest (E. angolense, E. cylindricum, E. candollei, E. utile, E. palustre), aux forêts humides des régions montagneuses d’Afrique de l’Est (E. excelsum), en passant par les forêts sèches des régions zambéziennes (E. bussei, E. caudatum, E. delevoyi, E. spicatum). Morphologiquement bien délimitées à l’exception de E. congoense parfois mis en synonymie avec E. angolense, les espèces forestières de ce genre sont caractérisées par la qualité de leur bois, qualité à l’origine de fortes pressions d’exploitation.Les relations phylogénétiques entre les espèces, basées sur le séquençage du génome chloroplastique complet et du ADN ribosomique confirment taxonomie actuelle (espèces généralement monophylétiques), et les délimitations au sein du genre à partir des caractères morphologiques (fleurs et fruits). Deux périodes majeures de diversification ont été inférées :au début du Miocène pour les sections et de la fin du Miocène au Pléistocène pour les espèces au sein des sections. La phylogénie montre trois transitions entre biomes, deux des forêts humides vers les forêts sèches et une vers les forêts de montagnes. Les phylogénies multi-marqueurs montrent également que E. congoense se distingue bien de E. angolense, ce qui a été confirmé par le génotypage de microsatellites nucléaires, mettant en évidence deux clusters génétiques correspondant aux espèces attendues. Chez les espèces des forêts tropicales humides, l’analyse comparative de l’organisation de la diversité génétique intraspécifique a permis de mettre en évidence le rôle de la trouée du Dahomey et de la ligne volcanique du Cameroun comme principales barrières aux flux de gènes entre l’Afrique de l’Ouest et l’Afrique Centrale. Cependant, nous observons une faible différentiation génétique au sein des forêts d’Afrique Centrale, avec aux plus deux clusters génétiques définis chez E. angolense et E. cylindricum et aucune congruence avec les zones traditionnellement proposées comme candidates de refuges forestiers. Cette faible différentiation serait probablement liée à des flux de gènes à longue distance observés chez ces espèces d’Entandrophragma.L’étude de la dispersion des graines et du pollen par analyses de parenté chez quatre espèces exploitées d’Entandrophragma (E. angolense, E. candollei, E. cylindricum, E. utile) révèle des événements de dispersion à longues distances (> 1000 m), associés à un système de reproduction principalement allogame (taux d’autofécondation < 10 %). Ces traits suggèrent que des arbres relativement isolés suite à l’exploitation sélective d’un peuplement forestier ne devraient pas rencontrer de problèmes de fertilité. Toutefois, l’analyse de la variation du succès reproducteur montre un pic de reproduction pour les arbres dont le diamètre à hauteur de poitrine est élevé et généralement supérieur au diamètre minimum d’exploitation (DME), ce qui peut affecter fortement le potentiel reproducteur d’un peuplement exploité. Ces résultats suggèrent que le DME devrait être augmenté en République du Congo afin d’assurer une gestion durable de la ressource.Cette thèse représente donc une contribution à la compréhension des processus évolutifs à l’origine de la diversité génétique des espèces forestières tropicales africaines. Elle fournit via l’analyse des flux de gènes, une contribution significative pour appréhender le devenir des populations d’arbres exploitées et favoriser une exploitation durable des ressources forestières.Doctorat en Sciences
info:eu-repo/semantics/nonPublished
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Samassékou, Oumar. "Dynamique des changements de la longueur des télomères individuels et de leur architecture nucléaire dans les cellules néoplasiques." Thèse, Université de Sherbrooke, 2011. http://hdl.handle.net/11143/5810.
Full textAbstract:
Telomeres play an important role in carcinogenesis. They assure immortalization of tumor cells by maintaining their length through the activation of telomerase or the alternative lengthening of telomere. Despite these mechanisms, telomeres of tumor cells are generally shorter than those of normal cells. In cancer cells, short telomeres promote chromosomal instability, which is one of the aggravating factors of neoplastic process. Also, the nuclear architecture of telomeres can be altered during carcinogenesis and cause genomic instability. To further understand the roles of telomeres in cancer, we studied the length of individual telomeres and their nuclear architecture in neoplastic cells. Using chronic myeloid leukemia (CML) as a model, we established the first length profile of all individual telomeres in cancer. We found that telomeres on chromosome arms Xp, 18p and 5p were among the longest while the shortest were on 21p and 21q . Also, by comparing with normal cells, we established that individual telomeres of CML cells had different shortening rates. Moreover, we noted the presence of long telomeres on some specific chromosome arms in CML cells. These data led us to explore different mechanisms of telomere length maintenance in CML cells and we showed that both telomerase and the ALT can be used to maintain their telomere length. Finally, the use of LoVo cell line, from colon carcinoma, allowed us to show that the profile of individual telomere length can be dissimilar in different cancers; and specific mutations of TP53 influence this profile in a same cancer cell. Therefore, the profile of individual telomere length of a cancer cell is defined by the genetic background of the individual, the tumor type, and the nature of the mutations. The study of nuclear architecture of telomeres was done in three different settings. First, we explored impacts on nuclear architecture of telomeres after exposing normal cells to DNA-damaging agents. We particularly observed the presence of telomeric aggregates and a change in the position of telomeres in response to UVB exposure. Next, we showed that remodeling of the nuclear architecture of telomeres could occur as early as the first clinical phase of CML. Moreover, we categorized CML cells into two groups according to the number of telomeric aggregates. Finally, we showed that the mutation TP53-R175H lead to greater alteration of the nuclear organization of telomeres and a genomic instability than the other studied TP53 mutations. The work, presented here, fosters our understanding on the involvement of telomeres in carcinogenesis and will serve as foundation for future studies on length of individual telomeres and their nuclear architecture in cancers.
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Liu, Yongbo. "Conséquences écologiques et évolutives du flux de gènes entre Brassica napus transgénique et ses apparentés sauvages." Phd thesis, Université de Bourgogne, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00584017.
Full textAbstract:
Les conséquences des flux de gènes et de l'introgression entre les cultures transgéniques et leurs apparentés sauvages sont encore au cœur des débats associés à la commercialisation des plantes génétiquement modifiées. J'ai développé mon étude sur les conséquences écologiques et évolutives du flux de gènes entre le colza (Brassica napus) et ses apparentés, la moutarde brune sauvage (B. juncea) et la ravenelle (Raphanus raphanistrum), en réalisant une série d'expériences en serre, au jardin et au champ à Beijing et à Dijon. En premier, j'ai présenté une revue synthétique de la littérature publiée sur les flux de gènes et ses effets sur la fitness chez les Brassicées. En second, j'ai cherché à mettre en évidence le rôle de la taille des semences hybrides entre du colza transgénique Bt et la moutarde. La petite taille des semences a réduit les capacités de croissance et de reproduction, mais l'effet sur la fitness était variable en fonction des fonds génétiques ou spécifiques. Les rétrocroisements sur le colza étaient plus faciles et productifs que pour les autres types de descendants. La plupart de ces plantes avait une morphologie de colza. Liée à la résistance à l'herbicide, cette caractéristique pourrait permettre aux descendants de survivre dans les champs et de disséminer les transgènes aux repousses et aux autres colzas, ce qui serait peut être plus gênant que de voir l'introgression réelle dans le génome du parent sauvage. Troisièmement, j'ai simulé le phénomène d'herbivorie chez la moutarde pour étudier la compétition entre des plantes résistantes et des plantes sensibles indépendamment des problèmes de fitness des hybrides interspécifiques. Les plantes résistantes ont un avantage compétitif évident sous la pression d'herbivorie, et cet avantage est exacerbé sous des conditions difficiles telles que de faibles ressources du milieu et l'intensité de l'herbivorie. L'utilisation d'insectes pour attaquer des populations mixtes composées de rétrocroisements sensibles et Bt-résistants aux insectes a confirmé ce résultat et a montré que le transgène n'avait pas de coût en l'absence d'insectes. La productivité totale des populations a augmenté avec la proportion de plantes résistantes. Quatrièmement, des populations de ravenelles ont été échantillonnées dans quatre régions éloignées entre elles, dont une ayant une longue histoire de coexistence avec le colza et donc ayant plus de chance d'avoir été soumise à l'hybridation interspécifique avec le colza. J'ai interprété la divergence des traits et leur polymorphisme dans le cadre d'une hypothèse d'introgression stabilisée en opposition au simple hasard, bien que les différences avec les autres populations n'étaient pas assez marquées pour faire sortir ces populations du domaine de variation décrit pour les ravenelles. Ces études soulignent plusieurs facteurs qui peuvent accroître le risque des flux de transgènes et l'introgression entre les cultures génétiquement modifiées et leurs apparentés sauvages, et cela doit être pris en compte dans les procédures d'évaluation des risques de l'usage de ces plantes. A savoir : la morphologie cultivée qui rend confuse l'identification des introgressants dans le cadre de la bio-surveillance, les petites semences hybrides avec une dormance et une dispersion supérieures, et l'intensité de l'herbivorie et de la compétition qui exacerbe l'avantage adaptatif des plantes transgéniques résistantes aux insectes. Cependant, l'hypothèse de la formation de " super mauvaises herbes " ne semble pas justifiée.
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Charles, Mathieu. "Evolution des génomes du blé (genres aegilops et Triticum) au sein des Poaceae : dynamique rapide de l'espace occupé par les éléments transposables et conservation relative des gènes." Thesis, Evry-Val d'Essonne, 2010. http://www.theses.fr/2009EVRY0023/document.
Full textAbstract:
Ma thèse vise à caractériser l’évolution dynamique et l’organisation des génomes des différentes espèces du blé (genres Triticum et Aegilops) en relation avec la prolifération des éléments transposables (TEs) dans leur génome (>80%), les polyploïdisations récurrentes ainsi que la syntenie avec d’autres espèces de la famille des Poaceae. En constituant des sets de séquences génomiques représentatives et en étudiant la variabilité entre des haplotypes des génomes du blé, j’ai caractérisé la dynamique et la prolifération différentielle des TEs qui est la résultante de l’équilibre entre leurs insertions et aussi leurs éliminations actives. Le taux moyen de remplacement de l’espace TEs, mesurant les différences de séquences dues aux insertions et aux délétions entre deux haplotypes, a été ainsi estimé à 86% par million d’années (Ma) et dépasse celles bien documentées du maïs. Les insertions des TEs mais aussi leurs éliminations par recombinaisons illégitimes de l’ADN (pouvant atteindre plusieurs dizaines de kb) ainsi que les recombinaisons génétiques entre haplotypes divergents représentent les principaux mécanismes à la base des changements rapides de l’espace TEs. Sur une échelle d’évolution plus longue (60 Ma), j’ai analysé la conservation des gènes et l’évolution du locus (Ha) entre différentes espèces des Poaceae. J’ai pu ainsi préciser l’émergence du caractère grain tendre et des gènes Ha, comme nouveaux membres de la famille des gènes de Prolamine, dans l’ancêtre commun des Pooideae (blé et Brachypodium, de la tribu des Triticeae et des Brachypodieae) et des Ehrhartoideae (riz), après leur divergence des Panicoideae (maïs, sorgho)My PhD aims to characterize dynamic evolution and organization of wheat genomes from différent species (Triticum and Aegilops genera) in relation to transposable element (TE) proliferation in their genomes (>80%), polyploidizations and synteny with other Poaceae species. By constituting and comparing representative genomic sequences and analyzing haplotype variability of the wheat genomes, I have characterized dynamics and differential proliferation of TEs, as resulting from the combinations of their insertions and deletions. Mean replacement rate of the TE space, which measures sequence differences due to insertion and removal of TEs between two haplotypes, was estimated to 86% per one million year (My). This is more important than the well-documented haplotype variability found in maize. It was observed that TE insertions and DNA elimination by illegitimate recombination (implicating several ‘tens’ of kb) as well as homologous recombination between divergent haplotypes represent the main molecular basis for rapid change of the TE space. At a longer evolutionary scale (60 My), I have compared gene conservation at the Ha locus region between different Poaceae species. The comparative genome analysis and evolutionary comparison with genes encoding grain reserve proteins of grasses suggest that an ancestral Ha-like gene emerged, as a new member of the Prolamin gene family, in a common ancestor of the Pooideae (wheat and Brachypodium from the Triticeae and Brachypodieae tribes) and Ehrhartoideae (rice), between 60 and 50 My, after their divergence from Panicoideae (Sorghum)
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Keller, Jean. "La symbiose fixatrice d'azote au sein du genre Lupinus : histoire évolutive, aspects fonctionnels et gènes symbiotiques dans un contexte de spécificité hôte-symbiote." Thesis, Rennes 1, 2017. http://www.theses.fr/2017REN1B036.
