Chaque année, de nombreux génomes bactériens sont séquencés et il devient de plus en plus évident que la participation des îlots génomiques à la plasticité bactérienne est prépondérante. Pourtant, bien que la définition même des îlots génomiques implique qu'ils aient été acquis par transfert horizontal, le mécanisme de transfert de nombre d'entre eux demeure inconnu. L'un des mécanismes employés par les îlots génomiques pour se transférer est le transfert conjugatif. Le but de ce projet de recherche était d'étudier le mécanisme de mobilisation d'une nouvelle classe d'îlots génomiques, initialement identifiés dans les genres Vibrio et Alteromonas. Les résultats obtenus ont permis la caractérisation d'un mécanisme de mobilisation inédit reposant sur la reconnaissance par un élément intégratif et conjugatif (ICE) d'une séquence similaire à son origine de transfert sur des îlots génomiques. Grâce à cette reconnaissance spécifique, ces îlots génomiques sont mobilisables par les ICE de la famille SXT/R391, retrouvés principalement chez Vibrio. Cette étude présente l'ensemble du mécanisme de mobilisation des îlots génomiques mobilisables (MGI) par les ICE SXT/R391 à partir de l'excision du chromosome de la cellule donneuse jusqu'à l'intégration dans le chromosome de la cellule réceptrice, en passant par l'initiation du transfert au niveau de l'origine de transfert et le transfert au travers du pore de conjugaison synthétisé par l'ICE. La diversité génétique de la famille des MGI a également été étudiée et apporte des précisions sur leurs rôles et leur possible origine évolutive.

Les systèmes toxine-antitoxine (TA) sont très répandus au sein des génomes bactériens. Ces opérons bicistroniques de petite taille ont été découverts sur des plasmides à bas nombre de copies. Dans ce contexte génétique, les systèmes TA confèrent un avantage sélectif à leurs molécules-hôtes en tuant les bactéries-filles qui ne les ont pas héritées par le mécanisme de tuerie post-ségrégationnelle (PSK, post-segregational killing). Ces systèmes génétiques sont également appelés modules d’addiction étant donné qu’ils rendent la descendance des bactéries qui les contiennent dépendantes de leur présence. Alors que leur rôle dans les molécules d’ADN épisomiques est relativement bien établi, le sens biologique de la présence d’homologues à ces systèmes épisomiques au sein des chromosomes bactériens est sujet à d’intenses débats. L’idée que les systèmes TA chromosomiques confèrent un avantage sélectif a été mise en évidence dans plusieurs modèles. Selon ces modèles, les systèmes TA permettent aux bactéries de mieux faire face à des conditions environnementales stressantes. Entre-temps, la compréhension de l’évolution des génomes bactériens a connu des avancées significatives. L’impressionnante capacité d’adaptation des bactéries est aujourd’hui majoritairement attribuée au transfert horizontal de gènes (THG) provoqué par les éléments génétiques mobiles (phages, plasmides, transposons…). Dans le débat du rôle des systèmes TA chromosomiques, très peu d’attention a été accordée aux relations phylogénétiques et interactions entre systèmes plasmidiques et chromosomiques co-existant au sein d’un même hôte ainsi qu’à l’impact du THG sur leur évolution. Notre travail de thèse vise à mieux comprendre la biologie des systèmes TA en tenant compte de ces paramètres. Nous nous sommes intéressés à des systèmes homologues au système plasmidique ccdF. Nous avons étudié expérimentalement les 4 systèmes ccd (ccd1, ccd2, ccd3 et ccd4) qui co-habitent au sein du chromosome d’Erwinia chrysanthemi 3937 (une bactérie phytopathogène), leurs interactions intragénomiques et les interactions de ces systèmes avec le système plasmidique ccdF. Ce cadre expérimental a mené à la construction du modèle d’anti-addiction. Ce modèle propose que certains systèmes chromosomiques puissent conférer un avantage sélectif à leurs hôtes bactériens en interférant avec le PSK médié par leurs homologues plasmidiques. Cet avantage sélectif pourrait permettre la fixation de systèmes TA latéralement acquis au sein des populations bactériennes. Nous avons également recherché de nouveaux systèmes ccd au sein des génomes bactériens afin d’avoir un aperçu de leur distribution, des contextes génétiques dans lesquels ils existent et de l’implication du THG dans leur dispersion. Les réflexions qui ont accompagné notre recherche nous ont mené à proposer une synthèse sur le rôle des systèmes TA (plasmidiques et chromosomiques). Celle-ci se nourrit des avancées qui ont été effectuées, ces dernières années, dans la compréhension de l’évolution des génomes bactériens, de la théorie hiérarchique de la sélection naturelle et des processus non-adaptatifs et contingents qui pourraient expliquer la présence et la propagation des systèmes TA au sein des génomes bactériens sans que ceux-ci en soient les agents causaux.

