En augmentant la distribution des ressources dans l'espace, la fragmentation du paysage contraint le mouvement des organismes. Deux types de stratégies adaptatives antagonistes ont été mises en évidence en réponse à cette pression : une diminution ou une augmentation de la propension et de la capacité des organismes à se déplacer. La majorité de la littérature traite de la diminution des mouvements en réponse à la fragmentation du paysage. En étudiant un organisme contraint de traverser la matrice pour achever son cycle de vie (i.e. Bufo bufo), je me suis intéressée à la stratégie d'augmentation et d'optimisation des mouvements en réponse à la fragmentation. Peu d'études permettent de conclure sur l'existence de plasticité phénotypique, d'effets maternels ou d'évolution des traits liés au mouvement en réponse à la fragmentation. J'ai ainsi inclus dans ma démarche expérimentale des élevages en conditions standardisées afin d'étudier l'évolution des caractéristiques du mouvement en réponse à la fragmentation. Plus précisément, j'ai étudié l'évolution des capacités de navigation en m'intéressant à la vitesse dévolution, à la base magnétique et à l'influence de l'orientation vectorielle sur la dispersion. Je me suis également intéressée à l'évolution du comportement exploratoire en réponse à la fragmentation / Landscape fragmentation increases resource distribution and constrains animal movements. Two kinds of adaptive strategy have been revealed in response to this selective pressure: an increase or a decrease of animal capacity and propensity to move. I studied the resistance strategy (i.e. increase of movements) which is poorly documented in the literature. To do so I focused on an organism facing the need to cross the matrix to achieve its life cycle (Bufo bufo). Only a few studies enable to disentangle phenotypic plasticity, maternal effect and evolution of movement characteristics. I used common garden rearing and cross-breeding experiments in order to focus on the evolutionary dimension of movement characteristics changes induced by landscape fragmentation. More precisely, I studied the evolution of navigation capacities by focusing on vector orientation, its evolutionary rate, its genetic basis, its magnetic basis and its influence on dispersal. I also studied the evolution of the exploratory behaviour in response to landscape fragmentation and searched for convergent evolution of this behaviour

Les furocoumarines sont des composés phénoliques impliqués dans la défense contre les herbivores. Ces molécules sont majoritairement décrites dans quatre familles botaniques, notamment les Rutaceae, dont font partie les agrumes. Ces molécules sont phototoxiques ce qui peut poser des problèmes pour leur utilisation comme par exemple en cosmétique ou en phytothérapie. D’autre part, en cas d’ingestion par exemple via la consommation de jus de certains agrumes, elles ont responsables de l’inhibition d’enzymes de détoxication comme le CYP3A4 humain. Cela peut conduire à des surdosages médicamenteux connus sous le nom d’Effet Pomelo. Ce travail de thèse a consisté à réfléchir et à développer, des outils qui permettront de générer de manière ciblée des variétés de pomelo qui ne produisent plus de furocoumarines. Nous avons abordé l’ensemble des étapes essentielles pour la mise en place d’une stratégie global : i) des méthodes reproductibles ont été développées pour la production de protoplastes et de cultures cellulaires de pomelo Star Ruby ; ii) des conditions de transformation de protoplastes par électroporation ont également été mises au point ; iii) finalement, pour inhiber de manière spécifique la voie de biosynthèse des furocoumarines, nous avons choisi de mettre en œuvre une approche d’édition de génome en utilisant une méthodologie CRISPR/Cas9. La mise au point de la méthode a été réalisée avec un gène codant pour une umbelliferone 6-dimethylallyl transférase. Les résultats obtenus indiquent que la stratégie est envisageable. Pour renforcer la stratégie CRISPR/Cas9, nous avons mis en œuvre une démarche d’identification de gènes cibles additionnels. En utilisant une approche de data mining de bases de données génomiques et transcriptomiques nous avons identifié 18 séquences candidates, potentiellement impliquées dans la voie de biosynthèse des furocoumarines. L’expression hétérologue des protéines correspondantes et leur caractérisation fonctionnelle a permis de montrer que CYP706J12 est en mesure de métaboliser l’hérniarine, une coumarine. Ce résultat apporte des éléments pour émettre des hypothèses sur l’évolution convergente de la synthèse des coumarines et des furocoumarines chez les végétaux supérieurs. / Furanocoumarins are phenolic compounds involved in defense against herbivores. These molecules are mainly described in four botanical families. Rutaceae, one of those