Tesis sobre el tema "Hôte/non-Hôte"

La sporulation est un phénomène présent chez de nombreux microorganismes, généralement impliqué dans les mécanismes de dispersion et/ou résistance en conditions environnementales défavorables. La sporulation observée chez certaines souches de Frankia (genre actinobactérien fixateur d'azote) lors de leur interaction symbiotique avec les plantes actinorhiziennes est donc paradoxale dans un contexte où la bactérie bénéficie d'une niche écologique favorable à son développement. Ces souches particulières de Frankia, dites Sp+, représentent un modèle unique de symbiote capable de sporulation au sein même des cellules de son hôte. Le rôle écologique et le sens évolutif de cette sporulation in-planta reste à ce jour peu élucidé. Les deux principaux objectifs de ce travail de thèse visent donc à (i) comprendre l'influence de la sporulation in-planta sur les capacités symbiotiques des souches Sp+, en termes d'infectivité et de compétitivité et (ii) appréhender l'impact de cette sporulation sur le fonctionnement du complexe symbiotique par une méthode de profilage métabolique. Ces travaux ont permis de confirmer les particularités symbiotiques des souches Sp+ (infectivité et compétitivité accrues) et de montrer des différences significatives dans le métabolisme primaire et secondaire du complexe symbiotique associées à la présence de spores de Frankia
Sporulation is a phenomenon present in many microorganisms, usually involved in the mechanisms of dispersion and/or resistance to unfavorable environmental conditions. Sporulation occurs in some Frankia strains (a diazotrophic actinobacteria) during their symbiotic interaction with actinorhizal plants, which is paradoxical in a context where the bacterium has a favorable ecological niche for its development. These particular Frankia strains, called Sp+, represent a unique model of symbiont capable of sporulation within the host cells. The ecological role and the evolutionary meanings of this in-planta sporulation still remain understood. The two main objectives of this thesis aimed to (i) understand the influence of in-planta sporulation on the symbiotic capacity of Sp+ strains in terms of infectivity and competitiveness and (ii) understand the impact of this sporulation on the functioning of the symbiotic complex by a metabolic profiling approach. These studies have confirmed the symbiotic characteristics of Sp+ strains (greater infectivity and competitiveness) and have shown significant differences in the primary and secondary metabolism of the symbiotic complex associated with the presence of Frankia spores

Dans le cadre d'une agriculture durable, la compréhension des mécanismes moléculaires qui déterminent la spécificité des pucerons pour les plantes est une étape essentielle dans le développement de stratégies de lutte contre les ravageurs. Cependant, les mécanismes conduisant à la compatibilité ou l'incompatibilité entre la plante et le puceron restent inconnus. Cette thèse visait à identifier les bases génétiques et les déterminants moléculaires impliqués dans la résistance du pois au puceron Acyrthosiphon pisum. La variabilité génétique naturelle de la résistance du pois aux biotypes adaptés et non-adaptés d'A. pisum a été identifiée en criblant une collection de 240 génotypes de pois. Une étude de génétique d'association a identifié le locus ApRVII contrôlant la résistance du pois aux biotypes adaptés et non adaptés d’A. pisumCette étude, couplée à des études transcriptomiques de génotypes de pois sélectionnés, a identifié des gènes candidats sous-jacents à ApRVII qui sont potentiellement impliqués dans la résistance du pois à A. pisum. Ces gènes indiquent l'implication des voies de biosynthèse de métabolites secondaires dans la résistance aux pucerons médiée par ApRVII. De plus, les études transcriptomiques ont identifié des voies moléculaires du pois spécifiquement réprimées pendant l'infestation par le biotype adapté, suggérant une possible manipulation du transcriptome du pois par l'infestation de pucerons. Les connaissances fournies au cours de cette thèse contribuent à une meilleure compréhension des mécanismes impliqués dans la compatibilité et l'incompatibilité entre les plantes et les pucerons
In the context of sustainable agriculture, understanding the molecular mechanisms that determine the specificity of aphids to plants is an essential step in developing pest management strategies. However, the mechanisms leading to compatibility or incompatibility between the plant and the aphid remain unknown. This thesis aimed to identify the genetic basis and molecular determinants involved in pea resistance to the aphid Acyrthosiphon pisum. The natural genetic variability of pea resistance to pea-adapted and non-adapted biotypes of the A. pisum was identified by screening a collection of 240 pea genotypes. An association genetics study identified the ApRVII locus controlling pea resistance to both adapted and non-adapted A. pisum biotypes.This study, coupled with transcriptomic studies of selected pea genotypes, identified candidate genes underlying ApRVII that are potentially involved in pea resistance to A. pisum. These genes indicated the involvement of biosynthetic pathways of secondary metabolites in ApRVII mediated resistance to the aphids. In addition, the transcriptomic studies identified pea molecular pathways specifically repressed during the infestation by the adapted biotype, suggesting a possible manipulation of pea transcriptome by the aphid infestation. The knowledge provided during this thesis contributes to a better understanding of the mechanisms involved in the compatibility and incompatibility between plants and aphids

Récemment, la levée de nombreux verrous technologiques a permis le développement de la « génomique fonctionnelle », désignant l'approche systémique appliquée à la biologie moléculaire et cellulaire. Les virus, parasites intracellulaires obligatoires, interagissent avec de nombreux composants de la cellule afin de se répliquer. Mieux définir les interactions entre les protéines virales et cellulaires permet de mieux comprendre le cycle de réplication et la pathogenèse virale, et ouvre la voie à de nouvelles approches thérapeutiques innovantes. Au cours de mon travail de thèse, j'ai cherché à définir la carte d'interaction, ou interactome, du virus du chikungunya (CHIKV), virus dont les interactions avec la cellule à l'échelle moléculaire restent encore mal connues. J'ai pour cela utilisé des approches par double-hybride à haut débit en levure (HT-Y2H) et de validations en cellules de mammifère (notamment la technique de protein complémentation assay ou PCA). Nous avons criblé toutes les protéines matures du CHIKV contre 3 banques différentes d'ADNc humains, et une banque normalisée de 12. 000 ORFs (open reading frame) humaines entières. Nous avons ainsi mis en évidence 22 interactions dont la plupart impliquent la protéine non structurale 2 (nsP2) du CHIKV. Parmi les interacteurs cellulaires mis en évidence, nous avons pu montrer le rôle important joué par hnRNP-K (heterogeneous nuclear ribonucleoprotein K) et l'ubiquiline 4 dans la réplication du virus in vitro. Par ailleurs, nous avons démontré l'implication de la protéine TTC7B (tétratricopeptide 7B) dans l'activité d'inhibition transcriptionnelle induite par la protéine nsP2 du CHIKV. Les techniques utilisées au laboratoire m'ont également permis de participer à la caractérisation de trois interactions virus-hôte identifiées par un autre étudiant en thèse du laboratoire et jouant un rôle dans la réplication du virus de la rougeole (VR) et du virus parainfluenza humain (hPIV3). J'ai notamment pu cartographier avec précision des domaines peptidiques impliqués dans ces interactions, grâce à une technique adaptée du Y2H. Ce travail m'a donc permis d'appréhender les techniques actuelles permettant de définir les interactomes virus-hôte, et de proposer ainsi une carte d'interactions virus-hôte pour le CHIKV, mais aussi d'apporter des éléments de réponses quant aux mécanismes viraux impliquées dans le cycle réplicatif et la pathogenèse de ce virus
The lifting of many technological barriers in recent years has allowed the development of « functional genomics », an innovative systemic approach to molecular and cell biology. Viruses, being intracellular parasites, interact with several components of the cell to replicate. Thus, defining and improving our knowledge of the interactions between viral and cellular proteins ensures a better understanding of the viral replication cycle and pathogenesis and opens the pathway to new therapeutic approaches. In my thesis, I defined the interaction map, or interactome, of the chikungunya virus (CHIKV), a virus whose interactions with the cell at the molecular level have been poorly understood. For this, I performed high throughput two-hybrid approaches in yeast (HT-Y2H) and validations in mammalian cells (including protein complementation assay technique or PCA). We screened all the CHIKV mature proteins across three different human cDNA libraries and a normalized 12,000 human full-length open reading frames (ORF) library. We identified 22 interactions, the majority of which involve non-structural protein 2 (nsP2) of CHIKV. Among the identified cellular interactors, we showed the important role of hnRNP-K (heterogeneous nuclear ribonucleoprotein K) and ubiquilin 4 in virus replication in vitro. Furthermore, we demonstrated the involvement of the TTC7B protein (tétratricopeptide 7B) in the transcriptional inhibition activity induced by the nsP2 protein of CHIKV. Such techniques conducted in the laboratory also allowed me to participate in thé charaterization of three virus-host interactions identified by a fellow PhD student and contribute to researching the replication of measles virus (MV) and type 3 human parainfluenza virus (hPIV3). In particular, I was able to accurately map the peptide domains involved in these interactions, using a technique adapted from Y2H. This work has allowed me to not only understand the current techniques for defining virus-host interactomes and consequently produce a map of virus-host interactions for CHIKV, but also to shed some light on the viral mechanisms involved in the replication cycle and the pathogenesis of this virus

