Ce travail a permis d'acquérir de nouvelles connaissances sur la micropollution issue de l'activité domestique. Un état des lieux a été réalisé sur la présence de certains micropolluants dans les eaux usées (dans les phases liquide et solide) de deux zones urbaines, résidentielle et mixte (habitats, hôpital, administrations), et dans deux stations d'épuration (STEP) biologiques. Les micropolluants étudiés ont été choisis selon leurs usages et en fonction de leurs propriétés physico-chimiques afin de mieux appréhender leur répartition entre les phases liquides et solides. Dans un premier temps, les méthodes d'extraction et d'analyse des micropolluants dans les matrices liquides (eau usée et eau traitée) et solides (matières en suspension et boue) ont été développées et validées. Les prélèvements d'eaux usées dans les égouts des deux zones urbaines ont mis en évidence différents usages de certains composés en fonction de la zone urbaine et de la saison (été ou hiver). Les mesures des concentrations en micropolluants en entrée et en sortie de STEP dans les eaux et les boues ont permis d'évaluer leurs rendements d'élimination et ont révélé une différence d'efficacité entre les deux STEP biologiques. Une étude statistique a montré qu'il existe des corrélations entre les concentrations en micropolluants et en macropolluants (DCO, ammonium, et turbidité) en entrée et en sortie de chacune des STEP étudiées. L'effet des micropolluants sur l'activité bactérienne a été examiné en conditions de laboratoire par des tests de toxicité sur Escherichia coli et par des expériences sur la biomasse de STEP en réacteur batch / This work allowed to acquire new knowledge on micropollution issued from household activities. The occurrence of some micropollutants in urban wastewater (liquid and solid phases) of two urban areas, residential and mixed (houses, hospital, administrations), and in two biological wastewater treatment plants (WWTPs) was assessed. The studied micropollutants were chosen according to use and as function of their physical and chemical properties in order to consider their partitioning between liquid and solid phases. Firstly, the methods for the extraction and the analysis of micropollutants in liquid and solid matrices (wastewater and treated water, suspended matter and sludge) were developed and validated. Wastewater sampling in the sewers of the two urban catchments showed some differences of the use of certain compounds according to the catchment and to the season (summer or winter). Measurements of micropollutant concentrations at the inlet and outlet of the plants, on water and sludge, allowed to assess their removal yields and revealed a difference of efficiency of the two biological WWTPs. A statistical treatment showed that there are some correlations between concentrations of micro and macropollutants (COD, ammonium and turbidity) at the inlet and at the outlet of each studied WWTPs. The effect of the target micropollutants on bacterial activity was evaluated under laboratory conditions, by toxicity tests on Escherichia coli, and by experiments on biological sludge in batch reactors

La définition de la structure phylogénétique du genre Frankia est encore problématique, les forces évolutives guidant son spéciation, dispersion et donc la génération de sa diversité ne sont pas complètement documentées. La phylogénie actuelle du genre a été définie par l’analyse comparative de la séquence du 16S rRNA. Par ailleurs, la définition des espèces génomiques a été gênée par la faible applicabilité de la technique d’hybridation ADN-ADN. Dans le cadre de cette thèse nos travaux ont consisté à étudier la variabilité génomique dans le genre et sa conséquente traduction en variabilité spécifique et écologique. Dans un premier temps, nous avons évalué la diversité spécifique du genre ainsi que l’utilité de la technique AFLP (Amplified Fragment Length Polymorphism) pour la définition des espèces génomiques. De plus, notre protocole fut aussi utilisé pour analyser souches non isolées en appliquant le protocole directement sur des nodosités actinorhiziennes. Dans un deuxième temps, un schéma MLSA (Multilocus Sequence Analysis) nous a permis de redéfinir la phylogénie du genre sur une centaine de souches, et pour la première fois de décrire la divergence phylogénétique d’un groupe de souches non-isolées présentant un phénotype unique de sporulation in planta (Sp+). Les souches Sp+ sont distribuées dans deux clades très divergents dont la structuration est fortement corrélée au génotype de la plante hôte et au phénotype Sp+/Sp- de la souche. L’intérêt de marqueurs génétiques présentant un intérêt pour l’écologie des souches a été révisé. Dans ce but nous avons étudié la présence, distribution et phylogénie de sodF et des différents composants génétiques impliquées dans la production des siderophores chez Frankia. / The depiction of the phylogenetic structure of the genus Frankia is still troublesome and the evolutionary forces guiding the speciation, dispersion and diversity are not well documented. The current phylogeny has been defined on the basis of the comparative analysis of the 16S rRNA gene sequence while de genomospecies definition is still subjected to DNA-DNA hybridization trials. Aiming to bring to light the genomic variability of the genus and its translation into the ecological and specific diversity, our studies consisted in, firstly, evaluating the specific diversity within the genus and the ability of the Amplified Fragment Length Polymorphism technique (AFLP) to describe Frankia genomospecies and their phylogenetic liaisons. Moreover this technique was also tested for the study of the non isolated Frankia directly in the actinorhizal nodules. Secondly, we defined a MLSA (Multilocus Sequence analysis) scheme which allowed us to establish a phylogeny of the genus by using a hundred of strains and for the first time to describe the phylogenetic divergence of a group of non culturable strains exhibiting the particular ability (phenotype) of sporulating in planta (Sp+). The Sp+ strains are distributed into two divergent clades whose structure is highly correlated to the host genotype. The importance of genetic markers having impact over ecology of the strains has been revised. In this regard we have studied the phylogenetic analysis and the occurrence of the genetic components for the siderophore production and of the sodF gene in Frankia.