families, includes Citrus species. Furanocoumarins are phototoxic compounds, which can be problematic for their use in cosmetics or in phytotherapy. Furanocoumarin ingestion via citrus juice consumption, may inhibit human enzymes of detoxification, such as human CYP3A4. This can lead to drug overdoses known as the “Grapefruit Juice Effect”. This work consisted in the development of tools that will allow to generate new varieties of pomelo that no longer produce furanocoumarins by targeted genome edition. We have covered the essential steps for the implementation of a global strategy: i) reproducible methods have been developed for the production of protoplasts and cell cultures of Star Ruby grapefruit; ii) conditions for protoplast transformation by electroporation have also been developed; iii) finally, to specifically inhibit the furanocoumarin biosynthetic pathway, we chose to implement a genome editing approach using a CRISPR / Cas9 methodology. The development of the method was carried out with a gene encoding umbelliferon 6-dimethylallyltransferase. The results obtained indicate that the strategy is feasible. To strengthen the CRISPR / Cas9 strategy, we implemented a method to identify additional target genes. Using a data mining approach of available genomic and transcriptomic databases we identified 18 candidate sequences potentially involved in the furanocoumarin biosynthetic pathway. Heterologous expression of the corresponding proteins and their functional characterization made it possible to show that CYP706J12 is able to metabolize herniarin (a coumarin). This result provides elements to hypothesize about the convergent evolution of coumarin and furanocoumarin synthesis in higher plants.

Les antibiotiques β-lactamines sont parmi les médicaments antimicrobiens les plus anciens et les plus utilisés. L'enzyme bactérienne β-lactamase hydrolyse l'antibiotique β-lactame en cassant la structure de base "anneau β-lactame". Pour identifier les nouvelles β-lactamases, une étude complète a été réalisée dans diverses bases de données biologiques telles que Human Microbiome Project, env_nr et NCBI nr. L'analyse a révélé que les séquences ancestrales putatives et les recherches de profil HMM jouaient un rôle important dans l'identification de la base de données homologue et métagénomique à distance dans l'enzyme β-lactamase existante comme matière noire. Les larges analyses phylogénétiques des β-lactamases existantes et nouvellement identifiées représentent les nouveaux clades dans les arbres. En outre, l'activité d'hydrolyse des antibiotiques β-lactamines de séquences nouvellement identifiées (provenant d'archées et d'humains) a été étudiée en laboratoire, ce qui montre l'activité de la β-lactamase. La deuxième phase de l'étude a été entreprise pour examiner l'évolution fonctionnelle des β-lactamases. Premièrement, des séquences de protéines ß-lactamase 1155 ont été extraites de la base de données ARG-ANNOT et des valeurs CMI la littérature correspondante. Les résultats ont révélé que l'activité fonctionnelle de la β-lactamase évoluait de manière convergente au sein de la classe moléculaire. La troisième phase de cette thèse représente le développement d'une base de données intégrative de β-lactamases. La base de données publique actuelle de β-lactamases a des informations limitées, par conséquence, une base de données intégrative a été développée. / The β-lactam antibiotics are one of the oldest and widely used antimicrobial drugs. The bacterial enzyme β-lactamase hydrolyzes the β-lactam antibiotic by breaking the core structure “β-lactam ring”. To identify the novel β-lactamases a comprehensive investigation was performed in different biological databases such as Human Microbiome Project, env_nr, and NCBI nr. The analysis revealed that putative ancestral sequences and HMM profile searches played a significant role in the identification of remote homologous and uncovered the existing β-lactamase enzyme in the metagenomic database as dark-matter. The comprehensive phylogenetic analyses of extant and newly identified β-lactamase represent the novel clades in the trees. Further, the β-lactam antibiotic hydrolysis activity of newly identified sequences (from archaea and human) was investigated in laboratory, which shows β-lactamase activity.The second phase of the investigation was undertaken to examine the functional evolution of β-lactamases. First, 1155 β-lactamase protein sequences were retrieved from ARG-ANNOT database and MIC values from the corresponding literature. The results revealed that the functional activity of β-lactamase evolved convergently within the molecular class.The third phase of this thesis presents development of an integrative β-lactamase database. The existing public database of β-lactamase has limited information, therefore, an integrative database was developed.

