Dissertations / Theses on the topic 'Génomique de la conservation'

La truite commune Salmo trutta L. est l'espèce de salmonidés la plus rependue en Europe. Cette espèce présente une grande diversité phénotypique liée à son histoire évolutive complexe. Chaque année, d’intenses repeuplements ont lieu afin d’augmenter les densités locales de populations, notamment pour la pêche sportive. Des truites d’origine atlantique, domestiquées depuis des décennies, et plus récemment des souches domestiques méditerranéennes, sont largement utilisées pour repeupler les populations sauvages locales d’origine méditerranéenne dans le sud de la France. Jusqu’à présent, les conséquences des interactions génétiques, telles que l’hybridation et l’introgression d’allèles domestiques dans les populations locales résultants de ces repeuplements, étaient suivies à l’aide de marqueurs allozymes et microsatellites. Cependant, en raison de leurs nombres extrêmement réduits, ces marqueurs n’offraient qu’une représentation très partielle du génome. Ainsi, leur étude ne permet pas de rendre compte fidèlement des signatures génomiques associées aux pratiques de repeuplement, nécessaires pour comprendre les conséquences évolutives de l’introgression. L’objectif de cette thèse est donc d’étudier à l’échelle génomique les conséquences des interactions génétiques induites par l’introduction d’individus domestiques d’origines atlantique et méditerranéenne dans les populations ‘sauvages’ méditerranéennes du bassin de l’Orb. La première partie de cette thèse rend compte du développement d’environ 196000 marqueurs SNPs et d’une carte de liaison génétique haute densité chez S. trutta. Dans la deuxième partie, les outils moléculaires précédemment développés sont utilisés pour détecter à l’échelle individuelle les haplotypes introgressés et ainsi décrire le paysage génomique de l’introgression dans trois populations sauvages du bassin de l’Orb. La distribution de la taille de ces haplotypes est alors utilisée en prenant en compte les variations du taux local de recombinaison pour estimer l’âge moyen de l’introgression dans chaque population locale. Finalement, la troisième partie s’intéresse aux pressions sélectives - positives ou négatives - qui modulent le paysage génomique de l’introgression d’allèles domestiques dans les populations sauvages. Les résultats suggèrent que les conséquences de l’hybridation sur la valeur sélective des individus doivent être considérées séparément entre le court et le long terme. Ces travaux montrent que la compréhension des mécanismes évolutifs impliqués présente un intérêt majeur pour la conservation et la gestion des populations naturelles
The brown trout Salmo trutta L. is the most widely distributed salmonid species in Europe. The species presents a high level of phenotypic diversity linked to its complex evolutionary history. An Atlantic hatchery lineage, which has been domesticated for decades, and more recently a domesticated Mediterranean strain, have been largely used for restocking and enhancement of wild Mediterranean populations in southern France, especially for recreational fishing. The impact of restocking practices on brown trout genetic diversity and population genetic structure has been extensively studied with allozyme and microsatellite markers. However, the small number of genetic markers used in these studies did not allow to get a genome-wide representation of introgression. The aim of this thesis was to assess the genome-wide impact of repeated introductions of Atlantic and Mediterranean domesticated strains into wild Mediterranean populations. First, a large number of SNP markers have been developed as well as a high density genetic map for S. trutta. Secondly, the molecular tools previously developed have been used to detect introgressed haplotypes and to provide a detailed picture of introgression frequency patterns across the genome of three wild populations from the Orb drainage. The length distribution of admixture tracts was used to determine the timing of introgression, taking variation in local recombination rate into account. Finally, this study focused on the positive or negative selective forces that modulate the genome-wide landscape of introgression. Our results suggest that the consequences of hybridization on individual fitness have to be considered separately over short and long timescales. This work shows that understanding the evolutionary consequences of stocking practices is of major interest for the conservation and management of natural populations

Les requins forment un des groupes de prédateurs les plus diversifiés, jouant des rôles importants au sein des écosystèmes marins. Ils forment également l’un des groupes les plus menacés car vulnérables aux pressions anthropiques du fait de leurs traits de vie particuliers. Malgré l’importance des ressources déployées pour le suivi des populations de requins, 41% des 482 espèces recensées dans la Liste Rouge de l’UICN n’ont pas de statut de conservation par manque de données. Il devient donc primordial d’améliorer les connaissances sur ces espèces afin de les protéger et enrayer leur déclin. Il s’agit notamment de mieux caractériser la présence, la structure et la connectivité des populations de requins pour mieux définir leur statut UICN, les zones prioritaires de gestion et optimiser les efforts de conservation mis en place. Cette thèse s’appuie sur l’émergence de nouvelles technologies pour combler les lacunes de connaissances sur les requins des récifs coralliens tropicaux et proposer des actions de gestion. D’une part, une méthode d’analyse des communautés de requins par collecte et séquençage d’ADN présent dans l’environnement (métabarcoding d’ADN environnemental ; ADNe) a été développée au cours de cette thèse, puis mise en parallèle avec des suivis exhaustifs par des méthodes traditionnelles d’étude des populations de requins. Cette approche rapide et non-invasive a permis d’identifier 21 espèces de requins dans les eaux de deux domaines biogéographiques distincts (Caraïbes et Nouvelle-Calédonie). De plus, les patrons de diversité et d’abondance des fragments d’ADNe détectés coïncident avec les gradients de pression anthropique et les niveaux de protection des zones échantillonnées. L’analyse de 22 échantillons d’ADNe dans l’archipel de la Nouvelle-Calédonie a permis de déceler la présence de plus d’espèces que par 2 758 plongées scientifiques réparties sur presque 30 ans et 385 caméras appâtées déployées pendant deux ans, et ce, à la fois proche de l’homme et dans les récifs éloignés. D’autre part, la structure et connectivité des populations d’une espèce plus commune, Carcharhinus amblyrhynchos, ont été caractérisées par une approche de génomique du paysage. Cette thèse s’appuie sur un échantillonnage génétique conséquent en Nouvelle-Calédonie et dans plusieurs autres sites de l’Indo-Pacifique (515 requins). Une approche d’isolement par la résistance via la théorie des circuits a été développée afin de caractériser les paramètres influençant la dispersion de cette espèce. Ainsi, il a été montré que les zones de forte bathymétrie constituent une forte barrière à la dispersion tandis que la proximité à l’habitat récifal en est un facilitateur. La modélisation de la différenciation génétique à haute résolution et à l’échelle de l’aire de répartition de cette espèce (Indo-Pacifique) a permis de définir des unités de conservation hiérarchiques et un nombre important de sites isolés. Enfin, une approche intégrant le déclin des abondances dans les zones anthropisées a montré une fragmentation des populations de C. amblyrhynchos et a permis d’identifier certains récifs éloignés de l’homme comme refuges mais aussi sources pour un repeuplement éventuel des récifs où les populations sont menacées. Cette thèse démontre ainsi le potentiel de l’analyse de l’ADNe pour dévoiler la présence d’espèces rares et furtives telles que les requins, donnant espoir pour combler les lacunes dans leurs statuts de conservation UICN. Elle révèle également la persistance des populations résiduelles en milieu anthropisé, qui pourraient éventuellement montrer des altérations comportementales comme l’utilisation d’habitats plus profonds ou une nocturnalité plus importante. Elle décrit enfin non seulement la structure fine à grande échelle des populations d’une espèce quasi-menacée, mais identifie également des unités de conservation et des zones prioritaires à protéger pour une spatialisation des mesures de gestion à différentes échelles
Sharks represent one of the most diverse groups of predators, playing important functional roles in coastal and oceanic ecosystems. They are also one of the most threatened groups because of their vulnerability to anthropogenic pressures due to their particular life history traits. Shark populations are therefore collapsing with drastic decrease in abundance in all marine ecosystems. Even relatively common species are near- threatened. Despite the deployment of important resources for shark population assessments, 41% of the 482 shark species on the International Union for Conservation of Nature (IUCN) Red List of Threatened Species lack a conservation status due to data deficiency. Improving our knowledge on such species is thus crucial for efficient protection to slow down their decline. More particularly, there is a necessity for a better characterization of presence, structure and connectivity of shark populations to define their conservation status, prioritize spatial management and optimize conservation efforts. This thesis relies on the emergence of new technologies to fill knowledge gaps on tropical coral reef sharks and to suggest conservation measures for better management. First, a method to survey shark communities has been developed during this thesis, based on the collection and sequencing of DNA present in the environment (environmental DNA metabarcoding; eDNA). Then, this method has been compared to exhaustive surveys of reef shark communities with traditional methods. This quick and non-invasive approach detected at least 21 shark species in waters of two distinct biogeographical areas (Caribbean and New Caledonia). Moreover, diversity and abundance patterns of DNA reads match with anthropogenic impact gradients and protected status of the sampled areas. The analysis of 22 eDNA samples detected more species in both remote reefs and impacted areas of the New Caledonian archipelago than 2758 scientific dives conducted during nearly 30 years and 385 baited remote underwater videos deployed over two years. Then, population structure and connectivity of a more common reef shark species, Carcharhinus amblyrhynchos, have been characterized using a seascape genomics approach. This thesis is based on a substantial genetic sampling in the archipelago of New Caledonia but also in several other sites in the Indo-Pacific (515 sharks in total). An isolation-by-resistance approach using circuit theory has been developed to explore what parameters are driving the genetic differentiation of C. amblyrhynchos. Here I show that deep oceanic areas act as strong barriers and proximity to habitat is a facilitator for dispersal. High-resolution modelling of genetic differentiation at the entire distribution range of the species (Indo-Pacific) led to the definition of hierarchical conservation units and a high number of isolated sites. Then, an approach taking into account the decline of abundance in impacted reefs showed an important fragmentation of shark populations and allowed the identification of remote reefs as refuges but also sources through dispersal towards impacted areas, insuring population persistence at a regional scale. This thesis demonstrates the potential of eDNA analysis for unveiling the presence of rare and elusive species such as sharks and for filling knowledge gaps in the conservation status of sharks. It also reveals the persistence of residual populations in impacted areas, that could show behavioral alterations like shifts in habitat use towards deeper waters or increased nocturnality. Finally, this thesis not only describes the population structure of a near-threatened species at high resolution and global scale, but also identifies conservation units and areas of high conservation priority that could help in the near future for the spatialization of marine management at multiple scales

Les écrevisses sont des crustacés décapodes jouant un rôle déterminant dans les écosystèmes d’eau douce mais beaucoup d’espèces européennes, en particulier l’écrevisse noble Astacus astacus, sont menacées par la peste de l’écrevisse. J’ai relevé le défi de l’assemblage du génome géant d’A. astacus (17 Gb) et obtenu un génome préliminaire de 21,8 Gb. Ce premier génome d’écrevisse européenne est l’un des plus grands génomes d’invertébrés disponibles. J’ai également exploré l’évolution des génomes de décapodes. J’ai pu montrer la contribution centrale des éléments répétés à l’expansion et la diversification des génomes de décapodes. La comparaison des protéomes a mis en évidence un core-proteome de 7 000 protéines et la diversité des histoires évolutives de leurs gènes. Mes travaux ouvrent la voie au séquençage et à la comparaison de nouveaux génomes d’écrevisses pour identifier des marqueurs de résistance à la peste et soutenir des stratégies de réintroduction et d’aquaculture durable
Crayfish are decapod crustaceans that play a decisive role in freshwater ecosystems, but many European species, particularly the noble crayfish Astacus astacus, are threatened by the crayfish plague. I took on the challenge of assembling the giant A. astacus genome (17 Gb) and obtained a preliminary genome of 21.8 Gb. This first European crayfish genome is one of the largest invertebrate genomes available. I also explored the evolution of decapod genomes. I was able to show the central contribution of repeated elements to the expansion and diversification of decapod genomes. A comparison of proteomes revealed a core-proteome of 7,000 proteins and the diversity of the evolutionary histories of their genes. My work paves the way for the sequencing and comparison of new crayfish genomes to identify markers of resistance to the plague and support strategies for reintroduction and sustainable aquaculture

Le tournesol (Helianthus annuus L. ) est l'une des principales plantes oléagineuses cultivées. L'étude des gènes sous tendant les principaux caractères agronomiques est difficile en raison de son grand génome pour lequel peu d'informations existent. Par ailleurs, les moyens financiers et techniques sont loin d'être comparable à ceux mis en place pour les céréales ou d'autres végétaux (carte physique, séquençage en masse de génome, d'ARNm, recherche des duplications, des transposons. . . ). Pour étudier l'organisation du génome du tournesol, il a donc été envisagé une approche différente basée sur la conservation de synténie avec la plante modèle Arabidopsis thaliana. Les informations relatives aux gènes de la plante modèle transférées aux séquences EST et ARNm du tournesol permettent d'optimiser l'exploitation de ces séquences. Mon travail de thèse a donc consisté à mettre au point une méthode d'analyse massive du grand nombre de séquences de tournesol puis de tester expérimentalement les résultats de cette analyse afin d'obtenir de nouvelles informations sur l'organisition du génome du tournesol et d'estimer la conservation de synténie avec Arabidopsis. [. . . ]

Au sein de la famille des Cyprinidés (Téleostéens), Parachondrostoma toxostoma (le toxostome) et Chondrostoma nasus (le hotu) sont deux espèces (respectivement endémique et invasive) qui se rencontrent dans le sud de la France, formant deux zones hybrides distinctes : la zone de la Durance (un milieu fortement fragmenté) et la zone de l'Ardèche (un milieu non fragmenté). La présence de ces deux zones hybrides nous a donné l'opportunité de caractériser les parts respectives de la sélection exogène (l'environnement) et endogène (compatibilité génomique) permettant d'expliquer les patterns d'hybridation entre les deux espèces. Les travaux présentés dans le cadre de cette thèse illustrent parfaitement la complexité des phénomènes d'hybridation, chaque situation étant fortement dépendante du contexte d'étude et ce à l'échelle même de la station. Nous avons montré dans certaines stations que l'espèce endémique résiste à l'introgression de son génome par l'espèce invasive, dans d'autres cas nous avons des scénarios plus complexe d'admixture qui évoluent au cours du temps. Le potentiel évolutif engendré par les phénomènes d'hybridation est cependant indéniable et nous préconisons de prendre en compte ces processus d'hybridation dans les programmes de gestions et de conservation de la biodiversité
In the Cyprinidae family (Teleostei), Parachondrostoma toxostoma (the sofie) and Chondrostoma nasus (the nase) are respectively endemic and invasive species which are found in sympatry in the south of France. They form two distinct hybrid zones: the Durance River (a highly fragmented environment) and the Ardèche basin (an unfragmented area). The existence of these two different zones allow us to characterize the respective contributions of exogenous selection (environmental factors) and endogenous selection (genomic compatibility) to explain hybridization patterns between the two species.This PhD thesis highlights the complexity of hybridization phenomena. Each situation is highly dependent of the study context. We showed the resistance of the genome of the endemic species to introgression by the genome of the invasive species in some stations. In other cases, we demonstrated more complex scenarios of admixture that evolve over time. The evolutionary potential generated by hybridization is undeniable, and we recommend to take the hybridization process into account in management programs and conservation of biodiversity

Les super-amplificateurs et CTCF sont considérés comme des acteurs centraux de l'organisation du génome ayant un impact direct sur la régulation de l'expression génique. Ici, pour mieux comprendre leur conservation fonctionnelle, des analyses de super-amplificateurs et de CTCF chez le poisson zèbre ont été effectuées. Les super-amplificateurs annotés dans le génome du poisson zèbre présentent une grande spécificité cellulaire et tissulaire. Des analyses de conservation indiquent que les super-amplificateurs n'ont pas une conservation de séquence supérieure à celle des amplificateurs. En limitant l'analyse de conservation de séquence aux super-amplificateurs situés à proximité d'orthologues, il est possible d'identifier un sous-ensemble de super-amplificateurs ayant une conservation de séquence plus élevée que le reste des super-amplificateurs. La comparaison d'expression régulée par les régions constitutives de deux super-amplificateurs associés à des orthologues a permis l'identification de régions fonctionnellement conservées, malgré l'absence de conservation évidente de la séquence d'ADN. Analyses des régions de liaison à CTCF situées dans les promoteurs des gènes indiquent une corrélation entre l'abondance de CTCF et l'expression génique, ce qui pourrait s'expliquer par le blocage du dépôt de nucléosomes dans ces promoteurs
Super-enhancers and CTCF are considered as central players in the organization of mammalian genomes that directly impact the regulation of gene expression. Here, to gain insight into their functional conservation, analyses of super-enhancers and CTCF in zebrafish were performed. Super-enhancers annotated in zebrafish show high cell and tissue specificity, and the main difference identified when compared to mammalian super-enhancers is their distribution relative to transcription start sites. Conservation analyses indicate that super-enhancers do not have higher sequence conservation than typical enhancers. By restricting the analysis to those super-enhancers associated with orthologs, a subset of super-enhancers that have higher sequence conservation than the rest was identified. Comparison of the expression patterns driven by constitutive regions of two of these super-enhancers enabled the identification of regions controlling similar expression patterns in spite of no evident sequence conservation. Analyses of CTCF peaks that overlap promoters indicate a correlation between the abundance of CTCF and gene expression, which could be explained by blockage of nucleosome deposition at those promoters. In summary, these results show evidence of conserved and divergent functions of gene regulators in vertebrates and set a precedent for studies of genome organization in zebrafish

Evolutionary biology is not a specialty, like genetics or development - it is an explanation of what is investigated by all biological specialties. Thus, the goal of this dissertation was to study both micro- and macroevolutionary processes in a multi-disciplinary framework.