Full textAbstract:
La symbiose entre les légumineuses et les Rhizobiacées est la source d’azote fixé la plus importante pour le bon fonctionnement des écosystèmes naturels et agricoles. Très étudiée chez des légumineuses modèles, certains aspects de cette interaction restent peu connus ; c’est le cas des mécanismes génétiques et fonctionnels qui contrôlent la spécificité hôte-symbiote. Il n’y a que peu d’études globales consacrées à ce phénomène, et les gènes symbiotiques sont très peu connus chez les espèces non-modèles. Dans ce contexte, nous avons étudié un cas de changement de spécificité symbiotique remarquable chez des espèces phylogénétiquement proches du genre Lupinus (Fabacées). Tout d’abord, la reconstruction et l’analyse de génomes chloroplastiques complets a permis de camper le cadre évolutif de la symbiose en générant de nouveaux marqueurs d’intérêt pour clarifier la phylogénie et l’évolution des lupins. A partir d’une expérimentation d’inoculation croisée impliquant trois espèces de lupins méditerranéens et deux souches compatibles et incompatibles de Bradyrhizobium, une approche RNA-Seq a permis de produire les premiers nodulomes de lupin et d’identifier les gènes symbiotiques. L’analyse des gènes différentiellement exprimés a montré que la spécificité symbiotique affecte non seulement la voie de signalisation et de régulation de la symbiose, mais également une diversité de voies métaboliques associées. Enfin, l’étude de la dynamique évolutive et fonctionnelle de quelques gènes a mis en évidence l’impact et l’importance des phénomènes de duplication aux différents niveaux de la cascade génétique symbiotiqueLegumes-Rhizobia symbiosis is the most important fixing nitrogen source for the good functioning of both natural and agricultural ecosystems. Although, it is extensively studied in model legumes, some aspects of this interaction remain unclear, such as the genetic and functional mechanisms controlling the host-symbiont specificity. Large scale studies of this process are scarce and symbiotic genes are not well described in non-model species. In this context, the effect of symbiotic specificity was investigated in phylogenetically close relative species belonging to the Lupinus genus (Fabaceae). First, the reconstruction and analysis of complete chloroplast genomes allowed us to generate new and useful markers for clarifying the Lupinus phylogeny in order to lighten the evolutionary context of the symbiosis. Following a cross-inoculation experiment of three Mediterranean lupine species with two compatible or incompatible Bradyrhizobium strains, a RNA-Seq approach allowed the reconstruction of the first lupine nodulomes and the identification of lupine symbiotic genes. The analysis of differentially expressed genes revealed that the symbiotic specificity affects not only the signalling and regulatory symbiotic pathways, but also diverse associated metabolic pathways. Finally, evaluating the evolutionary and functional dynamics of genes highlighted the importance of gene and genome duplication events at different steps of the symbiotic genetic pathway
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Sabart, Marion. "Variations spatiotemporelles dans la dynamique, la diversité génétique et le potentiel toxique de populations de Microcystis aeruginosa (Cyanobacteria) dans plusieurs écosystèmes aquatiques du centre de la France." Chambéry, 2009. http://www.theses.fr/2009CHAMS039.
Full textAbstract:
Les proliférations de cyanobactéries dans les milieux aquatiques continentaux représentent un problème environnemental, économique et sanitaire, notamment à cause de la capacité de certains genres à produire des toxines. En étudiant les variations spatio-temporelles de la diversité génétique et du potentiel toxique de populations de la cyanobactérie hépatotoxique Microcystis dans différents types d'écosystèmes aquatiques (retenues, étangs, fleuve) situés dans une même aire géographique, nous avons montré une structuration génétique des populations ainsi que d'importantes différences du potentiel toxique de ces proliférations. L'étude des variations de la structure en taille des colonies de Microcystis et des quotas cellulaires en microcystines en lien avec la stabilité de la colonne d'eau ont suggéré l'importance des colonies de petite taille dans le maintien des populations ainsi que dans la production de microcystinesProliferations of cyanobacteria in freshwater ecosystems are a source of growing concern because they lead to ecological disturbances and the toxins they produce constitute health risks for animals and human beings. By studying the spatiotemporal variations in genetic diversity and toxic potential of several populations of the hepatotoxic cyanobacterium Microcystis in different kind of freshwater ecosystems located in the same geographical area, we evidenced a genetic structuration of the populations, and great differences in the proportion of potentially microcystinproducing genotypes in these populations. The temporal variations in the population size structure and in the microcystin cellular quotas related to the stability of the water column suggested the importance of small Microcystis colonies in sustaining the populations in unfavourable conditions for growth and also in microcystin production
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Zulkower, Valentin. "Etude de la dynamique des mécanismes de la répression catabolique : des modèles mathématiques aux données expérimentales." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015GREAM080/document.
Full textAbstract:
La répression catabolique désigne un mode de régulation très répandu chez les bactéries, par lequel les enzymes nécessaires à l'import et la digestion de certaines sources carbonées sont réprimées en présence d'une source carbonée avantageuse, par exemple le glucose dans le cas de la bactérie E. coli. Nous proposons une approche mathématique et expérimentale pour séparer et évaluer l'importance des différents mécanismes de la répression catabolique. En particulier, nous montrons que l'AMP cyclique et l'état physiologique de la cellule jouent tous deux un rôle important dans la régulation de gènes sujets à la ré- pression catabolique. Nous présentons également des travaux méthodologiques réalisés dans le cadre de cette étude et contribuant à l'étude des réseaux de régulation génique en général. En particulier, nous étudions l'applicabilité de l'approximation quasi-stationnaire utilisée pour la réduction de modèles, et présentons des méthodes pour l'estimation robuste de taux de croissance, activité de promoteur, et concentration de protéines à partir de données bruitées provenant d'expériences avec gènes rapporteurCarbon Catabolite Repression (CCR) is a wide-spread mode of regulation in bacteria by which the enzymes necessary for the uptake and utilization of some carbon sources are repressed in presence of a preferred carbon source, e.g., glucose in the case of Escherichia coli . We propose a joint mathematical and experimental approach to separate and evaluate the importance of the different components of CCR. In particular, we show that both cyclic AMP and the global physiology of the cell play a major role in the regulation of the cAMP-dependent genes affected by CCR. We also present methodological improvements for the study of gene regulatory networks in general. In partic- ular, we examine the applicability of the Quasi-Steady-State-Approximation to reduce mathematical gene expression models, and provide robust meth- ods for the robust estimation of growth rate, promoter activity, and protein concentration from noisy kinetic reporter experiments
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Cattelin, Céline. "Exploration de la diversité des protéines à solénoïdes alpha, régulatrices de l'expression des gènes des organites dans les lignées eucaryotes photosynthétiques et étude de la dynamique conformationnelle des protéines à "PentatricoPeptide Repeats"." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2023. http://www.theses.fr/2023SORUS158.
Full textAbstract:
Au sein des Archaeplastida (eucaryotes photosynthétiques ayant acquis un chloroplaste suite à une endosymbiose avec une cyanobactérie ancestrale) les génomes chloroplastiques et mitochondriaux des algues vertes et des plantes terrestres sont régulés de manière post-transcriptionnelle, principalement par des protéines à solénoïde alpha codées dans le noyau. Ces facteurs nucléaires sont composés de motifs répétés dégénérés (protéines PPR et OPR, respectivement pentatricopeptide repeat et octatricopeptide repeats) interagissant de façon spécifique avec une partie de la séquence de leur ARN cible et forment de grandes familles de paralogues. Les protéines PPR sont très abondantes chez les plantes terrestres tandis que les OPR le sont chez les algues vertes. Ces expansions différentielles, en parallèle de l'évolution du métabolisme des ARN dans les organites pourraient refléter des adaptations génétiques préservant la phototrophie dans diverses conditions et niches écologiques. Chez les autres Archaeplastida (algues rouges et Glaucophytes) et chez les eucaryotes issus d'une endosymbiose avec une microalgue ancestrale comme les Diatomées, la régulation des génomes des organites reste peu explorée. Un premier objectif de ma thèse a été de décrire la diversité et la dynamique évolutive des protéines à solénoïde alpha connues ou candidates pour la régulation de l'expression du génome des organites et ce, dans l'ensemble des eucaryotes photosynthétiques. Pour les identifier, j'ai développé une approche combinant détection d'homologie lointaine de séquence et classification indépendante de la similarité entre séquences. J'ai validé cette approche en retrouvant et complétant les familles OPR et PPR connues chez les espèces modèles Chlamydomonas reinhardtii et Arabidopsis thaliana. J'ai montré que les expansions d'OPR étaient restreintes au sein des Chlorophytes et qu'en dehors des algues vertes et des plantes terrestres, les protéines à PPR et à OPR étaient peu nombreuses, suggérant que d'autres acteurs de la régulation de l'expression des génomes des organites restent à découvrir. J'ai également identifié plusieurs dizaines d'autres familles de protéines à solénoïde alpha adressées aux organites dans tous les protéomes étudiés, certaines aux fonctions encore inconnues et dont la caractérisation expérimentale dans des organismes modèles serait pertinente. Dans un second temps, j'ai utilisé des approches de dynamique moléculaire pour mieux comprendre l'affinité et la spécificité des liaisons entre les PPR et leurs ARN cibles. J'ai notamment étudié la dynamique des motifs répétés et la géométrie des sites de liaison des nucléotides en fonction de leur position dans la séquence des motifs PPR, y compris les effets du nombre de répétitions et de la présence ou non des domaines N- et C-terminaux, en plus de l'évolution de la conformation globale de la protéine. Nos résultats suggèrent le rôle de la flexibilité des protéines PPR, tant au niveau de la protéine que du motif dans la liaison à sa cible ARN et sa pertinence pour l'affinité et la spécificité de la reconnaissance des nucléotidesIn Archaeplastida (photosynthetic eukaryotes that acquired a chloroplast following endosymbiosis with an ancestral cyanobacterium) the chloroplast and mitochondrial genomes of green algae and land plants are regulated post-transcriptionally, mainly by alpha-solenoid proteins encoded in the nucleus. These nuclear factors are composed of degenerate repeat motifs (PPR and OPR proteins, respectively pentatricopeptide repeat and octatricopeptide repeats) that interact specifically with part of their target RNA sequence and form large families of paralogs. PPR proteins are very abundant in terrestrial plants while OPRs are abundant in green algae. These differential expansions, in parallel with the evolution of RNA metabolism in organelles, may reflect genetic adaptations that preserve phototrophy under different conditions and ecological niches. In other Archaeplastids (red algae and Glaucophytes) and in eukaryotes that originate from endosymbiosis with an ancestral microalga such as the Diatoms, the regulation of organelle genomes remains poorly explored. A first objective of my thesis was to describe the diversity and evolutionary dynamics of known or candidate alpha-solenoid proteins for the regulation of organelle genome expression in all photosynthetic eukaryotes. To identify them, I developed an approach that combines distant sequence homology detection and sequence similarity independent classification. I validated this approach by finding and completing the known OPR and PPR families in the model species Chlamydomonas reinhardtii and Arabidopsis thaliana. I showed that OPR expansions were restricted within Chlorophytes and that outside of green algae and land plants, PPR and OPR proteins were few in number, suggesting that other players in the regulation of organelle genome expression remain to be discovered. I also identified several dozen other families of organelle-addressed alpha-solenoid proteins in all the proteomes studied, some of which have as yet unknown functions and whose experimental characterisation in model organisms would be relevant. In a second step, I used molecular dynamics approaches to better understand the affinity and specificity of binding between PPRs and their target RNAs. In particular, I studied the dynamics of the repeat motifs and the geometry of the nucleotide binding sites as a function of their position in the PPR motif sequence, including the effects of the number of repeats and the presence or absence of N- and C-terminal domains, in addition to the evolution of the overall conformation of the protein. Our results suggest the role of PPR protein flexibility, both at the protein and motif level, in binding to its RNA target and its relevance to the affinity and specificity of nucleotide recognition
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Lopez, Pierre fabrice. "De l'analyse de la régulation transcriptionnelle à la modélisation logique des réseaux géniques." Aix-Marseille 2, 2009. http://www.theses.fr/2009AIX22064.