Les éléments intégratifs et conjugatifs (ICEs) sont des éléments génétiques mobiles bactériens largement reconnus en tant qu'importants vecteurs de la transmission des gènes de résistance aux antibiotiques. Comme tous les éléments génétiques mobiles, ils participent grandement à la plasticité génomique de leur hôte, en permettant le transfert horizontal de gènes conférant des avantages pour l'adaptation de leur hôte à différentes conditions environnementales. Les ICEs se transfèrent horizontalement par conjugaison, par un mécanisme similaire à celui emprunté par les plasmides conjugatifs. Cependant, au contraire des plasmides, les ICEs ne possèdent pas un intermédiaire circulaire extrachromosomique réplicatif : ils s'intègrent plutôt dans le chromosome de leur hôte par recombinaison site-spécifique, à la manière d'un prophage. Une conséquence de ces deux caractéristiques est qu'ils sont également transmis verticalement lors de la division cellulaire de leur hôte. Lorsque soumis à certaines conditions, les ICEs s'excisent de leur hôte sous forme d'une molécule circulaire qui est le substrat pour leur transfert conjugatif vers un nouvel hôte. Une fois transférée, la molécule de l'ICE est recircularisée et s'intègre dans le chromosome. Les ICEs de la famille SXT/R391 sont largement distribués dans les souches de Vibrio cholerae et dans les ?-protéobactéries apparentées et ont été isolées dans une diversité d'endroits géographiques. Les membres de cette famille comportent un large squelette de gènes conservés qui codent pour leurs fonctions principales d'intégration/excision, de transfert conjugatif et de régulation. À l'intérieur de ce squelette sont retrouvées des régions.variables - dont la nature et les combinaisons diffèrent d'un élément à l'autre - qui codent pour des fonctions accessoires telles les résistances aux antibiotiques. Le patron de combinaisons des régions variables entre différents ICEs a mené à l'hypothèse qu'ils sont soumis à de fréquents échanges de matériel génétique par recombinaison. L'intégration site-spécifique de tous les membres de cette famille dans le même locus chromosomique permet la coexistence de deux ICEs semblables mais non identiques dans la même cellule, ce qui fournit un substrat à la recombinaison inter-ICE et permet la formation d'éléments hybrides. Cette thèse présente l'étude d'un nouveau système de recombinaison homologue identifié dans le squelette des ICEs SXT/R391 et sa participation dans la formation d'ICEs hybrides. Ce système de recombinaison, composé de la recombinase Bet et de l'exonucléase Exo est apparenté au système de recombinaison Red du bactériophage ? et est retrouvé chez tous les membres de la famille SXT/R391. La première portion du projet a visé l'identification des déterminants génétiques impliqués dans la formation d'hybrides. Les résultats obtenus démontrent que les ICEs hybrides peuvent être formés par trois voies différentes : i) Bet/Exo, d'une manière indépendante de RecA, ii) RecA et iii) Bet/Exo et RecA, de manière coopérative. Les résultats démontrent également que l'excision des éléments du chromosome ainsi que leur transfert conjugatif vers une nouvelle cellule ne sont pas nécessaires pour former des hybrides. Cette portion du projet met en évidence que les ICEs de la famille SXT/R391 sont capables de promouvoir leur propre diversité à l'aide du système de recombinaison homologue RecA-indépendant qu'ils codent. La deuxième partie du projet s'est portée sur la régulation de l'expression du système de recombinaison Bet/Exo. Les résultats obtenus démontrent que la transcription des gènes de recombinaison est induite en présence d'agents causant des dommages à l'ADN, par le biais des activateurs de transcription de l'ICE, SetC et SetD. Ces activateurs sont sous le contrôle du répresseur principal SetR, dont la répression est levée par les conditions qui induisent la réponse SOS de l'hôte, et sont responsables de l'expression concertée des gènes d'intégration/excision et de transfert conjugatif. Bien que la transcription des gènes de recombinaison soit fortement induite en présence d'agents induisant la réponse SOS, l'analyse de leur profil traductionnel démontre que leur traduction est fortement régulée. Des atténuateurs de traduction putatifs positionés en amont de Bet et Exo pourraient être responsables de ce niveau additionnel de