La bactérie Streptococcus pneumoniae peut provoquer de sérieuses pathologies chez l'homme telles que des pneumonies, méningites ou septicémies. L'étude de cette bactérie constitue donc un enjeu de santé publique international. Ces dernières années, il a été mis en évidence que les bactéries exprimaient des Sérine/Thréonine Protéine‐Kinases de type eucaryote (STPKs) et que ces dernières intervenaient dans la régulation de nombreux processus cellulaires. Une approche prometteuse serait donc de cibler les mécanismes de régulation contrôlés par les STPKs pour lutter contre les infections à pneumocoque. L'analyse du génome de S. pneumoniae a montré que cette bactérie possède un seul gène codant pour une STPK, la protéine StkP. Mes travaux de thèse ont montré que StkP est un acteur majeur de la division cellulaire et de la morphogenèse du pneumocoque. J'ai montré que son activité kinase est dépendante de la protéine GpsB et qu'elle phosphoryle spécifiquement plusieurs protéines dont la protéine de division DivIVA. L'ensemble de mes travaux permet de proposer un modèle dans lequel la triade StkP/GpsB/DivIVA régulerait finement la division et l'élongation cellulaire du pneumocoque. À plus long terme, ces travaux pourront servir de base à des études plus structurales pour développer des molécules bloquant les processus dépendants de la phosphorylation assurée par StkP, et générer ainsi de nouvelles molécules affectant le pouvoir pathogène du pneumocoque / The bacterium Streptococcus pneumoniae is the causative agent of several diseases such as pneumonia, meningitis or septicemia. The study of this bacterium represents thus an international health challenge. Over the last decade, bacteria have been shown to produce eukaryotic‐like Serine/Threonine Protein‐Kinases (STPKs) that are involved in the regulation of several cellular processes. A promising approach would be to target the regulatory mechanisms controlled by STPKs to combat pneumococcal infections. The pneumococcus possesses a single gene encoding for a STPK, the protein StkP. The aim of my work was to characterize the biological function of StkP. My work shows that StkP plays crucial roles in the cell division and morphogenesis of S. pneumoniae. I show that the cell division protein GpsB is required for the kinase activity of StkP that, in turn, specifically phosphorylates the cell division protein DivIVA. Altogether, I propose a model in which the StkP/GpsB/DivIVA triad finely tunes S. pneumonia cell division and elongation. These data could provide the basis for future structural studies to develop specific inhibitors of StkP‐mediated phosphorylation and affecting pneumococcal virulence

Les bactéries du genre Agrobacterium forment un ensemble taxonomiquement diversifié composé de nombreuses espèces, présent dans la plupart des sols et des rhizosphère. Les agrobactéries sont le plus souvent anodines voire stimulatrices de la croissance des plantes. Par contre, celles qui hébergent un plasmide Ti induisent la maladie de la galle du collet à de nombreuses plantes d'intérêt agronomique. Dans ce contexte, nous avons d'une part donné l'état actuel des connaissances sur la taxonomie du genre Agrobacterium, et nous avons fait une revue des méthodes d'isolement et de typage de ces bactéries. D'autre part, nous avons cherché à mettre au point des méthodes d'identification rapides et fiables des différentes espèces d'agrobactérie. La méthode de MALDI-TOF MS a permis d'identifier les espèces mais elle n'était pas assez résolutive pour typer des souches et encore moins la présence de plasmides Ti dans les isolats. Nous avons alors développé des amorces de PCR spécifiques de 17 espèces, du genre Agrobacterium et de la famille Rhizobiaceae. Ces amorces se sont révélées efficaces pour identifier les bactéries cultivées et aussi pour détecter leur présence dans des communautés microbiennes. Nous avons utilisé ces outils pour étudier la répartition des agrobactéries à l'échelle d'un pays, d'une station et entre sols nus et sols rhizosphériques en utilisant soit des isolats soit des ADN extraits des différents environnements. Enfin, nous avons montré que le clonage-séquençage ou le séquençage à haut débit d'amplicons obtenus à partir d’ADN de communautés microbiennes nous permettaient de connaître la diversité des populations d'agrobactéries / Agrobacterium are Alphaproteobacteria common in most soils that closely interact with plants in two respects. Firstly, they are rhizospheric bacteria saprophytically living in the rhizosphere of numerous plants and they are likely beneficial to plants. Secondly, when they harbor a dispensable Ti plasmid (i.e. tumor inducing plasmid), agrobacteria are plant pathogens able to cause the crown gall disease to most dicots and gymnosperms and some monocots. An epidemiological survey of crown gall thus also requires expert determination of the Agrobacterium taxonomy. In this thesis we evaluated the usefulness of MALDI-TOF MS technique as a high throughput tool to determine and classify agrobacteria. Then we set up a recA-based PCR method to accurately and exhaustively assess agrobacterial diversity either of isolated agrobacteria or directly in various biotopes. We applied standard biochemical, recA-based and Ti plasmid-based identification methods to study the prevalence of pathogenic and non-pathogenic agrobacteria at the country and local scales. Finally, we tested whether analyzing the internal composition of recA amplicons could be a way to directly assess the micro-diversity of agrobacterial populations using cloning sequencing or pyrosequencing approaches. The later methodology was applied to establish the actual field diversity of Agrobacterium and to evaluate whether plant genotypes differentially select agrobacteria in their root systems, providing first data upon biotic factors shaping the population structure of agrobacteria