De multiples micro-organismes ont la capacité de catalyser l’oxydation électrochimique de matières organiques en s’organisant en biofilm à la surface d’anodes. Ce processus est à la base de procédés électro-microbiens très innovants tels que les piles à combustible microbiennes ou les électrolyseurs microbiens. L’interface biofilm/électrode a été l’objet de nombreuses étudesdont les conclusions restent difficiles à démêler en partie du fait de la diversité des paramètres interfaciaux mis en jeu. L’objet de ce travail de thèse est d’exploiter les technologies microsystèmes pour focaliser l’impact de la topographie de surface des électrodes sur le développement du biofilm et sur ses performances électro-catalytiques. La formation de biofilmsélectroactifs de Geobacter sulfurreducens a été étudiée sur des électrodes d’or présentant des topographies bien contrôlées, sous la forme de rugosité, porosité, réseau de piliers, à des échellesallant du nanomètre à quelques centaines de micromètres. La présence de microrugosité a permis d’accroitre les densités de courant d’un facteur 8 par rapport à une surface lisse et son effet a étéquantifié à l’aide du paramètre Sa. Nous avons tenté de distinguer les effets des différentes échelles de rugosité sur le développement du biofilm et la vitesse des transferts électroniques.L’intérêt de la microporosité a été discuté. L’accroissement de surface active par la présence de micro-piliers s’est avéré très efficace et une approche théorique a donné des clés de compréhension et d’optimisation. Les connaissances acquises dans les conditions de culture pure ont finalement été confrontées avec la mise en oeuvre de biofilms multi-espèces issus d’un inoculum complexe provenant de sédiments marins. / Many microorganisms have the ability to catalyze the electrochemical oxidation of organic matterby self-organizing into biofilm on the surface of anodes. This process is the basis of highlyinnovative electro-microbial processes such as microbial fuel cells or microbial electrolysis cells.The biofilm/electrode interface has been the subject of numerous studies whose conclusionsremain difficult to disentangle partly because of the diversity of the interfacial parameters involved.The purpose of this thesis work is to exploit microsystem technologies to focus the impact ofelectrode surface topography on biofilm development and electro-catalytic performance. Theformation of electroactive biofilms of Geobacter sulfurreducens was studied on gold electrodespresenting well-controlled topographies, in the form of roughness, porosity, pillar networks, atscales ranging from nanometer to a few hundred micrometers. The presence of micro-roughnessincreased the current densities by a factor of 8 compared to a smooth surface and its effect wasquantified using the Sa parameter. We have tried to distinguish the effects of different roughnessscales on biofilm development and electron transfer rates. The suitability of micro-porosity wasdiscussed. The increase of active surface area by the presence of micro-pillars has proved veryeffective and a theoretical approach has given keys to understanding and optimization. Theknowledge acquired under pure culture conditions was finally confronted with the use of multispeciesbiofilms formed from a complex inoculum coming from marine sediments.