régulation. L'analyse de l'organisation génétique du locus de recombinaison a mis en évidence que bet et exo font partie d'un opéron polycistronique comprenant 12 autres gènes du squelette conservé des ICEs SXT/R391, dont les fonctions ne sont pas connues. Finalement, une analyse in silico visant à identifier tous les systèmes de recombinaison apparentés au sein des génomes séquencés de bactéries, plasmides et virus a permis de démontrer qu'un nombre important de ces systèmes existent chez une diversité d'espèces bactériennes appartenant à des taxons éloignés. Bien que la majorité de ces systèmes soient codés par des bactériophages, plusieurs sont retrouvés sur des plasmides conjugatifs. L'ensemble des résultats présentés dans cette thèse permet une meilleure compréhension de l'évolution des éléments génétiques mobiles bactériens, et plus particulièrement des éléments intégratifs et conjugatifs de la famille SXT/R391.

dans lesquelles les rétrotransposons jouent un rôle moteur. Dans ce cadre, nous nous sommes fixé trois objectifs de travail : 1) améliorer notre connaissance des relations phylogénétiques au sein du genre Lupinus (Fabaceae) par l'utilisation de nouveaux marqueurs nucléaires (ARNr-ETS et SymRK), 2) évaluer par amplification et par hybridation in situ la diversité, l'abondance et le rôle des rétrotransposons Ty1/copia et Ty3/gypsy dans les variations de taille de génome des lupins, et 3) séquencer, annoter et comparer une première région génomique disponible pour un lupin avec les régions homologues d'autres fabacées. La phylogénie obtenu améliore notre compréhension de l'histoire évolutive des lupins, etmet en évidence des schémas de variation de taille de génome différents d'une lignée à l'autre. Les analyses de rétrotransposons révèlent que les éléments copia et gypsy contribuent de façon plus significative aux différences de taille de génome chez les lupins méditerranéens que chez les lupins africains et suggèrent différents modes et mécanismes d'évolution de la taille des génomes au sein du genre. À l'échelle locale (région du gène SymRK), nous confirmons la forte implication de ces éléments qui représentent 25% de la région analysée chez Lupinus angustifolius.

Les systèmes toxine-antitoxine sont divisés en trois classes suivant la nature et le mode d’action de l’antitoxine. Ils sont fortement représentés au sein du règne bactérien et se trouvent sur des éléments génétiques mobiles qu’ils stabilisent dans la population bactérienne, mais aussi sur les chromosomes bactériens où leur fonction n’a pas encore été établie avec certitude. Au cours de ce travail, nous avons étudié les systèmes toxine-antitoxine bactériens de classe II, qui sont généralement composés de deux gènes organisés en opéron. Le premier gène code pour une antitoxine qui antagonise l’activité de la toxine, le produit du second gène. L’antitoxine, en complexe avec la toxine, est également capable de réguler l’expression de l’opéron en se fixant au promoteur de l’opéron. Lors du commencement de cette étude, les systèmes toxine-antitoxine étaient divisés en 10 familles sur base des similarités de séquences partagées par les toxines. A chaque famille de toxine était associée une famille d’antitoxine. <p>\ / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Nos connaissances sur la diversité virale associée aux micro-organismes présents dans les sources hydrothermales océaniques profondes restent encore limitées. Seules quelques études concernant l’abondance virale et l’impact de ceux-ci sur la mortalité microbienne dans ces écosystèmes sont disponibles. En effet, seuls 6 bactériovirus et 2 archéovirus provenant de ces écosystèmes ont été caractérisés à l’heure actuelle. Les deux archéovirus infectent des archées anaérobies hyperthermophiles appartenant à l’ordre des Thermococcales et ont été décrits au laboratoire.Afin d’étendre nos connaissances sur la diversité virale associée aux micro-organismes colonisant ces environnements, il a été décidé d’élargir les recherches à l’ordre bactérien des Thermotogales. Cet ordre bactérien est composé de bactéries chimio-organotrophes anaérobies en majorité thermophiles ou hyperthermophiles. De nombreux transferts latéraux de gènes ont contribué à l’histoire évolutive des Thermotogales supposant une forte implication des virus dans celle-ci. Ces travaux de thèse ont permis la