Population genetics, conservation, and phylogeny inference. The Jamaican boa (Epicrates subflavus) is an endemic species, whose natural populations greatly and constantly declined since the late 19th century, mainly due to predation by introduced species, human persecution, and habitat destruction. Using species-specific nuclear microsatellite loci and mitochondrial sequences, we investigated the population structure of this endangered reptile. All analyses pinpointed to an Eastern versus (Western+Central) pattern of differentiation in agreement with geological data and patterns of differentiation uncovered in other vertebrate and invertebrate Jamaican species. The same molecular markers were employed on 80 Jamaican boas of the European captive breeding program. This approach allowed us to (i) clarify all ambiguities in the studbook, (ii) correct parental allocation errors and (iii) assess the genetic diversity and the level of inbreeding of the current captive population. These results provide important insights for guiding the development of proper ex-situ and in-situ species survival and habitat management plans for this vulnerable snake. In the same framework of classical evolutionary genetics, we performed preliminary analyses of cytochrome b-like sequences in representatives of all cetacean families (but one), and revealed the presence of at least four nuclear mitochondrial pseudogenes that were independently inserted into the nuclear genome.

Evo-Devo. The emergence of Evolutionary Developmental biology has caused a partial shift in the criteria for the selection of model species. Thus far, the main criterion was the relevance of a species for understanding human biology, whereas in the frame of the new discipline, it is the understanding of the generative mechanisms underlying biological diversity that is put forward. We discussed a few criteria and limitations of major relevance to the choice of model species for Evo-Devo studies, and applied a pragmatic approach to identify possible model species within Amniotes.

Moreover, we developed MANTiS, an application pipeline that aims at integrating genomic, functional and expression data with evolutionary concepts, thus constituting the missing link between multi-species genome comparisons and functional analyses. Using MANTiS, we proceeded in the analysis of 35 metazoan full genomes for identifying all lineage-specific gene gains and losses. These results were combined with functional and expression analyses, and we demonstrated the much higher performance of MANTiS against popular databases of ortholog clusters (InParanoid, OrthoMCL, RoundUp).

Finally, preliminary results of our attempt to adapt the new revolutionary technology of DNA sequencing in microfabricated high-density picoliter reactors (developed by 454/Roche) to the ultra-fast sequencing of brain full transcriptomes in multiple reptilian species are highly promising. As an example, the Crocodylus sample generated more than 72 Mbases (per run), which were successfully assembled in approximately 31,000 contigs. One third of the latter could be matched to known sequences in the transcriptome of related species. After fine-tuning of the in silico analyses, and incorporation of genomic sequence data, we expect our approach to provide important insights not only in the evolution of central nervous system novelties in vertebrates, but in transcriptomes in general as the brain transcriptome is one of the most complex among all organs.

Doctorat en Sciences
info:eu-repo/semantics/nonPublished

L'achèvement du séquençage du génome humain ainsi que celui de nombreux organismes a contribué à l'explosion de la génomique. Cette discipline s'attache notamment à la façon dont un génome s'exprime, au mode d'action des gènes, à l'étude de l'ensemble des produits qu'il code dans un système biologique donné. Des technologies de mesure du statut du génome à grande échelle, comme les biopuces que nous avons utilisées dans cette thèse, ont été mises en oeuvre. Ce travail a porté sur l'étude des variations du transcriptome dans différentes conditions physiologiques ou pathologiques. Nous avons pu mesurer l'influence de facteurs génétiques et environnementaux, détecter des biomarqueurs ou des profils d'expression spécifiques de sous-classe pathologiques dans des lymphomes et dans des maladies thyroïdiennes. Afin de comprendre des mécanismes moléculaires sous-jacents de ces modifications d'expression, nous avons progressivement intégré d'autres données génomiques. Ceci incluait la détection de délétions ou d'amplifications de régions génomiques par puces CGH, ou l'identification de sites de liaison de facteurs de transcription sur l'ADN par analyse bioinformatique ou par ChIP-chip. Par cette approche combinée, une modélisation de réseaux biologiques est alors envisageable. Elle permettra de mieux comprendre le fonctionnement d'un système biologique, suscitant de nombreux espoirs dans la recherche de cibles thérapeutiques encore plus pertinentes
The complete human genome sequence has contributed to the expansion of genomics. This field notably describes how a genome is expressed, how some sets of genes and their products work together in biological systems. High-throughput technologies for genome research, like microarrays which were used in this thesis, were set up. This work deals with transcriptomic variations observed in different physiological or pathological conditions. We appreciated the effect of genetic and environmental factors on expression profiles, to detect biomarkers specific to pathological subclasses of lymphoma and thyroid lesions. To understand molecular mechanisms underlying these gene expression modifications, we integrated gradually other genomic data. This included detections of genomic deletions or amplifications using CGH arrays, or the identification of transcription factor binding sites by sequence analysis or by ChIP-chip methodology. With this combined approach, modeling biological networks modeling is then conceivable. It will allow a better understanding of a biological system and to detect more reliable therapeutic targets

Découverte il y a plus d’un siècle, Salmonella n’a cessé d’intriguer les chercheurs. Sa capacité à résister à de nombreux antibiotiques est de plus en plus préoccupante. La surveillance de ce pathogène repose sur un typage rapide et discriminant de façon à identifier le plus précocement possible les sources alimentaires contaminées. Les méthodes classiques sont longues, lourdes et non automatisables. Comprendre l’émergence et l’évolution des Salmonella est la clé pour éradiquer ce pathogène resté l’une des premières causes de diarrhées bactériennes d’origine alimentaire dans le monde. Au cours des dernières décennies, des progrès spectaculaires ont été menés dans le monde de la microbiologie avec l’arrivée des séquenceurs de paillasse, passant du traitement d’une dizaine à des centaines de millions de séquences. L’accès facilité aux séquences génomiques et aux outils qui leurs sont dédiés sont devenus une nécessité. Les outils actuellement disponibles ne sont pas assez discriminants pour sous-typer S. enterica sérotype Typhimurium (STM), sérotype prédominant de Salmonella. Nous avons voulu lors de ce travail, montrer l’intérêt du séquençage entier du génome, pour l’étude génomique de Salmonella. (1) Après avoir séquencé plus de 300 génomes de STM, nous avons mis au point un outil de sous-typage in silico de ce sérotype, basé sur le polymorphisme des CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats). La surveillance à haut débit des salmonelloses a été validée en routine sur plus de 800 génomes. L’étude de la coévolution entre le chromosome (SNPs) et les régions CRISPR ont permis d’établir une nomenclature définissant les différentes populations de STM. (2) L’analyse génomique de 280 souches historiques de STM a montré que les gènes de bêta-lactamase conférant une résistance à l’ampicilline et portés par des plasmides étaient répandus chez STM à la fin des années 1950, bien avant l’utilisation de cet antibiotique. La présence de la pénicilline G dans le milieu agricole où ces composés ont été utilisés en tant que promoteurs de croissance ont pu conduire à la sélection des premières souches résistantes à l’ampicilline. (3) L’étude phylogénétique d’un génome issu du cadavre d’une femme décédée il y a plus de 800 ans, probablement à cause de la fièvre entérique et de 219 génomes historiques et récents des sérotypes Paratyphi C, Choleraesuis et Typhisuis ont montré que leurs génomes étaient très similaires au cours des 4000 dernières années. Ainsi, la combinaison des approches génotypique et phylogénétique ont accru nos connaissances sur l’évolution de ce pathogène.Mots clés : Séquençage entier du génome, surveillance épidémiologique, CRISPR, SNP, résistance antibiotique, phylogénie, évolution
Over a century has passed since the discovery of Salmonella and yet, this pathogen still intrigues researchers. Its ability to withstand many antibiotics is of increasing concern. The monitoring of this pathogen is based on a rapid and discriminatory typing to identify the sources of contaminated food as early as possible. The conventional methods are long, heavy and non-automatable. Understanding the emergence and evolution of Salmonella is the key to eradicate this pathogen, which has remained one of the leading causes of foodborne bacterial diarrhea in the world. During the last decades, spectacular progress has been made in the world of microbiology with the arrival of workbench sequencers, passing from a dozen to hundreds of millions of sequences processed. Facilitated access to numerous genome sequences and dedicated tools are mandatory. Tools currently available are not sufficiently discriminating for the subtype of S. enterica serotype Typhimurium, a predominant serotype of Salmonella. Throughout this study, we showed the interest of whole genome sequencing, a multidisciplinary tool, for the genomic study of Salmonella. (1) After sequencing over 300 S. enterica serotype Typhimurium genomes, we have developed an in silico subtyping tool for this serotype, based on the CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) polymorphism. High-throughput microbiological monitoring of salmonellosis has been routinely validated on over 800 genomes. The study of coevolution between the chromosome (SNPs of the core genome) and the two CRISPR regions made it possible to establish a nomenclature defining the different populations of this serotype. (2) Genomic analysis of 280 historical strains of S. enterica serotype Typhimurium showed that plasmids carrying beta-lactamase genes, which confer resistance to ampicillin, were widespread within this serotype in the late 1950s, years before ampicillin was first used for clinical purposes. The presence of penicillin G in the farming environment where these compounds were used as growth promoters, may have led to the selection of the first ampicillin-resistant strains. (3) The phylogenetic study of a genome from the corpse of a young woman who died over 800 years ago, probably due to enteric fever, and 219 historical and recent genomes of the serotypes Paratyphi C, Choleraesuis and Typhisuis have shown, despite the differences in host specificity, that their genomes were very similar over the past 4000 years. Thus, the combination of genotypic and phylogenetic approaches has increased our knowledge of the evolution of this pathogen.Key words: Whole genome sequencing, epidemiological monitoring, CRISPR, SNP, antibiotic resistance, phylogeny, evolution

Ce mémoire examine les contenus d’enseignement d’une discipline scolaire de l’enseignement général secondaire français, les sciences de la vie et de la Terre (SVT). Il vise, plus précisément, à questionner la prise en charge curriculaire de la génomique et de la postgénomique et de leurs enjeux de formation par les programmes d’enseignement pour les SVT. Différentes pratiques sociales relevant de la génomique et de la post-génomique ont été identifiées et caractérisées : des pratiques de recherche scientifique, de production industrielle et agricole, des pratiques médicales et citoyennes. La prise en charge de ces pratiques sociales a été interrogée d’un double point de vue : celui des pratiques sélectionnées comme référence pour les contenus et les visées des programmes de SVT et celui du mode d’agencement disciplinaire de ces contenus et visées. Les résultats montrent que si les pratiques de recherche en génomique et post-génomique n’ont pas été sélectionnées, des pratiques contribuant à mieux les appréhender, ainsi que des pratiques industrielles, agricoles, médicales et citoyennes relevant de la génomique et de la post-génomique, ont été, elles, retenues comme référence pour les contenus et visées des programmes. L’examen de leur mode d’agencement met en évidence des mises en forme et en cohérence spécifiques, soulignant le caractère original de la construction des programmes pour les SVT, comme discipline scolaire « en directives »
This thesis focuses on the learning content of the French secondary curriculum of a school subject, «life and earth sciences ». The thesis aims, more specifically, to study how genomics and post genomics, and their educational stakes, are taken into account in the «life and earth sciences » syllabuses. Many genomics and post genomics “social practices” have been identified and characterized: scientific research, industrial and agricultural applications, medical applications, citizenship's concerns. We study how these « social practices » have been taken into account by the school subject’s syllabuses on two standpoints: which “social practices” have been selected as a reference for the syllabuses’ learning contents and aims, and how these contents and aims are organised in the syllabuses. The results show that, if genomics and post genomics present scientific research has not been selected, scientific research practices contributing to a better understanding of genomics and post-genomics as well as industrial, agricultural, medical and citizen practices have been chosen as a reference for syllabuses’ contents or aims. The study of the organization of the syllabuses shows specific formulations and coherence, underlining the original character of “life and earth science” as a school subject

Les souches microbiennes naturelles des fromages sont souvent caractérisées pour étudier leur contribution au développement des propriétés sensorielles (goût, odeur, texture) des fromages affinés. Une meilleure compréhension de ce rôle lors de l’affinage du fromage est essentielle afin de mieux contrôler la qualité de ceux-ci. Peu d’analyses génomiques en détails ont été effectuées sur les microorganismes de la microflore naturelle des fromages (microorganismes non inoculés), alors qu’un plus grand intérêt est porté sur les ferments inoculés. La caractérisation du génome complet de souches bactériennes provenant du terroir québécois permet d’en révéler le contenu en gènes et de prédire les voies métaboliques associées. Ceci permet également d’établir l’apport individuel de celles-ci à la production de composés aromatiques. Dans le cadre de ce travail, le génome complet de quatre souches Staphylococcus equorum ont été séquencés. Ensuite, une analyse détaillée du génome de ces quatre souches a été réalisée en effectuant l’assemblage et l’annotation fonctionnelle des ~2700 gènes prédits dans chacune des souches à l’étude. Des gènes impliqués potentiellement dans la protéolyse, la lipolyse et la dégradation du lactose, ont été retrouvés dans toutes les souches de S. equorum, révélant leur potentiel métabolique important dans le fromage. Plusieurs attributs intéressants des S. equorum ont également été identifiés par des analyses de génomique comparative. D’abord, la relation entre le regroupement phylogénétique des souches avec leurs sources d’isolement indique une possibilité d’adaptation des souches à leur niche écologique. La présence de gènes uniques ou peu partagés est aussi une caractéristique identifiable dans les génomes des souches étudiées et pouvant avoir un impact sur les métabolismes des souches. La caractérisation du génome de souches de S. equorum et les analyses phylogénomiques fournissent de nouvelles informations sur son rôle dans le fromage et des indices sur son potentiel métabolique. Les données génomiques obtenues permettront, lors de validations futures, de sélectionner des souches ayant des propriétés désirables en fonction des variétés fromagères afin d’obtenir des fromages de qualité optimale.
The natural microbiota of cheese has often been characterized to study their potential participation in the development of sensorial properties (taste, odour, texture) of the ripened cheeses. A better understanding of their role during cheese ripening is therefore essential in order to have a better control of its quality. Few in-depth genomic analyzes have been carried out on microorganisms of the natural microflora of cheese (non-inoculated microorganisms), while there is a greater interest for inoculated ferments. The genes possessed by bacterial strains of the Quebec terroir can be revealed by the characterization of their complete genome, leading to the prediction of the associated metabolic pathways. This also allows the establishment of the individual contribution of each strain to the production of aromatic compounds. As part of this work, the complete genome of four strains of Staphylococcus equorum were sequenced. Then, a detailed analysis of the genome of these four strains was completed by their assembly and the functional annotation of the ~ 2700 genes predicted in each of the studied strains. Genes potentially implicated in proteolysis, lipolysis and lactose degradation, were found in all S. equorum strains, revealing their potential metabolisms important for cheese. Several interesting attributes of S. equorum were also identified by comparative genomic analyses. First, the relation in between the phylogenetic grouping and the source of isolation of the strains, indicates a possible adaptation of the strains to their ecological niche. The presence of unique or barely shared genes is also a distinguishable characteristic of the studied strains and can have an impact on the metabolisms of the strains. The characterization of the genome of S. equorum strains and the phylogenomic analyzes have provided new information on their role in cheese and clues about their metabolic potential. The genomic data collected will allow during future validations the selection of strains with desirable properties in function of cheese variety to yield cheeses of optimal quality.