Chez les parasites à cycle complexe et à transmission trophique, des stratégies d'exploitation de l'hôte intermédiaire ont été sélectionnées. Notamment, de nombreux parasites sont capables d'altérer le comportement de leur hôte intermédiaire (manipulation comportementale). Cette manipulation n'intervient que lorsque le stade larvaire du parasite est infectieux pour l'hôte définitif. Avant d'atteindre cette infectivité, le développement du stade larvaire n'est pas suffisamment avancé pour lui permettre de s'établir dans l'hôte définitif (il est dit non-infectieux). La transmission prématurée d'un stade non-infectieux implique alors la mort du parasite. Les parasites capables de renforcer les défenses anti-prédateurs de leur hôte intermédiaire au stade non-infectieux (i.e. de le protéger vis-à-vis de la prédation), avant de manipuler leur comportement au stade infectieux (i.e. de les exposer à la prédation par l'hôte définitif) devraient avoir été sélectionnés. Dans ces travaux de thèse, j'ai pu montrer qu'au stade larvaire non-infectieux, le parasite acanthocéphale Pomphorhynchus laevis renforce les défenses anti-prédateurs de son hôte intermédiaire amphipode, ce qui a pour effet de diminuer ses risques de prédation. Cet effet protecteur de l'hôte intermédiaire affecte négativement l'approvisionnement de l'amphipode, bien que cela n'ait aucune incidence sur l'état des réserves énergétiques de l'hôte. De même, le comportement reproducteur de l'hôte mâle n'est pas affecté par l'infection par ce stade protecteur. Les origines de cette stratégie parasitaire sont discutées, et des perspectives écologiques à ce changement comportemental de l'hôte sont suggérées

Les ennemis naturels tel que les arthropodes prédateurs jouent un rôle important dans le contrôle des populations des bioagresseurs dans les agroécosystèmes. Les élevages de poules pondeuses sont des agroécosystèmes de production intensifs qui intègrent une diversité élevée d’arthropodes : parasites des poules et les arthropodes du fumier (détritivores, prédateurs, etc.). Le pou rouge des poules, Dermanyssus gallinae, est l’ectoparasite le plus préjudiciable aux élevages de poules pondeuses. Les infestations de D. gallinae entraînent des problèmes économiques et de bien-être animal. Dermanyssus gallinae est un ectoparasite nidicole qui vit à proximité de son hôte dans un environnement partagé par les arthropodes prédateurs qui peuplent naturellement les bâtiments d’élevages de poules pondeuses.Dans le cadre de cette thèse, notre objectif était d’améliorer l’état des connaissances sur l’impact des arthropodes prédateurs natifs de bâtiments d’élevage de poules pondeuses sur D. gallinae. Basé sur trois approches méthodologiques (descriptive, corrélative et expérimentale), le présent travail a exploré les interactions prédateur-proie (centrées sur D. gallinae) à trois échelles: i) l’échelle de l'individu: Etablir le réseau trophique des arthropodes natifs (in-vitro), ii) à l’échelle de l’espèce : analyser la covariation de l’abondance de D. gallinae et ces prédateurs dans les bâtiments d’élevage, ii) l’échelle de la population : Mesurer dans un système expérimental (poule-D. gallinae-prédateur) en mésocosmes l’impact des arthropodes prédateurs sur le développement des populations de D. gallinae.L’analyse de réseau trophique des arthropodes natifs a montré que D. gallinae est une proie potentielle pour dix espèces d’arthropodes prédateurs. Ces prédateurs ont montré une disparité importante dans la fréquence de prédation sur D. gallinae et une préférence pour D. gallinae en présence de proies alternatives telles que les acariens détritivores. Dans les bâtiments d’élevage de poules pondeuses, l’analyse des abondances relatives de D. gallinae et les prédateurs natifs a permis de soutenir l’existence d’une interaction entre D. gallinae et ses prédateurs qui ont montré une capacité élevée de le consommer in-vitro. La mise en place des expériences en mésocosmes a permis le développement de D. gallinae, les prédateurs natifs et les acariens détritivores. Sous nos conditions expérimentales, les arthropodes prédateurs natifs n’ont pas montré un effet détectable sur le développement de populations de D. gallinae quand d’autres espèces de proies alternatives étaient présentes. Ces résultats suggèrent que, dans nos conditions expérimentales, le développement de populations de D. gallinae semblait être limité par les ressources alimentaires (la poule) et non pas par l’effet de prédation. La présence d’une proie alternative (les acariens détritivores) pourrait aussi avoir diminué l’effet des prédateurs sur les populations de D. gallinae. A travers notre système expérimental, nous avons également montré que les acariens prédateurs élevés en masse et commercialisés actuellement pour lutter contre D. gallinae n’ont pas d'effet négatif sur les espèces natives non-cibles tels que les acariens prédateurs natifs.Nos résultats révèlent des lacunes importantes dans notre compréhension de la biologie de D. gallinae et de la dynamique de ses populations. Ces résultats montrent également l’importance d’explorer d’avantage le rôle potentiel des proies alternatives dans l’absence d’un effet régulateur des prédateurs natifs sur les populations de D. gallinae
Natural enemies such as predatory arthropods play an important role in controlling pest populations in agroecosystems. Laying-hen farms are agroecosystems of intensive production that incorporate a high diversity of arthropods: hen parasites and manure arthropods (predators, detritivorous, etc.). The poultry red mites Dermanyssus gallinae is the most damaging ectoparasite in laying-hen farms. Infestations with D. gallinae cause both welfare and economic problems. Dermanyssus gallinae is a nidicolous ectoparasite that lives close to its host in an environment shared by the naturally-occurring predatory arthropods in laying-hen farms.In this thesis, our objective was to improve our knowledge on the impact of native arthropods predators in laying-hen farms on D. gallinae. Based on three methodological approaches –descriptive, correlative and experimental–, the present work explored predator-prey interactions (with focus on D. gallinae) and the impact of arthropods predators on D. gallinae at three levels: 1) individual level: building the food web of native arthropods (in vitro), 2) species level: analyzing the covariation of the abundances of D. gallinae and its predators in farm buildings, 3) population level: measuring in an experimental system (hen-D. gallinae-predator) in mesocosms the impact of native arthropod predators on the development of D. gallinae populations.The analysis of native arthropods food web showed that D. gallinae is a potential prey for ten predatory species. These predators showed a significant disparity in predation frequency on D. gallinae and in their preferences for prey species between D. gallinae and detritivorous mites as alternative prey. In laying-hen farms, analysis of the relative abundances of D. gallinae and native predators supported the presence of interactions between D. gallinae and predatory species that showed high predation frequencies on it in vitro. The experiments in mesocosm allowed the development of D. gallinae, native arthropod predators and detritivorous mites. Under our experimental conditions, native arthropod predators did not show any detectable effect on the development of D. gallinae populations when other alternative prey species were present. These results suggest that, under our experimental conditions, the development of D. gallinae populations seemed to be limited by food resources (the hen) and not by the predation effect. The presence of alternative prey (detritivorus mites) may have reduced predators’ impact on D. gallinae populations. Through our experimental system, we also showed that mass-reared and commercially available predatory mites currently used to control D. gallinae in laying farms, did not have a negative effect on non-target species such as native predatory mites.Our results uncovered important gaps in our understanding of D. gallinae biology and population dynamics. These results also demonstrate the importance of further investigating the impact of alternative prey species in the absence of a regulatory effect of native predators on D. gallinae populations

