L'épuisement annoncé dans les prochaines décennies des ressources fossiles qui fournissent actuellement plus de 70% du carburant consommé dans les transports terrestres, aériens et maritimes au niveau mondial, incite à l'identification et le développement de nouvelles sources d'énergies renouvelables. La production de biocarburants issue de l'exploitation de la biomasse représente une des voies de recherche les plus prometteuses. Si la première génération des biocarburants (production à partir de plantes sucrières, de céréales ou d'oléagineux) atteint ses limites (concurrence avec les usages alimentaires, en particulier), la deuxième génération, produite à partir de ressources carbonées non alimentaires (lignocellulosique, mélasse, vinasse...), pourrait prendre le relais, une fois que les procédés de conversion seront suffisamment maîtrisés. À plus long terme, une troisième génération pourrait voir le jour, qui reposerait sur l'exploitation de la biomasse marine (microalgues, en particulier) mais où de nombreux verrous restent toutefois à lever : optimisation des procédés de culture et de récolte, extraction à coût réduit, optimisation des voies métaboliques etc. Il est à retenir que la stratégie nationale de recherche et d'innovation (SNRI) a retenu quatre « domaines clés » pour l'énergie : le nucléaire, le solaire photovoltaïque, les biocarburants de deuxième génération et les énergies marines. Ceux-ci sont complétés, au nom de leur contribution potentielle à la lutte contre le changement climatique, par le stockage du CO2, la conversion de l'énergie (dont les piles à combustible) et l'hydrogène. Le présent projet de recherche s'intéresse à explorer des voies d'amélioration de l'efficacité de la biotransformation de matière organique non alimentaire de nature industrielle en biocarburants de deuxième génération. En particulier, on s'intéressera à deux aspects complémentaires : l'optimisation des organismes microbiens et des voies métaboliques pour l'amélioration du rendement biologique de fabrication de biocarburants ; l'optimisation des procédés de mise en culture des microorganismes et d'extraction des biocarburant. Le projet de thèse consiste à mettre en œuvre les biotechnologies blanches, la biologie de synthèse et le génie des procédés pour la caractérisation de souches bactériennes, de leurs voies métaboliques et de prototypes expérimentaux pour la fabrication de biocarburants, de méthane et d'hydrogène à partir de rejets provenant de l'industrie sucrière de La Réunion, à savoir la mélasse ou la vinasse. Ce projet permettrait d'envisager de nouvelles perspectives de valorisation pour ces déchets industriels et de participer à la construction, à terme, d'une industrie réunionnaise durable des biocarburants et de l'hydrogène. / Hydrogen is a candidate for the next generation fuel with a high energy density and an environment friendly behavior in the energy production phase. Micro-organism based biological production of hydrogen currently suffers low hydrogen production yields because the living cells must sustain different cellular activities other than the hydrogen production to survive. To circumvent this, a team have designed a synthetic cell-free system by combining 13 different enzymes to synthesize hydrogen from cellobiose. This assembly has better yield than microorganism-based systems. We used methods based on differential equations calculations to investigate how the initial conditions and the kinetic parameters of the enzymes influenced the productivity of a such system and, through simulations, to identify those conditions that would optimize hydrogen production starting with cellobiose as substrate. Further, if the kinetic parameters of the component enzymes of such a system are not known, we showed how, using artificial neural network, it is possible to identify alternative models that allow to have an idea of the kinetics of hydrogen production. During our study on the system using cellobiose, other cell-free assemblies were engineered to produce hydrogen from different raw materials. Interested in the reconstruction of synthetic systems, we decided to conceive various tools to help the automation of the assembly and the modelling of these new synthetic networks. This work demonstrates how modeling can help in designing and characterizing cell-free systems in synthetic biology.