Full textAbstract:
Ce mémoire porte sur l'analyse bioinformatique des mécanismes impliqués dans la régulation de l'expression des gènes, phénomène ubiquitaire chez les êtres vivants, notamment à l'origine de la différenciation cellulaire. L'exploitation des jeux de données génomiques à haut débit a motivé la mise au point d'algorithmes et de méthodes spécifiques. Ces approches ont conduit au développement d'outils et de bases de données, notamment le logiciel BZScan pour la quantification des images de puces à ADN, la base de données ATD répertoriant les sites de polydénylation dans les génomes de l'homme et de la souris, la suite logicielle TranscriptomeBrowser intégrant une base de données de signatures transcriptionnelles, ainsi que le logiciel de modélisation et de simulation logique GINsim. Notre approche de programmation modulaire a en outre permis le développement de communicationes performantes entre ces différents outilsThis thesis report is about bioinformatic analysis of mechanisms involved in regulation of gene expression, an ubiquitous phenomenon in all life froms, notably at the root of cellular differenciation. The use of genomic large scale datasets motivated the creation of specific algorithms and methods. These approaches led to the development of tools and databases, namely the software BZScan for the quantification of DNA microarray images, the ATD database listing polyadenylation sites in human and mouse genomes, the sofware package TranscriptomeBrowser containing a transcriptional signatures database, and the logical simultaion and modellind software signatures database, and the logical simulation and modelling software GINsim. A modular programming approach allowed us to develop efficient communication between these different tools
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Scarcelli, Nora. "Structure et dynamique de la diversité d'une plante cultivée à multiplication végétative : le cas des ignames au Bénin ("Dioscorea sp.")." Phd thesis, Université Montpellier II - Sciences et Techniques du Languedoc, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00482798.
Full textAbstract:
Nous avons étudié comment les pratiques paysannes contribuent à la dynamique et la structuration de la diversité d'une plante cultivée à multiplication végétative, l'igname (Dioscorea sp.) au Bénin. Dans un premier temps, nous avons montré la diploïdie des espèces étudiées (D. rotundata, D. abyssinica et D. praehensilis). Nous avons mis en évidence des flux de gènes entre les compartiments sauvage (D. abyssinica et D. praehensilis) et cultivé (D. rotundata). Tout d'abord, nous avons montré l'existence et la viabilité d'hybrides interspécifiques. Puis, nous avons montré qu'à travers la pratique de l'ennoblissement, certains paysans créent de nouvelles variétés à partir d'individus sauvages, d'hybrides interspécifiques et probablement à partir d'hybrides inter-variétaux. Les paysans utilisent donc la reproduction sexuée des ignames sauvages et cultivées et participent ainsi à maintenir les processus évolutifs chez cette plante à multiplication végétative. Nous avons ensuite analysé la diversité du compartiment cultivé et son organisation à l'échelle d'un village. Nos résultats suggèrent que les variétés d'ignames ont été créées à partir de produits de reproduction sexuée. Les variétés sont polyclonales mais homogènes génétiquement. En effet, cette diversité s'interprète comme des mutants dérivant d'un même génotype. Enfin, les agriculteurs cultivent les mêmes groupes de variétés et échangent des tubercules entre eux, ce qui conduit à une absence de différenciation entre les pools génétiques cultivés par les différents paysans.
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Soler, Clélia. "Dynamique de la diversité génétique du sorgho repiqué (Sorghum bicolor ssp. bicolor) au Nord Cameroun : facteurs biologiques et anthropiques." Thesis, Montpellier 2, 2012. http://www.theses.fr/2012MON20223/document.
Full textAbstract:
En 1996, la FAO a reconnu le rôle des agriculteurs dans la construction des ressources génétiques. Dans ce contexte, l'objectif général du projet PLANTADIV, dans lequel s'inscrit cette thèse, est d'appréhender comment les facteurs anthropiques et biologiques interagissent et façonnent la diversité génétique des plantes cultivées dans le bassin du lac Tchad. Dans cette région, les populations ont mis au point une innovation agricole originale : l'utilisation en contre-saison de terres argileuses inondées pour repiquer du sorgho. Les variétés de sorgho repiqué sont capables de puiser dans les réserves hydriques du sol pour accomplir leur cycle végétatif en saison sèche sans autre apport d'eau. Le sorgho repiqué connaît un large développement dans la région depuis la moitié du XXe siècle. Le projet de thèse se focalise sur l'estimation de la diversité génétique des sorghos repiqués et sur les mécanismes biologiques et génétiques qui ont pu contribuer à sa structuration intra et inter variétale. Nous avons également entrepris de retracer l'histoire évolutive des sorghos repiqués en nous appuyant essentiellement sur des outils de génétique des populations pour discuter les hypothèses géographiques et historiques existantes. Cette étude a mis en évidence qu'au moins deux événements de dessaisonalisation avaient eu lieu à partir de sorghos pluviaux provenant de deux groupes génétiques différents. Les sorghos repiqués sont plus différenciés que les sorghos pluviaux. Ceci peut s'expliquer en partie par les pratiques paysannes : les sorghos pluviaux sont échangés plutôt via les amis, la famille et les voisins, alors que les sorghos repiqués le sont plutôt via les marchés. De par les nombreux échanges de semence entre les différentes populations humaines dans cette région, l'étude phylogénétique n'a pas permis de mettre en évidence le(s) lieu(x) d'origine de dessaisonalisation.La seconde partie de ce travail a été consacré à la biologie de la reproduction du sorgho repiqué. Les méthodes de calcul indirectes et directes ont montrées que le sorgho repiqué est, comme le sorgho pluvial, préférentiellement autofécondé. Le taux moyen chez le sorgho repiqué est cependant plus faible (1,8%) que pour le sorgho pluvial (12%). De même, les variations d'allofécondation entre des panicules d'un même type nommé semblent plus faibles que pour le sorgho pluvial. La dernière partie de la thèse est consacrée aux impacts des pratiques agricoles sur la structuration de la diversité génétique des sorghos repiqués à une échelle locale. Les analyses génétiques ont montré, que ce soit pour le village de Djongdong ou celui de Bouzar, situés à l'extrême Nord du Cameroun, que pour un agriculteur donné, chaque type nommé correspond à une entité génétique. De plus, un même morphotype chez différents agriculteurs correspond aussi à une entité génétique. Les modes de gestion des semences et les pratiques culturales ont été analysés, elles influencent peu la structuration de la diversité génétique du sorgho repiquéIn 1996, FAO has recognized the role of farmers in building and managing genetic resources. This work is part of the project PLANTADIV which main objective is to understand how biological and anthropogenic factors interact and shape diversity of cultivated plants in the Lake Chad Basin. In this region, people have developed an original agricultural innovation: the use in dry-season of flooded clay soils for transplanting sorghum. Transplanted sorghum varieties are able to tap into soil moisture reserves to complete their growth cycle in the dry-season without any water supply. Transplanted sorghum cultivation undertook a large development in the region since the middle of the XX century.The thesis project focuses on the estimation of the genetic diversity of planted sorghum and on biological and genetic mechanisms that may have contributed to its structuration both within and between landraces. We also undertook to trace the evolutionary history of planted sorghum by relying primarily on population genetics approaches to elaborate over geographical and historical hypotheses.This study revealed that at least two events of deseasonalization occurred from rain- sorghum pools from two different genetic groups. Differentiation of dry-season sorghum is stronger than that of rain-sorghum. This may be partially due to social practices: rainy sorghum are mainly exchanged through friends, families and neighbors as planted sorghum seeds are often obtain from markets. Extensive seed exchange between different human populations across the region may have blurred the geographical pattern of the genetic diversity, not allowing us to identify potential sites for deseasonalization.The second part of this work is devoted to the reproductive biology of dry-season sorghum. Direct and indirect estimation methods have shown that dry-season sorghum is, as rain sorghum, preferably selfing. Average level of out crossing is nevertheless lower in dry-season sorghum (1.8%) than it is in rain-sorghum (12%). Within landraces, variations are also smaller for dry-season sorghum than for rain-sorghum.The last part of the thesis is devoted to the impacts of agricultural practices on the structure of the genetic diversity of dry-season sorghum at a local scale. Genetic analyzes have shown that in both studied villages of Djongdong and Bouzar, located in the extreme north of Cameroon, each landrace named by a farmer corresponds to a genetic entity. In addition, the same morphological type among different farmers corresponds to a genetic entity. Modes of seed management and cultural practices were analyzed; they seem to have little influence on the structure of the genetic diversity of dry-season sorghum
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Scarcelli, Nora. "Structure et dynamique de la diversité d'une plante cultivée à multiplication végétative : le cas des ignames au Bénin ("Dioscorea sp.")." Phd thesis, Montpellier 2, 2005. http://www.theses.fr/2005MON20070.
Full textAbstract:
Nous avons étudié comment les pratiques paysannes contribuent à la dynamique et la structuration de la diversité d'une plante cultivée à multiplication végétative, l'igname (Dioscorea sp.) au Bénin. Dans un premier temps, nous avons montré la diploïdie des espèces étudiées (D. rotundata, D. abyssinica et D. praehensilis). Nous avons mis en évidence des flux de gènes entre les compartiments sauvage (D. abyssinica et D. praehensilis) et cultivé (D. rotundata). Tout d'abord, nous avons montré l'existence et la viabilité d'hybrides interspécifiques. Puis, nous avons montré qu'à travers la pratique de l'ennoblissement, certains paysans créent de nouvelles variétés à partir d'individus sauvages, d'hybrides interspécifiques et probablement à partir d'hybrides inter-variétaux. Les paysans utilisent donc la reproduction sexuée des ignames sauvages et cultivées et participent ainsi à maintenir les processus évolutifs chez cette plante à multiplication végétative. Nous avons ensuite analysé la diversité du compartiment cultivé et son organisation à l'échelle d'un village. Nos résultats suggèrent que les variétés d'ignames ont été créées à partir de produits de reproduction sexuée. Les variétés sont polyclonales mais homogènes génétiquement. En effet, cette diversité s'interprète comme des mutants dérivant d'un même génotype. Enfin, les agriculteurs cultivent les mêmes groupes de variétés et échangent des tubercules entre eux, ce qui conduit à une absence de différenciation entre les pools génétiques cultivés par les différents paysans.
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Ndiade, Bourobou Dyana. "Dynamique spatiale et temporelle de la diversité génétique d’une espèce rare en Afrique Centrale : baillonella toxisperma Pierre (le Moabi)." Thesis, Montpellier 2, 2011. http://www.theses.fr/2011MON20045/document.