Le suivi de la viabilitié, la croissance et le métabolisme cellulaire des bactéries peut contribuer de manière significative au diagnostic précoce de la maladie, mais peut aussi aider à améliorer le rendement des produits bactériens dans des expériences industrielle ou à petite echelle. Les méthodes conventionnelles utilisées pour l'étude de la sensibilité des bactéries aux antibiotiques sont basées principalement sur la culture, une technique qui prend au moins 12 heures pour rendre un résultat. Ce retard conduit au surtraitement d'un large éventail d'infections par des antibiotiques à large spectre, ce qui est coûteux et peut conduire à l'apparition de résistance à ces antibiotiques précieux, tandis que la détection rapide d'une infection virale ou l'absence de bactéries pourrait prévenir de tels traitements et, dans le cas d'une infection bactérienne, l'identification de la sensibilité aux antibiotiques pourrait permettre l'utilisation d'antibiotiques à spectre étroit. Le projet décrit dans le présent document vise à surveiller les activités biologiques des bactéries vivantes immobilisées sur les surfaces biofonctionnalisées de microstructures composées de semi-conducteurs quantiques (QS). Le procédé dépend de la sensibilité de la photoluminescence (PL) émise par des semi-conducteurs à la perturbation du champ électrique induit par la charge électrique des bactéries immobilisées sur la surface de ces structures. Dans la première phase du projet, nous avons étudié une méthode innovante impliquant la surveillance par PL de l'effet de photocorrosion dans des hétérostructures GaAs/AlGaAs. Le maintien d'un équilibre entre la sensibilité et la stabilité du biocapteur dans l'environnement aqueux nous a permis de détecter Escherichia coli K12 dans des solutions salines tamponnées au phosphate (PBS) avec une limite de détection attrayante de 103 UFC/ml en moins de 2 heures. Suite à cette recherche, nous avons émis l'hypothèse que ces hétérostructures pourraient être utilisés pour développer une méthode à faible coût et quasiment en temps reel de la croissance et de la sensibilité des bactéries aux antibiotiques. L'un des éléments clés dans le développement de cette plate-forme de biocapteurs était de démontrer que le GaAs (001), normalement utilisé pour recouvrir les hétérostructures de GaAs/AlGaAs, ne nuira pas à la croissance des bactéries. Dans la deuxième phase du projet, nous avons exploré la capture et la croissance de E. coli K12 sur des surfaces nues et biofonctionnalisées de GaAs (001). Il a été déterminé que la couverture initiale et les taux de croissance de bactéries dépendent de l'architecture de biofonctionnalisation utilisée pour capturer les bactéries: les surfaces biofonctionnalisées avec d'anticorps présentaient une efficacité de capture significativement plus élevée. En outre, on a trouvé que pour des suspensions contenant des bactéries à moins de 105 UFC/ml, la surface des plaquettes de GaAs ne supportait pas la croissance des bactéries, quel que soit le type d'architecture de biofonctionnalisation. Dans la troisième phase du projet, nous avons suivi la croissance et la sensibilité aux antibiotiques de E. coli K12 et E. coli HB101. Tandis que la présence de bactéries retardaient d’apparition du maximum de PL, la croissance des bactéries retardaient encore plus ce maximum. Par contre, en presence d’antibiotiques efficaces, la croissance des bactéries était arrêtée et le maximum de PL est arrivé plus tôt. Ainsi, nous avons pu distinguer entre des E. coli sensibles ou résistantes à la pénicilline ou à la ciprofloxacine en moins de 3h. En raison de la petite taille, du faible coût et de la réponse rapide du biocapteur, l'approche proposée a le potentiel d'être appliquée dans les laboratoires de diagnostic clinique pour le suivi rapide de la sensibilité des bactéries aux antibiotiques. / Abstract : Monitoring the viability, growth and cellular metabolism of bacteria can contribute significantly to the early diagnosis of disease, but can also help improve yield of bacterial products in industrial- or small-scale experiments. Conventional methods applied for investigation of antibiotic sensitivity of bacteria are mostly culture-based techniques that are time-consuming and take at least 12 h to reveal results. This delay leads to overtreatment of a wide range of infections with broad spectrum antibiotics which is costly and may lead to the development of resistance to these precious antibiotics, whereas rapid detection of a viral infection or absence of bacteria could prevent such treatments and, in the case of bacterial infection, identification of antibiotic susceptibility could allow use of narrow spectrum antibiotics. The project outlined in this document aims at monitoring biological activities of live bacteria immobilized on biofunctionalized surfaces of quantum semiconductor (QS) microstructures. The method takes advantage of the sensitivity of photoluminescence (PL) emitting semiconductors to the perturbation of the electric field induced by the electric charge of bacteria immobilized on the surface of these structures. Our hypothesis was that bacteria growing on the surface of biofunctionalized QS biochips would modify their PL in a different, and measurable way in comparison with inactivated bacteria. In the first