Avec l’apparition de plus en plus de souches de bactérie résistante aux antibiotiques, le développement de nouveaux antibiotiques est devenu une important problématique pour les agences de santé. C’est pour cela que la création de nouvelles plateformes pour accélérer la découverte de médicaments est devenu un besoin urgent. Dans les dernières décennies, la recherche était principalement orientée sur la modification de molécules préexistantes, la méta-analyse d’organismes produisant des molécules activent et l’analyse de librairies moléculaires pour trouver des molécules synthétiques activent, ce qui s’est avéré relativement inefficace. Notre but était donc de développer de nouvelles molécules avec des effets thérapeutiques de façon plus efficace à une fraction du prix et du temps comparé à ce qui se fait actuellement. Comme structure de base, nous avons utilisé des métabolites secondaires qui pouvaient altérer le fonctionnement des protéines ou l’interaction entre deux protéines. Pour générer ces molécules, j’ai concentré mes efforts sur les terpènes, une classe de métabolites secondaires qui possède un large éventail d’activités biologiques incluant des activités antibactériennes. Nous avons développé un système de chromosome artificiel de levure (YAC) qui permet à la fois l’assemblage directionnel et combinatoire de gènes qui permet la création de voies de biosynthèse artificielles. Comme preuve de concept, j’ai développé des YACs qui contiennent les gènes pour l’expression des enzymes impliquées dans la biosynthèse de la -carotène et de l’albaflavenone et produit ces molécules avec un haut rendement. Finalement, Des YACs produits à partir de librairies de gènes ont permis de créer une grande diversité de molécules. / With the appearance of more and more antibiotic resistant strains of bacteria, the development of new antibiotics becomes an issue of utmost importance for society. It is for that reason that new platforms and methodologies to accelerate the discovery of novel antibiotics are urgently needed. For the last decades, research was mainly oriented on modifying existing antibiotics, mining natural producers or screening for synthetic molecules from giant chemical libraries but these approaches did not manage to keep the pipelines filled with a sufficient number of novel antibiotics. Therefore, our goal was to develop a way to create and screen new molecules more efficiently at a fraction of the cost when compared to traditional approaches and within a short time frame. As chemical scaffolds we use natural product-like compounds that modulate the function of individual proteins or of protein-protein interactions. To generate these compounds, I focused first on the terpene scaffold class, a class containing molecules with a wide range of biological activities and includes compounds with antibacterial activities. We developed a yeast artificial chromosome (YAC) platform that allows both directional and combinatorial assembly of biosynthetic genes that can be used to create artificial biosynthetic pathways. As a proof of principle, YACs were successfully assembled containing genes coding for enzymes involved in the biosynthesis of both B-carotene and albaflavenone, and that allowed high yield production of these compounds. Finally, YACs encoding terpene gene libraries were also created and which produced a diversity of terpenoid molecules.

Selon la théorie cellulaire, issue des travaux de M. J. Schleiden, T. Schwann et R. Virchow au 19e siècle, le plus petit niveau d’organisation comprenant toutes les caractéristiques nécessaires et essentielles au vivant serait la cellule. Cette affirmation est aujourd’hui remise en question par les scientifiques et philosophes, d’une part à la suite de l’analyse d’entités biologiques ambiguës aux frontières (inférieures et supérieures) de la « cellule vivante », et d’autre part de l’avènement des récents enjeux en lien avec la création et la recherche de nouvelles entités vivantes. Un pluralisme épistémologique du concept de « vivant » a ainsi émergé, duquel aucune définition claire et unanime n’est encore acceptée. L’objectif général de cette thèse est de trouver des pistes de solution au problème du pluralisme épistémologique du concept de « vivant » ainsi qu’aux enjeux pratiques reliés à ce concept en biologie. Pour ce faire, je propose l’idée que les enjeux pratiques peuvent contribuer à résoudre le pluralisme conceptuel du « vivant », en particulier que la biologie synthétique est à même de nous offrir une définition du vivant permettant de dépasser l’actuel pluralisme de ce concept. Plus spécifiquement, en ce qui a trait à la question du pluralisme, j’expose dans cette thèse un pluralisme « biologique » et « philosophique ». Du côté « biologique », je démontre la flexibilité d’application ainsi que le pluralisme du concept de « vivant » grâce à l’exposition de cas ambigus