La tularémie est une zoonose liée à la bactérie Francisella tularensis, hautement pathogène pour l’homme. La sous espèce la plus virulente, F. tularensis subsp. tularensis, est retrouvée uniquement en Amérique du Nord, alors que la sous-espèce F. tularensis subsp. holarctica est présente dans tout l’hémisphère Nord. En France toutes les souches appartiennent au biovar I de la sous-espèce holarctica et plus précisément au groupe phylogénétique B.FTNF002-00. Bien que rarement grave en France, la tularémie pose le problème de taux d’échecs thérapeutiques élevés, jusqu’à 25% en cas de traitement par ciprofloxacine ou gentamicine, et 35% pour la doxycycline. Les causes de ces échecs ne sont pas bien élucidées à l’heure actuelle. L’analyse de la littérature ainsi que la détermination de la sensibilité de 59 souches françaises de F. tularensis subsp. holarctica à 18 antibiotiques, confirment qu’aucune souche isolée à ce jour ne présente de résistance acquise à ces trois familles d’antibiotiques, qui représentent le traitement de première ligne de la tularémie. Les fluoroquinolones (en particulier la ciprofloxacine et la lévofloxacine) présentent concentrations minimales inhibitrices les plus basses, devant la gentamicine et la doxycycline. Les données disponibles in vitro et en modèle animal étant corrélées aux données humaines en termes d’efficacité et de taux d’échecs thérapeutiques, il semble néanmoins préférable de positionner la ciprofloxacine en première ligne pour le traitement des formes modérées de tularémie et de limiter l’utilisation de la doxycycline aux cas de contre-indication aux fluoroquinolones. L’azithromycine et la télithromycine ont été identifiées comme des alternatives thérapeutiques envisageables en cas d’infection par une souche de biovar I de F. tularensis subsp. holarctica lorsqu’existe une contre-indication aux traitements de première ligne. Des études en modèles animaux restent néanmoins nécessaires pour conforter ces dernières observations. La sélection in vitro de souches résistantes aux fluoroquinolones est possible, ce qui suggère la possibilité d’émergence de mutants résistants in vivo pour expliquer les taux d’échec thérapeutiques. Les principales mutations de résistance aux fluoroquinolones chez F. tularensis sont observées au niveau des gènes gyrA et gyrB codant pour les topoisomérases de type II. L’impact fonctionnel de mutations de résistances aux fluoroquinolones a été caractérisé in vitro chez F. novicida, pris comme modèle de bactérie avirulente proche de F. tularensis. L’activité de superenroulement et de clivage de l’ADN en présence de fluoroquinolones a été déterminée suite à la reconstruction in vitro de complexes GyrA/GyrB fonctionnels. La résistance aux fluoroquinolones était la plus forte en cas de mutation D87G/D87Y pour la sous-unité GyrA ou +P466 pour la sous-unité GyrB. La mutation P43H située en dehors du QRDR de GyrA est à l’origine d’un plus faible niveau de résistance. La mutation D487R-∆K488 en dehors du QRDR de GyrB ne confère pas de résistance intrinsèque mais potentialise l’effet d’une mutation D87G concomitante. En revanche, l’identification de mutations de résistance in vivo au sein des QRDR des gènes gyrA et gyrB chez des patients en situation d’échec thérapeutique traités par une fluoroquinolone est demeurée négative. Enfin, notre recherche a permis d’identifier de nouveaux composés de synthèse de structure bis-indolique possédant des activités antibactériennes. Ces composés sont bactériostatiques vis-à-vis de F. tularensis mais bactéricides vis-à-vis des staphylocoques y compris vis-à-vis de souches multi-résistantes de Staphylococcus aureus avec des CMI90 évaluées à 2mg/L chez F. tularensis et S. aureus pour le composé le plus actif. La faible solubilité de ces composés en milieu aqueux, leur forte liaison aux protéines plasmatiques ainsi que la recherche de leur mécanisme d’action original appellent néanmoins de nombreux développements futurs. / Tularemia is a zoonosis caused by the highly pathogenic bacterium Francisella tularensis. The most virulent subspecies, F. tularensis subsp. tularensis, is found only in North America while the subspecies F. tularensis subsp. holarctica is present in the whole Northern hemisphere. In France, all strains belong to the biovar I of the subspecies holarctica and more specifically to the phylogenetic subclade B.FTNF002-00. Although tularemia is usually not a severe disease in France, many patients suffer from therapeutic failures despite receiving an appropriate treatment. These treatments failures are observed in up to 25% of patients treated with ciprofloxacin or gentamicin, and up to 35% if patients treated with doxycycline. The causes of those therapeutic failures remain poorly elucidated. Analysis of the literature and determination of the susceptibility of 59 French F. tularensis subsp. holarctica strains to 18 antibiotics confirmed that to date, no strain with acquired resistance to any of the first-line antibiotics used for treatment of tularemia have been isolated. The fluoroquinolones (in particular ciprofloxacin and levofloxacin) exhibit the lowest minimal inhibitory concentrations, compared to gentamicin and doxycycline. Data obtained in vitro and in animal models are concordant with human data concerning the efficacy of antibiotics and therapeutic failure rates. Thus, we advocate the use of ciprofloxacin as first-line treatment for mild form of tularemia, and the use of doxycyclin only as a second-line treatment in patients with contraindications to fluoroquinolones. Azithromycin and telithromycin may also be considered as potential therapeutic alternatives for tularemia cases caused by biovar I strains of the susbspecies holarctica, but only for patients with contraindications to first-line antibiotics. Further data in animal models are however required to consolidate our in vitro data. The in vitro selection of fluoroquinolone-resistant strains of F. tularensis has been reported. This suggests that the in vivo selection of such resistant mutants may occur. In vitro, the main fluoroquinolone resistance mutations occur in the gyrA and gyrB genes that encode type II topoisomerases of F. tularensis. We have characterized the functional impact of such mutations in avirulent F. novicida strains, taken as a surrogate of F. tularensis. Supercoiling and DNA cleavage activity of GyrA/GyrB complexes reconstituted in vitro have been determined in the presence of fluoroquinolones. Fluoroquinolone resistance level was the highest in strains with a D87G/D87Y mutation in the GyrA subunit or +P466 mutation in the GyrB subunit. The mutation P43H located outside the GyrA Quinolone-Resistance-Determining-Region (QRDR) confered significant but lower fluoroquinolone resistance. The mutation D487R-∆K488 also outside GyrB QRDR did not cause fluoroquinolone resistance by itself, but increased the resistance level in case of concomitant D87G mutation. No mutation could be identified in vivo in the QRDR of gyrA and gyrB genes amplified from clinical samples collected in patients treated with a fluoroquinolone, although some of them experienced therapeutic failure. Finally, while searching for new antibiotic compounds, we identified new synthetic bis-indolic derivatives with antibacterial activity. Lead compounds were only bacteriostatic against F. tularensis but bactericidal against staphylococci including against multi-drug-resistant Staphylococcus aureus. MIC90 were measured at 2mg/L for F. tularensis and S. aureus strains for the most active compound. However, many developments are still required to improve their solubility in water, decrease their plasma proteins binding and elucidate their original mechanism of action.

