Les génomes des espèces aviaires ont des caractéristiques particulières comme la structure des chromosomes et le contenu en séquences répétées. En effet, alors que dans les génomes vertébrés, la proportion de répétitions dans le génome varie de 30 à 55 %, dans les espèces aviaires, cette proportion est plus faible et varie de 8 à 10 %. L’annotation du contenu répété est le plus souvent réalisée avec le programme RepeatMasker qui s’appuie généralement sur la banque de séquences répétées Repbase. Ce genre de méthode repose uniquement sur la séquence des éléments transposables connus. De fait, ce programme n’est pas en mesure de détecter de nouvelles séquences répétées, et la qualité de l’annotation sera donc dépendante de la banque de séquences d’éléments transposables utilisée. De plus en plus d’études montrent que les éléments transposables jouent un rôle dans le fonctionnement du génome et peuvent influer sur l’expression des gènes. Il est donc primordial que l’annotation de ces séquences soit la plus complète possible. Au cours de ma thèse a été mise en place une stratégie d’annotation des séquences répétées que nous avons élaborée et appliquée à un génome de grande taille, celui de la poule rouge de jungle. L’annotation ainsi obtenue m’a permis d’étudier l’organisation du génome de cette espèce au travers de ses séquences répétées et éléments transposables. / The genomes of avian species have special features such as the structure of chromosomes or their content in repeated sequences. Indeed, compared to vertebrate genomes in which the amount of repetitions varies from 30 to 55%, it is lower in avian species and varies from 8 to 10%. The annotation of repeated content is most often done with the RepeatMasker program that is generally use the Repbase database of repeated sequences. This kind of approach is based solely on the sequence of already known transposable elements. In fact, this program is not able to detect new repeats and in consequence produced annotations with a quality that depends on the sequences of transposable elements used. More and more studies show that transposable elements play a role in the functioning of the genome and can influence gene expression. It is therefore essential that the annotation of these sequences is as complete as possible. There are many programs using methods for detecting de novo transposable elements, either by searching for characteristic structures, or by comparing the genome against itself. However, no standard strategy of annotation for repeated sequences have been defined yet. My thesis aims to set-up a standard strategy of annotation for repeated sequences that was applied to a large genome, that of the red jungle fowl. The obtained annotation allowed me studying the genome organization in this species through its repeated sequences and transposable elements.

Les virus du genre Begomovirus (famille Geminiviridae) sont fréquemment détectés en association avec des ADN satellites appelées alphasatellite et betasatellite qui font la moitié de la taille du génome viral. L’alphasatellite est autonome pour sa réplication et dépend du virus pour son mouvement et son encapsidation tandis que le betasatellite est dépendant de ces fonctions virales. L’alphasatellite a rarement été montré comme ayant un impact sur le virus assistant, contrairement au betasatellite qui augmente la virulence de son virus assistant. En dehors des bégomovirus tels que le Cotton leaf curl virus (CLCuV) qui ont besoin d’un betasatellite pour initier une infection symptomatique dans leur hôte naturel, la plupart des bégomovirus peuvent causer des symptômes, même sans les satellites avec lesquels ils sont parfois détectés. Le Tomato yellow leaf curl virus (TYLCV), un des virus les plus dommageables dans le monde a rarement été détecté associé à des ADN satellites. Les souches méditerranéennes qui sont aussi les plus invasives, n’ont jamais été détectées avec des ADN satellites, bien qu’elles soient capables en conditions artificielles de les assister avec pour conséquence une considérable augmentation de la virulence en cas de co-inoculation avec un betasatellite. Le risque potentiel d’association de satellites avec le TYLCV-Mld a été évalué en testant divers facteurs potentiellement impliqués dans le maintien de l’association TYLCV-satellite: (i) l'accumulation relative intra-plante du TYLCV et des satellites, (ii) la fréquence de co-infection au niveau cellulaire du TYLCV et des satellites, et (iii) l'efficacité de transmission des satellites par le vecteur Bemisia tabaci. Trois satellites précédemment isolés sur coton au Burkina Faso ont été montrés comme pouvant être assistés par le TYLCV dans des plantes de tomate: Cotton leaf curl Gezira betasatellite (CLCuGB), Cotton leaf curl Gezira alphasatellite (CLCuGA) et Okra leaf curl Burkina Faso alphasatellite (OLCBFA). La quantification par PCR quantitative des ADN du TYLCV et des trois satellites entre 11 et 150 jours après inoculation (dpi) révèle qu’en général, les satellites ont une accumulation supérieure à celle du virus, et que, contrairement aux alphasatellites qui n’ont aucun impact, le betasatellite affecte