Full textAbstract:
Si les patrons d'expression de la diversité génétique des essences forestières à distribution grégaire des forêts tropicales humides ont fait l'objet de nombreuses études, les connaissances sur les essences forestières disséminées et représentées à très faible densité à l'hectare (dites rares) restent encore embryonnaires. Ces dernières suivent elles les mêmes patrons de distribution de la diversité génétique? Quels facteurs biotiques et abiotiques régissent l'organisation spatiale et l'évolution de la diversité génétique chez ce type d'espèce ? Afin d'améliorer les connaissances sur la biologie des espèces rares, nous nous proposons au travers de marqueurs microsatellites nucléaires(nuc) et chloroplastiques(cp) (i) d'analyser le régime de reproduction chez une espèce rare (ii) d'évaluer sa capacité de dispersion des gènes via les graines et le pollen , et enfin de(iii) décrire l'organisation spatiale de la diversité génétique à fine et à large échelle. Nous avons abordé ces questions avec Baillonella toxisperma (le Moabi), une essence commerciale dite rare (1 adulte/15ha à 20 ha), à multi- usages, représentée à travers les différentes écozones du bassin du Congo. Trois résultats majeurs découlent de nos travaux : (i) En dépit d'un isolement prononcé des adultes, B. toxisperma présente un régime de reproduction allogame prépondérant (tm ≈ 98%) avec des taux réduits d'autofécondation (1 - tm < 3%) probablement favorisé par la protandrie. (ii) Comme attendu dans le cas d'arbres disséminés, l'intensité de sa structure génétique spatiale à fine échelle est faible (Spnuc = 0.003 ; Spcp = 0.015) et reflète bien les flux de gènes à longues distances mesurés via le pollen [σp = 9.8 km à 10.8 km] et les graines [σs = 4.0 km à 6.3 km], probablement dû aux disperseurs efficaces que sont la chauve-souris, l'éléphant et l'homme. A large échelle spatiale, un signal phylogéographique a été détecté entre les individus situés de part et d'autre de l'équateur thermique, notamment entre ceux du massif forestier Camerounais et du Gabon (Rst = 0.313 > Rstp = 0.115, P < 0.001). Deux sous-groupes du massif forestier gabonais qui séparent les individus des forêts côtières de l'Ouest, de ceux des forêts planitaires de l'intérieur des terre, à l'Est, ont également été détectés, et présentent une différenciation génétique modérée (FST = 0.068, P < 0.001). La divergence génétique entre ces trois groupes pourrait s'expliquer par un isolement géographique qui remonterait aux perturbations climatiques du pléistocène et de l'Holocène sur la forêt tropicale humide africaine, et qui serait encore aujourd'hui maintenu par un isolement dans la reproduction du fait d'un asynchronisme dans la période de floraison entre leurs individus. La mise en évidence de ces trois groupes génétiques suggère une répartition biogéographique de B. toxisperma dans le bassin du Congo en partie façonnée par le climat actuel et passé. Nos conclusions peuvent servir d'outils d'aide à la décision pour les programmes de conservation et d'aménagement durable de la biodiversité en Afrique centraleIf genetic diversity patterns of gregarious rainforest forest trees are well known, few knowledges are available about low density tree species. Does those last one follow the same genetic distribution pattern? Which biotic and abiotic factors underline the spatial structure and evolution of the genetic diversity of such species? In order to improve the knowledge of the biology of such species, we have propose through nuclear microsatellite(nuc) and chlorosplastic (cp) markers to (i) analyse the reproductive system of a low density tree species, (ii) assess its dispersal capacity through seeds and pollen, and finally to (iii) describe the spatial genetic structure at a fine and large scale. We have addressed those questions with Baillonella toxisperma Pierre (commonly named Moabi), a commercial tree of many uses, known to be rare (1 ind/15ha à 20 ha) and distributed through different ecologicals areas of Congo basin. Three main results rise from our study: (i) Despite a strong isolation of the adults, B. toxisperma has a dominant allogamous reproductive system (tm ≈ 98%) with a reduce rate of self-pollination (1- tm< 3%) which is probably due to occurrence of protandry. (ii) As expected in the case of low density trees, the spatial statistic (Sp) of the fine spatial genetic structure is very low [Spnuc = 0.003 ; Spcp = 0.015]. Those reflected a very high gene flow mediated through pollen [σp = 9.8 km à 10.8 km] and seeds [σs = 4.0 km à 6.3 km], that probably mediated by efficient dispersal vectors like bats, human and elephant. At a large scale, a phylogenetic signal has been detected between individuals located in both side of the thermic equator, mainly between those from the block forest of Cameroon and Gabon [RST = 0.313 > RSTp = 0.115, P < 0.001]. Two discretes genetics units from the Gabon block forest which separate individuals of the West coastal forests from the lowland forest ones (in the inland) have also been detected and showed a moderate genetic differentiation [FST = 0.068, P < 0.001]. The genetic differentiation between these three units could be explained by a geographical isolation during past climatic disturbances in the African rainforest, occurred in the Pleistocene and Holocene, and which will be still maintained up to date by a reproductive isolation caused by flowering asynchrony periods among individuals. The occurrence of these three genetic units suggests a biogeographical repartition of B. toxisperma in the Congo basin that is mainly due to the past and current climate. Our conclusions may lead to implement conservation strategies and sustainable management programm for biodiversity in Central Africa
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Martin, Florence. "Exploration de la biodiversité bactérienne dans un sol pollué par les hydrocarbures : analyse par marquage isotopique du potentiel métabolique et de la dynamique des communautés impliquées dans la dégradation." Phd thesis, Université de Grenoble, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00637464.
Full textAbstract:
Les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) sont des composés ubiquitaires issus de la combustion incomplète de matières organiques. Ils sont à l'origine de pollutions de l'environnement, surtout liées à l'exploitation des produits pétroliers, car ce sont des composés toxiques pour les êtres vivants et pour l'homme en particulier. De nombreuses bactéries capables de dégrader les HAP ont été isolées et étudiées, mais celles qui les dégradent in situ sont mal connues, car moins de 5% des bactéries du sol sont cultivables en laboratoire. Le premier objectif de cette étude était d'identifier les bactéries qui dégradent les HAP dans le sol par des méthodes moléculaires indépendantes de la culture. A cette fin, une stratégie de marquage isotopique in situ a été mise en œuvre qui repose sur l'utilisation du phénanthrène, un HAP à trois cycles, dans lequel l'isotope naturel du carbone a été remplacé par le 13C. Cette molécule a été introduite comme traceur dans des microcosmes contenant du sol provenant d'un bassin de rétention des eaux de ruissellement d'autoroute. Les bactéries ayant incorporé le 13C ont ensuite été identifiées par séquençage des gènes d'ARNr 16S amplifiés à partir de l'ADN marqué extrait du sol. Les résultats montrent que des Betaprotéobactéries peu étudiées à ce jour, appartenant aux genres Acidovorax, Rhodoferax, Hydrogenophaga et Thiobacillus, ainsi que des Rhodocyclaceae, étaient les principaux acteurs de la dégradation du phénanthrène. La prépondérance des Betaprotéobactéries a été établie par des mesures de PCR quantitative. Une analyse dynamique de la diversité bactérienne a montré que celle-ci changeait en fonction de la biodisponibilité du phénanthrène. En outre, la diversité d'arène-dioxygénases impliquées dans la dégradation des HAP a été explorée sur le plan phylogénétique et fonctionnel. Nous avons ainsi détecté des séquences nouvelles, pour la plupart apparentées à des dioxygénases de Sphingomonadales et de Burkholderiales. Grâce à la construction et l'expression d'enzymes hybrides, il a été possible, pour la première fois, d'associer une activité catalytique d'oxydation des HAP à des séquences partielles de gènes, amplifiées à partir de l'ADN du sol. Les résultats obtenus et les outils mis au point dans cette étude pourront servir à développer des méthodes de diagnostic et de suivi de biodégradation de polluants, par exemple dans le cadre d'opérations de bioremédiation de sites pollués par les HAP.
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Vanlerberghe, Flavie. "Histoire évolutive de la zone d'hybridation naturelle entre les deux sous-espèces de souris européennes Mus musculus domesticus et Mus musculus musculus : dynamique de l'introgression de gènes autosomaux, de l'ADN mitochondrial et du chromosome Y." Montpellier 2, 1988. http://www.theses.fr/1988MON20001.
Full textAbstract:
Discrimination des genomes des sous especes m. M. Domesticus et m. M. Musculus etudie a l'aide de differents marqueurs genetiques, locus autosomaux, chromosome y et adn mitochondiral; mise en evidence d'une zone d'hybridations entre ces especes
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Guinard, Jérémy. "Dynamique évolutive de Ralstonia solanacearum en réponse aux pressions de sélection de l'aubergine résistante : approche populationnelle, de génétique évolutive et fonctionnelle de la durabilité de la résistance." Thesis, La Réunion, 2015. http://www.theses.fr/2015LARE0032/document.
Full textAbstract:
Ralstonia solanacearum, une béta-proteobactérie d'origine tellurique, est l'une des phytobactérioses les plus nuisibles au niveau mondial. Cette bactérie est capable d'infecter plus de 250 espèces différentes dont certaines présentent un intérêt économique majeur (tomate, pomme de terre, tabac). R. solanacearum est divisée en 4 phylotypes distincts présentant des origines géographiques différentes : I (asiatique), IIA et IIB (américain), III (africain), IV (indonésien). Parmi ces phylotypes, le phylotype I est en expansion démographique, hautement recombinogène, réparti mondialement et possède une large gamme d'hôtes. Il possède donc un fort potentiel évolutif (sensu McDonald et Linde, 2002). Afin de contrôler cette bactérie, la lutte génétique reste la méthode la plus prometteuse : elle consiste à déployer des cultivars possédant différents sources de résistance (i.e., des gènes de résistance). La variété d'aubergine AG91-25 (E6) possède un gène majeur de résistance (ERs1) lui permettant de contrôler certaines souches de R. solanacearum de phylotype I. Cependant, la gestion de cette résistance requiert d'étudier au préalable sa durabilité afin d'en éviter le contournement. Cette durabilité peut être estimée en étudiant le potentiel évolutif d'un agent pathogène face à cette source de résistance, ainsi qu'en décryptant les mécanismes moléculaires de l'interaction entre l'hôte (gène R) et le pathogène (effecteur de types trois). Afin d'étudier la dynamique évolutive de R. solanacearum sous une pression de sélection exercée par la variété résistante E6, nous avons mis en place un essai d'évolution expérimentale au champ. Cet essai est composé de trois couples de microparcelles d'aubergines résistantes E6 et d'aubergines sensibles E8, implantées deux fois par an, pendant trois ans (soit 5 cycles). Un schéma MLVA (« Multi-Locus VNTR Analysis ») composé de 8 loci minisatellites a été développé afin de caractériser les souches extraites de ces cycles de cultures. Ces VNTR sont spécifiques aux souches de R. solanacearum de phylotype I, hautement polymorphes et discriminants à toutes les échelles : mondiale, régionale et locale. Nos résultats démontrent une absence de contournement de la résistance d'E6 par les populations parcellaires de R. solanacearum, confirmant le caractère durable de cette résistance. Cette variété aurait fortement réduit les populations bactériennes du sol, ne leur permettant plus d'infecter l'hôte résistant. Parallèlement, 100% des plants d'E8 sont morts à partir du cycle 2. La maladie au sein des microparcelles semble progresser selon une dynamique de « plante-à-plante ». Une baisse de la diversité génétique a aussi été observée au cours des cycles de culture répétés d'E8, associée à l'augmentation en fréquence de deux haplotypes. Cependant, aucune structuration génétique claire n'a été observée à l'échelle de la parcelle entière ou de la microparcelle. En revanche, les données d'isolement par la distance semblent indiquer qu'une structure spatiale semble être en cours d'établissement. L'ensemble de nos résultats suggère une structure épidémique clonale de nos populations parcellaires. Nous nous sommes aussi intéressés à l'implication de 10 ET3 dans l'interaction R. solanacearum vs aubergine résistante (E6). La distribution des 10 ET3 candidats est variable au sein d'une collection de souches phylogénétiquement diverses (91 souches) : ripAJ et ripE1 sont les ET3 les plus partagés alors que ripP1 et ripP2 sont les moins fréquemment. Certains ET3 présentent peu (ripAJ) voire pas (ripE1 et ripP2) de polymorphisme de taille, alors que d'autres (ripAU) sont extrêmement polymorphes. Cependant la composition en effecteurs d'une souche ne semble pas être corrélée à un phénotype sur aubergine E6. Nous avons identifié le gène d'effecteur ripAX2 comme ayant une fonction d'avirulence sur aubergine résistante E6. Sa reconnaissance par E6 semble s'opérer au niveau de la zone hypocotylaireRalstonia Solanacearum is a soilborn beta-proteobacterium responsible of bacterial wilt on Solanaceaous crops. This bacterium is considered as one of the most harmful plant disease worldwide. This bacterium possesses the ability to infect more than 250 different species, including crops with major economic importance (tomato, potato, tobacco, eucalyptus…). R. solanacearum is divided into four phylotypes originated from different areas: I (Asian), IIA and IIB (American), III (African), IV (Indonesian). Among these phylotype, phylotype I is currently in demographic expansion, is highly recombinogenic and has a wide hosts range. Thus, altogether, these characteristics demonstrated that this phylotype has a high evolutionary potential (sensu McDonald and Linde, 2002). In order to control this bacterium, genetic plant resistance seems to be the most promising method. This method consists in using cultivars with different source of resistance such as resistance genes and/or resistant QTLs. The AG91-25 (E6), an eggplant cultivar possessing a major resistance gene (ERs1), is capable to control some of phylotype I strains of R. solanacearum. However, in order to optimize the management of this resistance and to avoid its fast breakdown, we need to deeply investigate the durability of this resistant gene. Durability can be estimated by studying the evolutionary potential of our pathogen faced to E6 source of resistance and by understanding the molecular mechanisms underlying the interaction between the host (R gene) and its pathogene (Type III Effector – T3E). In order to study R. solanacearum evolutionary dynamics under selective pressure from E6 resistant cultivar, we set up an experimental evolution trial in the field. This trial consisted of three couples of resistant (E6) and susceptible eggplants (E8) microplots, implanted twice a year during three years, hence consisting of 5 cycles. A Multi-Locus VNTR Analysis (MLVA) scheme, consisting of 8 minisatellite loci, was developed in order to characterize the strains extracted from these crop cycles. These VNTRs were specific to R. solanacearum phylotype I strains, they were highly polymorphic and discriminatory at different scale: globally, regionally and locally.Our results showed no breakdown of E6 resistance by R. solanacearum populations, which confirms that this resistance is durable. It seemed that this cultivar reduced the soil bacterial population, preventing bacterial population to infest the resistant host. At the same time, 100% of the E8 plants have died, starting at cycle 2. Bacterial wilt seemed to spread with a “plant-to-plant” dynamics within each microplot. Genetic diversity reduction was also observed during the successive cycle of susceptible eggplant, associated with the increase of frequency of two main haplotypes. However, we failed to identify a clear genetic structuration, neither at the plot scale nor at the microplot scale. Nevertheless, isolation-by-distance data seemed to show that a spatial structure is currently establishing. Altogether, our results suggested that our plot populations appeared to have a clonal epidemic structure.We also looked into 10 T3Es' involvement in the interaction between R. solanacearum and the resistant eggplant (E6). Their distribution was completely different within a collection of phylogenetically diverse strains (91 strains): ripAJ and ripE1 are the most shared T3Es whereas ripP1 and ripP2 were the less common T3E whithin our collection of strains. Some T3Es showed few (ripAJ) or no length polymorphism at all (ripE1 and ripP2) whereas some other (ripAU) are extremely polymorphic. Nevertheless, the T3E effector repertoire did not seemed to be correlated to a specific phenotype on E6 eggplant. Its recognition by E6 seemed to occur in the hypocotyle region rather than in the mesophyll, highlighting a possible organ-specificity of the interaction between ERs1 and ripAX2
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Parmentier, Frédéric. "Modélisation et prédiction de la dynamique moléculaire de la maladie de Huntington par la théorie des graphes au travers des modèles et des espèces, et priorisation de cibles thérapeutiques." Thesis, Sorbonne Paris Cité, 2015. http://www.theses.fr/2015PA05T030.