Les folates sont des vitamines indispensables à tous les âges, particulièrement pendant la grossesse et l’enfance, étant donné leur fonction dans la division cellulaire. Le régime alimentaire en Afrique est essentiellement basé sur les céréales, consommées toujours après transformation. La fermentation est l’un des moyens de transformation des céréales pouvant augmenter les folates dans les aliments. L’objectif de ce travail était d’utiliser la fermentation pour augmenter les ingérés en folates des populations africaines via la consommation d’aliments céréaliers fermentés. Sept aliments céréaliers fermentés couramment consommés en Afrique de l’Ouest ont été investigués. La plupart des aliments avaient des teneurs en folates (1,8–31,3 µg/100g matière fraîche) inférieures à celles des céréales de départ (13,8-73,4 µg/100g matière fraîche). Des pertes en folates ont lieu au cours de certaines étapes de procédés dont le décorticage, le séchage, le trempage, le broyage et la filtration. Toutefois, la fermentation a permis une augmentation de la teneur en folates dans certains aliments. La bioaccessibilité des folates, évaluée à l'aide d'un modèle de digestion statique in vitro, variait de 23% à 81%. Elle était influencée par la matrice alimentaire et la stabilité des folates au cours de la digestion. Il a été calculé qu’au maximum 8% des besoins journaliers en folates des jeunes enfants consommant l’un des aliments étudiés pourraient être couverts. Des essais d’inoculation de bouillies fermentés à base de mil avec des souches de bactéries lactiques sélectionnées pour leurs propriétés nutritionnelles (synthèse de folates, hydrolyse de l’amidon) permettaient d’augmenter significativement les teneurs en folates (jusqu’à 8,7 µg/100 g matière fraîche) par rapport à leur équivalent préparées de manière traditionnelle (2,5-5,4 µg/100 g matière fraîche). L’inoculation par un pied-de-cuve provenant d’une fermentation spontanée permettait aussi une augmentation significative des teneurs folates (jusqu’à 7,4 µg/100 g matière fraîche). La caractérisation de la diversité bactérienne de 7 aliments céréaliers fermentés du Burkina Faso, d’Ethiopie et de la Finlande montrait que les bactéries lactiques du genre Lactobacillus, Enterococcus, Weissella, Pediococcus, Lactococcus et Streptococcus étaient les principaux acteurs de la fermentation de ces aliments. Toutefois, une présence non négligeable d’autres microorganismes potentiellement pathogènes des genres Bacillus, Pseudomonas, Staphylococcus, Erwinia, Klebsiella, Escherichia et Acinetobacter a été identifiée. Cette contamination était liée à certaines étapes du procédé de transformation des céréales dont le stockage et broyage dans les moulins publics. Ces microorganismes pathogènes étaient réduits par fermentation et finalement éliminés après l'étape de cuisson. / Folates represent an essential vitamin in the human diet at all ages, particularly during pregnancy and infancy, as it is required for the production of new cells. In many African countries, the main staple foods are based on cereals, which are always consumed after processing. Fermentation is one of the processing, which could increase folate contents in foods. The objective of this work was to increase folates intake of African people through the consumption of cereal-based fermented foods using fermentation. Seven types of cereal-based fermented foods (CBFF), commonly consumed in West Africa, were investigated in this study. Total folate content of cereal-based fermented ranged between 1.8 and 31.3 µg/100g fresh weight, and was almost always lower than in the raw material (13.8-73.4 µg/100g fresh weight). Folate losses occurred during some processing steps like debranning, soaking and drying steps. However, fermentation was able to increase the folate content in some CBFF. Folate bioaccessibility was assessed using a static in vitro digestion model, and ranged from 23% to 81%. The bioaccessible folate content was influenced by total folate content, the structure of food matrices that modulated folate release, and folate stability during digestion process. Calculations of the contributions of CBFF to the reference nutrient intake for folate showed that folate intakes from these foods would cover a maximum of 8% of the folate requirements for young children. Porridges prepared with starter cultures of lactic acid bacteria selected for the nutritional properties (folate synthesis, starch hydrolysis) had significantly higher folate contents (up to 8.7 µg/100 g fresh matter) than the porridge prepared using the traditional process (2.5-5.4 µg/100 g fresh matter). Back slopping using an inoculum from a spontaneous fermentation also enabled an interesting increase in folate contents (up to 7.4 µg/100 g fresh matter). The bacterial diversity of seven cereal-based fermented foods from Burkina Faso, Ethiopia and Finland were assessed using 16S rRNA amplicon sequencing. Lactic acid bacteria genus, including Lactobacillus, Enterococcus, Weissella, Pediococcus, Lactococcus and Streptococcus were the main bacteria present in cereal-based fermented foods. Several potentially pathogenic bacteria, namely, Bacillus, Pseudomonas, Staphylococcus, Erwinia, Escherichia, Klebsiella and Acinetobacter were also found in some intermediary products resulting from storage and wet milling. These microorganisms were reduced by fermentation and finally removed after the cooking step.