phase of the project, we investigated an innovative method involving PL monitoring of the photocorrosion effect in GaAs/AlGaAs heterostructures. Maintaining the balance between device sensitivity and stability in the biosensing (aqueous) environment allowed us to detect Escherichia coli K12 in phosphate buffered saline solutions (PBS) at an attractive limit of detection of 103 CFU/mL in less than 2 hours. Following this research, we hypothesised that these heterostructures could be employed to develop a method for inexpensive and quasi-real time monitoring of the growth and antibiotic susceptibility of bacteria. One of the key elements in the development of this biosensing platform was to demonstrate that GaAs (001), normally used for capping PL emitting GaAs/AlGaAs heterostructures, would not inhibit the growth of bacteria. In the second phase of the project, we explored the capture and growth of E. coli K12 on bare and biofunctionalized surfaces of GaAs (001). It has been determined that the initial coverage, and the subsequent bacterial growth rates are dependent on the biofunctionalization architecture used to capture bacteria, with antibody biofunctionalized surfaces exhibiting significantly higher capture efficiencies. Moreover, for suspensions containing bacteria at less than 105 CFU/mL, it has been found that the surface of GaAs wafers could not support the growth of bacteria, regardless of the type of biofunctionalization architecture. In the third phase of the project, we used PL to monitor the growth and antibiotic susceptibility of E. coli K12 and E. coli HB101 bacteria. While immobilization of bacteria on the surface of GaAs/AlGaAs heterostructures retards the PL monitored photocorrosion, growth of these bacteria further amplifies this effect. By comparing the photocorrosion rate of QS wafers exposed to bacterial solutions with and without antibiotics, the sensitivity of bacteria to the specific antibiotic could be determined in less than 3 hours. Due to the small size, low cost and rapid response of the biosensor, the proposed approach has the potential of being applied in clinical diagnostic laboratories for quick monitoring of antibiotic susceptibility of different bacteria.

Une approche in situ et expérimentale sont menées en baie de Marseille. Des mesures simultanées de PB, de RB, de la phosphatase alcaline (phos) et de la protéase (prot) sont réalisées. Des gradients de températures (12-32°C) de ces 4 activités sont effectués. Les résultats montrent que 1) les températures optimales et les Q10 varient saisonnièrement, 2) le BGE ne diminue pas nécessairement lorsque la température augmente et 3) quelles que soit les conditions in situ, l'assemblage bactérien possède un BGE à la température in situ proche de sa température optimale. Des expériences d'enrichissements en PO4 et glucose incubées à température in situ et température in situ + 3°C montrent que la nature de l'interaction entre la température et les ressources est principalement synergétique. L'hypothèse d'un scénario supposant des changements relatifs de PB, prot et phos lors d'un changement de température suggère que les taux prot/PB et phos/PB diminuent lors d'un réchauffement et augmentent lors d'un refroidissement. Enfin, ces expériences témoignent que la température et la disponibilité du PO4 sont les principaux facteurs limitant les activités hétérotrophes. L'étude du mode d'apport de la MO (pulsé ou en continu) menée sur 4 cultures saisonnières montre que selon les conditions environnementales et le mode d'apport de la MO, l'AB, la PB et la RB varient significativement. Toutefois, l'AB, la PB, la RB et le BGE ne montrent pas de différences significatives entre les réservoirs d'ajouts pulsés et d'ajouts continus de MO suggérant des communautés bactériennes peu sensibles à la nature de la perturbation nutritionnelle alors que leurs activités en sont fortement dépendantes. / In this work, in situ and experimental approaches have been carried out in Marseilles' Bay. Simultaneous measurements of bacterial production (BP), bacterial respiration (BR), alkaline phosphatase activity (phos) and protease activity (prot) have been performed. Kinetic temperatures (12-32°C) of these 4 activities have been also conducted. The results demonstrate that i) the optimum temperature and Q10 values vary seasonally, ii) BGE value does not necessarily decrease with increasing temperature and iii) whatever the in situ conditions, the bacterial assemblage has a in situ temperature BGE value close to its optimal temperature. Enrichments experiments in PO4 and glucose incubated at in situ temperature and in situ temperature + 3°C allow to observe that the synergistic nature of the interaction between temperature and resources. The assumption of a scenario assuming that BP, prot and phos changes during a temperature change suggests that prot:BP and phos:BP ratios decrease with a warming and increase with a cooling. Finally, these experiments show that temperature and PO4 availability are the main factors controlling heterotrophic activities. The study on OM availability and associated timing (pulsed or continuous) conducted during 4 seasonal cultures demonstrates that at different seasons and according to the delivery mode of OM, BA, BP and BR are varying significantly. However, the BA, BP and the BR does not show significant differences between the tanks with pulse OM addition and continuous OM addition suggesting that predominant bacterial communities are insensitive to the nature of nutritional disturbance whereas bacterial activities are highly dependent.