Le virus Nipah (NiV) est un paramyxovirus zoonotique du genre Henipavirus, qui a émergé en 1998. NiV infecte l'homme et cause des troubles respiratoires et des encéphalites avec une forte létalité. A l’inverse, chez les hôtes naturels de NiV, les chauves-souris de la famille des Pteropodidae, l’infection est asymptomatique. Cependant, les mécanismes permettant aux Pteropodidae de contrôler l’infection sont inconnus à ce jour. NiV produit des protéines non structurales, V, W et C, qui sont des facteurs de virulence. V, W et C inhibent les voies de l’interféron de type 1. De plus, la protéine W inhibe la production de chimiokines in vitro et module la réponse inflammatoire in vivo, mais son mécanisme d’action reste inconnu. La voie NF-κB étant le principal régulateur de la réponse inflammatoire, nous avons émis l’hypothèse que W pourrait moduler la voie NF-κB. Nous avons démontré que la protéine W inhibe l'activation de la voie canonique de NF-κB induite par TNFα et IL-1β, effet pour lequel sa région C-terminale spécifique est nécessaire. Nous avons également identifié quels signaux d’import et d’export nucléaires de W sont nécessaires à son effet inhibiteur et ainsi mis en évidence l’importance du trafic nucléo-cytoplasmique de W pour l’inhibition de NF-κB. L’étude des interactions de W avec les protéines cellulaires nous a permis d’identifier un partenaire prometteur connu pour son rôle dans le rétrocontrôle négatif de NF-κB. Enfin, le rôle de W dans l'inhibition de la voie NF-κB a été démontré pendant l'infection par NiV. Les résultats obtenus ouvrent la voie à la compréhension du mécanisme par lequel W module la réponse inflammatoire. Finalement, afin de mieux comprendre le contrôle de l’infection de NiV par son hôte naturel, nous avons généré des lignées cellulaires primaires et immortalisées de chauve-souris Pteropus giganteus. Ces cellules devraient permettre de mieux comprendre les mécanismes par lesquels ces chauves-souris contrôlent l’infection virale
Nipah virus (NiV), from Henipavirus genus, is a zoonotic paramyxovirus, which emerged in 1998. In humans, it causes acute respiratory distress and encephalitis with a high lethality. Conversely, the natural hosts of NiV, bats from the Pteropodidae family, are asymptomatic. The mechanisms by which the Pteropodidae control infection are unknown to date. NiV produces non-structural proteins, V, W and C, which are virulence factors. V, W and C inhibit the type 1 interferon pathways. Moreover, W inhibits the production of chemokines in vitro and modulates the inflammatory response in vivo, but its mechanism remains unknown. The NF-κB pathway being the main regulator of the inflammatory response, we hypothesized that W could modulate the NF-κB pathway. We demonstrated that protein W inhibits the activation of the NF-κB canonical pathway induced by TNFα and IL-1β. The specific C-terminal region of W is necessary for this effect. We have also identified which nuclear import and export signals of W are necessary for its inhibitory effect and thus highlight the importance of the nucleo-cytoplasmic trafficking of W for the inhibition of NF-κB. The study of the interactions of W with the cellular proteins allowed us to identify a promising partner known for its role in the negative feedback of NF-κB. Finally, the role of W in the inhibition of the NF-κB pathway was demonstrated during the infection with NiV. The results obtained open the way to understanding the mechanism by which W modulates the inflammatory response. Finally, to better understand the control of the infection of NiV by its natural host, we generated primary and immortalized cell lines of Pteropus giganteus bat. These cells should provide a better understanding of the mechanisms by which these bats control viral infection

Les virus à ARN de polarité positive (ARN(+)) partagent la capacité de réorganiser les membranes cellulaires en organelles vésiculaires. Ces compartiments, appelés organelles de réplication (OR), fournissent un environnement approprié permettant d’héberger la machinerie de réplication virale, ses cofacteurs cellulaires et les ARN viraux néo-synthétisés. En raison de leur rôle indispensable à la réplication virale, ces compartiments et les mécanismes moléculaires nécessaires à leur assemblage ont suscité un réel intérêt ces dernières années. Alors que des progrès significatifs ont été réalisés dans ce domaine pour d’autres virus à ARN(+), peu de données relatives au mécanisme de formation des ORs des Alphavirus ont été produites. Ces virus ont pourtant été associés à des enjeux majeurs de santé publique au cours de la dernière décennie, en particulier avec la propagation récente du virus Chikungunya (CHIKV). CHIKV est en effet un virus réémergent transmis par les moustiques et à l’origine d’épidémies ayant des conséquences socio-économiques dévastatrices dans les pays où il se propage. Les symptômes se caractérisent par une forte fièvre et une éruption cutanée, avec un pourcentage significatif de patients qui souffrent de douleurs articulaires à long terme, souvent invalidantes. À l’heure actuelle, il n’existe aucun vaccin ou traitement antiviral pour ce virus.Les OR de CHIKV se présentent comme des sphérules de 50 à 60 nm résultant d’une courbure négative de la membrane plasmique. À l’intérieur de ces compartiments, la machinerie de réplication est ancrée à la membrane par l’interaction directe de la protéine non structurale 1 (nsP1) avec la bicouche lipidique. Cette protéine virale, exprimée de façon isolée, conduit à des déformations membranaires de type filopodes. Ainsi, nsP1 apparait comme un acteur majeur du remodelage membranaire au cours de l’infection par les Alphavirus. Dans ce contexte, le but de cette thèse, centrée sur nsP1, est de caractériser les interactions de nsP1 avec les membranes cellulaires et de définir les conséquences fonctionnelles de ces interactions dans la réplication virale. Nous avons mis en évidence le rôle du métabolisme lipidique dans l’ancrage membranaire de nsP1 et dans l’infection virale. Nos résultats indiquent que la production d’acides gras est nécessaire au cycle infectieux et favorise l’interaction de nsP1 avec les membranes. Ils mettent en évidence le rôle complètement nouveau des acides gras insaturés dans l’étape de réplication des Alphavirus. Nous avons également démontré l’affinité de la forme palmitoylée de nsP1 pour les microdomaines lipidiques riches en cholestérol de la membrane plasmique. Nous avons établi les conséquences fonctionnelles de cette affinité sur la localisation des autres protéines non structurales et sur la réplication virale. Enfin, nous avons défini l’interactome fonctionnel de nsP1, de façon à identifier les cofacteurs cellulaires pouvant contribuer aux déformations membranaires induites par cette protéine virale. Ce travail permet de mieux comprendre les mécanismes de déformation membranaires observés au cours de l’infection par les Alphavirus
Positive strand RNA ((+) RNA) viruses share the common capacity to rearrange cellular membranes into vesicular organelles. These membranous compartments referred to as replication organelles (ROs), are seen as providing an appropriate environment recruiting all viral components and cofactors required for replication. Because of their strict necessity for viral replication, these compartments and the molecular mechanisms required for their assembly have generated an intense interest in recent years. Contrasting with the consequential advances made in this field for other (+)RNA viruses, virtually no mechanistic data has been produced on the formation of ROs by Alphaviruses which in the last decade have proven to be medically paramount viruses, especially with the recent spread of Chikungunya virus (CHIKV). CHIKV is a re-emerging virus transmitted by mosquitoes that has caused outbreaks with devastating socio-economic impact in countries where it propagates. Symptoms include high fever and rash, with a significant percentage of patients suffering of long-term, often incapacitating, joint pain. Currently there is no vaccine or anti-viral treatment for this virus.CHIKV ROs appear as 50-60 nm electron translucent bulb-shaped spherules resulting from negative curvature at the plasma membrane. Inside these compartments, the replication machinery is anchored to the membrane through the direct interaction of the non-structural protein 1 (nsP1) with the lipid bilayer. When expressed as an isolated protein nsP1 dramatically remodels cellular membranes into filopodia-like protrusions. Therefore, this designated nsP1 as a critical factor in cellular membrane reshaping observed during infection. In this context, the aim of this thesis, with nsP1 at its centerpiece, is to characterize nsP1 interactions with cellular membranes and to define their functional consequences on viral replication. In this investigation, we have demonstrated the role of host cell lipid metabolism in nsP1 membrane anchoring and viral infection. Our results indicate that fatty acid synthesis is required for viral life cycle and favors nsP1 interaction with membranes. We also provide the very first information on the role of unsaturated fatty acids in Alphavirus replication. In-depth studies on the role of cholesterol revealed that palmitoylated nsP1 anchored CHIKV non-structural proteins to cholesterol-rich microdomains with functional consequences on replication. Finally, we have identified nsP1 interactome in order to identify host-cofactors required for the membrane deformation induced by this viral protein. Taken together, this thesis provides new information on nsP1/membrane lipids and host cofactors interplay. This work will allow the further comprehension of the mechanisms behind membrane deformation observed during Alphavirus replication