L’un des objectifs de ma thèse est d’identifier des facteurs génétiques humains qui pourraient expliquer les différences de progression vers le SIDA. Je dispose pour cela de la cohorte GRIV qui rassemble deux « populations extrêmes : 350 sujets « progresseurs lents » (ou Non Progresseur : NP) et 100 sujets « progresseurs rapides » (PR). Les sujets NP sont infectés depuis plus de 8 ans, sont asymptomatiques et ont un taux de cellules CD4+ supérieur à 500/mm3. Les sujets PR, par contre, sont des sujets symptomatiques qui, moins de trois ans après leur séroconversion, voient leur taux de cellules CD4+ chuter brusquement à moins de 300/mm3. Enfin 500 individus servent de contrôles (CTR): ce sont des sujets sains sans antécédent de maladies connu. Pour limiter les biais de sélection induits par des facteurs génétiques, environnementaux et viraux, le recrutement des sujets a été limité à des sujets nés en France, infectés par la même souche B, de parents et de grands parents nés en France. Les sujets NP et PR représentent 1 à 5% des files actives des patients suivis dans les hôpitaux, la cohorte GRIV est donc l’équivalente aux extrêmes d’une cohorte de patients séroconvertis de 30000 patients : elle est, à notre connaissance, la plus grande banque de ‘NP/PR‘ au monde. Mon travail a ciblé des gènes candidats codant des protéines impliquées dans la pathogenèse du SIDA : des récepteurs de cytokines, protéines essentielles du système immunitaire : TNFR1 et IFNAR1. J’ai génotypé exhaustivement ces gènes par une approche de séquençage systématique. Les polymorphismes identifiés sont essentiellement des SNP (Single Nucleotide Polymorphisms). De nouveaux polymorphismes, jusque là inconnus, ont été aussi identifiés par notre étude. Dans ce travail des associations significatives ont été obtenues pour les gènes IFNAR1 avec des valeurs de p≤10-3, et faiblement significatives pour le gène TNFR1 avec des valeurs p de l’ordre de 10-2. Ces résultats sont discutés dans le contexte d’une infection par le VIH-1 et la progression vers la maladie SIDA. La deuxième partie de mes travaux a porté sur une étude génomique des rétrovirus endogènes humains (HERV) chez les sujets caucasiens. Ce travail entrait dans le cadre d’une collaboration entre le Centre National de Genotypage (CNG) et l’UMR 8122 CNRS ‘Rétrovirus endogènes et éléments rétroides des eucaryotes supérieurs’ de l’institut Gustave ROUSSY dirigé par le Pr. Heidmann. Les HERV sont d’anciens rétrovirus. Ils forment 8% du génome humain. Leur expression a été observée dans différentes contextes pathologiques et bien qu’ayant subi une dérive génétique au cours de l’évolution, leurs séquences LTR sont susceptibles de contrôler l’expression de gènes rétroviraux ou cellulaires adjacents. Nous avons ainsi déterminé les statuts génomiques de 12 gènes codant pour les enveloppes des HERV sur un panel d’une centaine de sujets caucasiens. Les analyses génomiques montrent que deux gènes d’enveloppe s’exprimant dans le placenta humain, env-W et env-FRD, sont hautement conservées, alors que les autres gènes, env-K, env-T, env-H, env-R, présentent de nombreux polymorphismes de type insertion/délétion et introduisent fréquemment des codons Stop. Les effets biologiques des mutations des deux gènes env-W et env-FRD ont été étudiés. Les résultats obtenus confirment les propriétés déjà démontrées pour ces deux gènes dans la morphogenèse et la physiologie placentaire. Les résultats de ce travail confirment le fait que la plupart des gènes HERV peuvent être coopté par les gènes de l’hôte, à des fins bénéfiques, et pour des fonctions physiologiques essentielles (cas des HERV-FRD et HERV-W). L’implication des HERV dans la pathogenèse des rétrovirus, comme le VIH, est de plus en plus évoquée. Elle est discutée dans ce travail. La même étude sera poursuivie sur les sujets « extrêmes » de la cohorte GRIV. De plus les données obtenues pourront être utilisées par la communauté scientifique pour mieux comprendre le degré d’implication des HERV dans certaines pathologies.

Les diatomées sont des algues microscopiques qui contribuent à hauteur de 25% environ à la production primaire planétaire. Les diatomées sont très souvent entourées d’une flore bactérienne, avec laquelle de nombreuses interactions ont été documentées. Les génomes de diatomées contiennent par ailleurs de nombreux gènes dont l’origine prédite est bactérienne.Nous avons étudié Asterionella formosa, une diatomée pennée présente dans de nombreux lacs et cours d’eau à l'aide de données omiques. L’utilisation de la métagénomique a permis de reconstruire 30 génomes bactériens, utilisés pour prédire d'éventuelles interactions avec la diatomée. Le séquençage de la sous-unité 16S de l’ARN ribosomique a montré que les différentes espèces bactériennes avaient une abondance variable au cours des phases de croissance de la diatomée, et que certaines étaient plus souvent au contact de la diatomée que libres dans le milieu. Le génome d'A. formosa a ensuite été séquencé à l'aide de la technologie Pacbio et comparé à ceux d'espèces proches. Enfin, l’impact des bactéries sur les diatomées a été abordé sous l’angle de l’évolution et des transferts horizontaux de gènes, qui ont été prédits à partir des données transcriptomiques d’une centaine de diatomées marines.Ce travail représente une première étape dans l'étude de la communauté bactérienne associée à A. formosa. Des expériences complémentaires incluant l’utilisation de transcriptomique ou métabolomique sont maintenant envisageables. Les données collectées et/ou analysées dans ce travail contribuent d'ores et déjà à l’effort global de caractérisation génomique des diatomées
Diatoms are ubiquitous microalgae that contribute approximately 25% to the primary production worldwide. Many interactions, either positive, neutral or negative, have been documented between diatoms and bacteria. Diatom genomes also harbor numerous genes of putative bacterial origin.We are studying Asterionella formosa, a freshwater pennate diatom. We characterized the community using a combination of omics and laboratory techniques. We reconstructed of the genome of the diatom as well as 30 individual genomes from co-cultured bacterial species and investigated metabolisms that could support diatom-bacteria interactions. 16S rRNA sequencing revealed that the abundance of some bacterial species was highly variable over the course of A. formosa growth. Some species seemed preferentially attached to the diatom while others were mainly free-living. Then, the reference sequence of the A. formosa genome was improved by additional long-read (Pacbio) sequencing. Last, relationships between diatoms and bacteria were investigated at a broader evolutionary scale, by looking at horizontal gene transfers using transcriptomic data of a hundred marine diatoms.This work is a first step in the study of the dynamic and complex bacterial community associated with the diatom A. formosa. The accurate identification and the reconstruction of the genome of these bacteria will enable further in silico predictions based on metabolic networks and new omics experiments using transcriptomic or metabolomic. This work already contributes to a global effort to study diatoms by the means of genomics

La génomique fonctionnelle des canaux ioniques cardiaques consiste en l'étude de l'expression des gènes codant pour les sous-unités des canaux ioniques dans diverses situations physiologiques ou pathologiques ainsi que de sa corrélation avec l'activité électrique cardiaque. La première étude de ce travail a défini les déterminants moléculaires responsables de la spécialisation de l'activité électrique des différentes régions du coeur murin adulte dans des conditions normales. La caractérisation de l'expression des gènes codant pour des facteurs de transcription dans ces mêmes régions a fourni par ailleurs des éléments majeurs pour la compréhension de cette compartimentation. L'adaptation de l'expression de ces gènes en réponse à diverses situations expérimentales, ou autrement dit le remodelage moléculaire, a ensuite été évaluée dans différents modèles d'étude. Une étude gène-fonction chez les souris SCN5A+/- a d'une part mis en évidence l'expression différentielle de deux facteurs de transcription potentiellement clefs dans le remodelage associé à la détérioration avec l'âge des anomalies de conduction intra-ventriculaire. Deux études pharmacogénomiques de l'amiodarone et de l'ivabradine ont d'autre part montré le rôle potentiel du remodelage ionique en tant qu'acteur thérapeutique
Functional genomics of cardiac ion channel genes consist in the study of ion channel gene expression and modulation in relation to various physiological and pathological conditions and its link with cardiac electrical activity. In an initial study, the distribution of ion channel gene expression in different regions of the normal adult mouse heart was evaluated. The regional distribution of transcription factor genes was then completed in the same regions to gain further insight into the molecular mechanisms regulating regional specialization in electrical function. Gene expression adaptation or remodelling as induced by various conditions was also the aim of several investigations. A gene to function study in SCN5A+/- mice first showed the differential expression of two transcription factor genes in relation with the myocardial remodelling associated with the age-related progressive deterioration of ventricular conduction defects. Pharmacogenomic investigations of amiodarone and ivabradine then suggested the ionic remodelling as a possible pharmacological action of drug

Les technologies à « haut débit » dressent un portrait détaillé et permettent de cerner les différents aspects du cancer. L’analyse du transcriptome a permis d’établir une taxonomie des cancers du sein en 5 sous-types. Le travail réalisé durant cette thèse a analysé deux sous-types moléculaires associés au mauvais pronostic : ERBB2 et Luminal B. Nous avons observé une hétérogénéité génomique des tumeurs ERBB2 réflétant les variations d’expression des récepteurs hormonaux. L’analyse intégrée « génome-transcriptome » a identifié les gènes cibles PVT1 et TRSP1 dans les tumeurs exprimant le récepteur aux oestrogènes (RE). Au contraire, les tumeurs n’exprimant pas RE expriment des gènes associés à la voie Wnt/ß-Caténine, une autre piste thérapeutique intéressante. L’analyse génomique des tumeurs de sous-type luminal B a indentifié l’amplification de la région 8p12 comme un événement caractérisant ce soustype. Cette amplification cible plusieurs oncogènes potentiels (RCP, ZNF703, PPAPDC1B…). La surexpression de ZNF703 induit une augmentation des cellules souches cancéreuses dans la lignée MCF7. ZNF703 est localisé au noyau avec les protéines SMRT et PHB-2. Enfin, la surexpression de ZNF703 provoque une diminution de l’activité transcriptionnelle de RE. Ceci rejoint d’autres études ayant montré que ZNF703 est un répresseur transcriptionnel dépendant des HDAC. Ainsi, Les inhibiteurs des HDAC pourraient être une thérapie pour le traitement des tumeurs luminales B. Ces résultats montrent l’intérêt d’associer plusieurs angles de vue (transcriptomique et génomique), permettant ainsi de développer des stratégies thérapeutiques adaptées aux sous-types moléculaires
High Troughput technologies dissect several aspects of cancer. Transcriptomic analyses have defined five breast cancer molecular subtypes. During my phD I analysed two molecular subtypes associated with agressive phénotype and bad prognosis : ERBB2 and Luminal B subtypes. Firstly, I caracterized genomic heterogenity of ERBB2 amplified tumors which is related to estrogen receptor (ER) expression. Integrated genomictranscriptomic analyses identified PVT1 and TRSP1 as candidate oncogenes in ER positive ERBB2 amplified tumors. On the contrary, RE négative tumors express Wnt/ß-catenin related genes, an other interesting therapeutic strategy. Secondly, genomic analyses of Luminal B tumors point 8p12 amplification as the major genomic évents. This amplification target several known putative oncogenes (RCP, ZNF703, PPAPDC1B…). ZNF703 overexpression induced cancer stem cells increase in MCF7 cell line. ZNF703 co-localise with SMRT and PHB-2 in the nucleus. Finally, ZNF703 overexpression reduce RE transcriptionnal activity. These results are concordant with others showing that ZNF703 as un HDAC dependant transcriptionnal répression activity. Thus, HDAC inhibitors could be a interesting therapeutic strategy for luminal B tumors. Together, these studies show importance of combination of several aspect to define potential therapeutic strategy associated with breast cancer molecular subtypes