Le microbiote humain est défini par l’ensemble des microbes habitant un site corporel en particulier. Les différents microbiotes de l’Homme, notamment le microbiote intestinal qui est le plus étudié, peuvent moduler de nombreux mécanismes biologiques dont le métabolisme et la réponse immunitaire. Un débalancement du microbiote au niveau des espèces qui le composent, ou dysbiose, a été associé à plusieurs maladies inflammatoires comme le diabète, l’obésité, mais aussi divers types de cancer. De plus, il a été démontré que les bactéries pouvaient avoir un impact sur la réponse des patients aux thérapies contre le cancer. Le cancer du sein est le cancer le plus mortel chez la femme. Or, l’étiologie de la maladie reste incertaine. Récemment, il a été montré que des bactéries pouvaient infiltrer les tissus plus profonds comme le tissu mammaire, formant un microbiote local. Considérant l’impact que la dysbiose peut avoir sur la réponse immunitaire antitumorale et la réponse aux traitements, nous avons émis comme hypothèse qu’une présence bactérienne intratumorale similaire, en composition et en quantité, à celle du tissu normal non-cancéreux affecte la progression du cancer du sein ainsi que le devenir clinique des patientes. La présence du microbiote intratumoral du sein a donc été validée par la détection de plusieurs composants bactériens sur des coupes tumorales à l’aide de marquages moléculaires. Puis, nous avons évalué le rôle potentiel de ce microbiote en quantifiant et identifiant les espèces bactériennes présentes dans les tumeurs et les tissus normaux adjacents des patientes de notre cohorte du cancer du sein. Nos résultats montrent une abondance moins élevée de l’ADN bactérien dans les tumeurs du sein comparativement aux tissus normaux adjacents appariés, suggérant qu’une altération du microbiote mammaire est associée au cancer. De plus, les patientes ayant un signal bactérien très faible dans leur tumeur avaient un nombre de récidives plus élevé. Cette influence de la quantité apparente de bactéries sur le devenir clinique a été observée principalement chez les patientes ayant une tumeur avancée, soit un grade ou un stade élevé, et de sous-types moléculaires Luminal HER2+, HER2+ (non-luminal) et Luminal B. Aucune relation n’a été observée entre la composition bactérienne du microbiote intratumoral mammaire et la récidive. Nos travaux suggèrent une implication pronostique et thérapeutique de la charge bactérienne du microbiote associé aux tumeurs mammaires. / The human microbiota is defined by all the microbes inhabiting a specific body site. The different human microbiota, and in particular the intestinal microbiota which is the most studied, can modulate many biological mechanisms, including metabolism and the immune response. An imbalance in the bacterial species that compose the microbiota, or dysbiosis, has been associated with several inflammatory diseases such as diabetes, obesity, but also various types of cancer. Additionally, bacteria have been shown to impact the response of patients to cancer therapy. Breast cancer is the deadliest cancer in women. However, the etiology of the disease remains uncertain. Recently, it has been shown that bacteria can infiltrate deeper tissues like breast tissue, forming a local microbiota. Considering the impact that dysbiosis can have on the anti-tumor immune response and the response to treatments, we hypothesized that an intratumoral bacterial presence similar in composition and quantity to that of normal non-cancerous tissue affects the progression of breast cancer, as well as the clinical outcomes of patients. The presence of the intratumoral breast microbiota was therefore validated by the detection of several bacterial components on whole tumor sections using molecular staining. Then, we evaluated the potential role of this microbiota by quantifying and identifying the bacterial species present in tumors and adjacent normal tissues of patients in our breast cancer cohort. Our results show a lower abundance of bacterial DNA in breast tumors compared to adjacent paired normal tissues, suggesting that an alteration of the mammary microbiota is associated with breast cancer. In addition, patients with a very low bacterial signal in their tumor had a higher number of recurrences. This influence of the apparent quantity of bacteria on the clinical outcomes has been observed mainly in patients with an advanced tumor, either a high grade or a high stage, and of the Luminal HER2+, HER2+ (non-luminal) and Luminal B molecular subtype. No relationship has been observed between the bacterial composition of the breast intratumoral microbiota and the recurrence. Our work suggests a prognostic and therapeutic implication of the bacterial load of the microbiota associated with breast tumors.