Full textAbstract:
La maladie de Huntington est une maladie neurodégénérative héréditaire qui est devenue un modèle d'étude pour comprendre la physiopathologie des maladies du cerveau associées à la production de protéines mal conformées et à la neurodégénérescence. Bien que plusieurs mécanismes aient été mis en avant pour cette maladie, dont plusieurs seraient aussi impliqués dans des pathologies plus fréquentes comme la maladie d’Alzheimer ou la maladie de Parkinson, nous ne savons toujours pas quels sont les mécanismes ou les profils moléculaires qui déterminent fondamentalement la dynamique des processus de dysfonction et de dégénérescence neuronale dans cette maladie. De même, nous ne savons toujours pas comment le cerveau peut résister aussi longtemps à la production de protéines mal conformées, ce qui suggère en fait que ces protéines ne présentent qu’une toxicité modérée ou que le cerveau dispose d'une capacité de compensation et de résilience considérable. L'hypothèse de mon travail de thèse est que l'intégration de données génomiques et transcriptomiques au travers des modèles qui récapitulent différentes phases biologiques de la maladie de Huntington peut permettre de répondre à ces questions. Dans cette optique, l'utilisation des réseaux de gènes et la mise en application de concepts issus de la théorie des graphes sont particulièrement bien adaptés à l'intégration de données hétérogènes, au travers des modèles et au travers des espèces. Les résultats de mon travail suggèrent que l'altération précoce (avant les symptômes, avant la mort cellulaire) et éventuellement dès le développement cérébral) des grandes voies de développement et de maintenance neuronale, puis la persistance voire l'aggravation de ces effets, sont à la base des processus physiopathologiques qui conduisent à la dysfonction puis à la mort neuronale. Ces résultats permettent aussi de prioriser des gènes et de générer des hypothèses fortes sur les cibles thérapeutiques les plus intéressantes à étudier d'un point de vue expérimental. En conclusion, mes recherches ont un impact à la fois fondamental et translationnel sur l'étude de la maladie de Huntington, permettant de dégager des méthodes d'analyse et des hypothèses qui pourraient avoir valeur thérapeutique pour les maladies neurodégénératives en généralHuntington’s disease is a hereditary neurodegenerative disease that has become a model to understand physiopathological mechanisms associated to misfolded proteins that ocurs in brain diseases. Despite exciting findings that have uncover pathological mechanisms occurring in this disease and that might also be relevant to Alzheimer’s disease and Parkinson’s disease, we still do not know yet which are the mechanisms and molecular profiles that rule the dynamic of neurodegenerative processes in Huntington’s disease. Also, we do not understand clearly how the brain resist over such a long time to misfolded proteins, which suggest that the toxicity of these proteins is mild, and that the brain have exceptional compensation capacities. My work is based on the hypothesis that integration of ‘omics’ data from models that depicts various stages of the disease might be able to give us clues to answer these questions. Within this framework, the use of network biology and graph theory concepts seems particularly well suited to help us integrate heterogeneous data across models and species. So far, the outcome of my work suggest that early, pre-symptomatic alterations of signaling pathways and cellular maintenance processes, and persistency and worthening of these phenomenon are at the basis of physiopathological processes that lead to neuronal dysfunction and death. These results might allow to prioritize targets and formulate new hypotheses that are interesting to further study and test experimentally. To conclude, this work shall have a fundamental and translational impact to the field of Huntington’s disease, by pinpointing methods and hypotheses that could be valuable in a therapeutic perspective
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Richard, Damien. "Microévolution et adaptation à une pression de sélection anthropique chez Xanthomonas citri pv. citri, une bactérie pathogène des agrumes : dynamique du compartiment plasmidique." Thesis, La Réunion, 2019. http://www.theses.fr/2019LARE0001.
Full textAbstract:
Le cuivre, souvent utilisé pour gérer les bactérioses en agriculture, est largement utilisé dans la lutte contre Xanthomonas citri pv. citri (Xcc), agent responsable du chancre asiatique des agrumes. La récente détection d’un phénotype résistant au cuivre (CuR) chez Xcc dans deux territoires ultramarins français a motivé une étude génomique qui a révélé, dans les génomes de souches CuR, la présence d’un plasmide conjugatif portant un transposon adaptatif de type Tn3. Sa conservation chez plusieurs espèces de Xanthomonas phytopathogènes suggère le rôle des transferts horizontaux (HGT) dans l’adaptation de Xcc. Nous avons donc analysé, dans l’océan Indien, les relations phylogénétiques de souches sensibles et CuR en prenant en compte à la fois les SNP et les variations de contenu en gènes. La datation de la phylogénie a permis de formuler des scenarii d’introduction de la bactérie dans la région. La phylogénie a montré une structure géographique forte à l’échelle de l’océan Indien, qui s’estompe à l’échelle de la Réunion et disparaît à l’échelle du verger. Au sein des vergers, l’admixture est un élément favorable aux HGT entre souches génétiquement différentes. Ils sont pourtant peu caractérisés chez les bactéries du genre Xanthomonas. Nous avons ainsi analysé la dispersion de l’ensemble des gènes plasmidiques connus de la famille des Xanthomonadaceae dans l’ensemble des génomes bactériens de NCBI, mettant en évidence à la fois la forte prévalence des gènes plasmidiques au sein des Xanthomonadaceae mais aussi la limite taxonomique forte à leur échange par conjugaison. L’importance du mosaïsme plasmidique, en partie lié aux éléments mobiles a aussi été illustrée. L’ensemble de nos résultats souligne l’importance des HGT dans l’évolution des bactéries du genre Xanthomonas, et la nécessité de caractériser finement le contenu et le fonctionnement du génome environnemental des Xanthomonadaceae pour appréhender au mieux l’adaptation de ces bactéries phytopathogènesCopper, frequently used in agriculture to control bacterial diseases, is commonly used against Xanthomonas citri pv. citri (Xcc), the bacterial agent of Asiatic citrus canker. The recent detection of a copper-resistant phenotype in two French overseas regions motivated a genomic study which revealed, in copper-resistant (CuR) strains, a conjugative plasmid encoding an adaptive transposon of the Tn3 family. Its conservation in several Xanthomonas species suggested the role of horizontal gene transfer (HGT) in Xcc adaptation. We therefore analyzed the evolutionary history of susceptible and CuR Xcc strains in the Indian Ocean using both SNP and gene content variations. The dating of the obtained phylogeny allowed us to hypothesize the history of Xcc introduction into the region. The phylogeny showed a strong geographic structure among islands of the Indian Ocean region, which faded at the Réunion scale and disappeared at the grove scale. Among the groves, admixture is a factor favoring HGT between genetically distinct strains. This form of evolution is however largely uncharacterized in the Xanthomonas genus. To fill this gap, we searched genetic homology between the whole known plasmid gene content of the Xanthomonadaceae family and the complete set of genomes hosted in NCBI databases. We highlighted both the ubiquity of plasmid genes in the Xanthomonadaceae family and the taxonomical barrier of their sharing by conjugation. The small fraction of genes that were exchanged through the complete sharing of plasmids also revealed the importance of plasmid mosaicism, partly due to mobile genetic elements. Taken together, our results highlight the importance of bacterial communities in the evolution of phytopathogenic bacteria of the Xanthomonas genus, and the need for a precise characterization of the content and the functioning of the Xanthomonadaceae environmental genome in order to fully apprehend the adaptation of these phytopathogenic bacteria
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Bertaux, François. "Cell-based multi-scale modeling for systems and synthetic biology : from stochastic gene expression in single cells to spatially organized cell populations." Thesis, Paris 6, 2016. http://www.theses.fr/2016PA066101/document.