d’entités biologiques issues de divers niveaux hiérarchiques de complexité du vivant. Ce faisant, je défends une position symbiotique et holistique d’organisation du vivant (permettant d’inclure et d’articuler ces divers niveaux hiérarchiques). Du côté « philosophique », je démontre le pluralisme du concept de « vivant » à la suite d’une analyse que je qualifierai de disciplinaire, ontologique, linguistique et épistémologique. Ce faisant, je défends une position gradualiste et opérationnelle du concept de « vivant ». En ce qui concerne les enjeux pratiques, j’explore principalement la discipline de la biologie synthétique, qui s’est donné l’objectif de construire de nouvelles entités biologiques vivantes et ainsi le fort potentiel de contribuer au développement de nouvelles connaissances sur le vivant. Ce faisant, je prends ainsi la position que la biologie synthétique peut apporter des pistes de solution pragmatiques (par la construction d’entités vivantes fonctionnelles) au pluralisme épistémologique du concept de « vivant ». Finalement, après une analyse de théories de la connaissance associées à ces enjeux, de définitions stipulatives, ainsi que de concepts du vivant issus de la biologie synthétique, je développe mon propre modèle du « vivant» (que je qualifie de biosynthétique), qui se veut « pragmatique » (en accord avec la pratique des biologistes synthétiques), « progressiste » (s’adaptant à de futures découvertes dans le domaine), « holistique » (s’appliquant à l’ensemble des niveaux d’organisation du vivant) ainsi que « minimaliste et universelle» (correspondant aux caractéristiques essentielles de base retrouvées au sein de toutes les entités vivantes). Cette thèse présentera ainsi « pourquoi » et « comment » la biologie synthétique peut répondre à la question de la définition du vivant. / According to the cell theory, resulting from the works of M. J. Schleiden, T. Schwann and R. Virchow in the 19th century, the smallest level of organization including all the necessary and essential characteristics to the living would be the cell. This assertion is now challenged by scientists and philosophers, on the one hand following the analysis of ambiguous biological entities at the boundaries (lower and upper) of the "living cell", and on the other hand the advent of recent issues related to the creation and search for new living entities. An epistemological pluralism of the "living" concept has thus emerged, from which no clear and unanimous definition is yet accepted. The general objective of this thesis is to find possible solutions to the problem of epistemological pluralism of the "living" concept and to the practical issues related to this concept in biology. To do this, I propose the idea that practical issues can contribute to solving the conceptual pluralism of the concept "living", in particular that synthetic biology is able to offer us a definition of the living allowing to overcome the current pluralism of this concept. More specifically, regarding the question of pluralism, I expose in this thesis a "biological" and "philosophical" pluralism. On the "biological" side, I demonstrate the flexibility of application as well as the pluralism of the concept "living" following the description of ambiguous cases of biological entities coming from various hierarchical levels of complexity of life. In doing so, I defend a symbiotic and holistic view of organization of the living (allowing to include and articulate these various hierarchical levels). On the "philosophical" side, I demonstrate the pluralism of the "living" concept following an analysis that I will describe as disciplinary, ontological, linguistic and epistemological. In doing so, I defend a gradualist and operational position of the concept "living". Regarding practical issues, I am mainly exploring the discipline of synthetic biology, which has set itself the goal of building new living biological entities and thus the potential to contribute to the development of new knowledge about life. In doing so, I take the position that synthetic biology can provide pragmatic solutions (through the construction of functional living entities) to the pluralism of the concept "living". Finally, after an analysis of the relevant theories of knowledge associated with these issues, of stipulative definitions, as well as of living concepts stemming from synthetic biology, I develop my own model of the "living" (that I call biosynthetic), which is "pragmatic" (in agreement with the practice of synthetic biologists), "progressive" (adapting to future discoveries in the field), "holistic" (applying to all levels of organization of the living) as well as "minimalist and universal" (corresponding essential characteristics found within all living entities). This thesis will present “why” and “how” synthetic biology can provide an answer to the question “what is life ?”.