l’accumulation du TYLCV-Mld. Bien que le rapport des quantités de virus/satellites varie au cours du temps, les satellites sont maintenus avec le TYLCV-Mld au temps tardif de 150 dpi et sont transmis par B. tabaci à 32 et 150 dpi. Le TYLCV-IL interagit différemment avec le CLCuGB car son accumulation n’est pas affectée dans les plantes coinfectées.L’estimation par la technique FISH à 18 et 32 dpi de la fréquence d’association des molécules au niveau cellulaire montre que plus de la moitié des cellules infectées sont coinfectées par le TYLCV et un satellite. Ce résultat est cohérent avec la fréquence observée d’ADN satellite dans les plantes. Cependant, on observe de manière inattendue un nombre important de cellules ne semblant contenir que le betasatellite, ce qui pose des questions sur le fonctionnement des associations virus/satellites. Comme la multiplicité d'infection (MOI) des bégomovirus et des satellites est attendue pour être un facteur déterminant de l’efficacité de la co-infection cellulaire, deux variants équi-competitifs de TYLCV ont été préparés afin de déterminer ce paramètre. Enfin, des amorces PCR permettant la détection générique de betasatellites ont été dessinées pour être utilisées dans le diagnostic par l'Agence française pour l'alimentation, l'environnement et la santé et sécurité au travail (ANSES). Outre les conséquences agronomiques d’un maintien possible des satellites avec le TYLCV, les résultats de cette étude donnent un aperçu novateur sur les interactions entre les bégomovirus et les satellites, au niveau de la plante, au niveau cellulaire et moléculaire. / Begomoviruses (family Geminiviridae) are frequently detected with half genome sized defective virus DNAs, and for some of them with satellite DNAs of similar size, i.e. alphasatellite and betasatellite. Both molecules rely on the virus for maintenance in plant. The alphasatellite was rarely proved to have an impact on the helper virus but the betasatellite was often shown to increase its virulence. Except some begomoviruses, like Cotton leaf curl virus (CLCuV) which rely on a betasatellite for a full symptomatic infection in its natural host plant, most of the begomoviruses which were frequently detected with satellites do not rely on them for infectivity. Tomato yellow leaf curl virus (TYLCV) is one of the most damaging begomovirus worldwide. The Mediterranean IL and Mld strains, the most invasive ones, were never detected in association with satellites, although they were experimentally proved to readily assist them for replication and movement in plant. This was particularly true for betasatellites and resulted in a dramatic increase in the virulence of TYLCV.The potential of a TYLCV-satellite association was assessed by testing various factors involved in the maintenance of both molecules in tomato plants: (i) the relative intra-plant accumulation of TYLCV and satellites, (ii) the frequency of host cells co-infected with TYLCV and satellites, and (iii) the transmission efficiency of satellites by the natural whitefly vector of TYLCV, Bemisia tabaci. Three satellites previously isolated from okra in Burkina Faso, were shown here to be assisted by TYLCV in tomato plants: Cotton leaf curl Gezira betasatellite (CLCuGB), Cotton leaf curl Gezira alphasatellite (CLCuGA) and Okra leaf curl Burkina Faso alphasatellite (OLCBFA). The dynamic of TYLCV and satellite DNAs monitored between 11 and 150 days post-inoculation (dpi) by quantitative PCR revealed that satellites accumulated at a higher level than the virus, and that, in contrast with alphasatellites which have no impact, betasatellites affected TYLCV-Mld accumulation. Although the ratio of virus/satellite amounts varies over time, satellites were maintained in all test plants up to 150 dpi and were readily transmitted at 32 and 150 dpi. TYLCV-IL interacts differentially with CLCuGB as its accumulation was not affected in the coinfected plants.At 32 dpi, the TYLCV/satellite infection status of plant cells was determined by FISH and more than 50% of the monitored infected cells were co-infected with TYLCV and a satellite. The infection status was consistent with the frequency of satellite DNA in plants. Unexpectedly a substantial number of cells were positive only for betasatellite, suggesting that the coinfection with the virus could be dispensable for replication. This observation raises question on the functioning of virus/satellite association or multipartite viruses. As the multiplicity of infection (MOI) of begomoviruses and satellites is expected to be a determinant of the efficiency of virus/satellite cell coinfection, two equi-competitive TYLCV variants were prepared to determine this parameter for TYLCV. Finally, PCR primers designed for the generic detection of betasatellites were designed to be used as a diagnostic tool by the French Agency for Food, Environmental and Occupational Health & Safety (ANSES).Besides the agronomic concern of the possible maintenance of DNA satellites with TYLCV, the results of our study are expected to provide a new insight on the interactions between begomovirus and satellites, at the plant, cellular and molecular levels.