Full textAbstract:
Les sources intrinsèques d'héterogénéité cellulaire, comme l'expression stochastique des gènes, sont de plus en plus reconnues comme jouant un rôle important dans la dynamique des tissus, tumeurs, communautés microbiennes... Cependant, elles sont souvent ignorées ou représentées de manière simpliste dans les modèles théoriques de populations de cellules. Dans cette thèse, nous proposons une approche cellule-centrée (chaque cellule est représentée de manière individuelle), multi-échelle (les décisions cellulaires sont placées sous le contrôle de voies de signalisation biochimiques simulées dans chaque cellule) pour modéliser la dynamique de populations de cellules. La nouveauté principale de cette approche réside dans la prise en compte systématique (pour toutes les protéines modélisées) des fluctuations du niveau des protéines résultant de l'expression stochastique des gènes. Cela permet d'étudier l'effet combiné des causes intrinsèques et environnementales d'héterogénéité cellulaire sur la dynamique de la population de cellules. Un élément central de notre approche est une stratégie parsimonieuse pour attribuer les paramètres de modèles d'expression stochastique des gènes. Nous appliquons cette approche à deux cas d'étude. Nous considérons en premier la resistance à l'agent anti-cancer TRAIL, qui peut induire l'apoptose sélectivement dans les cellules cancéreuses. Nous construisons d'abord un modèle 'cellule unique' de l'apoptose induite par TRAIL et le comparons à des données existantes quantitatives et 'cellules uniques'. Le modèle explique la mort fractionnelle (le fait que seul une fraction des cellules meurent à la suite d'un traitement) et prédit correctement l'héritabilité transiente du destin cellulaire ainsi que l'acquisition transiente de résistance, deux propriétés observées mais hors de portée des modèles pré-existants, qui ne capturent pas la dynamique de l'héterogénéité cellulaire. Dans une seconde étape, nous intégrons ce modèle dans des simulations multi-cellulaires pour étudier la résistance à TRAIL dans des scénarios virtuels intermédiaires entre les études classiques in-vitro et la réponse de tumeurs in-vivo. Plus précisément, nous considérons la réponse en temps long de sphéroides multi-cellulaires à des traitements répétés de TRAIL. L'analyse de nos simulations permet de proposer une explication originale et méchanistique de l'acquisition transiente de résistance, impliquant la dégradation ciblée des protéines activées et un différentiel dans le renouvellement des protéines pro- et anti- apoptotiques. Nous appliquons aussi notre approche à un système synthétique de création de motifs développé dans des levures par des collaborateurs. Nous nous concentrons d'abord sur un circuit senseur d'une molécule messager pour lequel nous construisons un modèle cellule unique qui capture de manière fine la dynamique de réponse du circuit telle qu'observée par cytométrie en flux. Nous intégrons ensuite ce modèle dans des des simulations multi-cellulaires et montrons que la réponse de micro-colonies organisées spatialement et soumises à des gradients de molécule messager est correctement prédite. Finalement, nous incorporons un modèle d'un circuit de mort et comparons les motifs prédits de cellules mortes/vivantes avec des données expérimentales, nous permettons de mieux comprendre comment les paramètres du circuit se traduisent en phénotypes d'organisation multi-cellulaire. Notre approche peut contribuer à l'obtention de modèles de populations de cellules de plus en plus quantitatifs, prédictifs et qui englobent l'échelle moléculaireCell-intrinsic, non-environmental sources of cell-to-cell variability, such as stochastic gene expression, are increasingly recognized to play an important role in the dynamics of tissues, tumors, microbial communities... However, they are usually ignored or oversimplified in theoretical models of cell populations. In this thesis, we propose a cell-based (each cell is represented individually), multi-scale (cellular decisions are controlled by biochemical reaction pathways simulated in each cell) approach to model the dynamics of cell populations. The main novelty compared to traditional approaches is that the fluctuations of protein levels driven by stochastic gene expression are systematically accounted for (i.e., for every protein in the modeled pathways). This enables to investigate the joint effect of cell-intrinsic and environmental sources of cell-to-cell variability on cell population dynamics. Central to our approach is a parsimonious and principled parameterization strategy for stochastic gene expression models. The approach is applied on two case studies. First, it is used to investigate the resistance of HeLa cells to the anti-cancer agent TRAIL, which can induce apoptosis specifically in cancer cells. A single-cell model of TRAIL-induced apoptosis is constructed and compared to existing quantitative, single-cell experimental data. The model explains fractional killing and correctly predicts transient cell fate inheritance and reversible resistance, two observed properties that are out of reach of previous models of TRAIL-induced apoptosis, which do not capture the dynamics of cell-to-cell variability. In a second step, we integrate this model into multi-cellular simulations to study TRAIL resistance in virtual scenarios constructed to help bridging the gap between standard in-vitro assays and the response of in-vivo tumors. More precisely, we consider the long-term response of multi-cellular spheroids to repeated TRAIL treatments. Analysis of model simulations points to an novel, mechanistic explanation for transient resistance acquisition, which involves the targeted degradation of activated proteins and a differential turnover between pro- and anti- apoptotic proteins. Second, we apply our approach to a synthetic spatial patterning system in yeast cells developed by collaborators. Focusing first on a sensing circuit responding to a messenger molecule, we construct a single-cell model that accurately capture the response kinetics of the circuit as observed in flow cytometry data. We then integrate this model into multi-cellular simulations and show that the response of spatially-organized micro-colonies submitted to gradients of messenger molecules is correctly predicted. Finally, we incorporate a model of a killing circuit and compare the predicted patterns of dead or alive cells with experimental data, yielding insights into how the circuit parameters translate into multi-cellular organization phenotypes. Our modeling approach has the potential to accelerate the obtention of more quantitative and predictive models of cell populations that encompass the molecular scale
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Angevin, Frédérique. "Modélisation de l'impact des systèmes de culture sur la pollinisation croisée chez le maïs dans le cadre de l'établissement de règles de coexistence." Phd thesis, AgroParisTech, 2012. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00875332.
Full textAbstract:
La perspective de la culture de variétés transgéniques pose, pour de multiples raisons, le problème de la ségrégation de filières de production basées sur la même espèce dans les paysages agricoles : demande d'une filière " sans OGM " ; coexistence de productions alimentaires et non alimentaires... La réglementation européenne fixe un seuil de présence fortuite d'OGM au-delà duquel un produit, même issu d'une variété non-OGM, doit être étiqueté comme contenant des OGM. La Commission européenne a émis des recommandations sur l'adoption de pratiques favorisant la coexistence entre cultures OGM et non-OGM de façon à ce que les agriculteurs puissent garder la liberté de choisir le mode de production qu'ils souhaitent. Dans ce contexte, il est important de pouvoir estimer a priori le taux d'impuretés OGM dans les récoltes de parcelles non-OGM, en fonction de leur organisation spatiale et du climat, mais aussi de comprendre et prédire l'effet de modifications de pratiques agricoles sur ce taux. L'expérimentation peut apporter des éléments de connaissances des phénomènes, la modélisation s'avère cependant plus pertinente pour répondre aux demandes d'aide à la décision (principalement publique) pour des situations agricoles et climatiques diversifiées. L'objectif de la thèse est donc de dégager un cadre méthodologique générique pour le développement de modèles de flux biologiques combinant de façon dynamique modélisation, évaluation et expérimentation. Le travail de thèse a consisté en la conception et l'évaluation du modèle MAPOD qui simule les flux de gènes chez le maïs à l'échelle du paysage. Ce modèle est basé sur une fonction de dispersion individuelle qui dépend de paramètres biologiques et climatiques et qui calcule une probabilité de fécondation en un point (x, y) en fonction de la distance à la source émettrice de pollen (pollinisation efficace). Il comporte un module de dynamique de floraison qui rend compte des conséquences des synchronismes ou asynchronismes de floraison entre champs sur les taux d'OGM dans les récoltes. Le modèle permet de déterminer l'effet de la distribution spatiale des parcelles de maïs, des caractéristiques variétales, du climat et des itinéraires techniques sur les taux de pollinisation croisée. MAPOD a été mis au point à partir de données de la littérature et d'expérimentations menées par le GEVES. Cette première version a été évaluée grâce à un second jeu de données provenant du GEVES. Elle a aussi fait l'objet d'une analyse de sensibilité. Les résultats obtenus ont permis de définir les pistes d'amélioration de l'algorithme. La qualité prédictive de MAPOD a ensuite été estimée grâce à des données issues de suivis effectués pendant 5 ans dans des parcelles d'agriculteurs en Catalogne, région où le maïs Bt est cultivé à grande échelle. La pertinence des décisions prises grâce aux sorties du modèle a aussi été caractérisée. MAPOD a été utilisé pour simuler différents scénarios d'introduction de variétés OGM dans les systèmes de culture européens. L'efficacité de mesures individuelles de coexistence a été testée. Ensuite, c'est l'effet de combinaison de pratiques qui a été simulé, aboutissant à l'établissement de tables de décision en fonction du contexte de culture. À l'échelle du bassin de collecte, l'efficience des stratégies de ségrégation (spatiale, temporelle) pouvant être mises en place par les organismes de collecte-stockage a aussi été étudiée grâce au modèle. Enfin, les sorties de MAPOD ont servi comme support pour la mise au point d'un outil d'aide à la décision à destination des agriculteurs et de leurs conseillers.
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Trommetter, Michel. "Rationalisation économique de la conservation des ressources génétiques végétales." Grenoble 2, 1993. http://www.theses.fr/1993GRE21005.
Full textAbstract:
Cette these analyse les consequences economiques de l'erosion de la biodiversite et plus particulierement des ressources genetiques vegetales. L'erosion constatee justifie la mise en place de conservatoires in-situ ou ex-situ (banques de semences) notre attention s'est portee sur ce second type de conservation qui est le mode privilegie pour conserver les rgv. L'objectif de ce travail est de definir une organisation de la conservation qui soit compatible avec la maximisation de l'utilite collective. Que conserver ? comment conserver ? quel financement mettre ne place ? pour y repondre, nous avons organise ce travail en trois parties : 1. Nous presentons une introduction sur l'organisation actuelle de la conservation. Le triplet cout avantage risque des differentes techniques apparait crucial dans la prise de decision, imposant ainsi une approche en terme de choix en avenir incertain. 2. Cela nous conduit a approfondir les modeles a "valeur d'option" developpes par c. Henry en 1974 et a proposer un modele plus general. Ainsi, il est prouve que le concept d'irreversibilite utilise traditionnellement ne correspond que rarement a l'environnement reel du decideur et peut conduire a prendre une decision non rationnelle. 3. Ces differents resultats nous ont amene a construire un modele sequentiel de decision applique a la conservation des rgv. Par simulations, nous avons defini les intervalles favorables a la conservation et la sensibilite du modele aux parametresThis work analyses the economic consequences of the loss of biodiversity, more precisely of genetic resources (rg). This loss of diversity prooves the necessity of in-situ (natural park) and ex-situ (gene banks) conservation. The focus is on this second type of conservation that is used for the gr conservation. The final objective is to define a conservation organisation compatible with the maximisation of collective utility. If it's clear that there is an interest increasing, some questions still remain : what should be conserved and how ? what financing should be chosen ? to answer these questions, this work is shared in three parts : 1. We present an introduction of the conservation as it is now. The combination cost advantage risk is one of the most important factor of decvision. So it's necessary to analyse the economic analyses of decision in uncertain future. 2. We study thoroughly the "option value" models developed by c. Henry in 1974 and we propose a more general model. It is prooved that the irreversibility concept is too limitative. This might involve mistakes in the decision's rule. 3. These results constitute the base of a sequential model of decision to explain the organisation of gr conservation. We make some simulations to define the good interval for conservation and what type of conservation is recommended as well as
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Hadjadj, Djihad. "Régulations de la réplication du génome au cours de l'oncogenèse." Thesis, Sorbonne Paris Cité, 2018. http://www.theses.fr/2018USPCC332.
Full textAbstract:
La réplication de l’ADN est un processus moléculaire hautement régulé qui permet de maintenir la stabilité du génome humain au fil des générations cellulaires. En effet, avant chaque division, les cellules doivent dupliquer le plus fidèlement possible leur matériel génétique afin de transmettre une copie unique, complète et sans défaut aux cellules filles. Ce processus définit la phase S du cycle cellulaire et est composé de trois étapes : l'initiation, l'élongation avec la synthèse de deux nouveaux brins d’ADN, et la terminaison. La réplication doit s'adapter à des contextes chromosomiques différents(séquences codantes, répétées, centromères, etc.) mais également à des environnements épigénétiques variables (chromatine ouverte ou fermée). Au cours de ma thèse, je me suis intéressé à différents processus de régulation de la réplication à l’échelle du génome humain, dans des conditions physiologiques et pathologiques. Pour cela j’ai choisi trois approches différentes mais complémentaires : la première traite de la régulation du moment de la réplication dans 6 lignées cellulaires humaines. La deuxième aborde la dynamique des fourches de réplication le long du génome humain. Enfin la troisième partie se focalise sur la régulation transcriptionnelle des gènes de la réplication de l’ADN dans les carcinomes de la glande surrénaleDNA replication is a highly regulated molecular process that maintains the stability of the human genome over the generations of cells. Before each division, the cells must duplicate their genetic material as accurately as possible in order to transmit a single, complete and faithful copy to the daughter cells. This process corresponds to the phase S of the cell cycle that is composed of three stages : initiation, elongation with the synthesis of two new DNA strands, and termination. The replication process must adapt to different genetic contexts (coding sequences, repeated sequences, centromeres, etc.) but also to variable epigenetic environments (opened or closed chromatin). During my thesis, I have been interested in different processes regulating DNA replication in physiological and pathological conditions of the whole human genome. Thus, I chose three complementary approaches : the first deals with the regulation of the replication timing in 6 human cell lines. The second deals with the dynamics of replication forks along the human genome. Finally, the third part focuses on the transcriptional regulation of DNA replication genes in adrenocortical carcinomas
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Angevin, Frédérique. "Modélisation de l’impact des systèmes de culture sur la pollinisation croisée chez le maïs dans le cadre de l’établissement de règles de coexistence." Thesis, Paris, AgroParisTech, 2012. http://www.theses.fr/2012AGPT0062/document.