Les sujets discutés dans cette thèses’inscrivent dans le cadre général des systèmesinterconnectés. Nous abordons les réseauxmulti-agent qui ont des tâches coopératives etnous proposons un nouveau protocole deconsensus qui comporte des retards et desagents anticipatifs. Nous étudions lesconditions pour lesquelles un réseau organiséconformément au protocole proposé atteint leconsensus. Nous dérivons également desrésultats théoriques valables pour une classeplus générale de systèmes. Ces résultatsconcernent le cas des racines multiples surl’axe des imaginaires, situation qui peutcorrespondre aux réseaux avec une topologiechangeante.Dans notre approche, nous discutonsséparément le cas des racines multiples àl’origine et racines multiples sur l’axe desimaginaires sauf l’origine. Un autre résultatimportant comporte un nouveau modèle pourun réseau génétique qui fonctionne comme unmultiplexeur. Ce circuit innovant utilise troisentrées pour commander deux signaux desortie. Nous effectuons une analyse destabilité pour le modèle proposé et nousdémontrons que son point d’équilibre estunique et stable. Pour valider ce réseaugénétique, nous étudions également le modèlestochastique dérivé du modèle déterministe. / This thesis discusses diverse types ofinterconnected systems through networks. Weaddress networks of agents with cooperativetasks and propose a new consensus protocolwith delays and anticipatory agents. We studythe consensus reaching conditions for networksorganized under the proposed model.Moreover, we derive some theoretical results,which can apply to a more general class ofsystems, concerning stability issues when theconsidered system has multiple imaginaryroots. In terms of networks, this situation cancorrespond to the case of switching topologynetworks, when the network can even bedisconnected at some point.We separately discuss the case of zerocharacteristic roots, and roots laying on theimaginary axis, except the origin. Finally, wepropose a gene network model with afunctionality similar to a multiplexer circuit.Thus, we control two outputs with three inputsignals, and we carry out a stability analysis.We prove the uniqueness and the stability ofthe network steady states, and validate thecontinuous and deterministic model with astochastic model.

Après des décennies de luttes sociales engagées pour la démocratisation des biotechnologies, des pays des quatre coins du globe assistent à l’essor de la « Do-It-Yourself Biology » (DIYbio). Dans le prolongement des mouvements source ouverte et DIY/Maker, la DIYbio entreprend de démocratiser les biotechnologies en les livrant aux mains du public. Le principe en étant que chaque citoyen doit pouvoir s’approprier et fabriquer librement des bio-artefacts. L’objectif de la présente thèse est de comprendre ce modèle démocratique, de saisir les enjeux sociaux et culturels soulevés par l’imbrication entre autonomie individuelle et bio-innovation sur laquelle il s’appuie, ainsi que ses résonnances à l’ère néolibérale. À la croisée des études sur la science et de la théorie critique, cette étude interroge la démocratie DIYbio à partir de son idéologie, une notion entendue non pas en un sens péjoratif, mais en tant qu’une vision du monde. L’hypothèse déployée à travers les chapitres pose que la démocratie DIYbio repose sur un déplacement de l’idéal d’autonomie politique, des facultés réflexives vers les facultés manuelles de bio-expérimentation, donnant lieu à ce que je nomme, en analogie avec le concept d’espace public, le « laboratoire autonome ». L’idéologie du laboratoire autonome y est examinée en dialogue permanent avec son alter ego technoscientifique, le programme de la biologie synthétique. Cette double focale fait ressortir l’engouement commun des domaines socio-politique et scientifique, pour les facultés manuelles comme médium privilégié de leurs activités. Conceptuellement, cette thèse puise dans les assises épistémologiques de la culture hacker, alors que son corpus analytique est composé d’entretiens qualitatifs menés auprès d’acteurs du réseau DIYbio, d’observations réalisées au sein de groupes DIYbio canadiens et de données documentaires. À l’aide de l’analyse du discours, six grands piliers de la structure idéologique du laboratoire autonome y sont mis à nu: l’articulation entre les inscriptions socio-culturelles des adeptes (artistes, techies et universitaires en biotechnosciences) et leur quête d’autonomie individuelle dans le travail de laboratoire; l’idéal d’une modalité de recherche