Les amibes libres sont des microorganismes unicellulaires eucaryotes dont l'écologie au sein des réseaux d'eau potable est mal connue. Les amibes libres représentent un enjeu de santé publique, du fait de leur capacité à favoriser la présence de bactéries potentiellement pathogènes, parmi lesquelles des mycobactéries.Une campagne de prélèvement menée sur le réseau d'eau potable de Paris a permis d'évaluer la diversité des amibes libres et de leur microbiome bactérien, par pyroséquençage ciblant les gènes ribosomaux (16S et 18S). Ces analyses ont suggéré la prédominance des genres Acanthamoeba, Vermamoeba, Echinamoeba et Protacanthamoeba. Le microbiome des amibes a révélé une grande diversité bactérienne, dominée par Pseudomonas, Stenotrophomonas, Bradyrhizobium, Sphingomonas et Pseudoxanthomonas. L'intégration des paramètres physicochimiques a permis de suggérer l'importance de l'origine de l'eau, la température, le pH et la concentration en chlore dans la dynamique des populations amibiennes. Une endosymbiose originale entre V. vermiformis et des bactéries du phylum TM6 a également été mise en évidence.Les amibes ont été fréquemment co-isolées avec des mycobactéries dans le réseau, principalement les espèces M. llatzerense et M. chelonae. Des expériences d'infection chez A. castellanii ont permis d'observer la capacité de ces mycobactéries à survivre et croitre en présence d'amibes. Par génomique comparative et analyses transcriptomiques, plusieurs facteurs de virulence, conservés entre M. llatzerense, M. chelonae et M. tuberculosis, ont été identifiés et sont surexprimés au cours de l'infection. Ces données suggérent leur implication dans la résistance à la prédation amibienne.L'ensemble de ces travaux a permis d'améliorer la connaissance des populations amibiennes et de leur microbiome au sein du réseau d'eau potable, apportant des éléments supplémentaires concernant leur implication dans la survie et la persistance des mycobactéries
Free-living amoebae are unicellular eukaryotes whose ecology in drinking water networks remains poorly understood. They may represent a public health concern, because of their ability to favour the presence of potentially pathogenic bacteria, among which are mycobacteria.A sampling scheme based on Paris drinking water network allowed identifying the diversity of both freeliving amoebae and their bacterial microbiome, using ribosomal RNA targeted pyrosequencing. These analyses indicated the major presence of Acanthamoeba, Vermamoeba, Echinamoeba and Protacanthamoeba genera. The microbiome was highly diverse and dominated by Pseudomonas, Stenotrophomonas, Bradyrhizobium, Sphingomonas and Pseudoxanthomonas. The coupling of physicochemical parameters to this analysis allowed underlining the importance of water origin, temperature, pH and chlorine concentration in shaping amoebal populations. Also an original endosymbiosis between V. vermiformis and a bacterium of the TM6 phylum was described. Free-living amoebae were frequently co-isolated with mycobacteria in the water network, mainly M. llatzerense and M. chelonae species. Infection experiments on A. castellanii illustrated the capacity of these species to resist and grow in presence of amoebae. Through genomics and transcriptomics approaches, several virulence factors, conserved between M. llatzerense, M. chelonae and M. tuberculosis were identified, and found to be upregulated during infection experiments. These results suggest their involvement in mycobacterial resistance to amoebal predation.Altogether, this work helped to better understand the ecology of free-living amoebae and their microbiome in drinking water networks, as well as the role of free-living amoebae in the survival and persistence of mycobacteria in such environments

L'objectif de cette thèse est d'une part l'étude de la stabilité des équilibres de certains modèles épidémiologiques et d'autre part la construction d'un observateur pour l'estimation des états non mesurés et d'un paramètre clé pour un modèle intra-hôte. Nous proposons des extensions des modèles du type SIR, SIRS et SIS et nous étudions la stabilité globales de leur équilibres. En présence de plusieurs souches de pathogène d'un modèle SIS, on montre que le principe de compétition exclusive est vérifié: la souche qui maximise un seuil remporte la compétition en éliminant les autres souches. Il se trouve aussi que la souche gagnante est celle qui donne à l'équilibre le minimum de population hôte susceptible. Ceci peut être interprété comme étant un principe de pessimisation. En considérant ce modèle avec cette fois une loi de contact de type fréquence-dépendante, on montre que la dynamique change et qu'un équilibre de coexistence existe et qui est globalement asymptotiquement stable sous certaines conditions. Le comportement asymptotique des deux équilibres frontières est aussi prouvé. L'étude de la stabilité des états d'équilibres est essentiellement faite par la construction des fonctions de Lyapunov combiné avec le principe d'invariance de LaSalle. On considère un modèle intra-hôte structuré en classe d'âge du parasite Plasmodium falciparum avec une force d'infection général. Nous développons une méthode d'estimation de la charge parasitaire totale dont on ne sait mesurée par les méthodes actuellement connues. Pour cela nous utilisons les outils de la théorie du contrôle, plus particulièrement les observateurs à entrées inconnues, pour estimer les états non mesurés à partir des états mesurés (données). De cela nous déduisons une méthode d'estimation d'un paramètre inconnu qui représente le taux d'infection des globules rouges saines par les parasites
The purpose of this thesis is on the one hand to study stability of equilibria of some epidemic models and secondly to construct an observer to estimate the non-measured states and a key parameter in a within host model. We propose extensions of classical models SIR, SIRS and SIS and we study the global stability of their equilibria. In presence of multiple pathogen strains, we proved that competitive exclusion principle holds: the strain having the largest threshold wins the competition by eliminating the others. It turns out that the winning strain is the one for which the equilibrium gives the minimum of the susceptible host population. This can be interpreted as pessimization principle. By considering the same model with two strains and a frequency-dependent type of the contact law, we prove that dynamics changes and a coexistence equilibrium exists and it is globally asymptotically stable under some conditions. The asymptotic behavior of the two other boundary equilibria is also established. The stability study of equilibrium states is mainly done by construction Lyapunov functions combined with LaSalle's invariance principle. We consider an age-structured within-host model of the Plasmodium falciuparum parasite with a general infection force. We develop a method to estimate the total parasite burden that cannot be measured by the current methods. To this end, we use some tools from control theory, more precisely observers with unknown inputs, to estimate the non measured states from the measured ones (data). From this, we deduce a method to estimate an unknown parameter that represents infection rate of healthy reed blood cells by the parasites