Le cortex surrénalien produit des hormones stéroïdes, principalement le cortisol, l’aldostérone et des androgènes. Le cortex surrénalien peut être le siège de tumeurs –adénomes ou cancers-, hyperplasies et dysplasies. Ces lésions sont dans leur grande majorité bénignes. Elles peuvent être associés à une hypersécrétion d’hormone stéroïde, le plus souvent de cortisol (syndrome de Cushing) ou d’aldostérone. Il existe aussi des tumeurs non sécrétantes. Si des classifications moléculaires ont été établies pour les carcinomes, à ce jour il n’existe pas de classification pangénomique des tumeurs bénignes corticosurrénaliennes, qui pourrait renseigner sur les mécanismes de sécrétion autonome et de prolifération de ces lésions. Enfin le déterminisme génétique des dysplasies et hyperplasies n’est que partiellement connu. Au cours de ma thèse, j’ai pu analyser un jeu de données « omics » complet des lésions bénignes corticosurrénaliennes pour plus d’une centaine d’échantillons, incluant du séquençage haut-débit (exome/ciblé pour les mutations, RNA-seq pour l’analyse des microARNs), des puces transcriptome et méthylome, et des puces SNP pour la recherche d’altérations chromosomiques. J’ai pu identifier une classification moléculaire pangénomique relativement convergente entre les différentes « omics », qui concorde avec les types tumoraux et sécrétoires, mais identifie également des sous-groupes nouveaux au sein de ces lésions. Il ressort notamment que les mutations dans ces lésions sont des déterminants essentiels de la classification moléculaire. Ainsi sont regroupées les lésions selon la voie de signalisation ou le gène altéré, notamment la voie PKA/AMPc pour les lésions produisant du cortisol, la voie Wnt/beta-caténine pour les adénomes ne sécrétant pas ou peu de cortisol, et ARMC5 pour un sous-groupe d’hyperplasies macronodulaires. Ces groupes très distincts contiennent également des lésions sans mutation identifiée, avec vraisemblablement des mécanismes alternatifs d’altération de ces voies de signalisation. Dans le groupe des hyperplasies macronodulaires mutées ARMC5, la comparaison avec l’ensemble des autres lésions bénignes fait ressortir une signature d’expression ovarienne forte, marquée par l’expression de FOXL2 et de ses cibles CYP19A1 et PTHLH. Cette marque de différentiation spécifiquement gonadique au sein de la surrénale fait discuter une anomalie de développement. Cette analyse génomique intégrée identifie également des altérations épigénétiques de la stéroïdogenèse. Notamment les tumeurs sécrétant beaucoup de cortisol sont globalement hyperméthylées dans leurs îlots CpG. Par ailleurs l’hyperméthylation de CYP21A2 est vraisemblablement un mécanisme de déficits en 21-hydroxylase intratumoral. Des signatures de miRNA semblent également avoir un impact sur la stéroïdogenèse. Au cours de ma thèse j’ai également analysé l’exome des hyperplasies macronodulaires non mutées ARMC5. Je n’ai pas identifié de nouvelle mutation somatique récurrente. Au niveau de l’exome germinal, j’ai identifié plusieurs gènes candidats récurrents, qui ouvrent la voie à des analyses génétiques (extension de cohorte) et de biologie cellulaire complémentaires. Ce travail est la première caractérisation génomique d’envergure des lésions bénignes de la corticosurrénale. Même si tous les mécanismes ne sont pas élucidés dans le détail, ces données représentent une ressource importante pour orienter les recherches à venir dans la tumorigenèse surrénalienne bénigne et la stéroïdogenèse
The adrenal cortex produces steroid hormones, mainly cortisol, aldosterone and androgens. The adrenal cortex can be the site of tumors - adenomas or cancers -, hyperplasias and dysplasias. These lesions are in their great majority benign. They may be associated with hypersecretion of steroid hormone, most commonly cortisol (Cushing's syndrome) or aldosterone. There are also non-secreting tumors. Although molecular classifications have been established for carcinomas, to date there is no genome-wide classification of benign adrenocortical tumors, which could provide information on the mechanisms of autonomic secretion and proliferation of these lesions. Finally, the genetic determinism of dysplasia and hyperplasia is only partially known. During my thesis, I analyzed a complete "omics" dataset of benign adrenocortical lesions for more than a hundred samples, including high-throughput sequencing (exome / targeted for mutations, RNA-seq for microRNA analysis), transcriptome and methylome microarrays, and SNP microarrays for chromosomal alterations. I was able to identify a relatively convergent genome-wide molecular classification between the different "omics", which is consistent with the tumor and secretory types, but also identifies new subgroups within these lesions. In particular, it appears that mutations in these lesions are essential determinants of molecular classification. Thus, the lesions are grouped according to the signaling pathway or the altered gene, in particular the PKA / cAMP pathway for lesions producing cortisol, the Wnt / beta-catenin pathway for adenomas that do not secrete little or no cortisol, and ARMC5 for a subgroup of macronodular hyperplasia. These very distinct groups also contain lesions with no identified mutation, presumably with alternative mechanisms of alteration of these signaling pathways. In the group of ARMC5 mutated macronodular hyperplasia, the comparison with all other benign lesions shows a strong ovarian expression signature, marked by the expression of FOXL2 and its targets CYP19A1 and PTHLH. This mark of specifically gonadal differentiation in the adrenal gland causes a development anomaly to be discussed. This integrated genomic analysis also identifies epigenetic alterations of steroidogenesis. In particular, tumors secreting a lot of cortisol are globally hypermethylated in their CpG islands. In addition, hypermethylation of CYP21A2 is probably a mechanism of intratumoral 21-hydroxylase deficiency. MiRNA signatures also appear to have an impact on steroidogenesis. During my thesis I also analyzed the exome of unmutated macronodular hyperplasia ARMC5. I did not identify a new recurrent somatic mutation. At the level of the germinal exome, I identified several recurrent candidate genes, which open the way for complementary genetic analyzes (cohort extension) and cell biology. This work is the first major genomic characterization of benign lesions of the adrenal cortex. Although not all mechanisms are fully elucidated, these data represent an important resource for guiding future research into benign adrenal tumorigenesis and steroidogenesis

L’avènement ces dernières années de technologies à haut débit comme les puces à ADN et plus récemment le « séquençage nouvelle génération » permet maintenant une analyse exhaustive du génome à différents niveaux de régulation parmi lesquels la mesure de l’expression de l’ensemble des gènes d’une cellule, les interactions ADN - facteurs de transcription, ou encore la méthylation de l’ADN. Il devient alors indispensable d’intégrer ces différentes données afin de pouvoir comprendre puis modéliser tous les mécanismes mis en jeu pour le fonctionnement global d’une cellule. Cette compréhension permettra alors de mieux appréhender les sources de dérégulation à l’origine de nombreuses pathologies. L’objectif de mon travail de thèse est de comprendre l’impact du coactivateur transcriptionnel PRC (PGC-1 Related Coactivator) sur la coordination de la prolifération mitochondriale et cellulaire, à partir de cellules de la lignée tumorale humaine XTC. UC1, riche en mitochondries. Pour cela, PRC et les facteurs de transcription ERRa, NRF1, GABP, CREB et YY1 impliqués dans ces deux processus ont été étudiés par ChIP-chip. Les gènes positifs pour ces différents facteurs sont alors comparés au transcriptome des mêmes cellules sous l’effet d’un siRNA PRC. L’intégration de ces différentes données de transcriptome et de ChIP-chip, couplées à des études de découverte de motifs, permettra ainsi de construire des réseaux de régulation transcriptionnelle nécessaires à la compréhension des voies d’action de PRC. Ces réseaux rendront possible la détection de cibles thérapeutiques permettant de corriger un état pathologique
Emergence over the last few years of high throughput technologies like DNA microarray and more recently next generation sequencing now allows an exhaustive analysis of genome with several regulation levels including expression measure of all cell genes, DNA – transcription factors interactions, and also DNA methylation. It thus becomes indispensable to integrate these different data to be able to understand and then to model all these mechanisms involved in global cell function. This understanding will then enable to apprehend the sources of deregulation involved in many pathologies. The goal of my PhD is to understand the impact of PRC (PGC-1 Related Coactivator) transcriptional coactivator on the coordination of mitochondrial and cellular proliferation, from human tumor cell line XTC. UC1, rich in mitochondria. To do so, PRC and transcription factors ERRa, NRF1, GABP, CREB and YY1 involved in these two processes have been studied with ChIP-chip. Positive genes for these transcription factors are then compared with transcriptome of the same cells under siRNA PRC effects. Integration of these different data of transcriptome and ChIP-chip, coupled with study of motifs discovery, will allow to construct the transcriptional regulatory networks necessary to the understanding of PRC pathways. These networks will make possible the detection of therapeutic targets allowing to correct pathological condition

Blastocystis spp. est un Straménopile parasite anaérobie fréquemment rencontré dans le tractus gastro-intestinal de l'homme et de divers animaux. Ce parasite est associé à des troubles gastro‐intestinaux aspécifiques, et semble impliqué dans des désordres fonctionnels tels que le syndrome de l'intestin irritable (IBS). Ce travail de thèse s'appuie sur le séquençage du génome de Blastocystis sp. ST7 réalisé en collaboration avec le Génoscope d'Evry, l'Université Nationale de Singapour, l'Institut Pasteur de Lille et l'Université de Provence. Ce génome est constitué d'un génome nucléaire de 18,8 Mpb pour 6020 gènes, et d'un génome mitochondrial de 29 kpb localisé dans des organites apparentés aux mitochondries. L'analyse de ce génome apporte des informations au niveau de l'évolution de ce microorganisme, de son adaptation à l'environnement intestinal et de ces facteurs de virulence potentiels. En effet, les analyses in silico de ce génome ont montré que Blastocystis sp. ST7 possède plusieurs gènes codant des protéines pouvant agir à l'interface entre l'hôte et le parasite et connues chez d'autres protozoaires pour être impliquées dans des phénomènes de pathogénie. Ce sont en particulier des PKS, des NRPS, et des hydrolases dont des protéases. D'autre part, des activités protéolytiques ont été mises en évidence expérimentalement dans les surnageants de culture du parasite. Deux protéases à cystéines (une cathepsine B et une légumaïne) pouvant être impliquées dans la physiopathologie du parasite, ont été identifiées et caractérisées dans les surnageants, confirmant ainsi nos analyses in silico. Ce travail ouvre de nombreuses pistes intéressantes à explorer pour évaluer l'impact de ce parasite en santé humaine.

Blastocystis spp. est un Straménopile parasite anaérobie fréquemment rencontré dans le tractus gastro-intestinal de l’homme et de divers animaux. Ce parasite est associé à des troubles gastro‐intestinaux aspécifiques, et semble impliqué dans des désordres fonctionnels tels que le syndrome de l’intestin irritable (IBS). Ce travail de thèse s’appuie sur le séquençage du génome de Blastocystis sp. ST7 réalisé en collaboration avec le Génoscope d’Evry, l’Université Nationale de Singapour, l’Institut Pasteur de Lille et l’Université de Provence. Ce génome est constitué d’un génome nucléaire de 18,8 Mpb pour 6020 gènes, et d’un génome mitochondrial de 29 kpb localisé dans des organites apparentés aux mitochondries. L’analyse de ce génome apporte des informations au niveau de l’évolution de ce microorganisme, de son adaptation à l’environnement intestinal et de ces facteurs de virulence potentiels. En effet, les analyses in silico de ce génome ont montré que Blastocystis sp. ST7 possède plusieurs gènes codant des protéines pouvant agir à l’interface entre l’hôte et le parasite et connues chez d’autres protozoaires pour être impliquées dans des phénomènes de pathogénie. Ce sont en particulier des PKS, des NRPS, et des hydrolases dont des protéases. D’autre part, des activités protéolytiques ont été mises en évidence expérimentalement dans les surnageants de culture du parasite. Deux protéases à cystéines (une cathepsine B et une légumaïne) pouvant être impliquées dans la physiopathologie du parasite, ont été identifiées et caractérisées dans les surnageants, confirmant ainsi nos analyses in silico. Ce travail ouvre de nombreuses pistes intéressantes à explorer pour évaluer l’impact de ce parasite en santé humaine
Blastocystis spp. is a highly prevalent anaerobic Stramenopile parasite found in the intestinal tract of humans and various animals. This parasite is associated with non specific intestinal disorders, and could be involved in functional disorders such as the irritable bowel syndrome (IBS). In this work, the Blastocystis sp. ST7 genome sequencing project was carried out in collaboration with the Génoscope of Evry, the National University of Singapore, the Pasteur Institute of Lille and the University of Provence. This genome consists in a nuclear genome of 18,8 Mpb encoding 6020 genes, and a mitochondria‐like genome of 29 kpb localised in the mitochondrion‐like organelles. The analysis of this genome brings information about the evolution of this micro‐organism, its adaptation to the intestinal environment and its potential virulence factors. Blastocystis sp. ST7 was predicted to harbor several genes coding proteins that could act at the parasite‐host interface, and that are known to be involved in the pathogeny of many protozoa. They are PKS, NRPS, and hydrolases among them proteases. In addition, proteolytic activities were highlighted in the parasite culture supernatants. Two cysteine proteases (a cathepsin B and a legumain) were identified and characterized from the supernatants and could play a role in the physiopathology of the parasite, that confirm our in silico analyses. This work opens new ways to evaluate the impact of this parasite in human health

Les mutations ponctuelles et les remaniements chromosomiques comme les duplications ou translocations sont les moteurs essentiels de la plasticité et de l'évolution des génomes. Deux approches ont été menées dans ce travail. La première repose sur l'étude des impacts des réarrangements chromosomiques et des gènes de fusion chez Saccharomyces cerevisiae et de leurs conséquences sur le fonctionnement cellulaire. Au laboratoire, grâce à un crible de sélection positive fondé sur un allèle mutant du gène URA2 qui rend une souche auxotrophe pour l'uracile, nous avons retenu une collection de souches révertantes possédant différents types de réarrangements chromosomiques. Ces remaniements sont accompagnés de la fusion de la région codant l' ATCase du gène URA2 avec différents gènes receveurs. Lors de ce travail, nous avons déterminé de manière précise l'influence de ces réarrangements et celle des gènes de fusion néoformés sur le fonctionnement cellulaire Les résultats obtenus montrent que ces réarrangements perturbent le fonctionnement de la cellule non pas selon la nature du remaniement mais en fonction de la ploïdie. Les gènes de fusion peuvent également engendrer des dysfonctionnements car les fonctions associées aux deux gènes impliqués dans la fusion peuvent être altérées comme le montre la variabilité de l'activité enzymatique de l'ATCase. La seconde orientation s'appuie sur une analyse des génomes mitochondriaux des levures Pichia sorbitophila et Pichia jarinosa ainsi que leur comparaison avec d'autres séquences mitochondriales de levures hémiascomycètes. Cette étude indique que P. Sorbitophila et P. Farinosa, sont des espèces distantes d'un point de vue phylogénétique
Point mutations and gross chromosomal rearrangements (GCRs) such as insertions, duplications or translocations are key parameters of genome evolution. Two approaches have becn used in this study. The first one focused on the impacts of GeRs and fusion genes in Saccharomyces cerevisiae. In our laboratory, a positive selection screen based on a mutated allele of the URA2 gene was used to obtain a set of mutants possessing different GCRs. In ail cases, GCRs are Iinked to the fusion of the ATCase part of URA2 with other genes. During this work, we have first precisely determined the impacts of GCRs and gene fusions on cell function. Main results show that GCRs impair ccli function according to ploidy rather thal1 the kind of rearrangement. Fusion genes can also lead to dysfunctions because functions associated to genes implicated in this fusion can be impaired as it is the case for the ATCase activity. The second approach of this study focused on the analysis of mitochondrial genomes of the osmotolerant yeasts Pichia sorbitophila and Pichia farnosa and their comparison with other mitochondrial sequences of hemiascomyceteous yeasts. This study indicates that P. Sorbitophila and P. Jarinosa are two phylogeneticaUy distant species

Cette thèse a pour sujet les méthodes informatiques traitant les séquences ADN provenant des séquenceurs haut débit. Nous nous concentrons essentiellement sur la reconstruction de génomes à partir de fragments ADN (assemblage génomique) et sur des problèmes connexes. Ces tâches combinent de très grandes quantités de données et des problèmes combinatoires. Différentes structures de graphe sont utilisées pour répondre à ces problèmes, présentant des compromis entre passage à l'échelle et qualité d'assemblage. Ce document introduit plusieurs contributions pour répondre à ces problèmes. De nouvelles représentations de graphes d'assemblage sont proposées pour autoriser un meilleur passage à l'échelle. Nous présentons également de nouveaux usages de ces graphes, différent de l'assemblage, ainsi que des outils pour utiliser ceux-ci comme références dans les cas où un génome de référence n'est pas disponible. Pour finir nous montrons comment utiliser ces méthodes pour produire un meilleur assemblage en utilisant des ressources raisonnables
Novel approaches for the exploitation of high throughput sequencing data In this thesis we discuss computational methods to deal with DNA sequences provided by high throughput sequencers. We will mostly focus on the reconstruction of genomes from DNA fragments (genome assembly) and closely related problems. These tasks combine huge amounts of data with combinatorial problems. Various graph structures are used to handle this problem, presenting trade-off between scalability and assembly quality. This thesis introduces several contributions in order to cope with these tasks. First, novel representations of assembly graphs are proposed to allow a better scaling. We also present novel uses of those graphs apart from assembly and we propose tools to use such graphs as references when a fully assembled genome is not available. Finally we show how to use those methods to produce less fragmented assembly while remaining tractable