L'utilisation des terres (UT) vers des pratiques agricoles non durables amplifie la dégradation et l'érosion des sols, et la perte de leur diversité microbienne. Cependant, les impacts du changement d'UT sur la structure de la communauté microbienne dans les cours d'eau adjacent restent mal compris, en particulier dans les écosystèmes tropicaux. Grâce à des expériences contrôlées et à des études in situ, j'ai évalué comment différentes pratiques agricoles et d'UT, via des processus hydrologiques, affectent la quantité et la qualité de la matière organique dissoute dans le cours d'eau et la structure de la communauté microbienne associée. Les résultats de ce travail montrent l'importance de considérer à la fois l’UT passée et présente avec les processus hydrologiques lors de l'évaluation de la diversité microbienne et des capacités métaboliques des cours d’eau. Alors que les expériences dans des conditions contrôlées (micro- et mésocosmes) ont permis de distinguer l'importance relative des ruissèlements d’eau de surface sur la structure bactérienne du milieu aquatique, l'approche in situ a permis de donner une vision intégrée de ces processus à l'échelle du bassin. Cela a mis en évidence la nécessité d'utiliser des pratiques de gestion durable d'UT si nous souhaitons atténuer les impacts sur les systèmes aquatiques en aval / Land use (LU) change towards non-sustainable agricultural practices enhances soil degradation, erosion, and the loss of soil microbial diversity. However, the impacts of LU change on in-stream microbial community structure remain poorly understood, particularly in tropical ecosystems. Through controlled experiments and in situ investigations, I assessed how different LU and agricultural practices, via hydrological processes, affect the quantity and quality of stream dissolved organic matter and associated microbial community structure. The results of this work show the importance of considering both past and present LU along with hydrological processes when assessing stream microbial diversity and metabolic capacities. While the experiments in controlled conditions (micro- and mesocosms) allowed disentangling the relative importance of direct overland flow and soil community on stream bacterial structure, the in situ approach gave an integrated view of these processes at the basin scale. This emphasizes the need to use sustainable LU management practices if we wish to mitigate off-site impacts on downstream aquatic systems

La paroi des bactéries à Gram positif se compose du peptidoglycane (PG) et des acides téichoïques (TA). Leur étude a révélé de nouveaux mécanismes de régulation chez le pathogène humain Streptococcus pneumoniae. Nous avons montré que la O-acétylation intervient précocement dans la biosynthèse du PG, participe à sa maturation et à la division cellulaire. Nous avons développé une approche innovante basée sur la chimie click pour le marquage in vivo des TAs, et révélé que leur synthèse est septale et corrélée à celle du PG. Le PG et les TAs contribuent aussi à réguler l'activité enzymatique de l'autolysine majeur du pneumocoque LytA: la O-acétylation du PG protège les cellules en division de l'autolyse par LytA et les TAs, sur lesquels elle se fixe, régulent sa localisation de surface. Pour conclure, ce travail souligne le rôle coopératif du PG et des TAs dans la synthèse de la paroi, la division cellulaire et la régulation de composants de la surface bactérienne. / Gram-positive bacteria cell wall (CW) is composed by peptidoglycan (PG) and teichoic acids (TA). We studied both CW components and revealed new regulation mechanisms in the human pathogen Streptococcus pneumoniae. We showed that PG O-acetylation occurs in the early steps of PG biosynthesis, promotes the formation of mature PG and plays a role in cell division. We developed an innovative click chemistry-based approach to label TA in live cells, opening the way to explore mechanistic issues of pneumococcal TA biosynthesis. We revealed that TA synthesis occurs at the division site and is correlated with PG synthesis. Finally, we showed that both PG and TA polymers contribute to regulate the major autolysin LytA which binds TA and cleaves the PG: the O-acetylation of PG protects dividing cells from LytA-induced autolysis while TA finely regulates LytA surface localization. In conclusion, our work highlights the cooperative role of PG and TA in CW biosynthesis, cell division and regulation of surface components.