: Les plantes ont développé au cours de leur évolution un système d’immunité innée constitué de barrières préformées et de réponses de défense induites contre les agents pathogènes. Ce travail s’inscrit dans l’étude des résistances induites chez Arabidopsis thaliana soit naturellement contre les agents pathogènes racinaires Fusarium oxysporum spp. (Fo), ou après application de phosphite (Phi), contre le parasite foliaire Hyaloperonospora arabidopsidis (Hpa). Dans la première partie du travail, les rôles des métabolites secondaires (MS) et des formes réactives de l’oxygène (ROS) dans les résistances racinaires basale et non-hôte, respectivement aux formes spéciales conglutinans (Foco) et melonis (Fom) de Fo, ont été analysés. Nous avons démontré la participation de la camalexine, une phytoalexine indolique, dans la résistance basale d’Arabidopsis à Foco. En revanche, la scopolétine, une phytoalexine phénolique, et les ROS jouent des rôles essentiels dans la résistance non-hôte à Fom. Ces données soulignent le rôle clé des MS et des ROS dans les résistances hôte et non-hôte d’Arabidopsis. Dans une deuxième partie de ce travail, le mode d’action du Phi, un oxyanion de l’acide phosphoreux (H3PO3) protégeant Arabidopsis contre l’isolat Noco2 de Hpa, a été étudié. L’effet de faibles doses de Phi est aboli chez des mutants d’Arabidopsis affectés dans la voie de transduction du signal acide salicylique (SA) indiquant que l’induction de résistance à Hpa est médiée par des mécanismes dépendants du SA. Le Phi potentialise les réponses de défense contre Hpa Noco2 via EDS1-PAD4, deux composants essentiels de la résistance basale, NPR1 et la protéine de défense PR1. L’expression de la MAP kinase MPK4, un régulateur négatif de la résistance à Hpa, est diminuée par le Phi, lors de l’inoculation par Hpa Noco2. Nos résultats démontrent que la potentialisation des réponses de défense par le Phi est associée à la régulation négative de MPK4
Plants have developed during their evolution an innate immunity system consisting of preformed barriers and induced defence responses against pathogens. This work studies resistances in Arabidopsis thaliana induced either naturally against the root pathogen Fusarium oxysporum spp. (Fo), or after application of phosphite (Phi) against the leaf pathogen Hyaloperonospora arabidopsidis (Hpa). In a first part, roles of secondary metabolites (SM) and reactive oxygen species (ROS) in basal and non-host resistances of roots to the special forms conglutinans (Foco) and melonis (Fom) of Fo, respectively, were analyzed. We demonstrated the involvement of the indolic phytoalexin camalexin, in basal resistance of Arabidopsis to Foco. In contrast, the phenolic phytoalexin, scopoletin, and ROS play essential roles in non-host resistance to Fom. These data underscore the key role of MS and ROS in basal and non-host resistances of Arabidopsis. In a second part, the mode of action of Phi, an oxyanion of phosphorous acid (H3PO3) protecting Arabidopsis against the Hpa isolate Noco2 was studied. Effect of low doses of Phi is abolished in Arabidopsis mutants affected in salicylic acid (SA) signalling, indicating that induced resistance to Hpa is mediated by SA-dependent mechanisms. Phi primes defence responses against Hpa Noco2 via EDS1-PAD4, two essential components of basal resistance, as well as NPR1 and PR1. Expression of the MAP kinase MPK4, a negative regulator of resistance to Hpa, is decreased by Phi after inoculation with Hpa Noco2. Our results demonstrate that priming of defence responses by Phi is associated with down-regulation of MPK4

Le diabète de type 2 est associé à une inflammation chronique de bas niveau et nous avons pensé que la présence de bactéries pouvait alimenter cette inflammation. Après la découverte d'une infection physiologique, nous avons révélé une augmentation de la translocation de bactéries commensales dans le tissu adipeux et le sang, avant l'apparition d'un diabète induit par un régime gras chez la souris. Cette translocation bactérienne était prévenue chez des souris déficientes pour NOD1 ou CD14, mais au contraire augmentée chez les souris ob/ob ou déficientes pour MyD88. De plus, un traitement probiotique avec Bifidobacterium animalis subsp. Lactis, ou Lactococcus lactis délivrant de la leptine active ont prévenu l'infection métabolique, l'inflammation et le diabète. Nous avons ensuite confirmé chez l'homme l'existence d'une bactériémie physiologique. L'ADN bactérien sanguin a été de plus identifié comme marqueur positif du diabète. L'étude du microbiote sanguin humain a montré une diminution des bactéries à Gram positif et une augmentation de celles à Gram négatif, ainsi qu'une présence accrue d'ADN codant pour des réductases du NO, chez les patients diabétiques. Ces résultats ont été confirmés chez la souris. De plus, le mucus était modifié dans l'iléon avant l'apparition du diabète, avec une baisse de l'expression des défensines, une perte de l'inflammation physiologique des entérocytes et une augmentation de la perméabilité transcellulaire. Un comportement parasite de la part de bactéries normalement commensales a été ainsi mis en lumière avant le développement du diabète chez la souris
Metabolic diseases such as type 2 diabetes are a major public health issue. A low grade chronic inflammatory reaction is one of the mechanisms appearing early during the development of these diseases. We hypothesized that bacteria could be a direct triggering factor of metabolic inflammation. First, we discovered the existence of a physiological infection. Moreover we found in mice an increased translocation of commensal bacteria towards blood and adipose tissue, before the onset of high-fat diet-induced diabetes, providing a putative direct cellular link between intestinal microbiota and metabolic inflammation. This bacterial translocation was prevented in mice lacking receptors for bacterial patterns Nod1 or CD14, but conversely increased in ob/ob or MyD88-deficient mice. Moreover, a probiotic treatment with Bifidobacterium animalis subsp. Lactis, or with Lactococcus lactis delivering active leptine, was able to prevent metabolic infection and inflammation as well as diabetes. We then confirmed in man the existence of a physiological bacteremia. Bacterial DNA was moreover identified as a positive marker of metabolic diseases. Analysis of this microbiota shown a decrease in Gram positive bacteria and an increase in Gram negative ones, as well as an increase in NO reductase-expressing bacteria, in diabetics. These results were confirmed in mice. Moreover, mucus quantity and quality of its glycosylations were modified before diabetes, along with a decrease in defensins' expression, a loss of physiological inflammation and increased transcellular permeability

Ce travail a consisté à identifier les facteurs viraux restaurant la compatibilité du LMV avec des variétés résistantes de laitue codant des formes défectueuses d'elF4E. Pour cela nous avons construit une série de LMV échangeant les portions génomiques de deux isolats aux propriétés biologiques différentes vis-à-vis de la résistance conférée par elF4E. Nous avons montré que cette compatibilité était contrôlée chez le LMV par la VPg et la protéine CI. L'exploitation de la variabilité naturelle du LMV nous a permis d'identifier chez la CI par mutagénèse dirigée, un acide aminé dont le rôle est crucial pour la restauration de la compatibilité avec une des formes codées par les allèles résistantes d'elF4E. Ce résultat a d'ailleurs servi pour élaborer un test de détection spécifique d'isolats dont l'émergence récente est particulièrement préoccupante. L'ensemble de ces données permet de proposer un modèle d'interactions entre les différentes formes d'elF4E et les facteurs viraux identifiés
By a reverse genetics approach, we identified the viral factors restoring the compatibility of LMV with resistant lettuce varieties encoding a defective form of elF4E. We built a serie of LMV chimeras exchnging genomic portions of two isolates differing in their abilities to infect mo1 plants. We showed that this compatibility was controlled by VPg and CI proteins. Analusis of the natural variability of LMV allowed us, by site-directed mutagenesis of LMV, to identify an amino acid of CI which seems crucial for the restoration of the compatibility with a form encoded by a resistant allele of elF4E. In addition, this piece of information was used for the design of an RT-PCR-based specific detection of isolates of the "Most" type (mo-breaking, seed-trtansmitted), which recently emerged in lettuce crops. Finally, all this information allowed us to propose a model for the interactions between the various forms of elF4E and the previously identified viral factors

Xanthomonas albilineans est l'agent causal de l'échaudure des feuilles, une des principales maladies bactériennes de la canne à sucre dont l'impact peut être très important lorsque des variétés sensibles sont infectées au champ. Les mécanismes qui régissent les interactions entre cet agent pathogène et la canne à sucre sont encore très peu connus. Les objectifs de ce travail étaient (i) d'identifier des déterminants moléculaires impliqués dans la survie épiphyte de X. albilineans et (ii) de préciser la localisation de la bactérie dans les tissus de la canne à sucre. Parmi les facteurs étudiés, les polysaccharides de surface et une protéine de la membrane externe (XaOmpA1) de X. albilineans s'avèrent indispensables pour la survie épiphyte de cet agent pathogène. En revanche, la molécule signal diffusible DSF et les métabolites secondaires codés par les gènes NRPS (« Non Ribosomal Peptide Synthetases ») ne sont pas requis pour l'installation de la bactérie en surface des feuilles, au moins en l'absence d'autres microorganismes compétiteurs. Toutefois, la colonisation optimale de la phyllosphère de la canne à sucre nécessite la présence d'un système DSF/RpfGC intact. Dans la deuxième partie de ce travail, nous avons vérifié la localisation in planta de X. albilineans par microscopie confocale, immunocytochimie, et microscopie électronique à transmission. Les observations microscopiques réalisées ont permis de montrer que X. albilineans n'est pas limitée au xylème de la canne à sucre, comme on le considérait jusqu'à présent. Bien au contraire, cette bactérie est capable de quitter le système vasculaire de sa plante hôte et de pénétrer dans d'autres types cellulaires, notamment les cellules du parenchyme non vasculaire. Il s'agit là, à notre connaissance, d'un nouveau mécanisme de colonisation d'une plante par une bactérie phytopathogène qui reste à décrypter
Xanthomonas albilineans is the causal agent of leaf scald, a lethal disease of sugarcane that can significantly impact infected susceptible varieties in the field. The mechanisms that govern the interactions between this bacterial pathogen and its host plant are not well known. The objectives of this study were (i) to identify molecular factors involved in epiphytic survival of X. albilineans and (ii) to verify the localization of X. albilineans in sugarcane tissues. Among the studied factors, surface polysaccharides and an outer-membrane protein (XaOmpA1) of X. albilineans were crucial for epiphytic survival of this pathogen. Secondary metabolites synthesized by non-ribosomal peptide synthetases and the diffusible signal factor DSF were not critical for survival of X. albilineans on the sugarcane leaf surface, at least in absence of competing microorganisms. However, an intact DSF/RpfGC system was necessary for optimal colonization of the phyllosphere. In the second part of this study, we verified in planta localization of X. albilineans by confocal microscopy, immunochemistry and transmission electron microscopy. Microscopic observations allowed us to show that X. albilineans is not a xylem limited bacterium as it was believed until now. This pathogen is able to invade numerous cellular types including vascular and non-vascular parenchyma cells. To our knowledge, this is a novel invasion strategy of a plant pathogenic bacterium that has not previously been described, and that remains to be deciphered