À différentes échelles de temps, le but de ma thèse a été de comprendre l'évolution des virus entomopathogènes à travers l’étude de la diversification et de l’adaptation génomique de grands virus à ADN d’insectes. Dans un premier temps, j’ai pu estimer les âges de diversifications des baculovirus et des nudivirus, et proposer un scénario de coévolution à long terme entre ces virus et leurs hôtes insectes. Puis, me plaçant sur une échelle de temps moindre, j’ai montré que les hôtes insectes sont le facteur principal de la diversification des baculovirus, et de façon surprenante, j’ai également observé que l'environnement biotique de ces virus, c’est-à-dire les plantes hôtes des insectes, joue un rôle central dans leur évolution. Dans un second temps, des mutations ponctuelles ont pu être reliées à l’adaptation locale de populations différentiées du baculovirus SeMNPV. Enfin, l’étude de l'adaptation génomique convergente entre les entomopoxvirus et les baculovirus a mis en évidence que les transferts horizontaux de gènes sont une source importante de variabilité pour les grands virus à ADN, pour l'adaptation aux mêmes niches écologiques. Les gènes et les mécanismes identifiés dans ce travail de thèse apportent des éléments nouveaux pour comprendre comment les génomes sont façonnés par l’écologie
At different timescales, the purpose of my PhD was to understand insect virus evolution through the study of the genomic diversification and adaptation of insect large DNA viruses. Firstly, I was able to estimate the ages of baculovirus and nudivirus diversifications, and to propose a long-term coevolutionary scenario between these viruses and their insect hosts. Then, on a narrower timescale, I showed that insect hosts are the major factor in baculovirus diversification, and surprisingly, I also observed that the virus biotic environment, i.e. insect host plants, plays a central role in their evolution. Secondly, punctual mutations have been linked to the local adaptation of differentiated populations of the baculovirus SeMNPV. Finally, the study of convergent genomic adaptation between entomopoxviruses and baculoviruses highlighted that horizontal gene transfers are an important source of variability for large DNA viruses, for the adaption to the same ecological niches. Genes and mechanisms identified in this PhD work provide new insights to understand how genomes are shaped by ecology

Cette thèse a été réalisée dans le cadre du projet Européen H2020 COMPARE qui a pour ambition d’améliorer et de faciliter la détection et la prise de décision face à la survenue d'épidémies chez l’Homme ou l‘animal en utilisant des nouveaux outils de séquençage génomique. Mes recherches ont ciblé les norovirus, connus comme les principaux agents de gastroentérite virale humaine. Leur variabilité génétique élevée et les fréquents évènements de recombinaisons associés à une forte résistance dans l’environnement contribuent à la survenue régulière de ces épidémies de gastroentérites hivernales. Les huîtres élevées dans des zones côtières contaminées peuvent accumuler les norovirus pendant leur activité de filtration. L’utilisation des nouvelles techniques de séquençage haut débit et d'infectiosité sur entéroîdes, nous ont permis de progresser dans la compréhension des mécanismes de survie et de dissémination des souches de norovirus. La préparation de l'échantillon (eaux usées ou coquillages), est primordiale pour concentrer et purifier les norovirus avant d'appliquer les méthodes de metagénomique. Les méthodes développées et optimisées dans cette thèse pour ces matrices, nous ont permis de caractériser des génomes complets de norovirus. Disposer de méthode sensible permettant d'identifier les norovirus mais également les autres virus entériques humains, émergents ou re-émergents permettra dans le futur de limiter leur transmission. L'utilisation des cellules souches intestinales nous a permis de démontrer, pour la première fois, la persistance des norovirus dans l'eau de mer
This thesis is part of the H2020 COMPARE project, which aims to accelerate the detection and decision-making of humans and animals outbreaks through the use of new genomic sequencing tools. My research focused on noroviruses, known as the main agents of human viral gastroenteritis. Their great genetic variability, the recurrence of new recombination and the high resistance in the environment contribute to the regular occurrence of winter gastroenteritis outbreaks. Oysters farmed in contaminated coastal areas may accumulate noroviruses during their filtration activity. The use of new high throughput sequencing techniques and the novel cell culture approach to study norovirus infectivity has enabled us to progress in understanding the mechanisms of survival and dissemination of norovirus strains. Sample preparation (sewage or shellfish), is essential to concentrate and purify noroviruses before applying metagenomic methods. The methods developed and optimized in this thesis for theses matrices, allowed us to characterize complete genomes of norovirus. Having a sensitive method for identifying noroviruses but also other human, emerging or re-emerging, enteric viruses will help in the future to limit their transmission. The use of intestinal stem cells has allowed us to demonstrate, for the first time, the persistence of noroviruses in seawater

Depuis la découverte de la pénicilline par Sir Alexander Fleming, les antibiotiques ont joué un rôle primordial et incontestable en médecine moderne en aidant à combattre les infections bactériennes. Cependant, les bactéries ont la capacité de se protéger par différents moyens des molécules antibiotiques. La surutilisation de ces molécules a accéléré le phénomène de résistance aux antibiotiques, rendant difficile, voire impossible, le traitement de certaines maladies infectieuses par cette approche. La résistance aux antibiotiques est une problématique d’envergure mondiale qui touche aussi négativement l’aquaculture, où les infections bactériennes peuvent causer d’importantes pertes économiques. L’une de ces bactéries est Aeromonas salmonicida subsp. salmonicida, l’agent étiologique de la furonculose. Bien qu’il fût déjà connu que plusieurs souches de cette bactérie étaient porteuses de plasmides conférant des résistances aux antibiotiques, l’ampleur de la problématique était encore inconnue. Les bactériophages (phages) sont des virus infectant spécifiquement les bactéries. Cette capacité à lyser les bactéries leur a valu d’être utilisés dans un contexte thérapeutique presque dès leur découverte au début du 20e siècle. Cependant, l’avènement des antibiotiques a fait en sorte que la thérapie par les phages a été oubliée dans plusieurs pays occidentaux. Maintenant que la résistance aux antibiotiques est devenue une inquiétude pour la pérennité de notre société, plusieurs études suggèrent que la thérapie par les phages pourrait être une alternative ou un complément aux traitements par antibiotiques. La présente thèse avait comme objectifs : (1) d’explorer la diversité génomique causant une résistance aux antibiotiques chez A. salmonicida subsp. salmonicida et (2) d’investiguer le potentiel d’un traitement par les phages pour contrer les infections causées par cette bactérie. Il a été possible de mettre à jour et de caractériser cinq nouveaux plasmides avec des gènes de résistance aux antibiotiques chez A. salmonicida subsp. salmonicida. De plus, la présence de deux de ces plasmides (pAB5S9b et pSN254b) causent une résistance à tous les antibiotiques approuvés par le gouvernement canadien pour une utilisation par l’industrie piscicole. Avant d’investiguer la diversité des phages infectant A. salmonicida subsp. salmonicida, il était crucial de mieux connaître la bactérie d’intérêt. Plusieurs phages sont connus pour avoir un spectre lytique étroit, n’infectant ainsi que certaines souches ou certaines sousespèces d’une bactérie. Or, la structure intra-espèce d’A. salmonicida était encore mal définie. De plus, l’une des sous-espèces d’A. salmonicida, pectinolytica, est considérée comme mésophile avec la capacité de croître à 37°C, alors que les autres sous-espèces, comme salmonicida, sont limitées à des températures d’environ 20°C et sont par conséquent qualifiées de psychrophiles. En caractérisant de nouvelles souches mésophiles, mes travaux ont mis en lumière que les séquences d’insertion peuvent être une raison pour expliquer cette dichotomie. De plus, il a été possible de démontrer une grande diversité génétique chez les souches mésophiles, comparativement à celles psychrophiles. Afin de vérifier le potentiel d’un traitement par les phages contre la furonculose, trois phages spécifiques à A. salmonicida subsp. salmonicida ont été isolés de l’environnement. L'ADN de ces phages, en plus de celui de neuf autres disponibles à la collection Félix d’Hérelle, a été séquencé à haut-débit sur un appareil MiSeq d’Illumina. En comparant ces séquences génomiques à celles déjà disponibles publiquement, il a été possible de déterminer six groupes génomiques de phages contre A. salmonicida subsp. salmonicida. Les 12 phages disponibles pour la présente étude ont été testés sur 65 souches d’A. salmonicida (incluant des sous-espèces autres que salmonicida), permettant de dresser un portrait de la capacité lytique de chacun de ces virus. Cette analyse a mis en lumière trois groupes de phages ayant des capacités lytiques variables. De plus, il a été possible de montrer que d’autres sous-espèces d’A. salmonicida psychrophiles peuvent être infectées par les phages isolés à partir de la sous-espèce salmonicida. Cependant, les souches mésophiles d’A. salmonicida sont insensibles à ces phages. Cette étude doctorale a montré que la résistance aux antibiotiques est un problème d’envergure dont l’ampleur était insoupçonnée chez A. salmonicida subsp. salmonicida. Elle a aussi permis d’investiguer le potentiel de la thérapie par les phages.
Depuis la découverte de la pénicilline par Sir Alexander Fleming, les antibiotiques ont joué un rôle primordial et incontestable en médecine moderne en aidant à combattre les infections bactériennes. Cependant, les bactéries ont la capacité de se protéger par différents moyens des molécules antibiotiques. La surutilisation de ces molécules a accéléré le phénomène de résistance aux antibiotiques, rendant difficile, voire impossible, le traitement de certaines maladies infectieuses par cette approche. La résistance aux antibiotiques est une problématique d’envergure mondiale qui touche aussi négativement l’aquaculture, où les infections bactériennes peuvent causer d’importantes pertes économiques. L’une de ces bactéries est Aeromonas salmonicida subsp. salmonicida, l’agent étiologique de la furonculose. Bien qu’il fût déjà connu que plusieurs souches de cette bactérie étaient porteuses de plasmides conférant des résistances aux antibiotiques, l’ampleur de la problématique était encore inconnue. Les bactériophages (phages) sont des virus infectant spécifiquement les bactéries. Cette capacité à lyser les bactéries leur a valu d’être utilisés dans un contexte thérapeutique presque dès leur découverte au début du 20e siècle. Cependant, l’avènement des antibiotiques a fait en sorte que la thérapie par les phages a été oubliée dans plusieurs pays occidentaux. Maintenant que la résistance aux antibiotiques est devenue une inquiétude pour la pérennité de notre société, plusieurs études suggèrent que la thérapie par les phages pourrait être une alternative ou un complément aux traitements par antibiotiques. La présente thèse avait comme objectifs : (1) d’explorer la diversité génomique causant une résistance aux antibiotiques chez A. salmonicida subsp. salmonicida et (2) d’investiguer le potentiel d’un traitement par les phages pour contrer les infections causées par cette bactérie. Il a été possible de mettre à jour et de caractériser cinq nouveaux plasmides avec des gènes de résistance aux antibiotiques chez A. salmonicida subsp. salmonicida. De plus, la présence de deux de ces plasmides (pAB5S9b et pSN254b) causent une résistance à tous les antibiotiques approuvés par le gouvernement canadien pour une utilisation par l’industrie piscicole. Avant d’investiguer la diversité des phages infectant A. salmonicida subsp. salmonicida, il était crucial de mieux connaître la bactérie d’intérêt. Plusieurs phages sont connus pour avoir un spectre lytique étroit, n’infectant ainsi que certaines souches ou certaines sousespèces d’une bactérie. Or, la structure intra-espèce d’A. salmonicida était encore mal définie. De plus, l’une des sous-espèces d’A. salmonicida, pectinolytica, est considérée comme mésophile avec la capacité de croître à 37°C, alors que les autres sous-espèces, comme salmonicida, sont limitées à des températures d’environ 20°C et sont par conséquent qualifiées de psychrophiles. En caractérisant de nouvelles souches mésophiles, mes travaux ont mis en lumière que les séquences d’insertion peuvent être une raison pour expliquer cette dichotomie. De plus, il a été possible de démontrer une grande diversité génétique chez les souches mésophiles, comparativement à celles psychrophiles. Afin de vérifier le potentiel d’un traitement par les phages contre la furonculose, trois phages spécifiques à A. salmonicida subsp. salmonicida ont été isolés de l’environnement. L'ADN de ces phages, en plus de celui de neuf autres disponibles à la collection Félix d’Hérelle, a été séquencé à haut-débit sur un appareil MiSeq d’Illumina. En comparant ces séquences génomiques à celles déjà disponibles publiquement, il a été possible de déterminer six groupes génomiques de phages contre A. salmonicida subsp. salmonicida. Les 12 phages disponibles pour la présente étude ont été testés sur 65 souches d’A. salmonicida (incluant des sous-espèces autres que salmonicida), permettant de dresser un portrait de la capacité lytique de chacun de ces virus. Cette analyse a mis en lumière trois groupes de phages ayant des capacités lytiques variables. De plus, il a été possible de montrer que d’autres sous-espèces d’A. salmonicida psychrophiles peuvent être infectées par les phages isolés à partir de la sous-espèce salmonicida. Cependant, les souches mésophiles d’A. salmonicida sont insensibles à ces phages. Cette étude doctorale a montré que la résistance aux antibiotiques est un problème d’envergure dont l’ampleur était insoupçonnée chez A. salmonicida subsp. salmonicida. Elle a aussi permis d’investiguer le potentiel de la thérapie par les phages.
Since the discovery of penicillin by Sir Alexander Fleming, antibiotics have played a paramount and indisputable role in modern medicine in helping to treat bacterial infections. However, bacteria have the ability to protect themselves against antibiotics by various mechanisms. The overuse of these molecules has accelerated the phenomenon of antibiotic resistance, making it difficult, if not impossible, to treat certain bacterial infections. Antibiotic resistance is a global problem that also negatively affects aquaculture, where bacterial infections can cause significant economic losses. One of these bacteria is Aeromonas salmonicida subsp. salmonicida, the etiologic agent of furunculosis. Although it was already known that several strains of this bacterium were carriers of plasmids conferring resistance to antibiotics, the extent of the problem was still unknown before this study. Bacteriophages (phages) are viruses specifically infecting bacteria. Their ability to lyse bacteria has been used in a therapeutic context almost as soon as they were discovered at the beginning of the 20th century. However, the advent of antibiotics has meant that phage therapy was forgotten in several Western countries. Now that antibiotic resistance has become a significant concern for the sustainability of our society, several studies suggest that phage therapy could be an alternative or supplement to antibiotic treatments. The objectives of this thesis were: (1) to explore the genomic diversity causing resistance to antibiotics in A. salmonicida subsp. salmonicida and (2) to investigate the potential of phage therapy to treat infections caused by this bacterium. Five new plasmids conferring antibiotic resistance to A. salmonicida subsp. salmonicida were discovered and characterized. Two of these plasmids, pAB5S9b and pSN254b, cause resistance to all antibiotics approved by the Canadian government for use in the fish industry. Before investigating the diversity of phages infecting A. salmonicida subsp. salmonicida, it was crucial to better know the bacterium of interest. Several phages are known to have a narrow host spectrum, infecting certain strains or subspecies. Until the present doctoral study, the intra-species structure of A. salmonicida was poorly defined. In addition, one of the subspecies of A. salmonicida, pectinolytica, is considered mesophilic with the ability to grow at 37°C, while other subspecies, such as salmonicida, are limited to growth temperatures around 20°C and are therefore considered psychrophilic. By characterizing new mesophilic strains, we found that insertion sequences may be a reason for this dichotomy. In addition, it was possible to demonstrate a high genetic diversity in mesophilic strains compared to psychrophilic strains. In order to verify the potential of phage treatment against furunculosis, three phages specific to A. salmonicida subsp. salmonicida were isolated from the environment. The genomic DNA of these phages, in addition to that of nine other phages available at the Felix d'Hérelle collection, was sequenced on an Illumina MiSeq device. By comparing these genomic sequences to those already available publicly, it was possible to determine six genomic groups of phages infecting A. salmonicida subsp. salmonicida. The 12 phages available were tested on 65 strains of A. salmonicida (including subspecies other than salmonicida), providing the host range of each virus. This analysis revealed three groups of phages with variable lytic capacities. In addition, it was possible to show that other psychrophilic subspecies of A. salmonicida can be infected by phages isolated from the subspecies salmonicida. However, the mesophilic strains of A. salmonicida are insensitive to these phages. This doctoral study showed that resistance to antibiotics is a large-scale problem in A. salmonicida subsp. salmonicida, and that phage therapy may represent one of the solutions to the growing concern
Since the discovery of penicillin by Sir Alexander Fleming, antibiotics have played a paramount and indisputable role in modern medicine in helping to treat bacterial infections. However, bacteria have the ability to protect themselves against antibiotics by various mechanisms. The overuse of these molecules has accelerated the phenomenon of antibiotic resistance, making it difficult, if not impossible, to treat certain bacterial infections. Antibiotic resistance is a global problem that also negatively affects aquaculture, where bacterial infections can cause significant economic losses. One of these bacteria is Aeromonas salmonicida subsp. salmonicida, the etiologic agent of furunculosis. Although it was already known that several strains of this bacterium were carriers of plasmids conferring resistance to antibiotics, the extent of the problem was still unknown before this study. Bacteriophages (phages) are viruses specifically infecting bacteria. Their ability to lyse bacteria has been used in a therapeutic context almost as soon as they were discovered at the beginning of the 20th century. However, the advent of antibiotics has meant that phage therapy was forgotten in several Western countries. Now that antibiotic resistance has become a significant concern for the sustainability of our society, several studies suggest that phage therapy could be an alternative or supplement to antibiotic treatments. The objectives of this thesis were: (1) to explore the genomic diversity causing resistance to antibiotics in A. salmonicida subsp. salmonicida and (2) to investigate the potential of phage therapy to treat infections caused by this bacterium. Five new plasmids conferring antibiotic resistance to A. salmonicida subsp. salmonicida were discovered and characterized. Two of these plasmids, pAB5S9b and pSN254b, cause resistance to all antibiotics approved by the Canadian government for use in the fish industry. Before investigating the diversity of phages infecting A. salmonicida subsp. salmonicida, it was crucial to better know the bacterium of interest. Several phages are known to have a narrow host spectrum, infecting certain strains or subspecies. Until the present doctoral study, the intra-species structure of A. salmonicida was poorly defined. In addition, one of the subspecies of A. salmonicida, pectinolytica, is considered mesophilic with the ability to grow at 37°C, while other subspecies, such as salmonicida, are limited to growth temperatures around 20°C and are therefore considered psychrophilic. By characterizing new mesophilic strains, we found that insertion sequences may be a reason for this dichotomy. In addition, it was possible to demonstrate a high genetic diversity in mesophilic strains compared to psychrophilic strains. In order to verify the potential of phage treatment against furunculosis, three phages specific to A. salmonicida subsp. salmonicida were isolated from the environment. The genomic DNA of these phages, in addition to that of nine other phages available at the Felix d'Hérelle collection, was sequenced on an Illumina MiSeq device. By comparing these genomic sequences to those already available publicly, it was possible to determine six genomic groups of phages infecting A. salmonicida subsp. salmonicida. The 12 phages available were tested on 65 strains of A. salmonicida (including subspecies other than salmonicida), providing the host range of each virus. This analysis revealed three groups of phages with variable lytic capacities. In addition, it was possible to show that other psychrophilic subspecies of A. salmonicida can be infected by phages isolated from the subspecies salmonicida. However, the mesophilic strains of A. salmonicida are insensitive to these phages. This doctoral study showed that resistance to antibiotics is a large-scale problem in A. salmonicida subsp. salmonicida, and that phage therapy may represent one of the solutions to the growing concern