caractérisation fonctionnelle et génomique de deux nouveaux siphovirus, MCV1 et MCV2, infectant deux souches de Marinitoga camini. Ces souches ont été isolées de deux sites hydrothermaux profonds (Menez Gwen et Lucky Strike) au niveau de la dorsale médio-atlantique. Ces virus mettent en oeuvre un cycle lysogénique avec une production basale sans induction relativement haute (>107 virions/ml). Une comparaison de ces deux génomes viraux à celui de MPV1, virus précédemment isolé de Marinitoga piezophila, a été réalisée, révélant la présence de nombreuses similarités. Un core genome de 35 ORFs partagé par ces trois génomes a été identifié, incluant des protéines impliquées dans le métabolisme de l’ADN, l’assemblage des virions et le cycle lysogénique. Des protéines hypothétiques ont aussi été identifiées parmi ces gènes communs, elles portent donc probablement des fonctions importantes pour ces bactériovirus. Par ailleurs, 60% des gènes de ces virus ayant une correspondance dans les bases de données, après exclusion des Thermotogales, partagent des similarités avec lesFirmicutes et les bactériovirus qui leurs sont associés. Le génome d’une autre Thermotogales, Thermosipho sp. AT1244-VC14 a été étudié ainsi que son système CRISPR-cas. Ces résultats indiquent que cette souche, qui porte un système CRISPR-cas qui semble complet et fonctionnel, a probablement déjà été infectée par MCV1, MCV2 ou un virus similaire. Ces travaux permettent d’étendre nos connaissances sur les virus portés par les bactéries du phylum Thermotogae, encore peu décrits à ce jour. Les éléments génétiques mobiles associés à ce phylum sont particulièrement intéressants car ils ont probablement eu un impact important dans l’évolution de ces communautés microbiennes ainsi que dans leur adaptation aux conditions physico-chimiques extrêmes et fluctuantes présentes dans les écosystèmes qu’elles colonisent. / Our knowledge of the viral diversity associated to microorganisms inhabiting the deep-sea hydrothermal vents is still limited. Only a few studies have focused on viral abundance and impact on microbial mortality within these ecosystems. A limited number of viruses (6 bacterioviruses and 2 archaeoviruses) were isolated from these environments and characterized. Two viruses associated to hyperthermophilic anaerobic Archaea, from the Thermococcales order, have been described in our laboratory. In order to deepen our knowledge on the viral diversity of these extreme environments, we have extended our investigation to the bacterial order of Thermotogales. This order is composed of anaerobic chemoorganotrophic bacteria that are, for the most part, hyper/thermophilic. Numerous lateral gene transfers have contributed to the evolutionary history of the Thermotogales, implying the potential involvement of viruses. Here, we will report the characterization of two new siphoviruses MCV1 and MCV2 that infect two strains of Marinitoga camini. Those bacterial strains were isolated from two deep-sea hydrothermal vents sites (Menez Gwen and Lucky strike) in the Mid Atlantic Ridge. These viruses are temperate with a high basal production of virions (>107 virions/mL). Comparative genomics with MPV1, a virus isolated from M. piezophila, was performed and show that those bacterioviruses share numerous similarities. A set of “core genes” shared by all these three viruses was identified and includes proteins involved in DNA metabolism, head and tail assembly and lysogenic cycle. Shared hypothetical proteins were also identified, suggesting that these unknown proteins probably provide important functions for these viruses. Interestingly, for genes with blastp matches in Genbank, over 60% have their top matches, outside the Thermotoga, to genes from Firmicutes and bacterioviruses associated to Firmicutes. We also analyzed the genome of Thermosipho sp. 1244 and studied his CRISPR-cas system. Our results indicated that thisThermosipho strain, with a complete and functional CRISPR-cas system, had already been infected by MCV1, MCV2 or a similar virus. The analyses presented here extend our knowledges about these newly discovered viruses in the deeply branching bacterial phylum Thermotogae. This bacterial order and associated mobile genetic elements are significant for addressing long-term evolutionary adaptation to fluctuant and extreme physicochemical conditions.