Les milieux oligotrophes sont pauvres en éléments nutritifs. En utilisant la technologie de séquençage à haut débit, on a étudié la diversité bactérienne dans trois environnements oligotrophes différents, y compris A. sâbles du désert, B. sâbles dans les tempêtes de l'Asie et C. l’eau et biofilms dans les réseaux de distribution d'eau potable.A. Le désert représente 30% de la surface de la terre. Les conditions de vie dans ces environnements sont un réel défi pour les micro-organismes à cause de nombreux facteurs limitants : peu d’eau et/ou de carbone disponible, une variation importante de température et une forte exposition aux irradiations UV. Le but de cette recherche est donc d’étudier la diversité bactérienne à la surface du sable du désert Taklemaken et du désert de Gobi en utilisant la technologie de séquençage à haut débit. Nos résultats ont révélé une grande diversité bactérienne dans le sol du désert comparable à d'autres types de sols. En outre, nous avons observé une corrélation positive entre la richesse bactérienne et le rapport C/N du sol.B. Les tempêtes de sable d'Asie se produisent presque toujours au printemps, elles sont générées dans les régions arides d'Asie telles que le désert Taklamaken et le désert de Gobi. L'arrivée des tempêtes de sable pourrait largement modifier l'environnement de l'air dans ces régions sous l’effet du vent, surtout dans les villes asiatiques qui sont le plus souvent touchées. Nos travaux visent à étudier la modification de la composition et la diversité des bactéries associées aux particules au moment de tempête de sable en Asie par la technologie de séquençage à haut débit. Nos résultats ont démontré que les compositions des bactéries associées aux particules sont modifiées pendant les tempêtes, en particulier, la proportion des Proteobacteria qui augmentent les jours de tempête. Nous avons signalé neuf genres bactériens détectés en plus pendant les jours de tempêtes, cela nécessite des études plus approfondies.C. Après avoir analysé la population bactérienne dans les tempêtes de sable, et celles des déserts, nous poursuivons notre objectif de recherche à un environnement aquatique. Nous avons suivi le flux d'eau provenant de l'usine d'Orly (DW-A) à l'entrée du réservoir (DW-B), et à la sortie du réservoir (DW-C). Nous avons constaté une forte variation de la communauté bactérienne, dans DW-A et DW-B, les bactéries prédominantes appartiennent aux populations des Betaproteobacteria, puis nous avons observé une conversion vers la population de Alphaproteobacteria dans DW-C. Le DW-C a montré une forte similitude avec un échantillon de biofilm (BF-C), ce qui suggère l'effet important du biofilm sur la modification des communautés bactériennes dans l'eau lors de la distribution. / Oligotrophic ecosystems can be loosely defined as environments that exhibit low ambient nutrient levels. During my thesis, I used 454 DNA pyrosequencing of partial 16S rDNA to explore the bacterial diversity in three different oligotrophic environments, including A. surface desert soil, B. Asian sandstorm dust and C. a section of the city of Paris’s drinking water distribution system.A. Arid regions represent nearly 30% of the Earth’s terrestrial surface. The living conditions at the surface of deserts are a challenge for microorganisms, as there is little available water and/or carbon, a very large range of temperatures and high exposure to UV irradiation from the Sun. In surface sand samples from two large Asian deserts, unexpectedly large bacterial diversity residing was revealed. Sequences belonging to the Firmicutes, Proteobacteria, Bacteroidetes and Actinobacteria phyla were the most abundant. An increase in phylotype numbers with increasing C/N ratio was noted, suggesting a possible role in the bacterial richness of these desert sand environments.B. Desert sandstorms are a meteorological phenomenon which have been postulated affect the Earth's climate and public health. We examined the particle-associated (dust and sand-associated) bacterial populations of atmospheric sand in the absence (as control) and presence of sandstorms in five Asian cities. Greater than 90% of the sequences can be classified as representing bacteria belonging to four phyla: Proteobacteria, Bacteriodetes, Actinobacteria and Firmicutes. Principal component analyses showed that the sandstorm-associated bacterial populations were clustered by sampling year, rather than location. Members belonging to nine bacterial genera (Massilia, Planococcus, Carnobacterium, Planomicrobium, Pontibacter, Pedobacter, Lysobacter, Sanguibacter, Ohtaekwangia) were observed to increase in sand-associated samples from sandstorms, versus the controls. C. We characterized the bacterial communities in three water and three biofilm samples from one part of the Parisian drinking water distribution system. A dramatic change in bacterial population in the water during flow through the distribution system from the water treatment plant to the exit from the reservoir was found. The richness of the bacterial population was reduced from the water treatment plant to the reservoir (from 336 to 165 OTUs for water samples leaving the reservoir and from 947 to 275 for biofilm samples in the network). Several OTUs belonging to pathogenic genera were detected in our samples, mostly in the biofilm samples, thus suggesting that the biofilms may be an important source of bacteria during water distribution to the consumers.