Full textAbstract:
La perspective de la culture de variétés transgéniques pose, pour de multiples raisons, le problème de la ségrégation de filières de production basées sur la même espèce dans les paysages agricoles : demande d'une filière « sans OGM » ; coexistence de productions alimentaires et non alimentaires… La réglementation européenne fixe un seuil de présence fortuite d'OGM au-delà duquel un produit, même issu d'une variété non-OGM, doit être étiqueté comme contenant des OGM. La Commission européenne a émis des recommandations sur l'adoption de pratiques favorisant la coexistence entre cultures OGM et non-OGM de façon à ce que les agriculteurs puissent garder la liberté de choisir le mode de production qu'ils souhaitent. Dans ce contexte, il est important de pouvoir estimer a priori le taux d'impuretés OGM dans les récoltes de parcelles non-OGM, en fonction de leur organisation spatiale et du climat, mais aussi de comprendre et prédire l'effet de modifications de pratiques agricoles sur ce taux. L'expérimentation peut apporter des éléments de connaissances des phénomènes, la modélisation s'avère cependant plus pertinente pour répondre aux demandes d'aide à la décision (principalement publique) pour des situations agricoles et climatiques diversifiées. L'objectif de la thèse est donc de dégager un cadre méthodologique générique pour le développement de modèles de flux biologiques combinant de façon dynamique modélisation, évaluation et expérimentation. Le travail de thèse a consisté en la conception et l'évaluation du modèle MAPOD qui simule les flux de gènes chez le maïs à l'échelle du paysage. Ce modèle est basé sur une fonction de dispersion individuelle qui dépend de paramètres biologiques et climatiques et qui calcule une probabilité de fécondation en un point (x, y) en fonction de la distance à la source émettrice de pollen (pollinisation efficace). Il comporte un module de dynamique de floraison qui rend compte des conséquences des synchronismes ou asynchronismes de floraison entre champs sur les taux d'OGM dans les récoltes. Le modèle permet de déterminer l'effet de la distribution spatiale des parcelles de maïs, des caractéristiques variétales, du climat et des itinéraires techniques sur les taux de pollinisation croisée. MAPOD a été mis au point à partir de données de la littérature et d'expérimentations menées par le GEVES. Cette première version a été évaluée grâce à un second jeu de données provenant du GEVES. Elle a aussi fait l'objet d'une analyse de sensibilité. Les résultats obtenus ont permis de définir les pistes d'amélioration de l'algorithme. La qualité prédictive de MAPOD a ensuite été estimée grâce à des données issues de suivis effectués pendant 5 ans dans des parcelles d'agriculteurs en Catalogne, région où le maïs Bt est cultivé à grande échelle. La pertinence des décisions prises grâce aux sorties du modèle a aussi été caractérisée. MAPOD a été utilisé pour simuler différents scénarios d'introduction de variétés OGM dans les systèmes de culture européens. L'efficacité de mesures individuelles de coexistence a été testée. Ensuite, c'est l'effet de combinaison de pratiques qui a été simulé, aboutissant à l'établissement de tables de décision en fonction du contexte de culture. À l'échelle du bassin de collecte, l'efficience des stratégies de ségrégation (spatiale, temporelle) pouvant être mises en place par les organismes de collecte-stockage a aussi été étudiée grâce au modèle. Enfin, les sorties de MAPOD ont servi comme support pour la mise au point d'un outil d'aide à la décision à destination des agriculteurs et de leurs conseillersConsumer demand for food free of GMOs is growing and if production standards are to be met, food and non-food chains must be separated. Indeed, European Commission regulations 1829/2003 and 1830/2003 stipulate that food and feed thought to be GMO-free but found to be containing more than a 0.9% portion of an adventitious presence of authorized GMOs have to be distinguished, traced and labelled as such. Moreover, to ensure that producers have a choice a choice among differing types of production, the European Commission has issued recommendations that permit the coexistence of non-GM and GM crops. This poses the problem of how to deal with coexistence in an agricultural supply chain dedicated to handling a single crop species. To help in the elaboration of coexistence rules, and then assess their feasibility and their consequences as well as for setting up monitoring and control schemes, specific field experiments, even if necessary, are not sufficient as their predictive value remains restricted to a given context. It is necessary to be able to forecast the fate of GM crops at the landscape level taking into account the various cropping systems and agricultural practices that may occur across Europe. The key to forecasting spread and behaviour of GM plants and seeds as well as their impacts under a wide range of agro-ecosystems is modelling. Models reproduce the functioning of agro-systems and take into account the relevant factors and processes as well as their interactions. They thus make it possible to simulate the behaviour of agro-systems in non-observed situations and on a long term basis.This doctoral thesis establishes a methodological framework for the development of biological flow models thanks to the dynamic interactions of modelling, evaluation and experimentation. In a first phase, the work involved the design of the MAPOD® model developed in relationship to literature and varietal experiments carried out by GEVES. MAPOD® simulates gene flow between maize crops at the landscape scale. It is based on an individual dispersal function which depends on biological and climatic parameters. It calculates the probability of fecundation at a (x, y) point as a function of distance from the pollen emitter (efficient pollination). Its flowering dynamics module makes it possible to take into account of the consequences of flowering time - lags on GM adventitious presence in harvests. MAPOD® evaluates the effect of the spatial distribution of maize plots, varietal characteristics, and climate as well as agricultural practices on cross-pollination. In this investigation, in a second phase the initial version of MAPOD® was evaluated with another dataset provided by GEVES. Ways to improve the algorithm were thereby defined. In a third phase, the predictive quality of MAPOD® was estimated by comparing model outputs to cross-pollination rates which were obtained by monitoring farmers' fields in Catalonia (Spain) over a 5-year period. The relevance of decisions made according to model output was also evaluated.In a fourth phase, MAPOD® was used to simulate different scenarios involving the introduction of GM varieties into European cropping systems. The efficiency of individual coexistence measures was tested. Afterwards, the effect of combining different types of practices was simulated, leading to a set of decision-support tables elaborated according to the cropping context. At the scale of the collecting basin, with the enhanced version of MAPOD®, the efficiency of segregation strategies (spatial or temporal) that could be implemented by collecting and storing organisations was also studied. Lastly, model outputs were used as a basis for the design of a decision-support tool for use by farmers and extension workers
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Bou, Samra Elias. "Recherche et caractérisation de biomarqueurs pronostiques dans les leucémies myélomonocytaires chroniques et aiguës myéloïdes par exploration des transcriptomes." Thesis, Montpellier 2, 2012. http://www.theses.fr/2012MON20057/document.
Full textAbstract:
Un défi de la transcriptomique est d'explorer l'intégralité du répertoire des transcrits normaux et anormaux. Les analyses de GEP (Gene Expression Profiling) basées sur la technologie des puces à ADN sont largement exploitées en cancérologie depuis plusieurs années. Parallèlement, les nouvelles méthodes basées sur le séquençage à haut débit offrent désormais la possibilité de réaliser des analyses précises et sensibles nécessaires à l'étude des cellules normales et cancéreuses. Quelle que soit la méthode, la caractérisation de l'ensemble des transcrits codants et non-codants représente un réel défi biologique pour la recherche de nouveaux marqueurs de diagnostic et de pronostic, et pour la bonne prise en charge des patients. Dans ce travail, j'ai eu l'occasion de traiter deux aspects différents de la biologie qui convergent vers l'identification de transcrits exprimés de manière aberrante dans les leucémies myéloïdes. Le premier aspect a consisté à proposer une sélection de biomarqueurs moléculaires pour la caractérisation de la leucémie myélomonocytaire chronique (LMMC). A partir de l'expression de ces gènes, nous avons développé un score de pronostic qui a permis de définir deux groupes de patients cliniquement distincts. Nous avons ensuite complété notre étude par une caractérisation phénotypique par cytométrie en flux des sous-populations cellulaires aberrantes constituant les lignages mono- et granulocytaires. Une partie de ce travail a été étendue aux leucémies aiguës myéloïdes (LAM) à caryotype normal (CN). L'autre aspect a consisté à participer à la mise en place d'une approche computationnelle intégrée pour caractériser de nouveaux ARNs non annotés et fort probablement non-codants. En explorant des données de Digital Gene Expression (DGE), nous avons quantifié et caractérisé la fraction de ces transcrits dans les régions intergéniques. Nous avons vérifié l'expression de ces nouveaux transcrits dans les tissus normaux et cancéreux en croisant avec d'autres données d'expression, telles que le RNA-Sequencing, et regarder leur conservation et leur expression dans d'autres espècesA challenge of transcriptomics is to explore the full repertoire of normal and abnormal transcripts. Gene expression profiling analyses based on microarray technology are widely used in cancer research since many years. Meanwhile, new methods based on high-throughput sequencing methods offers henceforth the possibility to undergo accurate and sensitive analyses necessary for studying normal and cancer cells. Despite the method, the characterization of all coding and non-coding transcripts is a real biological challenge in identifying novel diagnostic and prognostic markers, and for the proper care of patients. In the present work, I had the opportunity to address two different aspects of biology, both convergent toward the identification of aberrantly expressed transcripts in myeloid leukemia. The first aspect was to provide a selection of molecular biomarkers for the characterization of chronic myelomonocytic leukemia (CMML). We developed a gene expression-based prognostic score which identified two clinically distinct groups of patients. We then completed our study with a phenotypic characterization by flow cytometry of aberrant subpopulations constituting the myeloid and granulocytic lineages. A part of this work has been extended to acute myeloid leukemia (AML) patients with normal karyotype. The other aspect was to participate in the implementation of an integrated computational approach in order to characterize novel non annotated RNAs, more likely non-coding. We quantified and characterized the proportion of these transcripts in intergenic regions by exploring Digital Gene Expression (DGE) data. We checked their expression in normal and cancer tissues by crossing with RNA-Seq data, and their conservation and expression in other species
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Yvinec, Romain. "Modélisation probabiliste en biologie moléculaire et cellulaire." Phd thesis, Université Claude Bernard - Lyon I, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00749633.