Les coumarines et furocoumarines sont des phytoalexines synthétisées par certaines familles de plantes (ex : Rutacées dont font partie les agrumes), pour se défendre contre les bioagresseurs. Les furocoumarines peuvent être toxiques pour l’homme, lorsqu’elles sont combinées à certains médicaments : c’est l’effet pomelo. Aujourd’hui, la plupart des cytochromes P450 impliqués dans la synthèse des furocoumarines chez les Apiacées, ont déjà été caractérisés. En revanche, malgré l’importance économique des agrumes, nous en savons très peu sur la voie de biosynthèse des coumarines et furocoumarines chez ces plantes. Dans ce travail, nous avons créé, optimisé et validé une méthode d’analyse en chromatographie liquide à ultra haute performance couplée à un spectromètre de masse (UPLC-MS), pour identifier et quantifier 28 coumarines et furocoumarines dans la peau et la pulpe d’agrumes. Cette méthode nous a permis de chémotyper 62 variétés d’agrumes, distinguées par leur faible ou forte capacité de production de ces composés. En parallèle, un travail de bioinformatique sur des banques publiques d’ADN génomique d’agrumes, a permis d’identifier sept gènes présentant de fortes homologies de séquences avec ceux intervenant dans la synthèse des furocoumarines chez Pastinaca sativa (CYP71) et chez Arabidopsis thaliana (CYP82). Une analyse quantitative de leur niveau d’expression chez des agrumes, a montré que quatre d’entre eux étaient plus fortement exprimés chez les fruits fortement producteurs de coumarines et furocoumarines. Le clonage de ces gènes et leur expression hétérologue chez la levure, a révélé la fonction de CYP82D64 de pomelo et de Combava, qui hydroxyle la xanthotoxine pour donner la 5-hydroxy-xanthotoxine. La synthèse des coumarines et furocoumarines chez les agrumes, ainsi mieux appréhendée, nous a permis de proposer un schéma de sélection variétale visant à abaisser les taux de ces composés chez les Citrus. Nous avons aussi montré l’évolution convergente des CYP71 et CYP82 dans leur synthèse chez les Apiacées et les Rutacées respectivement. La découverte du premier cytochrome P450 de Citrus intervenant dans la production de ces composés, ouvre de nouvelles perspectives quant à l’élucidation de leur voie de biosynthèse chez les agrumes / Coumarins and furanocoumarins are phytoalexines synthesized by some plant families (e.g. Rutaceæ that include citrus), to defend themselves against bioaggressors. Furanocoumarins can be toxic for humans, when combined with some drugs: this is the grapefruit juice effect. Nowadays, most of the cytochrome P450s involved in the furanocoumarin synthesis in Apiaceæ, have already been characterized. However, despite the economical importance of citrus, a little is known about the coumarins and furanocoumarins pathway in these plants. In this work, we created, optimized and validated an analytical method by ultra high performance liquid chromatography coupled with mass spectrometry (UPLC-MS), to identify and quantitate 28 coumarins and furanocoumarins in citrus peel and pulp. This method allowed us to chemotype 62 citrus varieties, distinguished by their low or high capacity to produce these compounds. In parallel, a bioinformatic work on public banks of genomic DNA from citrus, allowed to identify seven genes with high sequence homologies with those involved in the synthesis of furanocoumarins in Pastinaca sativa (CYP71) and in Arabidopsis thaliana (CYP82). A quantitative analysis of their expression level in citrus showed that four of them were more expressed in high coumarins and furanocoumarins producing fruits. The cloning of these genes and their heterologous expression in yeast, revealed the function of grapefruit and Combava CYP82D64, which catalyzes the hydroxylation of xanthotoxin in 5-hydroxy-xanthotoxin. The synthesis of coumarins and furanocoumarins in citrus, then better apprehended, allowed us to propose a breeding scheme aiming at decreasing the levels of these compounds in Citrus. We also showed the convergent evolution of CYP71 and CYP82 in their synthesis in Apiaceæ and in Rutaceæ respectively. The discovery of the first cytochrome P450 from Citrus involved in the production of these compounds, opens up new prospects for the elucidation of their biosynthetic pathway in citrus