présidée par des valeurs d’auto-référentialité et d’autodétermination normative, ouvrant par là à l’instauration d’un processus de laissez-faire bio-expérimental aux dépens de médiations sociales (telles que le savoir théorique, le jugement des pairs et l’enseignement universitaire) qui assoient la pratique de la science en tant qu’entreprise collective; la capacité d’innovation comme condition à l’autonomisation bio-expérimentale; le mode d’existence technologique assigné à la matière vivante et la conception de l’éthique comme conduite individuelle responsable; la démocratisation de la propriété intellectuelle sur les entités biotiques; et enfin, une lutte socio-politique en faveur du génie génétique conjuguée à une perspective positiviste de l’opposition publique aux biotechnologies. Je suggère que les soubassements idéologiques du laboratoire autonome répondent aux impératifs d’une « démocratisation néolibérale » des biotechnologies. L’approche manuelle de la démocratie DIYbio révèle somme toute une déprise des exigences de la démocratie délibérative, dans la mesure où y est promulgué non pas l’idéal de l’éthique de la discussion, mais plutôt l’ethos hacker de la source ouverte et sa défense de la souveraineté individuelle dans l’innovation. / After decades of social struggles over the democratization of biotechnologies, societies from all corners of the globe witness the burgeoning of « Do-It-Yourself Biology » (DIYbio). In the wake of the open-source and DIY/Maker movements, DIYbio claims that every citizen should be able to freely appropriate and make bio-artefacts. Accordingly, it undertakes the democratization of biotechnologies by putting them in the hands of the public. This doctoral dissertation seeks to understand this democratic model, to grasp the social and cultural stakes of the intertwining between individual autonomy and bio-innovation on which it is grounded, as well as and its neoliberal echoes. At the crossroads between science studies and critical theory, this study delves into the DIYbio democracy through its ideological content, understood here not in a derogatory sense, but rather as a vision of the world. Each chapiter explores the hypothesis that the democratic model of DIYbio rests on a displacement of the ideal of political autonomy, its center of gravity moving from mental towards manual faculties. This gives rise to what I call the « autonomous laboratory », a notion analogous to the concept of public sphere. The ideology of the autonomous laboratory is examined in constant dialogue with its technoscientific alter ego, namely synthetic biology. This twofold perspective highlights how both the sociopolitical and the scientific domains share a common cherishing of manual faculties as the prime medium of their activities. Conceptually, this study draws on the epistemological foundations of the hacker culture. The corpus analysed consists of qualitative interviews conducted with actors of the DIYbio network, of observations within Canadian DIYbio groups, and of documentary data. Through discourse analysis, this dissertation brings to light six pillars of the ideological structure of the autonomous laboratory: the sociocultural identities of the adherents—grouped as artists, techies and biotechnoscience academics—and their quest for individual autonomy in bio-experimental work; the ideal of a research model rooted on self-referentiality and normative self-determination, which fosters a bio-experimental laissez-faire process at the expense of social mediations (such as abstract knowledge, peer judgement, academic education) that ground the practice of science as a collective activity; the reliance of bio-experimental autonomy on the innovation regime; the technological mode of existence ascribed to living entities and the view of ethics as an individual responsible act of conduct; the democratization of intellectual property over biological entities; and lastly, the combination between a sociopolitical commitment to genetic engineering and a positivist representation of the public opposition to gene technologies. I suggest that the ideological cornerstones of the autonomous laboratory meet the exigencies of a “neoliberal democratization” of biotechnologies, and that the DIYbio hands-on approach to democracy reveals, all in all, a disengagement from deliberative democracy biddings. Rather than the ideal ethics of discussion, it favors the open-source hacker ethos ingrained in the individual autonomy on innovation.

