Soutenue par le renouveau de la phagothérapie, la découverte de nouveaux bactériophages (phages) nous a permis de définir deux nouveaux genres de virus dénommés Kpp10virus et Pakpunavirus dont les mécanismes infectieux sont inconnus. Il est admis que le succès d’un cycle infectieux est notamment assuré par une réappropriation efficace des ressources de la cellule hôte, conduisant à sa transformation en « virocellule », c’est-à-dire, un organisme cellulaire exclusivement dédié à la production de particules virales. Ce travail de thèse a pour objectif d’apporter une vision globale des stratégies moléculaires utilisées par les virus appartenant aux genres Kpp10virus et Pakpunavirus (respectivement représentés par les phages PAK_P3 et PAK_P4) pour infecter le pathogène opportuniste Pseudomonas aeruginosa. Dans un premier temps, nous avons évalué leurs propriétés intrinsèques en analysant le contenu de leurs génomes, leurs spectres d’hôtes, leurs paramètres de croissance ainsi qu’en identifiant leur récepteur bactérien. Dans un second temps, une combinaison d’approches transcriptomiques et métabolomiques a permis de montrer que ces deux virus ont des programmes transcriptionnels similaires, incluant notamment une régulation temporelle de leur expression génétique et la production de transcrits antisens. De plus, ils provoquent tous deux la dégradation rapide de 90% des ARNm de l’hôte, qui sont alors remplacés par des ARNm viraux. Malgré cette dégradation, nous avons constaté que ces deux phages redirigent les voies de biosynthèse bactériennes plutôt que de provoquer une extinction totale du métabolisme cellulaire, en utilisant cependant des mécanismes différents. De plus, nous avons détecté l’activation, par l’hôte, d’une réponse commune en réponse à une infection par PAK_P3 ou PAK_P4 et avons émis l’hypothèse qu’il s’agit d’une tentative de réparation des importants dommages ARN induits par l’infection virale. Enfin, nous avons étudié les fonctions d’une protéine virale (Gp92), largement conservée chez les virus appartenant à ces deux genres et qui est produite au stade précoce du cycle infectieux. Lorsqu’elle est produite seule chez l’hôte, cette protéine altère la morphologie cellulaire et interagit avec un complexe de régulation bactérien de type sigma/anti-sigma impliqué dans la réponse au stress (appelé AlgU-MucA). Notre étude suggère un rôle potentiel de Gp92 dans l’atténuation du stress provoqué par l’infection virale. Ce manuscrit fournit un modèle de transformation d’une cellule de P. aeruginosa en « virocellule » au cours de l’infection par PAK_P3 ou PAK_P4. De plus, la comparaison des stratégies de ces deux virus, vraisemblablement issus d’un ancêtre commun, nous a permis de discuter l’évolution des mécanismes infectieux chez les phages virulents / Previous investigations in the field of phage therapy led to the discovery of two new genera of bacteriophages (phages), namely Kpp10virus and Pakpunavirus whose infection mechanisms are unknown. It is acknowledged that a successful infection is notably ensured by an effective takeover of host cell resources, leading to its transformation into a virocell, a cellular organism exclusively dedicated to the production of progeny phages.This PhD work aims to provide a comprehensive view of molecular strategies set up by Kpp10virus and Pakpunavirus (represented by phages PAK_P3 and PAK_P4, respectively) to infect the opportunist pathogen Pseudomonas aeruginosa.First, we assessed phage intrinsic properties by analyzing their genomic content, evaluating their host range and growth parameters and identifying their bacterial receptor.Then, by coupling transcriptomics and metabolomics approaches, we found that both viruses have similar transcriptional programs, with a temporal regulation of their gene expression and production of antisense transcripts. They both strikingly prompt a rapid degradation of 90% of host mRNAs, which are eventually replaced by viral RNAs. Despite this extensive degradation, we found that both phages do not shutoff host metabolism but redirect biosynthesis pathways, however through different mechanisms. In addition, we found that a common host response is elicited upon both PAK_P3 and PAK_P4 infections and hypothesized it represents an attempt of the host to repair extensive RNA damage.Finally, we investigated the functions of an early produced phage protein (Gp92), broadly conserved in both phage genera, in order to identify particular mechanisms of host subversion used by these phages. When expressed alone in the host, Gp92 alters cell morphology and interacts with the bacterial regulatory complex sigma/anti-sigma involved in stress response (namely AlgU- MucA). Our study suggests a potential role of Gp92 in alleviating the stress caused by phage infection.This manuscript provides a model of virocell transformation upon infection of P. aeruginosa by PAK_P3 or PAK_P4. In addition, by comparing their reproductive strategies, it addresses the evolution of infection mechanisms in virulent phages deriving from a common ancestor