La majorité des ADC qui sont actuellement en clinique et en développement sont produits par une conjugaison chimique via les résidus lysine ou cystéine, menant à un produit hétérogène pour leur ratio toxine sur anticorps (DAR). L'objet des travaux de thèse a pour but de décrire la caractérisation in vitro et in vivo de nouveaux ADC optimisés et construits à partir de l'anticorps anti-CD30 cAC10, ayant le même squelette polypetidique que Adcetris, et de comparer les résultats à ce dernier. La transglutaminase bactérienne (BTG) a été utilisée pour conjuguer de manière site-spécifique la MMAE aux glutamines aux positions 295 et 297 du cAC10, amenant à des ADCs homogènes de DAR 4, TG-ADC. Des travaux préliminaires ont permis d’établir les conditions optimales de conjugaison avec un procédé en deux étapes. Les tests de cytotoxicité ont révélé des EC50 comparables entre Adcetris et les TG-ADC. Les données d’efficacité in vivo montrent une efficacité équivalente voire légèrement supérieure pour les TG-ADC que Adcetris. L'étude de biodistribution in vivo dans un modèle avec et sans tumeur est réalisé avec un 125-I TG-ADC et est comparé à 125I-Adcetris. Le TG ADC site spécifique montre une meilleure distribution tumorale. Adcetris a une distribution non médiée par la cible, dans le foie et la rate, plus importante. En ligne avec ces résultats, la dose maximale tolérée des TG ADC est significativement plus élevée que Adcetris chez le rat. Ces résultats suggèrent que les ADC homogènes ont une meilleure pharmacocinétique et un meilleur index thérapeutique comparés aux ADC avec des DAR hétérogènes. / Most ADC that are currently in clinical use or development produced by chemical conjugation of a toxin via either lysine or cysteine residues, inevitably leading to heterogeneous products with variable drug-to-antibody ratios (DARs). Here, we describe the in vitro and in vivo characterization of novel ADCs that are based on the anti-CD30 antibody cAC10, which has the same polypeptide backbone as Adcetris, and compare the results with the latter. Bacterial transglutaminase (BTG) was exploited to site-specifically conjugate derivatives of MMAE to the glutamines at position 295 and 297 of cAC10, yielding homogeneous ADCs with a DAR of 4, TG-ADC. Preliminary works have led to define optimal conditions for conjugation, but also define a two step process. In vitro cell toxicity experiments revealed comparable EC50-values for Adcetris and TG-ADC. The efficacy data have shown slightly better efficacy for TG-ADC compared to Adcetris. Quantitative time-dependent in vivo biodistribution studies in normal and xenografted mice were performed with a selected 125I TG ADC and compared with 125I-Adcetris. Adcetris has an higher liver and spleen unspecific uptakes. In line with these results, the maximum tolerated dose of the BTG-coupled ADC (> 60 mg/kg) was significantly higher than that of ADCETRIS® (18 mg/kg) in rats. These results suggest that homogenous ADCs display improved pharmacokinetics and better therapeutic indexes compared to chemically modified ADCs with variable DARs.

Les maladies du bois de la vigne (MDBs) et plus particulièrement l’esca, sont devenues en l’espace de deux décennies l’objet de préoccupations majeures puisqu’elles mettent en danger la pérennité de nombreux vignobles partout dans le monde. En Tunisie, ces maladies sont peu connues mais elles semblent être en pleine expansion et, en France, environ 13% du vignoble est improductif à cause des dépérissements qu’elles provoquent. Pour lutter contre les MDBs, les filières viticoles françaises et tunisiennes sont actuellement dans une impasse technique car elles ne disposent d’aucune méthode de lutte chimique « curative ». Dans ce contexte, l’objectif de cette thèse est de (i) déterminer quels agents pathogènes sont responsables des dégradations du bois de la vigne en Tunisie ? Les symptômes correspondent-ils à ceux de l’esca ? Existe-t-il une spécificité des agents pathogènes chez les ceps tunisiens ? Aussi (ii) afin de lutter contre ces maladies du bois (MDBs), de potentiels agents de biocontrôle bactériens ont été recherchés dans les parties ligneuses de ceps sélectionnés dans des vignobles tunisiens. Ils ont été caractérisés et des essais de protection in planta ont été réalisés. [...] Ces champignons ont été identifiés au niveau morphologique et moléculaire. Leur pathogénicité a été confirmée après inoculation sur jeunes plants de vigne. Des travaux originaux basés sur la co-inoculation de plants de vigne par ces 3 pathogènes ont montré qu’ils pouvaient rentrer en compétition entre eux au sein du végétal. Par ailleurs, sur le même thème, 2 autres pathogènes des MDBs, i.e. Phomopsis viticola et Diploidia seriata, ont été isolés dans une autre étude à partir de ceps prélevés dans la même région en Tunisie. Dans une deuxième étape, la microflore bactérienne colonisant les tissus ligneux de vignes prélevées dans le nord de la Tunisie a été étudiée afin de rechercher des agents de lutte biologique potentiels. La technique d’empreinte