Les bactéries sont des organismes extrêmement sociaux, qui présentent de multiples comportements de coopération. De plus, les génomes bactériens sont caractérisés par la présence de nombreux éléments génétiques mobiles, tels que les plasmides. Ces éléments mobiles sont la cause de transferts génétiques horizontaux, et jouent un rôle important dans l'évolution bactérienne. La coopération et le transfert horizontal ont tous deux des conséquences importantes sur la santé humaine: des comportements coopératifs sont souvent à l'origine de propriétés de virulence chez les bactéries pathogènes, et le transfert horizontal entraîne la dissémination de gènes de résistance aux antibiotiques. L'évolution du transfert horizontal a jusqu'ici été analysée essentiellement en termes de bénéfices infectieux apportés à des éléments génétiques égoïstes. Cependant, le taux de transfert des plasmides est extrêmement variable et partiellement contrôlé par les gènes des bactéries hôtes, suggérant une co-évolution complexe entre hôtes et plasmides. De plus, les plasmides sont particulièrement riches en gènes liés à des comportements coopératifs, et semblent donc jouer un rôle-clé dans les phénomènes de socialité bactérienne. Ce travail porte sur la coévolution entre mobilité génétique et socialité chez les bactéries. Nous analysons ici les pressions de sélection agissant sur le transfert de plasmides et la production de biens publics, à l'aide de modèles mathématiques et d'un système synthétique que nous avons construit chez Escherichia coli, dans lequel nous pouvons contrôler indépendamment la coopération et la conjugaison. Dans un premier temps, nous montrons expérimentalement que le transfert horizontal favorise le maintien de la coopération dans une population structurée, en augmentant la sélection de parentèle agissant au niveau des gènes transférés. Dans un second temps, nous montrons expérimentalement et théoriquement que l'échange génétique lui-même peut être sélectionné: les bactéries transférant des plasmides codant pour des biens publics sont favorisées dans une population structurée. Le transfert de gènes codant pour des biens privés peut également être sélectionné, à condition que ce transfert s'effectue entre bactéries apparentées. Finalement, ces interactions entre transfert horizontal et coopération peuvent mener à une association entre allèles de coopération et de transfert, expliquant la fréquence élevée de gènes sociaux situés sur des plasmides.Ces résultats permettent de mieux comprendre le maintien de comportements coopératifs chez les bactéries, et suggèrent des moyens de cibler certains cas de virulence bactérienne. / Bacteria are social organisms which participate in multiple cooperative and group behaviours. They moreover have peculiar genetic systems, as they often bear mobile genetic elements like plasmids, molecular symbionts that are the cause of widespread horizontal gene transfer and play a large role in bacterial evolution. Both cooperation and horizontal transfer have consequences for human health: cooperative behaviours are very often involved in the virulence of pathogens, and horizontal gene transfer leads to the spread of antibiotic resistance. The evolution of plasmid transfer has mainly been analyzed in terms of infectious benefits for selfish mobile elements. However, chromosomal genes can also modulate horizontal transfer. A huge diversity in transfer rates is observed among bacterial isolates, suggesting a complex co-evolution between plasmids and hosts. Moreover, plasmids are enriched in genes involved in social behaviours, and so could play a key role in bacterial cooperative behaviours. We study here the coevolution of gene mobility and sociality in bacteria. To investigate the selective pressures acting on plasmid transfer and public good production, we use both mathematical modelling and a synthetic system that we constructed where we can independently control public good cooperation and plasmid conjugation in Escherichia coli. We first show experimentally that horizontal transfer allows the specific maintenance of public good alleles in a structured population by increasing relatedness at the gene-level. We further demonstrate experimentally and theoretically that this in turn allows for second-order selection of transfer ability: when cooperation is needed, alleles promoting donor and recipient abilities for public good traits can be selected both on the plasmid and on the chromosome in structured populations. Moreover, donor ability for private good traits can also be selected on the chromosome, provided that transfer happens towards kin. The interactions between transfer and cooperation can finally lead to an association between transfer and public good production alleles, explaining the high frequency of genes related to cooperation that are located on plasmids. Globally, these results provide insight into the mechanisms maintaining cooperation in bacteria, and may suggest ways to target cooperative virulence.