Les oiseaux sont des organismes endothermes faisant preuve d’une flexibilité métabolique remarquable en réponse aux contraintes énergétiques inhérentes à leur mode de vie. Cette flexibilité est notamment stimulée lors de transitions nutritionnelles pour adapter leur intensité métabolique selon les ressources énergétiques disponibles, est déterminante pour la survie chez ces animaux. Les mitochondries constituant le principal carrefour métabolique, en permettant l’essentiel de la production d’ATP cellulaire, sont largement impliquées dans les modulations observées au cours d’un jeûne et lors de la réalimentation. Le but de cette thèse était d’étudier la flexibilité de la fonction mitochondriale face à un jeûne alimentaire et lors de la réalimentation chez le canard de Barbarie. Plusieurs aspects allant de la bioénergétique, à l’organisation anatomique jusqu’à la génomique et l’évolution des espèces ont été analysés pour mieux comprendre les modulations impliquées et leurs interrelations potentielles pour ajuster le fonctionnement mitochondrial aux contraintes énergétiques. Une 1ère étude a décrit la cinétique de l’installation d’un hypométabolisme musculaire associé à l’augmentation de l’efficacité bioénergétique mitochondriale en réponse au jeûne, avec une acclimatation maximale après 3 jours. L’étude en parallèle du remodelage des réseaux grâce à une double approche par anticorps et microscopie confocale a montré une flexibilité bidirectionnelle de l’organisation des réseaux de mitochondries musculaires, avec une fusion accrue au tout début du jeûne précédant une fragmentation accrue après 4 jours. Une 2ème étude a montré l’implication potentielle de l’activité de la monoxyde d’azote synthase (NOS) mitochondriale dans les modulations de la bioénergétique mitochondriale induites par le jeûne alimentaire. L’activité de la NOS mitochondriale est accrue par le jeûne et sa modulation in vitro reproduit de façon rapidement réversible sur des mitochondries musculaires d’oiseaux nourris les effets induits par le jeûne alimentaire. Une 3ème étude a exploré la flexibilité du génome mitochondrial pour détecter la présence de cadres ouverts de lecture (ORF) codant pour des peptides bioactifs, similaires à ceux qui chez les mammifères sont codés par les gènes 12S et 16S et sont métaboliquement actifs. Les analyses génétiques ont mis en évidence chez les oiseaux la présence d’ORFs incorporés dans le gène codant pour l’ARNr 16S et dont l’évolution moléculaire est similaire à celle des gènes mitochondriaux codant pour des sous-unités de la chaîne respiratoire. Parmi les ORFs détectés, certains correspondent à ceux décrits chez les mammifères (humanine, SHLP6). Une 4ème étude a montré que la très forte conservation chez les mammifères, les oiseaux et les ectothermes terrestres, des ORFs situés sur le gène 16S ne peut être un artéfact lié à une contrainte imposée par la structure de l’ARNr codé, n’étant pas retrouvée sur des simulations de séquences générées en tenant compte de la structure secondaire et tertiaire. Chez les 3 groupes de vertébrés étudiés, l’ORF codant pour l’humanine, un peptide identifié chez l’homme, a subi au cours de l’évolution une pression de sélection purifiante maintenant sa composition en acides aminés. Ce travail souligne la remarquable flexibilité bioénergétique et génomique des mitochondries chez les oiseaux qui peut contribuer aux ajustements de l’activité énergétique lors des transitions nutritionnelles. Les résultats obtenus ont ouvert un nouveau champ d’investigations sur les nouveaux peptides codés par le génome mitochondrial et dont les rôles biologiques restent à explorer
Birds are endotherms that exhibit a remarkable metabolic flexibility in response to energetic constraints related to their lifestyles. This flexibility is notably involved during nutritional transitions in order to adjust metabolic intensity to the available energy resources, a prerequisite for survival. Mitochondria, that produce most of cellular ATP production, are involved in the modulations observed during a fast and during refeeding. The aim of this thesis was to investigate the flexibility of mitochondrial functions in response to fasting and refeeding in Muscovy ducks (Cairina moschata). Several aspects, ranging from bioenergetics and anatomical organization to genomics and evolution of species, were analysed to better understand the modulations involved to adjust mitochondrial functioning to energy constraints. A first study described the kinetics of the installation of fasting-induced muscle hypometabolism and the associated improved mitochondrial bioenergetics efficiency and showed that maximum acclimation was reached after 3 days. Mitochondrial networks remodelling, investigated by antibodies (Western blot) and confocal microscopy, showed a bidirectional flexibility with an increased fusion at the beginning of the fast preceding an increased fragmentation observable after 4 days of fasting. A second study suggested the potential involvement of a nitric oxide synthase (NOS) activity detected in mitochondrial fractions in the modulations of mitochondrial bioenergetics induced by fasting. The activity of mitochondrial NOS was found to be increased by fasting and its in vitro modulation mimicked the effects induced by fasting in nourished birds, in a rapid and reversible manner. A third study explored the flexibility of the mitochondrial genome in order to detect the presence of open reading frames (ORF) potentially encoding bioactive peptides similar to those described in mammals and that are encoded by small regions included in the 12S and 16S genes. Our genetic analyses demonstrated the presence of ORFs incorporated into the 16S rRNA coding gene of most avian species. The molecular evolution of these ORFs among bird species was found to be similar to that calculated for all mitochondrial genes coding for subunits of the respiratory chain. Among the detected ORFs, some corresponded to those described in mammals (humanin and SHLP6) but others had never been described. A fourth study showed that the very strong nucleotide conservation of ORFs located in the 16S gene, and observed in mammals, birds and terrestrial ectotherms, was not an artifact linked to a constraint imposed by the structure of the encoded rRNA. Indeed, the strong nucleotide conservation was not found on alignments of sequences generated by simulations of evolution that took into account the secondary and tertiary structures of 16S rRNA. In the 3 groups of vertebrates, the ORF coding humanin, a peptide identified in humans, underwent a specific negative selection pressure in order to maintain its amino-acid composition during evolution. In conclusion, this thesis highlighted the remarkable bioenergetics and genomic flexibilities of mitochondrial function in birds, which could contribute to the metabolic adjustments required during nutritional transitions. Our results have also opened up a new field of investigation concerning the putative peptides encoded by the mitochondrial genome and their biological roles remain to be explored

Les glioblastomes comptent parmi les tumeurs du système nerveux central les plus dévastatrices. Les avancées de la Génomique Fonctionnelle et notamment le développement des technologies "haut-débit" - comme celui des puces à ADN - permet aujourd'hui l'appréhension globale du génome et du transcriptome de ces tumeurs. Elles rendent possibles l'identification de molécules impliquées dans l'initiation, le développement et la progression tumorale ainsi que la découverte de biomarqueurs utiles à améliorer la prise en charge des patients. Les travaux de recherche que nous rapportons ici s'incrivent dans un tel contexte, l'objectif initial ayant été de participer à la caractérisation génomique et transcriptomique des glioblastomes. Plus précisément, nous avons identifié les altérations "pilotes" de l'ADN, - celles susceptibles d'exercer des effets pro-tumoraux en modifiant l'expression ou la fonction de certains gènes et particulièrement ceux capables de participer à la dérégulation des voies de signalisation essentielles à la tumorigénèse et à la survie des cellules. La réalisation de ces travaux a nécessité un développement méthodologique préalable afin de permettre l'appréhension simultanée des données issues des profilages pangénomiques du génome et du transcriptome. L'obtention de ces profilages et l'identification de ces altérations "pilotes" a ensuite permis d'établir une signature moléculaire caractéristique des glioblastomes. Nous avons également étendu nos travaux à la recherche de biomarqueurs pour le diagnostic et pronostic des patients atteints de gliomes malins. Cette thèse a fait l'objet d'une approche pluridisciplinaire, - approche nécessaire à la réalisation des études "haut-débit". Nous avons par conséquent tenu à constituer une introduction conséquente dont la lecture donnerait à chacun, - cliniciens, biologistes, statisticiens -, les fondamentaux nécessaires à la compréhension de notre travail
Glioblastomas are among the most devastating of human nervous system tumors. Advances in Functional Genomic and particularly in the development of high-throughput technologies - such as microarrays -, allow the analysis of both DNA alterations and gene expression changes on a genome-wide scale. They make possible the identification of molecules involved in tumor initiations, development and progression as well as the discovery of useful biomarkers to improve patient care. The present research takes place in such a context. Our initial objective was to provide genomic and transcriptomic characterization of glioblastomas. We had specificially to identify the DNA alterations that directly drives the disease process - i. E. Alterations that may exert their tumor-promoting effect by modifying the expression or function of distinct genes, so as to deregulate growth factor signaling and survivor pathways. Completion of this project has firstly required a methodological development to allow the simultaneous analysis of large scale data sets coming from different "-omic" areas. Glioblastoma genome and transcriptome profiling were obtained and combined to provide a robust molecular signature characterizing these tumors. We have also expanded our work to search for biomarkers for diagnosis and prognosis of patient with malignant gliomas. This thesis has been driven by a multidisciplinary approach - such an approach being necessary to the analysis of high throughput studies. We therefore wished to provide a substantial introduction, which would help everyone - clinicians, biologists, and statisticians - to get the fundamentals required to understand our work

Thesis (M.Eng.)(Chemical Engineering)--University of Pretoria, 2006.
Accompanied by a CD-ROM: Appendix B. Cooling tower model results. Includes bibliographical references. Available on the Internet via the World Wide Web.

Le phénomène d'empreinte génomique parentale se traduit par une expression différentielle des deux allèles de certains gènes, en fonction de leur origine parentale. Nos travaux ont abouti à la découverte de nombreux gènes de petits ARN non-codants de Mammifères (ARN C/D et microARN) soumis à l'empreinte génomique parentale, et à une première caractérisation de leur expression. Alors que la plupart des ARN C/D participent à la biogenèse des ARN ribosomiques et des petits ARN nucléaires, ceux que nous décrivons en semblent incapables ; les microARN, quant à eux, sont habituellement des répresseurs post-transcriptionnels de gènes spécifiques : parmi les microARN que nous décrivons, deux pourraient ainsi réprimer un rétrotransposon. Les fonctions éventuelles de ces gènes de petits ARN non-codants (dans le contrôle du développement, la répression de ce rétrotransposon, et le mécanisme de l'empreinte génomique parentale) sont discutées.

En lien avec la sélection assistée par marqueurs de la qualité des fruits chez l'abricotier (Prunus armeniaca), 71 marqueurs moléculaires impliqués dans la régulation hormonale et dans le contrôle de l'acidité, du taux de sucre, de la texture, de la biosynthèse des arômes, et des pigments, ont été mis en évidence par étude conjointe de l'évolution du transcriptome et du protéome au cours de la maturation et entre génotypes contrastés. Une base de données a été construite contenant 5200 unigènes formés à partir de 18000 EST, fonctionnellement annotés et regroupés par familles multigèniques. Des lames de microarray ont été construites sur lesquelles 1800 unigènes pertinents ont été déposés sous forme d'oligonucléotides 50 mères définis dans la région 3' non codante des transcrits. Celles-ci ont permis de mener l'étude de l'expression des gènes au cours du développement de la variété Bergeron et au travers différentes variétés contrastées pour la vitesse de maturation, la production d'éthylène et la couleur. L'évolution de l'abondance des protéines totales de Bergeron a été étudiée au cours de son développement par électrophorèse bidimensionnelle. Pour faciliter l'identification des spots protéiques, une base de données de protéines végétales chimériques incluant les mutations spécifiques du genre Prunus au sein des séquences complètes de leurs meilleurs orthologues à été construite à partir des données EST.