La fertilité de terres agricoles dépend en large partie du recyclage des nutriments dans le sol. Généralement, ce recyclage est effectué en grande partie par les communautés bactériennes du sol. On assume donc souvent que la diversité bactérienne du sol peut constituer un indicateur de sa santé/fertilité. Cependant, certaines pratiques agricoles conventionnelles nuisent à la diversité bactérienne du sol. Parmi ces pratiques, le labourage et les applications d’intrants chimiques tels que les pesticides, les antibiotiques et les engrais influencent négativement la diversité microbienne. Par conséquent, des recherches actives sont menées pour développer des façons de rétablir la diversité microbienne dans les sols en agriculture conventionnelle. Plusieurs alternatives biologiques ont été développées au fil des ans, aboutissant à des produits commerciaux en tant que des biostimulants incluant des substances d’origines biologiques, des microorganismes ou la combinaison des deux. Entre autres, le thé de compost a été développé et suggéré comme étant un produit riche en microorganismes bénéfiques, ayant les capacités d’améliorer les cultures et la durabilité des systèmes agricoles biologiques. Cependant, sa performance et son application à grande échelle dans les systèmes de production conventionnelle demeurent peu étudiées. L’objectif de ce mémoire et d’évaluer l'effet du thé de compost sur l'abondance, la diversité et la structure des communautés bactériennes du sol et les rendements, dans un essai en champs de la production du soja dans un système conventionnel de monoculture. Dans un champ d’environ trois hectares est subdivisé en six blocs, chacun contenait deux parcelles: l'une a été traitée par le thé de compost frais et l'autre a été utilisé comme témoin avec thé de compost stérilisé à la chaleur pour tuer les microorganismes. Notre hypothèse est que le thé de compost frais améliore la croissance du soja et son rendement avec l’apport de microorganismes bénéfiques et l’enrichissement des communautés bactériennes des sols. Le séquençage à haut débit de l’ADN ribosomique 16S bactérien extrait de différents échantillons (thé de compost, sol traité et sol témoin), associé aux analyses bio-informatiques et statistiques, a démontré que le traitement du thé de compost frais n'a pas influencé de manière significative les communautés bactériennes, ni par des changements dans la diversité alpha, ni dans la structure de la communauté de celles-ci. De plus, les résultats des analyses de croissance des plantes et de rendement ont eu aucun effet significatif du thé de compost frais sur la biomasse végétative des plantes ou le poids des graines de soja. Nos résultats de recherche indiquent que le thé de compost frais utilisé dans notre expérience n’a pas modifié les communautés bactériennes des sols traités et n’a pas influencé la croissance des plantes ni le rendement en grain. Notre hypothèse n’est pas supportée par ces résultats qui suggèrent que les bénéfices relatifs à l’application du thé de compost frais ne sont pas dus aux microorganismes vivants mais plutôt à un apport potentiel des nutriments. L’absence d'effets positifs dans notre étude pourrait être attribué spécifiquement à notre conception expérimentale, au thé de compost utilisé, ou à la dose ou la fréquence d'application de celui-ci. D’autres expériences sont nécessaires afin de tirer des conclusions robustes quant à l’effet et la performance du thé de compost sur des cultures conventionnelles. / The fertility of agricultural lands largely depends on the recycling of nutrients in the soil. Usually, this recycling is carried out largely by bacterial communities in the soil, that their diversity is an important indicator of the health and fertility of agricultural soils. However, some agricultural practices, especially in conventional production systems, harm the essential functions of these soil bacterial communities. Among these practices, tillage and the applications of chemical inputs such as pesticides, antibiotics and fertilizers negatively influence the diversity and structures of microbial communities. As a result, the abundance and diversity of these beneficial microorganisms and the potential services they provide decrease in these soils. Several biological alternatives have been developed over the years, resulting in commercial products as biostimulants including substances of biological origin, microorganisms or a combination of the two. Among others, compost tea has been developed and suggested as a product rich in beneficial microorganisms, with the capacity to improve crops and the sustainability of organic farming systems. However, its performance and large-scale application in conventional production systems remains little studied. The objective of this master’s thesis is to assess the effect of fresh compost tea on the abundance, diversity and structure of soil bacterial communities and yields, in a field trial of soybean production in a conventional system of monoculture. In a field of about three hectares is subdivided into six blocks, each one contained two plots: one was treated with fresh compost tea and the other was used as a control with heat sterilized compost tea to kill microorganisms. Our hypothesis is that fresh compost tea improves soybean growth and yield with the addition of beneficial microorganisms and the enrichment of bacterial communities in soils. High throughput sequencing of bacterial 16S ribosomal DNA extracted from different samples (compost tea, treated soil and control soil), combined with bioinformatics and statistical analyzes, demonstrated that processing of compost tea did not significantly influenced bacterial communities, neither by changes in alpha diversity nor in their community structure. In addition, the results of plant growth and yield analyzes had no significant effect of fresh compost tea on plant vegetative biomass or soybean weight. Our research results indicate that the fresh compost tea used in our experiment did not change the bacterial population in the treated soils and it did not show a significant effect on either plant growth or yield. Our hypothesis is not supported by these results which suggest that the relative benefits of the application of compost tea are not due to living microorganisms but rather to a potential supply of nutrients. The lack of positive effects in our study could be attributed specifically to our experimental design, the compost tea used, or the dose or frequency of its application. More experiments are needed in order to draw robust conclusions about the effect and performance of compost tea on conventional crops.