Le haricot commun est la légumineuse à graine la plus consommée au monde en alimentation humaine. Le génome du haricot possède plusieurs énormes clusters de gènes de résistance (R) qui ont la particularité de se cartographier en extrémité de groupes de liaison. Le génome du haricot commun (génotype Andin G19833) a été récemment séquencé et nous avons participé à ce projet en annotant la famille des NB-LRR (NL), classe prépondérante des gènes de résistance. Ces données génomiques nous ont permis de réaliser les 3 études suivantes. (i) L’identification des bases moléculaires de Co-x un gène R vis-à-vis d’une souche très virulente de C. lindemuthianum chez JaloEEP558 a été initiée. La cartographie fine de Co-x suivie du séquençage de la région cible chez JaloEEP558 (Co-x) a permis d’identifier un gène candidat codant une kinase atypique qui pourrait être la cible d’un effecteur fongique, gardée par un gène R. (ii) Des études récentes ont mis en évidence l’implication de petits ARNs (miRNAs induisant la production de phased siRNAs) dans la régulation de l’expression des NL. Le séquençage et l’analyse de banques de sRNAs de haricot nous ont permis d’identifier ce mécanisme et de mettre le doigt sur un nouveau mécanisme de régulation des NL impliquant des sRNAs de 24 nt. (iii) Des ADN satellites ont été étudiés à l’échelle du génome du haricot. L’étude des centromères de haricot a permis de mettre en évidence l’existence de 2 ADN satellites différents, Nazca et CentPv2. Nous avons également étudié un ADN satellite subtélomérique khipu précédemment identifié au niveau de 2 clusters de gènes R du haricot. L’étude de khipu à l’échelle du génome suggère l’existence d’échanges fréquents de séquences entre subtélomères de chromosomes non homologues. Ces résultats nous ont amenés à proposer que des éléments structuraux et une combinaison de mécanismes de régulation (TGS et PTGS) permettent la prolifération des NL sans effet néfaste pour la plante, conduisant à l’obtention de très gros clusters de NL dans le génome du haricot. / Common bean is the main source of protein for human consumption in many developing countries. Several huge disease resistance (R) gene clusters have been mapped at the end of common bean linkage groups. The common bean genome (Andean genotype G19833) has recently been sequenced. Access to the complete genome sequence of common bean allowed us to annotate the Nucleotide Binding-Leucine Rich Repeat (NL) encoding gene family, the prevalent class of disease R genes in plants, and to perform the 3 following studies: (i) We have investigated the molecular basis of Co-x, an anthracnose R gene to a highly virulent strain of C. lindemuthianum, previously identified in the Andean cultivar JaloEEP558. Fine mapping of Co-x and sequencing of the target region in JaloEEP558, allowed us to identify a candidate gene encoding an atypical kinase. We hypothesised that this atypical kinase is a fungal effector target. (ii) Several recent studies have highlighted the role of small RNA (miRNAs that triggered phased siRNAs production) in the regulating of NL gene expression. Analyses of small RNAs libraries of common bean led to the identification of this mechanism in common bean and also allowed us to propose a new NL regulation pathway involving 24 nt sRNAs. (iii) We have studied centromeric and subtelomeric satellite DNAs at common bean genome level. We have identified 2 different satellite DNAs in common bean centromeres, Nazca and CentPv2. We have also conducted the analyze of the subtelomeric satellite khipu, previously identified in common bean R clusters and confirmed that frequent sequence exchange occurs between non-homologous chromosome ends in common bean genome. Together, these results led us to propose that both structural elements and a combination of regulatory mechanisms (TGS, PTGS) allow the amplification of NL sequences without detrimental effect for the plant leading to the large NL clusters observed in common bean.