Les composés organiques hydrophobes (HOCs), lipides et hydrocarbures, représentent une part significative de la matière organique dans l’environnement marin. Leur faible solubilité dans l’eau exige de la part des bactéries qui les dégradent des adaptations physiologiques permettant de stimuler leur transfert de masse de la phase organique vers la phase aqueuse où ils sont assimilés. La formation de biofilm à l’interface HOC-eau est l’une de ces adaptations. La bactérie marine Marinobacter hydrocarbonoclasticus (Mh), qui est capable d’utiliser un catalogue assez large de HOCs comme les alcanes, les alcools gras et les triglycérides, a été utilisée comme modèle d’étude de la formation de biofilms aux interfaces HOCs-eau. Le but de mes recherches était de : (i) mener la caractérisation fonctionnelle des gènes aupA et aupB, qui sont surexprimés en condition de biofilm sur hexadécane et (ii) dresser, par une étude de transcriptomique, une liste de gènes potentiellement impliqués dans l’adhésion et la formation de biofilm aux interfaces HOCs-eau dans le but d’appréhender les mécanismes moléculaires mis en jeu. L’étude fonctionnelle de aupA et aupB a révélé que ces deux gènes forment un opéron dont l’expression est activée par divers types de HOCs. Il a aussi été démontré qu’ils sont impliqués dans le transport de l’hexadécane et dans la formation de biofilm sur alcanes. La protéine AupA est localisée dans la membrane externe de Mh et AupB, une lipoprotéine présumée, est située dans la membrane interne. AupA appartient à une sous-famille de transporteurs FadL-like, spécifique des bactéries marines hydrocarbonoclastes (HCB). La distribution phylogénétique de l'opéron aupAB limitée aux bactéries marines ayant la capacité de dégrader les alcanes et sa présence en nombreuses copies chez certaines souches d’Alcanivorax sp. suggèrent fortement que les protéines Aup joueraient un rôle primordial dans l’adaptation des HCB à l’utilisation d’alcanes comme sources de carbone et d’énergie. L’analyse transcriptomique des cellules de Mh adhérées (après 15 min ou 3 h de contact) ou formant un biofilm aux interfaces HOCs-eau a révélé une modification importante et précoce de leur transcriptome. De nombreux gènes intervenant dans le métabolisme des HOCs, la production de polysaccharides, la synthèse d’acides aminés et de protéines ribosomales présentent une expression modulée dès 15 min d’adhésion. La surexpression des gènes de flagelle et du chimiotactisme conjointement avec celle de gènes de pili en condition d’adhésion évoquent une possible mobilité des cellules de Mh à l’interface dans les étapes précoces du développement du biofilm. De plus, il semblerait que le facteur de transcription RpoN soit impliqué dans la régulation de la formation de biofilm chez Mh et que les prophages puissent intervenir dans la structure et/ou la dispersion du biofilm. Enfin, le rôle potentiel d’un îlot génomique dans la formation de biofilm sur trioléine a été suggéré. / Hydrophobic organic compounds (HOCs), such as lipids and hydrocarbons, represent a significant part of the organic matter in the marine environment. Their low solubility in water requires from bacteria that degrade them physiological adaptations to stimulate their mass transfer from the organic to the aqueous phase where they are assimilated. Biofilm formation at the HOC-water interface is one of those adaptations. The marine bacterium Marinobacter hydrocarbonoclasticus (Mh) which is able to use a broad range of HOCs such as alkanes, fatty alcohols and triglycerides, was used as a model to study the biofilm formation at HOCs-water interfaces. The aim of my research was to (i) conduct the functional characterization of aupA and aupB genes which are overexpressed in biofilm on hexadecane, (ii) draw up a list of genes, through a transcriptomic study, that are potentially involved in adhesion and biofilm formation at HOCs-water interfaces in order to understand the molecular mechanisms involved.Functional study of aupA and aupB revealed that these two genes form an operon whose expression is activated by various types of HOCs. They have also been shown to be involved in the transport of hexadecane and in biofilm formation on alkanes. The AupA protein is localized in the outer membrane and the predicted lipoprotein AupB is located at the inner membrane. AupA belongs to a subfamily of the FadL-like transporters, specific to marine hydrocarbonoclastic bacteria (HCB). The phylogenetic distribution of the aupAB operon restricted to marine bacteria having the ability to degrade alkanes and its presence in multiple copies in somestrains of Alcanivorax sp. strongly suggest that Aup proteins play a key role in the adaptation of HCB to use alkanes as carbon and energy sources. The transcriptomic analysis of Mh cells adhering (after 15 min or 3 h of contact) or forming a biofilm at HOCs-water interfaces revealed significant and early changes in their transcriptome. The expression of many genes involved in the metabolism of HOCs, polysaccharides production, amino acids and ribosomal proteins synthesis is modulated as early as 15 min of adhesion. The overexpression of flagella and chemotaxis genes together with that of pili in adhesion condition suggest a possible motility at the interface during the early stages of biofilm development. In addition, it appears that the transcription factor RpoN is involved in the regulation of biofilm formation in Mh and that prophages could play a role in the structure and/or dispersal of the biofilm. Finally, a potential role of a genomic island in biofilm formation ontriolein was suggested