moléculaire Single-Strand Conformation Polymorphism (SSCP) a d’abord montré que les communautés bactériennes étaient différentes en fonction des tissus qu’elles colonisaient, i.e. le bois nécrosé ou sain. Soixante-neuf souches bactériennes ont été isolées par méthode pasteurienne, et les 19 souches les plus abondantes ont fait la suite de l’étude. L’identification moléculaire de ces souches par séquençage de l’ARNr 16S et du gène rpoB a montré l’existence de 4 genres colonisant les ceps de vignes : Bacillus, Curtobacterium, Pantoea et Pseudomonas. Ces bactéries ont été également caractérisées au niveau biochimique, métabolique et génétique. Des tests de sélection in vitro contre les trois pathogènes fongiques ont été effectués, suite auxquels, une souche B6 de B. subtilis a été sélectionnée pour des essais de protection in planta en serre. Par la suite, une étude combinant deux bactéries antagonistes isolées de bois de vigne tunisien, i.e. B. subtilis B6, et français, i.e. Pantoea agglomerans S5, a été réalisée pour lutter contre 2 agents pathogènes, Phaeomoniella chlamydospora (isolé des vignobles français) et N. parvum (isolé des vignobles tunisiens), impliqués dans les MDBs. Deux cépages, un fréquent en Tunisie, le Muscat d’Italie, et l’autre en France, le Cabernet Sauvignon, ont été utilisés. En effet, suivant l’agent pathogène et le cépage utilisés, les résultats de protection obtenus étaient différents. Les meilleurs résultats de protection ont été obtenus en combinant les bactéries et en les appliquant sur Muscat d’Italie contre les 2 champignons pathogènes. La spécificité et l’efficacité de la protection biologique a ici été démontrée. / Grapevine trunk diseases (GTDs) such as esca are of major concern for viticulture worldwide. In Tunisia, knowledge about the symptoms of this disease and the microflora associated with, is still incomplete despite their ability to cause considerable damage to vineyards. In France, around 13% of whole vineyard is unproductive because of GTDs, and no effective treatment currently exists. In that context, the objectives of the present PhD study were: (i) to characterize the fungal microflora inhabiting the wood tissues of Tunisian esca-foliar symptomatic vines in order to identify the pathogens responsible for wood decay. (ii) To investigate the bacterial microflora colonizing the wood tissues of Tunisian grapevines cv. Muscat d’Italie in order to find a suitable Biological Control Agent (BCA) that can be applied to vineyards. First, in order to better characterize the microflora colonizing the wood tissues of vine, samples were collected from 10 vineyards in the north of Tunisia. Fungal isolates were obtained from trunk of grapevines showing decline, small and distorted leaves and chloroses. To identify the isolated fungal species, sequencing of the Internal Transcribed Spacer region of the rDNA was performed (ITS1 and ITS4 primers). Three pathogens, i.e. Lasidiodiplodia pseudotheobromae, Neofusicoccum parvum and Schizophyllum commune, described in the literature as involved in GTDs were isolated for the first time in Tunisia. Their pathogenicity was confirmed in planta. Moreover, the coinoculation of these 3 fungi in planta, showed that they displayed a competitive inhibition effect on each other. In another study, two others pathogens involved in GTDs, i.e. Phomopsis viticola and Diploidia seriata were also isolated from the same region. This PhD also aimed at identifying the bacterial microflora inhabiting the wood tissues of escafoliar symptomatic vines, i.e. necrotic and non-necrotic wood, using microbiological and molecular approaches. Complex bacterial communities, as shown by Single-Strand Conformation Polymorphism (SSCP) analyses, colonize both types of wood tissues. After isolation, the 19 most abundant cultivable strains were sequenced (16S rRNA and rpoB genes) and identified as belonging to four genera: Bacillus, Pantoea, Pseudomonas and Curtobacterium. They were then screened for their in vitro antagonistic traits against the three pathogenic fungi L. pseudotheobromae, N. parvum and S. commune. Based on the results obtained, two bacterial strains were selected: B. subtilis (strain B6) and Pantoea agglomerans (strain S5), respectively isolated from Tunisian and French grapevines. They were then tested in planta on young vines of cv Muscat d’Italie and Cabernet Sauvignon against two fungal pathogens involved in GTDs, i.e. N. parvum (isolated from Tunisian wood) and Phaeomoniella chlamydospora (isolated from French vines). Young vines of both cultivars were inoculated by B. subtilis B6, P. agglomerans S5 or the combination of B6+S5, singly or in combination with N. parvum and P. chlamydospora. In terms of plant protection, the most efficient condition to reduce in planta necrosis caused by the fungal pathogens in the two cultivars was the combination of the two bacteria. However, bacterial treatments were significantly more efficient to reduce necrosis caused by N. parvum or P. chlamydospora in Muscat d’Italie than in Cabernet Sauvignon.