L’esca est une maladie de dépérissement du bois de la vigne conduisant à la mort des ceps. Actuellement le vignoble mondial est atteint, et au niveau français, cette maladie ne cesse de progresser. Ainsi, 8% des ceps dans le Jura et 4,5% dans la région de Bordeaux manifestent des symptômes d’esca, selon les parcelles des chiffres beaucoup plus élevés sont obtenus, certains cépages sont aussi beaucoup plus sensibles que d’autres. Plusieurs champignons seraient impliqués dans l’esca mais leur rôle ainsi que la détermination de la microflore responsable de cette maladie est encore sujette à interrogation. Dans ce contexte, l’objectif de cette thèse a été de caractériser et de comparer les microflores fongiques et bactériennes colonisant le bois de ceps de vigne ayant exprimé ou non des symptômes foliaires d’esca. Dans un premier temps, nous avons prélevé des ceps (cultivar Cabernet Sauvignon) relativement jeunes (10 ans d’âge) car ils présentaient l’intérêt d’être peu dégradés au niveau du bois du tronc, les symptômes foliaires étant associés à la présence d’amadou (une nécrose typique de l’esca) uniquement dans les bras. Une grande diversité dans les communautés fongiques (674 OTUs) et bactériennes (222 OTUs) colonisant le bois a été observée. Cette diversité est plus importante dans le bois sain de la vigne que dans celui partiellement ou totalement nécrosé. Les techniques utilisées, i.e. isolement/séquençage de souches, empreinte moléculaire (Single Strand Conformation Polymorphism, SSCP) et pyroséquençage 454, ont montré que les communautés bactériennes ou fongiques étaient différentes dans les tissus dégradés comparés à ceux qui ne l’étaient pas. Des changements de microflores en fonction du temps (expérimentation durant 1 année) ont aussi été observés. D’une façon générale, les espèces de champignons impliquées dans l’esca sont déjà présentes dans le bois apparemment sain de ceps esca-foliaires symptomatiques mais aussi des asymptomatiques. Il n’a pas été possible de différencier ces 2 types de microflores au niveau du bois sain des plants, cette différentiation se faisant au niveau des nécroses, qui sont plus abondantes dans les ceps esca-symptomatiques. Pour la première fois nous avons montré que des communautés bactériennes spécifiques étaient associées à l’esca, leurs aptitudes trophiques étant différentes selon les tissus où elles étaient prélevées. Les espèces isolées suggèrent que certaines pourraient avoir un rôle dans la protection du végétal, d’autres dans la dégradation des structures du bois, e.g. de la lignine, préparant ainsi le terrain aux champignons dégradateurs des tissus ligneux, déjà présents à l’intérieur des ceps. Nous avons aussi étudiés des ceps plus âgés (cultivar Baco blanc), de 42 et 58 ans, qui avaient un rendement acceptable et n’avaient pas manifesté de symptômes d’esca ou eutypiose (une autre maladie du bois) l’année du prélèvement. Au niveau des tissus fonctionnels du bois, les communautés fongiques étaient caractéristiques de plants atteints par l’eutypiose (ceps de 42 ans) ou de l’esca (ceux de 58 ans). La non expression par les ceps de ces 2 maladies pourrait cependant être associée à la forte présence de champignons mycoparasites et protecteur du végétal, comme Trichoderma spp., dans ces tissus fonctionnels. Les interactions au sein des communautés fongiques créant un équilibre où le pathogène ne se développerait pas de façon extensive. Les caractéristiques du Baco blanc, un hybride, moins sensible à certaines maladies de la vigne, pourrait aussi expliquer ce résultat. Ainsi la présence d’une microflore bénéfique naturellement présente dans le bois des ceps associée à des plants ayant une tolérance à ces maladies pourrait ouvrir de nouvelles perspectives pour lutter l’esca, voire l’eutypiose, pour lesquelles aucun moyen de protection n’existe aujourd’hui. / Esca is a Grapevine Trunk Disease (GTD) that induces a decline in grapevine vigour that generally leads up with the death of the plants. Nowadays, vineyards worldwide are attacked by esca and, in France this disease increases steadily. In the Jura, 8% of the grapevines are esca-foliar symptomatic and approximately 4.5% in the Bordeaux region. However, some vineyards are more severely attacked by esca, and certain cultivars are more susceptible than others. Although several pathogenic fungi are associated with esca, their individual roles and their interaction with other microorganisms for the esca have still to be determined. In this context, the objective of the present PhD study is to characterize and compare the bacterial and fungal microflora that colonize the wood tissues of esca-foliar symptomatic and asymptomatic grapevines. First, we sampled young (10 year-old) grapevines (Cabernet Sauvignon cultivar) because they had only few necroses in the trunk and white-rot (also called amadou) was only present in the cordons of symptomatic plants. Great diversity in the fungal (674 OTUs) and bacterial (222 OTUs) communities was observed. This diversity was higher in the apparently healthy wood than in the partially or totally necrotic wood tissues. The methods used isolation/sequencing of microbial strains, a molecular fingerprinting method (Single Strand Conformation Polymorphism, SSCP) and 454 pyrosequencing showed that the fungal and bacterial communities of the necrotic and healthy wood tissues were different. Changes in the microflora over time (over a one-year period) have been observed. Fungal species involved in esca are already present in the apparently healthy wood of esca-foliar symptomatic plants but also in the asymptomatic ones. It was not possible to differentiate these 2 microflora. Only microflora from the necroses differed from those of the healthy wood with these necroses being more developed in the esca-foliar symptomatic grapevines. For the first time, we were able to determine that specific bacterial communities are associated with esca. Depending on the wood tissues, different types of bacteria were isolated, with different trophic behaviour. Two roles could be assigned to the species isolated from the various wood tissues: (i) a positive role, due to the biocontrol potential that many species have; (ii) a negative one, by predisposing the wood of grapevines to fungal attacks. We also studied, old (42 and 58 year-old) grapevines of the cultivar, Baco blanc, that produced regular harvests. The plants had no expressed foliar symptoms of esca or eutypa dieback during the sampling year. Many plant pathogens colonized the functional wood tissues, but in 58 year-old plants they were associated with esca, and in 42 year-old plants, with eutypa dieback. The absence of GTDs expression could be linked to the numerous plant protectant mycoparasites, such as Trichoderma spp., that colonized the functional wood tissues. Interactions between species within the fungal communities may create a balance that is unfavourable to the development of the pathogens. The use of Baco blanc, a hybrid less susceptible to certain grapevine diseases could also explain this result. So, because no means of protection are currently available, the combination of beneficial microflora within the garpevine wood tissues with plants that are tolerant to esca, or even eutypa dieback, could be helpful to control those diseases.