Les microARN, ARN courts non codants, jouent un rôle primordial dans la régulation post-transcriptionnelle des gènes. Une modification d'expression de ces ARN peut donc contribuer à la tumorogenèse et au développement tumoral par dérégulation de l'expression de gènes impliqués dans des processus clés du cancer. Nous avons souhaité mettre en évidence des signatures spécifiques (i) du phénotype d'invasion des méningiomes et (ii) du phénotype d'aggressivité des gliomes par étude des oligodendrogliomes (gliomes de bas grade) et glioblastomes (gliomes de haut grade). (i) Les profils d'expression des microARN dans des méningiomes invasifs montrent des différences par rapport à ceux des méningiomes non invasifs ; confirmant l'intérêt de ces explorations moléculaires pour une application diagnostique directe. (ii) Dans le cas des gliomes, plusieurs miARN ont été détectés et validés et constituent des signatures spécifiques des gliomes en comparaison aux échantillons contrôles. Certains permettent également une distinction aisée des oligodendrogliomes et glioblastomes. Des études génomiques et épigénétiques ont été menées pour rationaliser, du point de vue de la physiopathologie des cellules, les différences d'expression des miARN entre les différents tissus. Au niveau du protéome, des dérégulations d'expression de cibles des miARN identifiés ont été mises en évidence comme celles de MDH1, SIRT1, STAT3 ou PTBP1, protéines clés de la physiologie cellulaire et nous avons pu décrire des voies moléculaires pertinentes du développement tumoral des gliomes.

Depuis une quinzaine d’années, des mortalités estivales d’ormeaux européens, Haliotis tuberculata, surviennent sur le littoral breton et normand, et en structures aquacoles. Ces mortalités sont attribuées à l’espèce bactérienne Vibrio harveyi, et se produisent chez des ormeaux sexuellement matures lorsque la température de l’eau dépasse 17°C.Ce travail de thèse visait en une approche multifactorielle de l’étude de cette interaction hôte-parasite, afin de spécifier les conditions intrinsèques aux ormeaux dans le déclenchement de cette vibriose, le cycle infectieux de V. harveyi chez l’ormeau européen et le rôle de la température dans l’accomplissement de ce cycle infectieux, et enfin la réponse physiologique de l’ormeau lors d’une exposition à V. harveyi.Les principaux résultats montrent un différentiel d’expression génomique entre des ormeaux résistants et des ormeaux sensibles au cours d’une exposition à V. harveyi, attestant ainsi l’importance du statut physiologique de l’hôte dans la survie à la vibriose chez l’ormeau européen. Ce constat est supplémenté de la mise en évidence de sensibilité à cette maladie chez des ormeaux sexuellement immatures, habituellement résistants, acclimatés à 19°C et exposés à des conditions contraignantes de type manipulation. Par ailleurs, l’étude de la voie d’entrée et de la dynamique d’infection de V. harveyi chez l’ormeau européen a révélé un tropisme particulier de ce vibrion pathogène vers les tissus branchiaux dès les premières heures de contact, et son invasion dans le système circulatoire dès 24h de contact. L’étude de la réponse hémocytaire des ormeaux et du métabolisme branchial, à l’échelle moléculaire et cellulaire, lors des premières heures de contact, démontre 1/ la genèse d’un stress oxydatif au niveau des branchies d’ormeaux sensibles à la vibriose et 2/ une altération du fonctionnement des hémocytes, ce qui présume de l’une des stratégies majeures de virulence de V. harveyi. / For fifteen years, summer mortalities have been observed in wild and farmed populations of European abalone, Haliotis tuberculata, along the north French coast. These mortalities are attributed to the bacterial species Vibrio harveyi and occur in sexually mature animals, when the seawater temperature exceeds 17°C.A multifactorial approach to the study of this host-parasite interaction was done during this thesis, in order to specify the intrinsic abalone conditions in vibriosis mortalities, the infectious cycle of V. harveyi in European abalone and the role of temperature in the fulfillment of this infectious cycle, and finally the physiological response of abalone, at cellular and molecular level, when exposed to V. harveyi.The main results showed a differential gene expression between resistant and susceptible abalone during exposure to V. harveyi, indicating the importance of the physiological status of the host, in survival to vibriosis. This hypothesis is supplemented by the susceptibility of sexually immature abalone at 19°C to this disease, usually resistant, and exposed to manipulation stressor. Moreover, the study of the portal of entry and the dynamics of infection by V. harveyi in European abalone revealed a particular tropism of this vibrio pathogen for gill tissues, in the earlier hours of contact, and its invasion into the circulatory system from the first 24 hours of contact. The study of the response of abalone hemocyte and gill metabolism, at the cellular and molecular level, in the earlier hours of contact, shows 1/ a genesis of oxidative stress in gills of susceptible abalone, and 2/ an alteration of hemocyte functions, which may constitute one of the major strategies of virulence in V. harveyi.