Le séquençage ADN d'échantillons complexes contenant plusieurs espèces est une technique de choix pour étudier le paysage viral d'un milieu donné. Or les génomes viraux sont difficiles à identifier, de par leur extrême variabilité et la relation étroite qu'ils entretiennent avec leurs hôtes. Nous proposons de nouvelles pistes de recherche pour apporter une solution spécifique aux séquences virales afin de répondre au besoin d'identification pour lequel les solutions génériques existantes n'apportent pas de réponse satisfaisante
DNA sequencing of complex samples containing various living species is a choice approach to study the viral landscape of a given environment. Viral genomes are hard to identify due to their extreme variability and the tight relationship they have with their hosts. We hereby provide new leads for the development of a virusesspecific solution to the need for accurate identification that hasn't found a satisfactory solution in the existing universal software so far

Les bactéries du genre Flavobacterium sont retrouvées dans des types d’habitats très divers. Ce genre contient trois espèces ichtyopathogènes : columnare, branchiophilum et psychrophilum qui est responsable de pertes économiques importantes pour l’élevage des salmonidés. Un projet de séquençage et de comparaison des génomes de plusieurs flavobactéries pathogènes de poissons ainsi qu’isolées de différents environnements a été mis en place pour améliorer les connaissances sur ce genre. Les objectifs étaient l’identification des déterminants de virulence et la caractérisation de différents marqueurs moléculaires des traits phénotypiques associés à leur mode de vie. L’analyse des génomes de F. psychrophilum a permis de mettre en évidence une diversité des structures chromosomiques au sein de l’espèce et d’identifier des cibles moléculaires prometteuses pour le développement de tests de diagnostic ainsi que des cibles vaccinales potentielles. Le génome de F. branchiophilum a permis d’identifier des mécanismes moléculaires de virulence originaux. Les caractéristiques du génome de F. indicum révèlent un mode de vie environnemental : sa petite taille et ses faibles capacités de dégradation des bio-polymères suggèrent que F. indicum est adapté à une niche écologique restreinte. Ces nouvelles données ont permis de caractériser in silico des marqueurs moléculaires de caractères phénotypiques. En particulier, un groupe de gènes (dnd) rare et responsable d’une modification étonnante de la molécule d’ADN a été décrit pour la première fois chez les Flavobacteriaceae. Ce projet a permis d’enrichir les connaissances sur les bactéries du genre Flavobacterium et a contribué au développement d’outils pour la santé animale
Flavobacterium species occur in a wide range of habitats. This genus includes three fish-pathogenic species, namely F. columnare, F. branchiophilum and F. psychrophilum. The latter is responsible for serious economic losses for salmonids farming in France and worlwide. A comparative genomics project including several fish-pathogenic flavobacteria as well as various environmental species has been set up in order to improve the knowledge on this poorly studied genus. Our aims were the identification of virulence determinants associated with pathogenicity and the characterization of various molecular elements reflecting phenotypes associated with their life-style. Analysis of the genomes of several F. psychrophilum isolates revealed the diversity of chromosomal structures within the species and identified in silico promising molecular targets for the development of diagnostic tests as well as potential vaccines targets. Analysis of the F. branchiophilum genome enabled to identify particular molecular virulence mechanisms. The features of the F. indicum genome reflected its environmental lifestyle : its small size and its limited bio-polymers degrading abilities suggested that F. indicum is adapted to a quite narrow ecological niche. These new data have allowed the in silico identification of many molecular elements reflecting phenotypic traits. In particular, a rare gene cluster (dnd) responsible for an unusual DNA structure modification was described for the first time within members of the family Flavobacteriaceae. This project enriched the knowledge on Flavobacterium species and contributed to the development of tools for animal health

Les regions juxtacentromeriques sont des regions de 1 a 2 mb adjacentes aux centromeres. Nous avons montre que la region juxtacentromerique du chromosome 21 est constituee de deux domaines presentant des caracteristiques physiques et transcriptionnelles differentes. La sequence du domaine proximal est partagee avec les regions juxtacentromeriques des chromosomes acrocentriques et est constituee d'un "patchwork" de duplications genomiques intra et interchromosomiques. Ce domaine est enrichi en fragments de genes inactifs apportes par les duplications. La sequence du domaine distal est specifique du chromosome 21, elle ne contient aucune duplication et de nombreux genes actifs y ont ete caracterises. [. . . ] nous avons caracterise cette famille de genes dont l'un des membres code un antigene tumoral. Les genes bage sont exprimes uniquement dans certaines tumeurs et dans les testicules. Les regions juxtacentromeriques ont longtemps ete considerees comme des regions depourvues de genes. Notre travail montre qu'au contraire, elles contiennent des sequences capables d'evoluer rapidement et peuvent ainsi donner naissance a de nombreux genes.

Le chlorométhane (CH3Cl) est un composé organique volatil essentiellement produit naturellement et responsable de 15% de la dégradation de l’ozone stratosphérique due aux composés halogénés. L’estimation du budget global du CH3Cl est incertaine et sous-estime l’importance des émissions végétales et de sa dégradation par les microorganismes. Cette thèse a eu pour but de développer la compréhension des bases moléculaires de la dégradation bactérienne du CH3Cl, avec aussi comme perspective la valorisation des ressources génétiques de l’environnement pour la dépollution. Une approche combinant génomique comparative et fonctionnelle a été développée pour étudier l’adaptation au CH3Cl chez Methylobacterium extorquens CM4, bactérie aérobie pour laquelle une voie d’utilisation du CH3Cl a été identifiée et dont le génome a été séquencé au Genoscope. L’analyse du génome de CM4 a révélé l’existence d’un plasmide de 380 kb porteur des gènes connus de la voie d’utilisation du CH3Cl et de la biosynthèse de la cobalamine et du tétrahydrofolate, les deux cofacteurs essentiels à cette voie. L’analyse différentielle du protéome de CM4 cultivé en présence et en absence de CH3Cl a confirmé la voie d’utilisation précédemment proposée, et permis d’identifier de nouvelles protéines associées au métabolisme du CH3Cl. Un dernier volet du travail a été l’étude de la diversité des bactéries CH3Cl-dégradantes associées aux plantes. Trois souches CH3Cl-dégradantes de la phyllosphère ont été isolées à partir de feuilles d’Arabidopsis thaliana, une plante connue pour émettre du CH3Cl. Les résultats de ce travail serviront de base aux études futures de la dégradation bactérienne du chlorométhane
Chloromethane (CH3Cl) is a volatile organic compound of mainly natural origin. It accounts for at least 15% of chlorine-catalysed stratospheric ozone depletion. Obtaining reliable estimates of the global CH3Cl budget is difficult due to the incomplete inventory of CH3Cl sources and sinks, including plant emissions and microbial degradation. The aim of this PhD thesis was to better understand the molecular basis of microbial degradation of CH3Cl, also with the perspective of applying microbial and genetic resources to bioremediation of polluted environments. Approaches involving comparative and functional genomics were developed to study the adaptation to CH3Cl of Methylobacterium extorquens CM4, the aerobic bacterial strain in which a degradation pathway for CH3Cl was previously identified, and whose genome sequence is now known. Analysis of the genome of strain CM4 revealed the presence of a 380 kb plasmid harbouring the already characterised genes of the known pathway for CH3Cl utilisation, as well as genes involved in the biosynthesis of cobalamin and tetrahydrofolate, two cofactors essential for CH3Cl degradation by this pathway. Differential proteomic analysis of strain CM4 grown in the presence or the absence of CH3Cl confirmed this pathway and also enabled the identification of new proteins associated with CH3Cl metabolism. In addition, the diversity of CH3Cl-degrading bacteria associated with the phyllosphere was investigated. Three CH3Cl-degrading strains of the phyllosphere were isolated from leaves of Arabidopsis thaliana, a plant known to emit CH3Cl. The obtained results will serve as the basis for future studies of bacterial CH3Cl degradation

La sélection est particulièrement importante pour le domaine de la production d'oeufs, qui est un marché en expansion au niveau mondial. Celui-ci présente une forte segmentation du marché, c'est à dire que chaque pays aura un cahier des charges particulier, dépendant des attentes des consommateurs. Cela signifie que les entreprises de sélection ont à produire des individus adaptés, ou adaptable, aux conditions d'élevage diverses, ainsi que capables de répondre aux différents besoin des consommateurs. C’est également un secteur fortement concurrentiel, détenu au niveau mondial par 3 grands groupes. Cela fait de la sélection des différentes lignées, qui répondent aux différents critères de production, une étape particulièrement critique. Le progrès génétique des populations sélectionnées est fortement diffusé partout dans le monde, et l'optimiser est un moyen de se distinguer des concurrents.Depuis plusieurs années, la méthodologie de la sélection génomique est mise en place dans différentes filières. Elle a notamment permis d'accélérer le progrès génétique dans la filière bovine, qui a été pionnière dans son utilisation. Cette méthode d'évaluation a été jugée prometteuse pour la filière avicole. Pour estimer précisément l'effet de l'usage de cette méthode d'évaluation sur le progrès génétique des populations sélectionnées, il est nécessaire de connaître la précision de l'évaluation génomique. L'objectif premier de cette thèse est d'estimer la précision de l'évaluation génomique sur les caractères de qualité d'oeuf chez la poule pondeuse dans différents cas de figures, en c
Selection is very important for the egg production domain, which is a growing market worldwide. This market has a very segmented nature, with every country having special specifications, depending on consumers expectations. This means that breeding companies have to produce birds which are adapted, or adaptable, to various breeding conditions, while still being able to produce eggs suitable for consumers expectations. Egg production market is also a very competitive, detained worldwide by only 3 enterprise groups. This means that the selection of the different lines, which are dedicated to fulfill differents production criteria, is a critical step. The genetic progress of selected populations is distributed worldwide, and optimize it is a way to stand out from the competitors.For the last few years, genomic selection is put in place in different sectors. Among other things, this methodology allowed to improve genetic progress in cattle industry, which was a precursor in the utilisation of it. This evaluation methode seems highly promising for the avian sector. To precisely estimate the effect of using it, it is necessary to know the accuracy of genomic evaluation. The main objective of this work is to estimate the precision of genomic evaluation on layers egg quality traits under different scenarios, in comparison with what is observed when using genetic evaluation

Nous avons demontre le caractere hautement complexe de certains marqueurs chromosomiques qui sont le siege d'amplifications de regions non synteniques du genome humain en pratiquant une analyse par hybridation in situ fluorescente directe sur les metaphases tumorales et indirecte par hybridation genomique comparative. Trois types de tumeurs ont ete etudies: dans la lignee de cancer du sein mda-mb-134, une co-amplification de genes de region 11q13 et 8p12 est localisee sur les bras long d'un chromosome marqueur. L'etude de ce chromosome marqueur par peinture chromosomique suggere un mecanisme de translocation suivi d'amplification. Dans des tumeurs adipocytaires et notamment des liposarcomes du sous-type histologique bien differencie, nous avons montre une amplification constante de la region 12q14. Cette amplification, qui comprend toujours le gene mdm2, a pour site des chromosomes marqueurs lineaires ou des anneaux chromosomiques. Des regions chromosomiques d'origine variee sont amplifiees et associees a 12q14 sur ces memes chromosomes. Jusqu'a six regions chromosomiques differentes peuvent etre presentes au sein d'un meme marqueur. Ces marqueurs sont surnumeraires, et parfois le seul chromosome anormal d'une cellule. On y observe une alteration ou une absence de centromere qui pose le probleme de leur transmission au cours de la mitose. Dans les dermatofibrosarcoma protuberans (tumeur de darier-ferrand), nous avons etabli que les anneaux chromosomiques observes etaient des derives de chromosomes 22 associant de facon specifique une amplification des regions 22q11-12 et 17q23-24. L'association de sequences de ces deux chromosomes a egalement ete observee dans deux cas ou des translocations t(17 ;22) (q22-23 ;q13) semblent se substituer aux chromosomes en anneau. Le travail rapporte dans cette these a, tant au niveau des observations que des techniques, jete les bases d'une etude moleculaire des differents mecanismes qui peuvent etre a l'origine des marqueurs chromosomiques varies que nous avons decrits

La productivité et la distribution des espèces longévives telles que les arbres forestiers, sont intimement liées à la phénologie, et en particulier à la date de débourrement. Sous l'effet du réchauffement climatique, le processus de débourrement pourrait être fortement affecté, et la question de l'adaptation des essences forestières à ces changements se pose clairement. Leur capacité d'adaptation dépend, pour une part, de la diversité génétique présente dans les populations naturelles. Cette thèse a pour objectif de déterminer les régions génomiques contrôlant le débourrement chez les chênes afin de mettre au point des outils d'évaluation de la diversité adaptative de ce caractère. Sur le plan des méthodes, nous avons procédé en trois étapes, associant des approches génétiques et moléculaires. Nous avons tout d'abord suivi une approche transcriptomique pour identifier des gènes candidats (GC) pertinents au regard de leur profil d'expression au cours du débourrement chez le chêne sessile (Quercus petraea). Cette étape a été menée à l'aide de banques SSH, d'expériences de macroarrays et de RT-PCR quantitative. Dans un deuxième temps, ce lot de gènes candidats et certains GC identifiés dans la littérature, ont été cartographiés chez Quercus robur (chêne pédonculé) et Castanea sativa (châtaignier européen), et leur position comparée à celle des QTL impliqués dans le débourrement et conservés chez les deux espèces. Une étude de diversité au niveau nucléotidique a été menée sur sept de ces GC, dont deux ont fait l'objet d'une étude d'association entre les variants nucléotidiques et la date de débourrement. L'étude a permis la mise en évidence des processus fonctionnels régulés au cours du débourrement, ainsi que l'identification d'un certain nombre de transcrits sans équivalent dans les bases de données. Le caractère de débourrement apparaît remarquablement conservé entre le chêne et le châtaignier et les EST se sont révélés un formidable outil pour les études de cartographie comparée. Le niveau de diversité moyen est élevé au sein des locus analysés, dont certains présentent une structure compatible (niveaux de différenciation, écart à la neutralité) avec l'action de pressions de sélection liées au débourrement. Cependant, aucune association significative n'a été détectée entre variants nucléotidiques et note de débourrement. Ce travail a permis d'aboutir à un certain nombre de résultats intéressants et encourageants concernant le déterminisme génétique du caractère de débourrement et ouvrent des perspectives pour l'étude de la diversité adaptative dans les populations naturelles.

La résistance aux antibiotiques est une problématique mondiale majeure. Le caractère alarmant de cette situation a conduit à une surveillance active des bactéries résistantes aux carbapénèmes et/ou à la colistine. Ce projet de thèse intitulé « Analyse génomique et fonctionnelle de bactéries multi-résistantes » a ainsi été divisé en trois objectifs : i) faire le point sur les différentes approches à utiliser ainsi que sur les nouveaux axes à considérer pour pouvoir découvrir de nouveaux gènes de résistance aux antibiotiques, ii) exposer l’apport de la biologie moléculaire et la génomique dans la détection et l’étude de la résistance aux carbapénèmes, iii) décrire l’apport de ces approches dans l’étude de la résistance chromosomique et plasmidique à la colistine dans divers pays et divers écosystèmes. Des associations synergiques d’antibiotiques capables de reverser cette résistance ont été également proposées comme alternative thérapeutique
Antibiotic resistance is a major global issue. The alarming nature of this situation has led to active surveillance of bacteria resistant to carbapenems and/or colistin. This thesis project entitled "Genomic and functional analysis of multidrug resistant bacteria" was thus divided into three objectives: (i) to provide an overview of the different approaches to be used and the new approaches to be considered in order to discover new antibiotic resistance genes, (ii) to present the contribution of molecular biology and genomics in the detection and study of carbapenem resistance, (iii) to describe the contribution of these approaches in studying chromosome and plasmid resistance to colistin in various countries and ecosystems. Synergistic combinations of antibiotics capable of reversing this resistance have also been proposed as a therapeutic alternative

L’obésité touche des millions de personnes dans le monde, majoritairement dans les pays développés. Alors que dans la population générale, l’obésité est un facteur de risque d’apparition d’insuffisance cardiaque, chez l'insuffisant cardiaque avéré, l'existence d'une obésité apparaît associée à un meilleur pronostic. Nous avons étudié les conséquences de l’obésité sur le cœur dans différents modèles animaux ainsi que chez l’homme par des approches génomiques et métabolomiques. Les résultats présentés ici font ressortir la présence d’adaptations cardiaques au plan génomique, de régulations au niveau lipidique et l’importance du rôle de la leptine. La mise en évidence d’une augmentation des acides gras poly-insaturés, d’une nouvelle apolipoprotéine impliquée dans l’efflux lipidique pourrait ouvrir des pistes de recherche concernant le paradoxe de l’obésité associé à l’insuffisance cardiaque. Enfin l’absence de la voie de signalisation de la leptine dans le modèle SHHF pourrait être responsable du peu de différences rencontrées au niveau du transcriptome cardiaque soulignant le rôle de cette hormone dans les relations qui unissent obésité et cœur
Obesity alone is the cause of 11% of cases of cardiac failure in men and 14% of cases in women in the United States. It is expected that obesity will become an important cause of cardiac failure in the upcoming years. The adipocyte secretes a number of hormones which act directly or indirectly on the myocardium. Haemodynamic and hormonal changes occurring as a result of obesity profoundly modify the genetic expression in the myocardium, leading to hypertrophy of the myocytes and the development of interstitial fibrosis. Paradoxically, in the global population of patients with cardiac failure, obesity improves survival. We present here results of genomic and metabolomic assessments in order to better understand the relationship between obesity and heart failure. Our results show that obesity hypertension is associated with continuous cardiac transcriptome adaptation and suggest some novel regulatory pathways for cardiac adaptation to obesity in animal and human experiments. An increase of unsaturated lipids and a new apolipoprotein may be involved in myocardium protective mechanisms against lipid accumulation in the setting of obesity. These results can provide explanations to the obesity paradox