L'objectif de cette thèse est d'une part l'étude de la stabilité des équilibres de certains modèles épidémiologiques et d'autre part la construction d'un observateur pour l'estimation des états non mesurés et d'un paramètre clé pour un modèle intra-hôte. Nous proposons des extensions des modèles du type SIR, SIRS et SIS et nous étudions la stabilité globales de leur équilibres. En présence de plusieurs souches de pathogène d'un modèle SIS, on montre que le principe de compétition exclusive est vérifié: la souche qui maximise un seuil remporte la compétition en éliminant les autres souches. Il se trouve aussi que la souche gagnante est celle qui donne à l'équilibre le minimum de population hôte susceptible. Ceci peut-être interprété comme étant un principe de pessimisation. En considérant ce modèle avec cette fois une loi de contact de type fréquence-dépendante, on montre que la dynamique change et qu'un équilibre de coexistence existe et qui est globalement asymptotiquement stable sous certaines conditions. Le comportement asymptotique des deux équilibres frontières est aussi prouvée. L'étude de la stabilité des états d'équilibres est essentiellement faite par la construction des fonctions de Lyapunov combiné avec le principe d'invariance de LaSalle. On considère un modèle intra-hôte structuré en classe d'âge du parasite Plasmodium falciparum avec une force d'infection général. Nous développons une méthode d'estimation de la charge parasitaire totale dont on ne sait mesurée par les méthodes actuellement connues. Pour cela nous utilisons les outils de la théorie du contrôle, plus particulièrement les observateurs à entrées inconnues, pour estimer les états non mesurés à partir des états mesurés (données). De cela nous déduisons une méthode d'estimation d'un paramètre inconnu qui représente le taux d'infection des globules rouges saines par les parasites.

Les virus font partie des entités les plus abondantes sur Terre, mais la diversité des virus est très peu connue puisque biaisée en faveur d’hôtes animaux d’intérêts sociétal, agronomique et économique. L’apport des nouvelles techniques de séquençage permet actuellement d’obtenir des informations qui étaient tout simplement inaccessibles. Le but de mon travail de thèse a été l’étude de la diversité virale présente au sein d’un grand nombre d’animaux non-modèles. Pour répondre à cette problématique il m’a fallu mettre en place une méthodologie analytique innovante de découverte de nouveaux virus par une approche de méta-transcriptomique. Ce travail i) montre que la méthodologie bioinformatique mise en place est pertinente, ii) permet de découvrir de nouveaux virus ayant des caractéristiques génomiques particulières relevant de nouveaux genres ou familles de virus, iii) révèle de nouveaux hôtes pour des virus appartenant à des familles virales très étudiées et iv) montre que la gamme d’hôte de virus connus peut être plus étendue qu’attendu grâce à un focus sur la diversité des virus d’hyménoptères. D’une manière plus globale, mon travail permet de combler quelques lacunes existantes dans les connaissances liées à l’étude de la diversité virale et met en évidence l’importance de l’étude des animaux non-modèles
Viruses are among the most abundant entities on Earth, but the viral diversity remains mostly unknown as currently biased in favour of animals of social, agronomic and economic interest. Next Generation Sequencing technologies provide access to so far inaccessible information. The aim of my PhD thesis was the study of the viral diversity within a large range of non-model animals. To address this question I set up an innovative analytical framework to discover new viruses based on a meta-transcriptomic approach. This work i) shows that this bioinformatics method is efficient and powerful, ii) allows the discovery of new viruses with particular genomic organisations suggesting they belong to new virus genera of families, iii) uncovered new viruses from new hosts in well-known viral families and iv) shows wider viral host range than previously expected based on a particular focus on hymenopteran viral diversity. Overall, my work allows to fill some gaps in the knowledge of viral diversity and shows the importance of studying non-model animal species in virology

Les mécanismes épigénétiques contribuent à générer une variabilité phénotypique héréditaire. Le plus étudié de ces mécanismes est la méthylation de l'ADN au niveau des résidus cytosine. Cette méthylation est principalement (mais pas exclusivement) située dans le contexte CpG. En dépit d'être l'un des supports épigénétiques les plus analysés, Cette méthylation n'a pas été étudiée de manière exhaustive. Au cours de mon doctorat, j'ai contribué à développer un nouveau logiciel de prédiction de la méthylation de l'ADN basée sur les taux de mutation localisés au niveau des régions CpG. L’analyse de séquences issues de bases de données pour 150 espèces ont permis d’identifier 4 profils de méthylation dans les corps des gènes. Ces profils de méthylation ne sont pas congruents avec la classification du vivant. Ces résultats suggèrent une convergence évolutive sous contraintes environnementales ou fonctionnelles et une universalité du code de méthylation de l'ADN. Nos différents résultats permettent de générer des liens conceptuels entre méthylation de l'ADN, fonction des gènes et environnement pour une large gamme de clades phylogénétiques. Pour valider l’importance de l’épigénétique dans la plasticité phénotypique, je me suis focalisé dans une seconde partie de ma thèse au succès parasitaire de Schistosoma au sein de son hôte intermédiaire, le mollusque Biomphalaria glabrata. En effet, l'interaction entre ce parasite trématode agent de la bilharziose et ce mollusque est caractérisée par un polymorphisme de compatibilité. Du côté du parasite, le principal marqueur moléculaire de la compatibilité est le profil d'expression de mucines polymorphes appelées SmPoMuc. Nous montrons que l’utilisation d’agent épimutagènes provoque des modifications de la structure de la chromatine notamment au niveau des promoteurs SmPoMuc. Ces modifications sont à l’origine de la variabilité phénotypique puisque le succès parasitaire s’en trouve augmenter. Nous établissons ici que les changements épigénétiques peuvent être un élément important de la plasticité phénotypique adaptative chez S. mansoni, aussi importante que la composante génétique
Epigenetic mechanisms contribute to generate heritable phenotypic variability. The most studied of these mechanisms is DNA methylation on cytosine residues. Methylation is predominantly (but not exclusively) located in CpG dinucleotides context. Surprisingly, DNA methylation has not been exhaustively studied in many species. During my PhD, I developed a new Galaxy-integrated software to predict DNA methylation based on mutation rates of methylated and unmethylated CpG regions. DNA methylation analysis from several data bases for 150 species have identified 4 typical profiles for methylation distribution all the long gene bodies. These methylation profiles are not congruent with kingdom classification. These results suggest evolutionary convergence under environmental or functional constraints and universality of the DNA methylation code. Our results contribute to pave the way for generating conceptual links between DNA methylation, genes function and environment for a large range of phylogenetic clades.To evaluate the significance of epigenetic program on the phenotypic plasticity, I focused also on the parasitic success of Schistosoma face to its intermediate host, the Biomphalaria glabrata snail. Indeed, the interaction between this trematode parasite causing of the second human disease after malaria and the mollusk is based on a compatibility polymorphism. On the side of the parasite, the main molecular marker of this compatibility is supported by expression profile of polymorphic mucins called SmPoMucs. We demonstrate that epimutator compounds induce chromatin structural modification on mucin promoters. These modifications are directly involved on the phenotypic plasticity since the infectivity rate is enhanced. In this work, we conclude that epigenetic modifications are key elements on adaptive and developmental plasticity for S. mansoni, as essential as the genetic component