La morphogenèse aérienne inclut des caractères de croissance, de développement et de phénologie, et conditionne fortement la valeur d'usage des Légumineuses. Parmi ces caractères, la floraison est un événement majeur du cycle de vie car elle est déterminante pour le succès reproductif. Elle correspond à la transition généralement non réversible d'un méristème végétatif produisant des feuilles et tiges, en un méristème floral. La régulation de ce phénomène morphogénétique est le fait d'un réseau complexe de signalisations. Les légumineuses cultivées ont souvent des génomes complexes. C'est le cas de la luzerne (Medicago sativa), espèce fourragère pérenne, tétraploïde et allogame ainsi que du pois (P. sativum) qui présente un génome de grande taille. Des études précises peuvent être menées sur la légumineuse modèle Medicago truncatula, espèce diploïde, annuelle, à cycle court et autogame. De nombreuses ressources génétiques et génomiques sont disponibles chez cette espèce qui possède un fort degré de synténie avec la luzerne et le pois. De plus des gènes intervenant dans le déterminisme de la date de floraison ont été décrits chez A. thaliana et chez le pois. L'objectif de la thèse est d'identifier des zones du génome et des gènes en utilisant les connaissances et outils développés chez M. truncatula, A. thaliana et P. sativum dans le déterminisme génétique de la date de floraison chez M. truncatula. Après une analyse de l'effet de la photopériode sur la date de floraison d'une gamme de lignées, une approche " gènes candidats positionnels " a été mise en oeuvre. La méthodologie employée consiste à montrer la variabilité génétique de la date de floraison en réponse à la photopériode, rechercher des QTL (Quantitative Trait Locus) de date de floraison dans trois populations connectées de lignées recombinantes, réaliser une méta-analyse QTL afin de détecter les régions conservées dans le contrôle du caractère entre populations, cartographier finement un QTL majeur et repérer les gènes candidats présents dans son intervalle de confiance. L'expression de ces gènes a été comparée pour deux lignées afin d'associer au caractère les gènes différentiellement exprimés. En chambre de culture, la date de floraison de huit lignées a été mesurée sous deux traitements : 12 heures et 18 heures d'éclairement. Les données montrent qu'il existe de la variabilité génétique pour la date de floraison entre ces huit lignées, que la floraison est plus précoce en jours longs qu'en jours courts et qu'il existe une interaction lignée x photopériode. Un QTL majeur de date de floraison a pu être repéré sur le groupe de liaison 7 dans les trois populations de lignées recombinantes expliquant de 10 à 60 % de la variabilité observée. En méta-analyse sur les trois populations, un QTL consensus a été mis en évidence ayant un intervalle de confiance de seulement 0.9 cM. La cartographie fine de ce QTL a été réalisée sur la descendance (1663 plantes) d'une plante F6 hétérozygote au QTL détecté dans la population LR4. L'intervalle du QTL ainsi détecté couvre 2.4 cM. Six gènes homologues de gènes de floraison décrits chez A. thaliana ont été identifiés dans l'intervalle de ce QTL établi par cartographie fine. Leur séquençage pleine longueur a révélé du polymorphisme entre les deux parents : pour MtCO, homologue de CONSTANS et pour MtFTLc, homologue de FT. Par contre, aucun polymorphisme n'a été détecté pour deux autres homologues de FT (MtFTLa et MtFTLb) ni pour PKS. Une analyse de l'expression différentielle par RT-PCR semi quantitative des six gènes candidats a été réalisée chez deux lignées parentales contrastées pour leur date de floraison. Seul le gène MtCO est différentiellement exprimé entre ces deux lignées ; ce gène est donc actuellement le principal candidat pour expliquer la variation du caractère révélée à ce QTL sur le chromosome7, dans ces populations.