Lactococcus lactis est une espèce appartenant au groupe des bactéries lactiques, largement utilisées dans l’industrie pour leur capacité à produire de l’acide lactique au cours de la fabrication des produits laitiers fermentés. L’étude de la diversité globale de L. lactis ssp. lactis a été entreprise par l’intégration de données biologiques obtenues à partir d’analyses génétiques, génomiques, physiologiques, transcriptomiques et métaboliques. L’accès à la phylogénie de l’espèce par l’étude de la variabilité génétique du génome cœur par MLST (MultiLocus Sequence Typing) a permis de décrire deux groupes de souches : les souches environnementales, génétiquement très diverses, isolées de laits crus, de plantes ou d’animaux et les souches domestiquées, génétiquement très proches, isolées des levains utilisés dans l’industrie laitière. Malgré la perte de diversité génétique observée dans les souches domestiquées probablement associée à un processus de spécialisation à un environnement technologique, l’approche intégrative a permis de montrer que ce groupe présente une diversité génomique et fonctionnelle aussi importante que les souches environnementales. L’investigation des génomes de la sous-espèce lactis par la mesure de la taille des chromosomes et la caractérisation en nombre et en taille du contenu plasmidique, a révélé une variabilité de plus de 300 kb en capacité de codage génétique des souches domestiquées et environnementales. D’autre part, les souches domestiquées appartenant au biovar Diacetylactis ont montré des physiologies et des régulations métaboliques différentes, résultant en une production d’arômes de type diacetyl ou acétoïne variable selon la souche. Enfin, le séquençage du génome de la souche environnementale A12 isolée d’un levain de panification, et sa comparaison avec les 4 génomes actuellement séquencés de L. lactis a révélé un pangénome (ensemble des gènes de l’espèce) étendu, montrant que cette espèce offre un grand réservoir de diversité. Environ 20 % des gènes spécifiques de souches ont été mis en évidence témoignant des grandes capacités adaptatives de la sous-espèce. L’étude approfondie de la souche A12 par une analyse transcriptomique a permis de rendre compte des mécanismes impliqués dans l’adaptation d’une souche à un écosystème complexe
The Lactococcus lactis species belong to lactic acid bacteria group widely used for their ability to produce lactic acid in fermented dairy products. The study of the global diversity of L. lactis ssp. lactis was carry out by the integration of biological data obtained from genetic, genomic, physiological, transcriptomic and metabolic analyses. The genetic variability investigated by MLST (MultiLocus Sequence Typing) describe two strains groups according to their phylogeny : the “environmental” strains, displaying high genetic diversity and isolated from different natural environments such as raw milks, plants and animals and the “domesticated” strains, genetically closely related, isolated from starters in dairy industries. Despite the lost of genetic diversity in domesticated strains, probably associated to a specialisation process, the integrative approach showed a genomic and functional diversity as huge as in environmental strains. The characterization of chromosome size and plasmidic content of the lactis subspecies revealed a variation higher than 300 kb in genetic coding capacity for domesticated and environmental strains. Moreover, the domesticated strains belonging to the biovar Diacetylactis showed different physiologies and metabolic regulations resulting in variable amount of aroma produced according to the strains. Finally, the genome sequencing of the A12 strain isolated from sourdough bread and its comparison with 4 other L. lactis genomes already sequenced revealed a spread pangenome (all the genes of a species). Approximately 20 % of each genome correspond to strain specific genes, showing large adaptive capacities of the subspecies. The in-depth study of the A12 strain by transcriptomic analysis allows to highlight mechanisms involved in the adaptation of a strain to a complex ecosystem

Les bactéries magnétotactiques (MTB) représentent un groupe de bactéries diverses sur le plan phylogénétique, morphologique et physiologique et elles ont la capacité de s'orienter grâce au champ géomagnétique terrestre afin de trouver leurs conditions optimales de développement. Ce comportement remarquable est appelé le magnétotactisme. Les connaissances actuelles de la formation des magnétosomes et du magnétotactisme sont basées principalement sur l'étude des souches magnetospirilla d'eau douce. Au cours de cette thèse, j'ai participé à l'annotation et réalisé des analyses génomiques, physiologiques et génétiques des deux MTB marines. Mes résultats ont révélé un mécanisme d'adaptation de la souche magnetospirillum QH-2 à l'habitat intertidal et des voies métaboliques (autotrophie,- fixation de l'azote, transport du fer) ainsi que des mécanismes de détection environnementaux distincts des magnétospirilla d'eau douce. La souche marine ovoïde MO-1 possède un génome composé de fortes proportions de gènes avec des origines possibles de gamma-(23,6 %), delta-(16,8 %), alpha-(13,2 %) et bêta- (9,1 %) protéobactéries. Cette constatation suggère que MO-1 est un ancêtre fossile ou une nouvelle sous-classe des Proteobacteria. J'ai caractérisé le comportement magnétoctatique de la souche MO-1 et montré que le magnétotactisme est bénéfique et même essentiel pour la croissance des MTB. Par ailleurs, j'ai caractérisé des glycoprotéines essentielles pour la structure et la fonction de l'appareil flagellaire de MO-1. L'ensemble de ces résultats contribue à notre compréhension de la diversité et l'évolution des MTB, ainsi que l'importance environnementale du magnétotactisme
Magnetotactic bacteria (MTB) consist of a phylogenetically, morphologically and physiologically diverse group of gram-negative bacteria. They have the unique capacity of synthesizing magnetic crystal enveloped with membrane, referred to as magnetosomes, which allow the bacteria swimming along magnetic fields lines (magnetotaxis) to seek optimal oxygen concentration with maximal efficiency. Current knowledge of magnetosome formation and magnetotaxis mainly steams from the study of freshwater magnetospirillum strains. In this thesis, I participated to the expert annotation and performed genomic, physiological and genetic analyses of two marine MTB. I revealed the adaptation of marine magnetospirillum strain QH-2 to the intertidal habitat and metabolic pathways (autotrophy, N2-fixation, iron-transport) and environmental sensing mechanism distinct from those of the freshwater magnetospirilla. In addition, the genome of the marine ovoid strain MO-1 is composed of high proportions of genes with possible origins of gamma- (23.6%), delta- (16.8%), alpha- (13.2%) and beta- (9.1%) proteobacteria. This finding suggests that MO-1 is either a fossil ancestor or a new subclass of the Proteobacteria. I characterized the magnetotactic behavior of the strain MO-1 and showed that magnetotaxis is beneficial and even essential for the growth of MTB. In addition, I carried out proteomic and biochemical studies of glycol-proteins being components of the MO-1 flagellar apparatus or possibly serving as lubricants for the flagellar motor. Together these results contribute to our understanding of the diversity and evolution of MTB as well as the environmental significance of magnetotaxis

La première partie de mon travail a consisté (i) en une étude génomique des souches de TOSV avec séquençage de 10 nouvelles souches afin i) d’enrichir les données disponibles dans Genbank (au début de ce travail, 6 séquences complètes); (ii) d’utiliser les 16 séquences complètes pour définir et évaluer le premier système de typage par technique de RT-q PCR en temps réel afin de discriminer les souches de LA et de LB. Dans la deuxième partie de ce projet, on s’est intéressée à des études structurales et fonctionnelles de la nucléoproteine (N) de TOSV afin d’élucider le mécanisme d’encapsidation d’ARN virale. La N est une protéine de 28 KD, sont rôle majeur est l’encapsidation de l’ARN génomique et sert en tant que co-facteur de la transciption/replication de TOSV. Les études crystallographique de la protéine N , du complexe protéique (N-ARN) ont été déterminé par Olal D et al 2014 au moment que nous avons obtenu la diffraction de crystal de la N sans ARN à 3,7 Å (code PDB: 5FVA). Ces études montrent la protéine N ainsi le complexe (N-ARN) en forme d’un anneau hexamèrique fermé alors encapside l'ARN dans une organisation filamenteux. Nous avons donc décidé de combiner ces résultats avec des études structurales complémentaires en solution , telles que la microscopie électronique (EM) et des études de « Diffusion des rayons X aux petits angles »(SAXS) pour de proposer un modèle décrivant correctement le mécanisme d'encapsidation en solution . Le protéine N se comporte principalement en pentamère déformé et ouvert, qui met en lumière la façon dont nucléoprotéine peut être organisée en filaments
The first part of my work consisted (i) of genomic sequencing of 10 TOSV strains to increase the total number of complete sequences (at the outset, 6 complete sequences were accessible in Genbank). (ii) to use the 16 sequences to design and evaluated the first lineage-specific real-time RT-PCR assay (Lisp-TOSV) to discriminate between strains of lineages A and B Complete sequencing of the 10 strains was achieved. The second part of this project was dedicated for structural and functional studies of the TOSV N protein in order to decipher viral RNA encapsidation. TOSV Nucleoprotein (N) is a protein of 28 KD, is encapsidating the viral RNA genome and serves as a co-factor the RNA trancription/replication. The crystal structures of TOSV N protein , and the complex N-RNA were already determined (Olal D and al; 2014) while we just obtained diffracting crystal of the N free RNA at 3,7 Å (PDB code : 5FVA ). Crystallographic structures show an hexameric rings whereas N encapsidates the RNA in a filamentous organization. We therefore decided to combine these results with complementary studies, such as electron microscopy (EM) and samll angle X-ray scattering to build a low resolution structure model in solution describing properly the encapsidation mechanism. The N behaves mainly as an opened, deformed pentamer that shed light on how the N can be organized in filaments

Le choriocarcinome (CC) gestationnel, tumeur métastasiante, est la complication majeure de la môle hydatiforme (MH), qui est une maladie gestationnelle trophoblastique. Les MH complètes sont « diploïdes » et pour 10 d’entre elles que nous avons étudiées par CGH métaphasique, nous n’avons observé aucun gain ou perte chromosomique. Par CGH métaphasique, puis par CGH-array 244K à haute résolution, nous avons étudié 11 CC post-môlaires, dont le diagnostic avait été vérifié par histopathologie, et 3 lignées cellulaires (BeWo, JAR et JEG). L’étiologie androgénique et l’absence de contamination de l’ADN tumoral par l’ADN maternel l’ont été par l’analyse de marqueurs microsatellites. Selon les résultats de l’aCGH, les tumeurs primaires présentent de simples remaniements chromosomiques ou des profils normaux. Les lignées montrent des anomalies plus complexes et variées. Des remaniements chromosomiques ainsi détectés ont été vérifiés par FISH. Les désordres chromosomiques du 1, 11, 14, 17, 18, 19, 20, X touchent à la fois les tumeurs primaires et les lignées cellulaires, tandis que ceux du 5, 7, 8, 9, 10, 12, 16 concernent uniquement les lignées cellulaires. Des régions minimales critiques (MCR) ont été définies, et des gènes candidats susceptibles de jouer un rôle dans l'oncogenèse du CC, ont été recherchés et l'expression de certains vérifiée par immunohistochimie. De nombreux clusters de miRNA et de gènes soumis à empreinte parentale ont été observés dans ces MCR. Dans le processus de cancérisation des môles en CC, des dérèglements géniques conséquences d’anomalies chromosomiques se superposeraient aux déséquilibres initiaux d’expression des gènes soumis à empreinte
Gestational Choriocarcinoma, a metastasing tumor, is the major complication of hydatidiform moles (HM) which belong to trophoblastic diseases. The complete HM are diploid and for ten of them, studied by metaphasic CGH, no chromosomal abnormalities were observed. Eleven CC had their diagnosis confirmed by histopathology, and the androgenic etiology by a microsatellite marker analysis, that also confirmed the absence of contamination of tumor DNA by maternal DNA. The samples of DNA from these CC and three cell lines, BeWo, JAR, and JEG were studied by metaphasic CGH and by high resolution 244K aCGH. FISH verifications of chromosomal abnormalities were performed. According to aCGH analysis, the de novo CC exhibited simple chromosomal rearrangements or normal profiles. The cell lines showed various and complex chromosomal aberrations. Chromosomes 1, 11, 14, 17, 18, 19, 20, X Copy Number Anomalies (CNA) were observed in tumors and cell lines, while 5, 7, 8, 9, 10, 12, 16 CNAs were only found in cell lines. Minimal Critical Regions were defined, that allowed to list the genes that were potentially implicated. Testing the expression of several genes by Immunohistochemistry showed a correlation with CNA. Among the MCR, unusually high numbers of microRNA clusters and imprinted genes were observed. Gene disorders caused by abnormal chromosomal imbalances could be superimposed to the initial abnormal expression of imprinted genes

Le monde vivant est actuellement divisé en trois grandes lignées cellulaires : les Bactéries, les Archaea et les Eucaryotes. Les Archaea sont des microorganismes procaryotes qui possèdent à la fois des caractères qui leur sont spécifiques et un mélange de caractères bactériens et eucaryotes. Cependant, il existe actuellement peu d'outils permettant l'étude de ces dernières. En ce sens la caractérisation de leurs éléments extra-chromosomiques (virus et plasmides) s'avère essentielle. De nouveaux virus ayant des formes uniques ont été découverts dans des sources chaudes ayant des températures supérieures à 80°C. La vaste majorité de ces virus infectent des archées hyperthermophiles aérobies tandis qu'un seul virus a été identifié comme infectant les archées hyperthermophiles anaérobies. Cependant, de nombreux plasmides ont été isolés à partir de ces dernières. Plus de 90% des gènes de ces virus et plasmides n'ont pas d'homologues dans les bases de données, suggérant l'existence possible de mécanismes physico-chimiques inconnus pour leurs fonctions biologiques. L'objectif du travail de thèse était d'obtenir des informations sur les protéines et enzymes de ces virus et plasmides parasitant les archées hyperthermophiles. En l'absence de toute information déductible de la séquence des gènes, l’approche structurale permet de fournir des hypothèses fonctionnelles de départ en vue d'élucider la biologie de ces éléments. Cette information sera aussi essentielle pour établir des relations évolutives parmi ces familles ou d'autres familles virales. Un autre aspect crucial de ce projet est de déterminer si ces protéomes orphelins sont riches en repliements protéiques originaux
The living world is divided into three cellular lineages: Bacteria, Archaea and Eukaryotes. Archaea are procaryotic micro-organisms which possess specific characters and a mixture of bacterial and eukaryotic characters. Reversed genetic tools have not been extensively developed for these organisms and therefore the characterization of their extra-chromosomal elements (viruses and plasmids) is fundamental. New viruses having unique forms were discovered in hot springs having temperatures above 80°C. The vast majority of these viruses infect aerobic hyperthermophilic archaea whereas a single virus was identified as infecting anaerobic hyperthermophilic archaea. However, numerous plasmids were isolated from the latter. 90% of the genes encoded by these viruses and plasmids have no homologues in sequence databases suggesting unknown mechanisms for their biological functions. The objective of this thesis was to obtain information on proteins and enzymes of viruses and plasmids from hyperthermophilic archaea. In the absence of any information deductible from the sequence, protein structure may provide functional information, crucial for the understanding of the biological mechanisms of the organisms. This information will also be essential to establish evolutionary relations among viral families. Another crucial aspect of this project is to determine if these orphan proteomes are enriched in original protein folds