Full textAbstract:
De nombreux travaux récents ont démontré l'importance de la stochasticité dans l'expression des gènes à différentes échelles. On passera tout d'abord en revue les principaux résultats expérimentaux pour motiver l'étude de modèles mathématiques prenant en compte des effets aléatoires. On étudiera ensuite deux modèles particuliers où les effets aléatoires induisent des comportements intéressants, en lien avec des résultats expérimentaux: une dynamique intermittente dans un modèle d'auto-régulation de l'expression d'un gène; et l'émergence d'hétérogénéité à partir d'une population homogène de protéines par modification post-traductionnelle.\\ Dans le Chapitre I, nous avons étudié le modèle standard d'expression des gènes à trois variables: ADN, ARN messager et protéine. L'ADN peut être dans deux états, respectivement ''ON'' et ''OFF''. La transcription (production d'ARN messagers) peut avoir lieu uniquement dans l'état ''ON''. La traduction (production de protéines) est proportionnelle à la quantité d'ARN messager. Enfin la quantité de protéines peut réguler de manière non-linéaire les taux de production précédent. Nous avons utilisé des théorèmes de convergence de processus stochastique pour mettre en évidence différents régimes de ce modèle. Nous avons ainsi prouvé rigoureusement le phénomène de production intermittente d'ARN messagers et/ou de protéines. Les modèles limites obtenues sont alors des modèles hybrides, déterministes par morceaux avec sauts Markoviens. Nous avons étudié le comportement en temps long de ces modèles et prouvé la convergence vers des solutions stationnaires. Enfin, nous avons étudié en détail un modèle réduit, calculé explicitement la solution stationnaire, et étudié le diagramme de bifurcation des densités stationnaires. Ceci a permis 1) de mettre en évidence l'influence de la stochasticité en comparant aux modèles déterministes; 2) de donner en retour un moyen théorique d'estimer la fonction de régulation par un problème inverse. \\ Dans le Chapitre II, nous avons étudié une version probabiliste du modèle d'agrégation-fragmentation. Cette version permet une définition de la nucléation en accord avec les modèles biologistes pour les maladies à Prion. Pour étudier la nucléation, nous avons utilisé une version stochastique du modèle de Becker-Döring. Dans ce modèle, l'agrégation est réversible et se fait uniquement par attachement/détachement d'un monomère. Le temps de nucléation est définit comme le premier temps où un noyau (c'est-à-dire un agrégat de taille fixé, cette taille est un paramètre du modèle) est formé. Nous avons alors caractérisé la loi du temps de nucléation dans ce modèle. La distribution de probabilité du temps de nucléation peut prendre différente forme selon les valeurs de paramètres: exponentielle, bimodale, ou de type Weibull. Concernant le temps moyen de nucléation, nous avons mis en évidence deux phénomènes importants. D'une part, le temps moyen de nucléation est une fonction non-monotone du paramètre cinétique d'agrégation. D'autre part, selon la valeur des autres paramètres, le temps moyen de nucléation peut dépendre fortement ou très faiblement de la quantité initiale de monomère . Ces caractérisations sont importantes pour 1) expliquer des dépendances très faible en les conditions initiales, observées expérimentalement; 2) déduire la valeur de certains paramètres d'observations expérimentales. Cette étude peut donc être appliqué à des données biologiques. Enfin, concernant un modèle de polymérisation-fragmentation, nous avons montré un théorème limite d'un modèle purement discret vers un modèle hybride, qui peut-être plus utile pour des simulations numériques, ainsi que pour une étude théorique.
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Le, Treut Guillaume. "Models of chromosome architecture and connection with the regulation of genetic expression." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLS411/document.
Full textAbstract:
Plusieurs indices suggèrent que le repliement du chromosome et la régulation de l’expression génétique sont étroitement liés. Par exemple, la co-expression d’un grand nombre de gènes est favorisée par leur rapprochement dans l’espace cellulaire. En outre, le repliement du chromosome permet de faire émerger des structures fonctionnelles. Celles-ci peuvent être des amas condensés et fibrillaires, interdisant l’accès à l’ADN, ou au contraire des configurations plus ouvertes de l’ADN avec quelques amas globulaires, comme c’est le cas avec les usines de transcription. Bien que dissemblables au premier abord, de telles structures sont rendues possibles par l’existence de protéines bivalentes, capable d’apparier des régions parfois très éloignées sur la séquence d’ADN. Le système physique ainsi constitué du chromosome et de protéines bivalentes peut être très complexe. C’est pourquoi les mécanismes régissant le repliement du chromosome sont restés majoritairement incompris.Nous avons étudié des modèles d’architecture du chromosome en utilisant le formalisme de la physique statistique. Notre point de départ est la représentation du chromosome sous la forme d’un polymère rigide, pouvant interagir avec une solution de protéines liantes. Les structures résultant de ces interactions ont été caractérisées à l’équilibre thermodynamique. De plus, nous avons utilisé des simulations de dynamique Brownienne en complément des méthodes théoriques, car elles permettent de prendre en considération une plus grande complexité dans les phénomènes biologiques étudiés.Les principaux aboutissements de cette thèse ont été : (i) de fournir un modèle pour l’existence des usines de transcriptions caractérisées in vivo à l’aide de microscopie par fluorescence ; (ii) de proposer une explication physique pour une conjecture portant sur un mécanisme de régulation de la transcription impliquant la formation de boucles d’ADN en tête d’épingle sous l’effet de la protéine H-NS, qui a été émise suite à l’observation de ces boucles au microscope à force atomique ; (iii) de proposer un modèle du chromosome qui reproduise les contacts mesurés à l’aide des techniques Hi-C. Les conséquences de ces mécanismes sur la régulation de la transcription ont été systématiquement discutéesIncreasing evidences suggest that chromosome folding and genetic expression are intimately connected. For example, the co-expression of a large number of genes can benefit from their spatial co-localization in the cellular space. Furthermore, functional structures can result from the particular folding of the chromosome. These can be rather compact bundle-like aggregates that prevent the access to DNA, or in contrast, open coil configurations with several (presumably) globular clusters like transcription factories. Such phenomena have in common to result from the binding of divalent proteins that can bridge regions sometimes far away on the DNA sequence. The physical system consisting of the chromosome interacting with divalent proteins can be very complex. As such, most of the mechanisms responsible for chromosome folding and for the formation of functional structures have remained elusive.Using methods from statistical physics, we investigated models of chromosome architecture. A common denominator of our approach has been to represent the chromosome as a polymer with bending rigidity and consider its interaction with a solution of DNA-binding proteins. Structures entailed by the binding of such proteins were then characterized at the thermodynamical equilibrium. Furthermore, we complemented theoretical results with Brownian dynamics simulations, allowing to reproduce more of the biological complexity.The main contributions of this thesis have been: (i) to provide a model for the existence of transcrip- tion factories characterized in vivo with fluorescence microscopy; (ii) to propose a physical basis for a conjectured regulatory mechanism of the transcription involving the formation of DNA hairpin loops by the H-NS protein as characterized with atomic-force microscopy experiments; (iii) to propose a physical model of the chromosome that reproduces contacts measured in chromosome conformation capture (CCC) experiments. Consequences on the regulation of transcription are discussed in each of these studies
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Le, Billan Florian. "Identification et régulation transcriptionnelle des gènes cibles du récepteur des minéralocorticoïdes dans les cellules rénales." Thesis, 2017. http://www.theses.fr/2017SACLS277/document.
Full textAbstract:
Le récepteur minéralocorticoïde (MR), activé par l’aldostérone, exerce de nombreuses fonctions pléïotropes, notamment au niveau rénal où il régule l’homéostasie hydrosodée. Des dysfonctionnements de la signalisation minéralocorticoïde sont impliqués dans des pathologies majeures chez l’Homme. Dans ce travail, nous avons identifié par ChIP sequencing le premier cistrome du MR dans une lignée cellulaire rénale humaine. La caractérisation des cibles génomiques a permis de décrire l’élément de réponse spécifique du MR, et de démontrer l’existence de deux modes d’action pour le MR : par liaison directe à l’ADN, ou indirecte via la liaison à d’autres facteurs de transcription. Le MR est physiologiquement confronté à une dualité face au récepteur glucocorticoïde (GR) avec lequel il partage un ligand, le cortisol, et des cibles génomiques, dont le gène PER1. Sur ce dernier, les deux récepteurs se distinguent par des recrutements dynamiques et cycliques différents, variants selon l’hormone, et contemporains de celui de partenaires transcriptionnels, régulant ainsi des effets à court ou à long-terme. Enfin, par ChIP en série et en tandem, nous avons montré que le MR et le GR agissent sous forme d’homodimères ou d’hétérodimères.L’identification du cistrome du MR, et la caractérisation de ses mécanismes d’action moléculaires, améliore notre compréhension de la physiopathologie de la signalisation minéralocorticoïde, et pourrait aboutir, notamment par le développement d’antagonistes sélectifs du MR comme la Finérénone, à de nouvelles stratégies thérapeutiquesThe mineralocorticoid receptor (MR), activated by aldosterone, exhibits numerous pleiotropic functions, most notably at the renal level where it regulates electrolytic homeostasis. Dysfunctions in the mineralocorticoid signaling pathway are involved in major diseases in Human. During this work, we have identified by ChIP sequencing the first MR cistrome in a human renal cell lineage. The characterization of the identified genomic targets allowed us to define a specific MR responsive element, and to demonstrate the existence of two transactivation processes for MR: through direct binding to DNA or through indirect interaction via binding to other transcription factors. MR is physiologically confronted with a duality with the glucocorticoid receptor (GR), since they share a common ligand, cortisol, and some of their genomic targets, whose PER1 gene. On the latter, MR and GR are distinguished by different dynamic and cyclical recruitment, varying according to hormone, and coordinated with the one of transcriptional partners, translating into the regulation of short-term and long-term effects. Finally, by serial and tandem ChIP experiment, we have demonstrated that MR and GR act as homodimer and as heterodimer.Identification of new MR genomic targets and characterization of its molecular mechanisms of action, improve our understanding of the pathophysiology of the mineralocorticoid signaling pathway. This could ultimately, notably through the development of selective MR antagonists like Finerenone, lead to new therapeutic strategies
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Benzaid, Billel. "Évolution des génomes par mutations locales et globales : une approche d’alignement." Thèse, 2016. http://hdl.handle.net/1866/18470.
Full textAbstract:
Durant leur évolution, les génomes accumulent des mutations pouvant affecter d’un nucléotide à plusieurs gènes. Les modifications au niveau du nombre et de l’organisation des gènes dans les génomes sont dues à des mutations globales, telles que les duplications, les pertes et les réarrangements. En comparant les ordres de gènes des génomes, il est possible d’inférer les événements évolutifs les plus fréquents, le contenu en gènes des espèces ancestrales ainsi que les histoires évolutives ayant menées aux ordres observés.
Dans cette thèse, nous nous intéressons au développement de nouvelles méthodes algorithmiques, par approche d’alignement, afin d’analyser ces différents aspects de l’évolution des génomes. Nous nous intéressons à la comparaison de deux ou d’un ensemble de génomes reliés par une phylogénie, en tenant compte des mutations globales.
Pour commencer, nous étudions la complexité théorique de plusieurs variantes du problème de l’alignement de deux ordres de gènes par duplications et pertes, ainsi que de l’approximabilité de ces problèmes. Nous rappelons ensuite les algorithmes exacts, en temps exponentiel, existants, et développons des heuristiques efficaces.
Nous proposons, dans un premier temps, DLAlign, une heuristique quadratique pour le problème d’alignement de deux ordres de gènes par duplications et pertes.
Ensuite, nous présentons, OrthoAlign, une extension de DLAlign, qui considère, en plus des duplications et pertes, les réarrangements et les substitutions.
Nous abordons également le problème de l’alignement phylogénétique de génomes. Pour commencer, l’heuristique OrthoAlign est adaptée afin de permettre l’inférence de génomes ancestraux au noeuds internes d’un arbre phylogénétique.
Nous proposons enfin, MultiOrthoAlign, une heuristique plus robuste, basée sur la médiane, pour l’inférence de génomes ancestraux et d’histoires évolutives d’un ensemble de génomes représentés aux feuilles d’un arbre phylogénétique.During the evolution process, genomes accumulate mutations that may affect the genome at different levels, ranging from one base to the overall gene content. Global mutations affecting gene content and organization are mainly duplications, losses and rearrangements. By comparing gene orders, it is possible to infer the most frequent events, the gene content in the ancestral genomes and the evolutionary histories of the observed gene orders. In this thesis, we are interested in developing new algorithmic methods based on an alignment approach for comparing two or a set of genomes represented as gene orders and related through a phylogenetic tree, based on global mutations. We study the theoretical complexity and the approximability of different variants of the two gene orders alignment problem by duplications and losses. Then, we present the existing exact exponential time algorithms, and develop efficient heuristics for these problems. First, we developed DLAlign, a quadratic time heuristic for the two gene orders alignment problem by duplications and losses. Then, we developed OrthoAlign, a generalization of DLAlign, accounting for most genome-wide evolutionary events such as duplications, losses, rearrangements and substitutions. We also study the phylogenetic alignment problem. First, we adapt our heuristic OrthoAlign in order to infer ancestral genomes at the internal nodes of a given phylogenetic tree. Finally, we developed MultiOrthoAlign, a more robust heuristic, based on the median problem, for the inference of ancestral genomes and evolutionary histories of extent genomes labeling leaves of a phylogenetic tree.
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Toulouse, Jacynthe. "Découverte et optimisation d’inhibiteurs pour des enzymes DfrBs impliquées dans la résistance bactérienne." Thèse, 2019. http://hdl.handle.net/1866/22529.
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