L’interaction hôte-pathogènes à l’origine de la maladie FCR de l’ananas représente un enjeu économique important pour l’île de La Réunion puisqu’elle affecte le cultivar ‘Queen Victoria’, qui y est particulièrement sensible. Pour se défaire de cette contrainte et proposer des fruits indemnes de la maladie FCR aux consommateurs locaux, régionaux et internationaux, une solution serait de détecter les ananas infectés naturellement par des approches non-destructives applicables en post-récolte. Les recherches menées au cours de cette thèse ont participé à une compréhension approfondie des modifications biochimiques et des mécanismes de défense développés par l’ananas en cas d’attaque par les agents pathogènes responsables de la maladie FCR. Les analyses métabolomiques (LC-MS et GC-MS) ont permis de confirmer les reconfigurations qui touchent certains métabolites au niveau de la zone d’infection (dérivés d’acides hydroxycinnamiques et hydroxybenzoïques), et de révéler l’implication d’autres métabolites dont les teneurs sont localement modifiées dans les tissus internes et externes de l’ananas (oses, acides aminés). Par ailleurs, ces travaux ont surtout mis en évidence le déploiement d’une réponse systémique au sein de l’ananas, à travers des variations métaboliques touchant à la fois les fruits simples infectés et asymptomatiques (AABA, pipecolate, proline). Les approches spectroscopiques (FFFS et Vis-NIRS) ont permis d’établir qu’une réponse à l’infection est effectivement décelable par ces techniques, grâce à des différences de signatures spectrales entre les ananas infectés et sains. La FFFS a conduit à la discrimination d’échantillons d’ananas sur la base de leurs différences de composition enfluorophores. Les spectres acquis en Vis-NIR sur la peau d’ananas entiers ont également permis de classer les fruits simples sains et infectés, et dans une moindre mesure les fruits simples asymptomatiques. De plus, une corrélation a été établie entre la sévérité de l’infection et le spectre recueilli, montrant que la réponse systémique liée à la maladie FCR est détectableextérieurement. Par ailleurs, une méthode de fusion de données a révélé l’avantage de classerdes échantillons d’ananas sains et infectés en combinant différentes techniques analytiques. Les modèles ont été optimisés en utilisant les données de LC-MS et FFFS pour discriminer leséchantillons de pulpe, tandis que les données de Vis-NIRS suffisent pour classer au mieux leséchantillons de peau. En conclusion, les approches conjointes de métabolomique et de spectroscopie révèlent la complexité des réponses biochimiques qui se produisent lors de l’infection FCR, et démontrent ainsi l’intérêt de poursuivre les recherches afin d’exploiter le potentiel des techniques non-destructives dans la détection de maladie et les rendre accessible aux acteurs des filières agro-industrielles
The host-pathogen interaction responsible for pineapple FCR disease represents an important economic issue for Reunion Island since it affects the cultivar 'Queen Victoria', which is particularly susceptible. To overcome this limitation and offer FCR disease-free pineapples to local, regional and international consumers, one solution would be to detect naturally infected pineapples by non-destructive approaches applicable in post-harvest. The research conducted during this thesis contributed to a thorough understanding of the biochemical changes and defense mechanisms developed by pineapples when attacked by the pathogens causing FCR infection.Metabolomics (LC-MS and GC-MS) confirmed the reconfigurations affecting some metabolites at the site of infection (hydroxycinnamic and hydroxybenzoic acid derivatives), and revealed the involvement of other metabolites whose contents are locally altered in the internal and external tissues of the pineapple (oses, amino acids). Furthermore, this work has highlighted the establishment of a systemic response within pineapples, through metabolic variations affecting both infected and asymptomatic fruitlets (AABA, pipecolate, proline). Spectroscopic approaches (FFFS and Vis-NIRS) demonstrated that a response to the fungal infection is indeed detectable by these techniques through differences in spectral signatures between infected and healthy pineapples. FFFS enabled the discrimination of fruit samples based on their differences in fluorophore content. Vis-NIR spectra acquired on intact pineapple skin also allowed classifying healthy and infected fruitlets, and to a lesser extent asymptomatic ones. Moreover, a correlation was noticed between the severity of infection and the spectrum collected, indicating that the systemic response related to FCR disease is externally detectable. Furthermore, a data fusion method revealed the advantage of classifying healthy and infected pineapple samples by combining different analytical techniques. Models were optimized using LC-MS and FFFS datasets to discriminate pulp samples, while Vis-NIRS dataset was sufficient to best classify skin samples. To conclude, the joint metabolomics and spectroscopy approaches reveal the complexity of the biochemical responses that occur during FCR infection, and thereby demonstrate the interest of pursuing further research to exploit the full potential of nondestructive techniques in disease detection and to make them accessible to agro-industrial actors

Le virus de l’Artérite Virale Équine (EAV) est un virus à ARN simple brin positif, appartenant à la famille des Arteriviridae, dans l’ordre des Nidovirales. C’est un virus spécifique des équidés qui peut être transmis par voies respiratoire et vénérienne. Lors de la primo-infection, l’EAV peut entraîner des signes cliniques grippaux, mais de façon plus grave, il peut aussi provoquer l’avortement des juments gestantes ainsi que la mort des nouveau-nés. L’EAV représente donc un enjeu économique majeur pour la filière équine. Suite à la primo-infection, ce virus peut persister dans de l’appareil reproducteur de certains étalons. Les mécanismes de cette persistance ne sont pas connus.Au cours de cette thèse, le premier modèle in vitro d’infection non lytique d’une lignée issue de l’appareil reproducteur mâle par l’EAV a été développé. L’infection de ces cellules de Leydig a montré une induction de l’expression de nombreux gènes de l’immunité innée dont ceux codant pour des cytokines pro-inflammatoires et des chimiokines qui permettraient le recrutement de cellules de l’immunité innée au niveau des testicules, et qui pourraient expliquer l’orchite observée chez certains étalons lors de la phase aiguë de l’infection. Pour les étalons infectés de façon persistante, la castration et les traitements anti-GnRH peuvent permettre la suppression de la persistance du virus, suggérant ainsi une implication de la testostérone dans la persistance du virus. Les cellules TM3 exprimant le récepteur aux androgènes, des essais de traitements ont été réalisés. Les premiers résultats préliminaires semblent indiquer que les cellules TM3 ne répondent pas ou peu au stimulus hormonal. Cependant, des tests de prétraitement par la testostérone seraient à envisager afin d’en étudier les conséquences sur le cycle viral. Ce modèle d’infection non lytique reste cependant un modèle intéressant pouvant être utilisé afin d’étudier les relations hôte-pathogène et pouvant aider à comprendre les mécanismes impliqués dans la persistance de l’EAV
Equine Arteritis Virus (EAV) is a positive-strand RNA virus, which belongs to the Arteriviridae familly, in the Nidovirales order. It is an equid specific virus that can be transmitted by respiratory and venereal routes. During primary infection, EAV can induce flu-like clinical signs, but worse, it may also cause the abortion of pregnant mares and newborn foal death. EAV is therefore a main economic challenge for the horse industry. Following primary infection, this virus is able to persist in the reproductive tract of some stallions. The mechanisms of this persistence remain unknown.During this thesis, the first in vitro model of an EAV non-lytic infection of a male reproductive tract cell line has been developed. EAV infection of these Leydig cells induced the expression of numerous innate immune genes including those coding for pro-inflammatory cytokines and chemokines, which could recruit innate immune cells to testicles and which could explain the orchitis observed in some stallions during primary infection.For persistently infected stallions, castration and anti-GnRH treatments can suppress EAV persistence, suggesting an involvement of testosterone in the virus persistence. Since TM3 cells express the androgen receptor, treatment trials have been performed. The first preliminary results suggest TM3 cells do not respond to the hormonal stimulus, or only a little. However, pretreatment trials should be realized to study the consequences on the viral cycle.Nevertheless, this non-lytic infection model is still an interesting model that can be used to study the host-pathogen relationship and that could help understanding the mechanisms involved in EAV persistence