Des éléments mobiles de type 2 ont été mis en évidence chez Ophiostoma ulmi et O. novoulmi, agents pathogènes de la maladie hollandaise de l'orme. Dans un premier temps, ces transposons à ADN, nommés OPHIOl, OPHI02 et OPHI03, ont été subséquemment caractérisés, tant au niveau structural qu'au niveau de leur répartition dans les espèces concernées. L'étude approfondie de leur séquence a permis de faire ressortir des mutations particulières de type RIP (Repeat induced point mutations) uniquement présentes chez OPHI03. Ces dernières, ont par ailleurs, permis de mettre au point une nouvelle technique de visualisation de ce type de mutations (CTS visualizatiori), applicable à l'ensemble de ces éléments mobiles. Dans un second temps, la mobilité & OPHIOl et OPHI02 a fait l'objet d'une étude détaillée. Grâce à divers stress abiotiques, nous avons démontré que ces éléments sont mobiles au sein des génomes des champignons responsables de la maladie hollandaise de l'orme. En dernier lieu, des analyses bioinformatiques ont permis de mettre en évidence des zones de sélection positive au sein de domaines précis des transposases, l'enzyme requise pour la mobilité d'OPHIOl et d'OPHI02. L'ensemble de ces résultats a permis d'accroître la connaissance des TE ainsi que d'essayer de comprendre la dynamique complexe existant entre les transposons et leurs génomes hôtes. / Type 2 mobile elements were detected in Ophiostoma ulmi and O. novo-ulmi sp., the causal agents of the Dutch elm disease. Firstly, the structure and the distribution in Ophiostoma species of these DNA transposons, named OPHIOl, OPHI02 and OPHI03, were characterized. A precise analysis of their sequence demonstrated some particular RIP mutations (Repeat induced point mutations) in the case of OPHI03. These mutations allowed us to develop a new visualization (CTS visualization) for these types of mutations, applicable to ail mobile elements. Secondly, the mobility of OPHIOl and OPHIOl was the main investigation of a detailed study. We demonstrated that abiotic stresses have a direct impact on the induction of mobility of the transposons within Ophiostoma sp. To finish our investigation, bioinformatics analyses were performed on OPHIOl and OPHIOl (considered to be active transposons) and allowed the presence of regions under positive selection inside the transposase (enzyme required for their mobility). Taken together, these results lead to a better understanding of a part of the complex dynamics that links mobile elements to their host genomes.

Le transfert horizontal participe à l'évolution rapide des génomes bactériens. Les éléments intégratifs et conjugatifs (ICE) sont des îlots génomiques capables de se transférer par conjugaison vers une bactérie receveuse. Streptococcus agalactiae est une bactérie pathogène opportuniste qui est à l'origine de problèmes sanitaires et économiques majeurs. Des études ont révélé la présence de nombreux ICE chez cette espèce, notamment à l'extrémité 3' d?un gène codant un ARNtLys. La fonctionnalité de l'ICE intégré à ce locus chez la souche 515 de S. agalactiae a été démontrée. Les fonctions véhiculées par ICE_515_tRNALys et pouvant conférer un avantage adaptatif ont été caractérisées et leur transfert vers d'autres espèces a été évalué. Les résultats ont montré que l'ICE confère à S. agalactiae des propriétés d'adhésion à l'hôte et de formation de biofilm et pourrait être impliqué dans l'agrégation cellulaire. Un antigène I/II codé par l'ICE est impliqué dans des phénotypes d'adhésion. De plus, un nouveau facteur co-hémolytique de type CAMP, codé par l'ICE et qui pourrait être impliqué dans la virulence et la survie des souches, a été caractérisé. La fonctionnalité de ces facteurs de virulence chez des espèces bactériennes pathogènes et non pathogènes a été établie. Les travaux ont également révélé la prévalence et la dynamique évolutive des ICE appartenant à la famille d'ICE_515_tRNALys et des fonctions adaptatives codées par ces éléments chez plusieurs espèces de streptocoques. En conclusion, les ICE de la famille d'ICE_515_tRNALys représentent des vecteurs de traits phénotypiques importants pour la virulence et la survie chez les streptocoques / Horizontal gene transfer is a rapid mechanism of evolution. Integrative and conjugative elements (ICEs) are genomic islands which can transfer by conjugation to recipient bacteria. Streptococcus agalactiae is a human and animal opportunistic pathogen that is responsible for major health and economic