La lithiase rénale touche environ 10% de la population dans les pays industrialisés. 75% des calculs sont composés majoritairement d'oxalate de calcium; 10% sont composés de phosphate de calcium, 9% d'acide urique, 5% de struvite et moins de 1% de cystine. La composition des calculs dépend des espèces sursaturées dans les urines. Dans la première partie de ma thèse, je décris un modèle murin de cystinurie de type A lié à une mutation spontanée apparue dans la souche de souris 129S2/SvPasCrl. La cystinurie est une maladie autosomique récessive responsable de 7% des lithiases de l'enfant. Les calculs de cystine récidivent fréquemment et la cystinurie est caractérisée par un risque élevé de développer une insuffisance rénale chronique. Le modèle que nous proposons permet de tester de nouvelles thérapeutiques. Il met aussi en évidence une atteinte parenchymateuse avec un infiltrat inflammatoire associée aux calculs de cystine. Dans la deuxième partie de ma thèse, j'évalue le rôle des Escherichia coli dans la genèse des calculs phospho-calciques. J'ai étudié en microscopie électronique à balayage des calculs phosphocalciques issus de patients et analysé les propriétés calcifiantes de différentes souches bactériennes sauvages et mutées dans des milieux spécifiques et dans de l'urine. En milieu synthétique le rôle des phosphatases est déterminant mais le type de source de carbone influence l'activité des phosphatases. Dans les urines, certains E. coli induisent la précipitation de phosphate de calcium aussi rapidement que les Klebsiella sans moduler le pH. Le type de source de carbone dans les urines semble déterminant pour moduler la biominéralisation. / Urolithiasis is a disease that corresponds to the presence of kidney stones in the urinary tract. It affects about 10% of the population in industrialized countries. About 75% of the stones are made of calcium oxalate. Less than 10% are made of calcium phosphate, 9% are made of uric acid, 5% are made of struvite and less than 1% are made of cystine. The composition depends on the species that are supersaturated in urine. In the first part of my thesis I will present a mouse model of cystinuria type A. Cystinuria is an autosomal recessive disease caused by the mutation of either SLC3A1 gene encoding for rBAT (type A cystinuria) or SLC7A9 gene encoding for b0,+AT (type B cystinuria). In 129S2/SvPasCrl strain, we evidenced cystine crystals, as well as cystine stones. We observed an heterogenous inflammatory infiltrate and cystine tubular casts in the parenchyma. We identified a single mutation and a defect of the heavy subunit rBAT. This mouse model could allow for further pathophysiological studies and may be useful to analyse the crystal/tissue interaction in cystinuria. In the second part of my thesis I will test the pathogenesis of E. coli in calcium phosphate stones. In this part, I observed calcium phosphate stones by scanning electron microscopy. I also analysed calcifying properties of wild type bacteria and mutant bacteria in urine or in specific calcifying medium. In synthetic medium phosphatases play a role in calcification but carbohydrate source seems to play a major part in the phosphatase activity. In urine some E. coli induce phosphate calcium precipitation as quickly as Klebsiella does.