Dans cette thèse, j'ai étudié le rôle des sRNAs dérivés de l'hôte et du virus lors de l'infection du colza (Brassica napus, Canola) par la souche UK1 du virus de la mosaïque du navet (TuMV-UK1). En utilisant un dérivé de TuMV fusionné avec un gène codant pour la protéine fluorescente verte (TuMV-GFP), deux cultivars de colza (‘Drakkar’ et ‘Tanto’) qui diffèrent par leur susceptibilité à ce virus ont été identifiés. Le profil transcriptionnel des foyers d'infection locale, dans les feuilles de Drakkar et de Tanto, par séquençage nouvelle génération (NGS) a révélé de nombreux gènes exprimés de manière différentielle. Les mêmes échantillons d'ARN provenant de feuilles de Drakkar et de Tanto, traitées par des virus ou utilisées en contrôle, ont également servi à établir le profil NGS des sRNAs (sRNAseq) et de leurs cibles potentielles d'ARN (PAREseq). Les analyses bioinformatiques et leur validation in vivo, ont permis d’identifier les événements de clivage de transcrits impliquant des micro ARN (miRNA) connus et encore inconnus. Fait important, les résultats indiquent que TuMV détourne la voie du RNA silencing de l’hôte avec des siRNAs issus de son propre génome (vsiRNA) pour cibler les gènes de l’hôtes. Le virus déclenche également le ciblage à grande échelle des ARN messagers (ARNm) de l’hôte par l’activation de la production de siRNAs secondaires en phase, à partir de locus PHAS. À leur tour, les vsiRNAs et les siRNAs dérivés de l'hôte (hsRNAs) ciblent et clivent l'ARN viral par le complexe RISC. Ces observations éclairent le rôle des siRNAs dérivés de l'hôte et du virus dans la coordination de l'infection virale. Un autre chapitre de cette thèse est consacré à l'analyse des maladies induites par des virus en utilisant comme modèle de plante Arabidopsis, infectée par un tobamovirus, le virus de la mosaïque du colza (ORMV). De plus, ces observations ont permis de proposer un modèle dans lequel cette guérison dépend d’un adressage important de vsiRNAs secondaires antiviraux depuis leur source de production jusqu’à leurs tissus de destination, et l'établissement d'un apport en vsiRNAs capable de bloquer l'activité VSR impliquée dans la formation des feuilles symptomatiques
In this thesis, I investigated the role of host- and virus-derived sRNAs during infection of Rapeseed (Brassica napus, Canola) by the UK1 strain of Turnip mosaic virus (TuMV-UK1). By using a TuMV derivative tagged with a gene encoding green fluorescent protein (TuMV-GFP), two rapeseed cultivars (‘Drakkar’ and ‘Tanto’) that differ in susceptibility to this virus were identified. Transcriptional profiling of local infection foci in Drakkar and Tanto leaves by next generation sequencing (NGS) revealed numerous differentially expressed genes. The same RNA samples from mock- and virus- treated Drakkar and Tanto leaves were also used for the global NGS profiling of sRNAs (sRNAseq) and their potential RNA targets (PAREseq). The bioinformatic analysis and their in vivo validation led to the identification of transcript cleavage events involving known and yet unknown miRNAs. Importantly, the results indicate that TuMV hijacks the host RNA silencing pathway with siRNAs derived from its own genome (vsiRNAs) to target host genes. The virus also triggers the widespread targeting of host messenger RNAs (mRNAs) through activation of phased, secondary siRNA production from PHAS loci. In turn, both vsiRNAs and host-derived siRNAs (hsRNAs) target and cleave the viral RNA by the RISC-mediated pathway. These observations illuminate the role of host and virus-derived sRNAs in the coordination of virus infection. Another chapter of this thesis is dedicated to the analysis of virus-induced diseases by using Arabidopsis plants infected with the Oilseed rape mosaic tobamovirus (ORMV) as a model. Initially, the infected plants develop leaves with strong disease symptoms. However, at a later stage, disease-free, “recovered” leaves start to appear. Analysis of symptoms recovery led to the identification of a mechanism in which the VSR and virus derived-siRNAs play a central role. I used Arabidopsis mutants impaired in transcriptional and post-transcriptional silencing pathways (TGS and PTGS respectively) and a plant line carrying a promoter-driven GFP transgene silenced by PTGS (Arabidopsis line 8z2). Using various techniques able to monitor virus infection, small and long viral RNA molecules, VSR activity, as well as phloem-mediated transport with in these lines, this study led to the identification of genes required for disease symptoms and disease symptom recovery. Moreover, the observations allowed to propose a model in which symptoms recovery occurs upon robust delivery of antiviral secondary vsiRNAs from source to sink tissues, and establishment of a vsiRNA dosage able to block the VSR activity involved in the formation of disease symptoms

Dans un avion, un hélicoptère ou un lanceur actuel, des milliers de capteurs, pour la plupart non critiques sont utilisés pour la mesure de divers paramètres (températures, pressions, positions...) Les résultats sont ensuite acheminés par des fils vers les calculateurs de bord qui les traitent. Ceci implique la mise en place de centaines de kilomètres de câbles (500 km pour un avion de ligne) dont le volume est considérable. Il en résulte une grande complexité de conception et de fabrication, des problèmes de fiabilité, notamment au niveau des connexions, et une masse importante. Par ailleurs l'instrumentation de certaines zones est impossible car leur câblage est difficilement envisageable par manque d'espace. En outre, s'il est souvent intéressant d'installer de nouveaux capteurs pour faire évoluer un aéronef ancien, l'installation des câbles nécessaires implique un démantèlement partiel, problématique et coûteux, de l'appareil. Pour résoudre ces problèmes, une idée innovante a émergé chez les industriels de l'aéronautique : commencer à remplacer les réseaux filaires reliant les capteurs d'un aéronef et leur centre de décision par des réseaux sans fil. Les technologies de communication sans fil sont aujourd'hui largement utilisées dans les marchés de l'électronique de grande consommation. Elles commencent également à être déployées pour des applications industrielles comme l'automobile ou le relevé à distance de compteurs domestiques. Cependant, remplacer des câbles par des ondes représente un défi technologique considérable comme la propagation en milieu confiné, la sécurité, la sureté de fonctionnement, la fiabilité ou la compatibilité électromagnétique. Cette thèse est motivée d'une part par l'avancée non négligeable dans le milieu aérospatial que pourrait être l'établissement d'un réseau sans fil à bord d'aéronefs dans la résolution de problématique classiques comme l'allégement et l'instrumentation. Il en résulterait donc : * Une meilleure connaissance de l'environnement et de la santé de l'aéronef * Un gain sur le poids. * Un gain en flexibilité. * Un gain en malléabilité et en évolutivité. * Un gain sur la complexité. * Un gain sur la fiabilité D'autre part, étant donnée la complexité de la conception de ce réseau de capteur sans fil, il a été nécessaire d'appliquer une méthodologie évolutive et adaptée mais inspirée de l'ingénierie système. Il est envisageable, vu le nombre de sous-systèmes à considérer, que cette méthodologie soit réutilisable pour d'autre cas pratiques. Une étude aussi complète que possible a été réalisée autour de l'existant déjà établi sur le sujet. En effet, on peut en lisant ce mémoire de thèse avoir une idée assez précise de ce qui a été fait. Une liste a été dressée de toutes les technologies sans fil en indiquant leur état de maturité, leurs avantages et leurs inconvénients afin de préciser les choix possibles et les raisons de ces choix. Des projets de capteurs sans fil ont été réalisés, des technologies sans fil performantes et personnalisables ont été développées et arrivent à maturité dans des secteurs variés tels que la domotique, la santé, l'automobile ou même l'aéronautique. Cependant aucun capteur sans fil n'a été véritablement installé en milieu aérospatial car de nombreux verrous technologiques n'ont pas été levés. Fort des expériences passées, et de la maturité qu'ont prise certaines technologies, des conclusions ont été tirées des projets antérieurs afin de tendre vers des solutions plus viables. Une fois identifiés, les verrous technologiques ont été isolés. Une personnalisation de notre solution a été à envisager afin de remédier tant que faire se peut à ces points bloquants avec les moyens mis à disposition. La méthodologie appliquée nous a permis d'identifier un maximum de contraintes, besoins et exigences pour mieux focaliser les efforts d'innovation sur les plus importantes et choisir ainsi les technologies les plus indiquées.