problems. Studies revealed the presence of numerous ICEs in S. agalactiae, in particular at the 3' end of a tRNALys encoding gene. The functionality of the element present in strain S. agalactiae 515 was demonstrated and was thus chosen as a model for this study. This work focused on the characterization of adaptive and virulence functions encoded by ICE_515_tRNALys and their transfer to other species. Results indicated that this ICE confers adhesion properties to host, increases biofilm formation and may be involved in cell aggregation. A new protein belonging to the antigens I/II family is involved in fibronectin binding and contributes to the biofilm phenotype. In addition, a new co-hemolytic CAMP factor encoded by ICE_515_tRNALys, which could be involved in virulence and bacterial survival, was identified and characterized. These virulence factors are functional in other bacterial species. This work also revealed the prevalence and evolutionary dynamics of ICE belonging to the family of ICE_515_tRNALys and adaptive functions encoded by these elements in several species of streptococci. In conclusion, ICEs of the ICE_515_tRNALys family represent vectors of phenotypic features important for virulence and survival in streptococci

Les éléments intégratifs conjugatifs (ICE) sont des éléments génétiques mobiles se transférant horizontalement d’une bactérie à une autre. Les ICE sont porteurs de gènes adaptatifs pouvant significativement améliorer le fitness de la bactérie hôte et permettre son adaptation à de nouvelles niches écologiques. Lors de ces travaux, des ICE apparentés à ICESt3 ont été retrouvés chez la bactérie commensale et pathogène opportuniste Streptococcus salivarius. Les analyses in silico réalisées ont démontré la diversité des ICE de cette famille, notamment au niveau de leurs modules de recombinaison, de régulation mais aussi de leurs gènes adaptatifs potentiellement mis à disposition de la communauté microbienne orale et digestive de l’Homme. La fonctionnalité de deux de ces ICE a été mise en évidence expérimentalement à travers l’évaluation de la capacité de ces éléments à se transférer intra- et inter-spécifiquement. Ces travaux ont également permis l’identification de facteurs d’hôte influençant la mobilité d’ICESt3, révélant ainsi l’importance, pour le transfert et l’acquisition de cet ICE, des molécules de surface telles que les lipoprotéines, les acides téichoïques et les exopolysaccharides. En conclusion, il a été démontré que les éléments de la famille ICESt3 participent à l’évolution du génome chez différentes espèces de streptocoques et aux échanges génétiques entre bactéries issues de l’alimentation et bactéries de la flore digestive humaine. Enfin, ces travaux ont contribué à une meilleure compréhension des mécanismes et des facteurs d’hôte influençant la mobilité de ces éléments génétiques mobiles / Integrative Conjugative Elements (ICEs) are mobile genetic elements that can be horizontally transferred from a bacterium to another, eventually regardless of the species or any other classification, allowing them to benefit from a broad host spectrum. ICEs can carry adaptive genes that can significantly improve the bacterial fitness and allow its adaptation to new ecological niches. In this work, ICEs related to ICESt3 were found in the commensal and opportunistic pathogen Streptococcus salivarius. In silico analysis highlighted the diversity of the ICESt3 family within this species, especially concerning their recombination and regulation modules, but also their adaptive genes likely available for the oral and digestive microbial community of the human host. The functionality of two ICEs found in S. salivarius was experimentally confirmed through their ability to transfer in intra- and interspecific manners. This work also allowed the identification of host factors affecting ICESt3 mobility, and revealed the importance, for the transfer and the acquisition of this ICE, of cell surface molecules such as lipoproteins, teichoic acids and exopolysaccharides. In conclusion, this thesis allowed expanding the knowledge regarding the mobile genetic elements of the ICESt3 family. This work demonstrated that these elements contribute to genome evolution of different streptococci species and gene exchanges between bacteria originated from food and the human gut flora. Finally, this study contributes to a better comprehension of the mechanisms and host factors influencing the mobility of these mobile genetic elements