Parmi les 24 espèces de Pantoea décrites à nos jours, cinq ont été signalées jusqu'à 46 fois dans 21 pays comme phytopathogènes d'au moins 31 cultures. En effet, P. ananatis et P. agglomerans ont été signalés comme bactéries phytopathogènes pour au moins dix cultures économiquement importantes, y compris le riz. Récemment, le Centre du riz pour l'Afrique et ses partenaires ont soupçonné la présence d'une bactérie émergente qui provoque le flétrissement bactérienne du riz dans plusieurs pays africains, et l'agent causal a été confirmé comme appartenant au genre Pantoea. Les objectifs de notre projet de thèse étaient (i) d'améliorer la collection d'isolats d’AfricaRice existante par de nouvelles collections (ii) de développer des outils de diagnostic et de caractérisations pour une analyse fine de la diversité génétique, phénotypique et des études d’épidémio-suivaillance. Nos résultats ont montré que les bactéries capables de produire des symptômes de flétrissement bactérien du riz en Afrique forment un complexe d'espèces composé principalement de P. ananatis, P. stewartii et P. agglomerans. Différents types d'outils de diagnostic et de caractérisations ont ensuite été développés et validés. Les résultats de l'utilisation de ces outils ont permis de mettre en évidence la présence de ce complexe bactérien dans plusieurs pays Africains et de fournir des détails sur sa repartition géographique. Ainsi, au total, nous avons diagnostiqué un complexe d'espèces bactériennes, phytopathogènes du riz dans 11 pays africains (Bénin, Burkina Faso, Burundi, Ghana, Côte d'Ivoire, Mali, Niger, Nigeria, Sénégal, Tanzanie, Togo). En outre, l'analyse de trois génomes de P. ananatis Africain isolé du riz, et le développement, l'évaluation et l'application d'outils d'analyse VNTR à locus multiples (MLVA) ont permis de mieux comprendre les relations phylogénétiques et phylogénomiques existant entre les souches de P. ananatis isolées du riz et des souches d' autres sources (plantes, animaux et environnement). En effet, les résultats préliminaires ont montré que plusieurs souches de P. ananatis isolées du riz en Afrique, en Asie et en Europe étaient phylogénétiquement liées et formaient un groupe qui les différenciait de P. ananatis d'autres sources. En conclusion, les résultats de ce projet de thèse fournissent une base solide qui facilitera les futures études de Pantoea spp en Afrique. / Among the 24 species of Pantoea described so far, five have been reported up to 46 times in 21 countries as phytopathogens of at least 31 crops. Indeed, P. ananatis and P. agglomerans have been reported as phytopathogenic bacteria for at least ten economically important crops, including rice. Recently, Africa Rice Center and its partners have suspected the presence of an emerging bacterium that causes rice bacterial blight in several African countries, and the causal agent has been confirmed as belonging to the genus Pantoea. The objectives of our thesis project were (i) to improve the collection of existing AfricaRice isolates by new collections (ii) to develop diagnostic and characterization tools for fine analysis of genetic, phenotypic and epidemio-follow-up studies. Our results showed that bacteria capable of producing bacterial blight symptoms of rice in Africa form a species complex composed mainly of P. ananatis, P. stewartii and P. agglomerans. Different types of diagnostic tools and characterizations were then developed and validated. The results from the use of these tools helped to point out the presence of this bacterial complex in several African countries and to provide details on its geographical structure. Thus, in total, we diagnosed a bacterial species complex, phytopathogenic of rice in 11 African countries (Benin, Burkina Faso, Burundi, Ghana, Ivory Coast, Mali, Niger, Nigeria, Senegal, Tanzania, Togo). In addition, analyzes of three genomes of african P. ananatis and the development, evaluation, and application of Multiple Locus VNTR Analysis (MLVA) tools provided insights into the phylogenetic and phylogenomic relationships that exist between P. ananatis strains isolated from rice and strains from other sources (plants, animals and environment). Indeed, preliminary results showed that several strains of P. ananatis isolated from rice in Africa, Asia and Europe were phylogenetically linked and formed a group that differentiated them from P. ananatis from other sources. In conclusion, the results of this thesis project provide a solid foundation that will facilitate future studies of Pantoea spp in Africa.

Lors d’une infection microbienne, la défense de l’hôte comprend deux facettes complémentaires. Premièrement, le système immunitaire cible les pathogènes dans le but de les éliminer, une attaque correspondant à la résistance. Dans un second temps, l’organisme doit réparer les dégâts causés par le pathogène ou par la réponse immunitaire de l’hôte, un mécanisme appelé résilience. J’ai étudié les effets d’une infection intestinale par la bactérie Serratia marcescens chez la drosophile. Nous avons mis en évidence un processus de purge dans l’intestin, lors duquel les enterocytes -les cellules principales de l’intestin- se vident partiellement de leur contenu. L’épithélium intestinal devient alors très fin mais se régénère rapidement, protégeant ainsi la mouche des effets délétères de l’infection. J’ai identifié un transporteur d’acides aminés, CG1139, qui est nécessaire à la régénération de l’intestin. CG1139 est requis pour la mobilisation de certaines réserves métaboliques de la drosophile et pour le transport rétrograde de ces dernières vers l’intestin. / Upon microbial infections, host defenses comprise two complementary facets. First, immune effectors target and kill the invading pathogen, an attack referred to as resistance. Second, the infected host must repair the damages inflicted by microbes or by the immune response itself, a mechanism called resilience. I have studied the effects of an intestinal infection with the bacterium Serratia marcescens in Drosophila. We have discovered a purge mechanism in the intestine, where enterocytes -the main cell type in the gut- extrude some of their internal contents. The intestinal epithelium thus becomes very thin but rapidly recovers its shape, thereby protecting the fly against the deleterious effects of infection. I have identified an amino acid transporter, CG1139, which is required for the intestinal recovery. CG1139 is necessary to mobilize the fly’s internal metabolic reserves and to transport some these metabolic stores back to the gut, in a retrograde manner.