Cette thèse s'intéresse aux liens entre l'évolution de la coopération et la sélection de second ordre. Dans une première partie, nous montrons comment des organismes digitaux adaptent leurs génomes pour encoder les gènes liées à la coopération d'une manière plus contrainte (suppression d'évolvabilité), notamment à l'aide d'opérons et d'overlaps impliquant aussi des gènes essentiels. Dans une deuxième partie, nous testons expérimentalement cette vision des overlaps de gènes comme "contrainte évolutive" grâce à des outils d'algorithmique et de biologie synthétique que nous avons développés. Dans une troisième partie, nous utilisons des simulations par agents pour montrer comment une forme de division du travail peut être interprétée comme un système coopératif à la lumière de la théorie évolutive moderne. Dans une dernière partie, nous montrons que la dispersion spatiale des allèles coopératives obtenue par des phénomènes de "genetic hitchiking" joue un rôle important dans l'évolution de la coopération, quand bien même ce mécanisme de dispersion s'applique aussi à des allèles non coopératives, grâce à la "relatedness" (aux loci codant pour la coopération) crée par l'invasion locale de mutations bénéfiques (à des loci non liés à la coopération) et par l'équilibre complexe entre ces mutations bénéfiques et la robustesse mutationnelle. L'ensemble de ces résultats appelle à une prise en compte plus importante des pressions sélectives de second ordre dans l'étude de l'évolution sociale, et au développement de modèles plus réalistes qui permettraient d'intégrer de telles forces évolutives. Nous insistons également sur l'importance du paysage mutationnel dans l'étude des populations bactériennes, et montrons le potentiel croissant de la biologie synthétique comme outil d'étude de ce paysage et de l'évolution microbienne en général. / In the first part, I show how digital organisms adapt their genomes to encode cooperation-related genes in a more constrained way (evolvability suppression), especially using operons and overlaps also involving essential genes. In the second part, we experimentally test this view of gene overlaps as an evolutionary constraint, using both algorithmic and synthetic biology tools that we have developed. In the third part, I use agent-based simulations to show how a form of division of labour can be interpreted as a cooperative system in the light of modern evolutionary theory. In the final part, I show that the patterns of dispersal of cooperative alleles due to hitchhiking phenomena play an important role in the evolution of cooperation. The last result holds even though the hitchhiking mechanisms also applies to non-cooperative alleles, thanks to the relatedness (at cooperation-related loci) created by the local invasion of beneficial mutations (at loci not related to cooperation). The beneficial mutations form a complex and interesting equilibrium with mutational robustness, which I investigate using in silico evolution. On the whole, these results call for a more careful consideration of the second-order selection pressures in the study of social evolution, and show the necessity for more realistic models allowing to integrate such evolutionary forces. My thesis research specifically highlights the importance of the mutational landscape in the study of microbial populations and shows the increasing potential of synthetic biology as a tool to study such landscape and microbial evolution in general.

Les produits naturels (PNs) englobent une énorme diversité chimique qui a conduit à la découverte de médicaments révolutionnaires contre le cancer, contre les maladies infectieuses et contre d'autres maladies. La majorité des médicaments actuellement approuvés sont des dérivés de PNs, où nombre d’entre eux engagent des cibles considérées comme non thérapeutiques. Malgré ces avantages, les PNs posent des problèmes au niveau de l’isolement, de la déréplication, du réapprovisionnement et de la traçabilité chimique. Compte tenu du besoin urgent de découvrir de nouvelles molécules bioactives contre de nouvelles cibles pour tous les types de maladies, des stratégies innovantes sont nécessaires pour revigorer la découverte de médicaments à partir des PNs. Nous avons développé une plateforme utilisant Saccharomyces cerevisiae pour la production hétérologue de molécules similaire aux PNs, appelée « produits naturels synthétiques » (PNSs). Nous avons synthétisé une vaste bibliothèque de gènes impliqués dans la biosynthèse de PNs (GBSs) provenant de plantes, de champignons et de bactéries, pour lesquels leur contenu en GC et leurs codons ont été optimisés pour l’expression dans S. cerevisiae. Ces gènes sont assemblés en chromosomes artificiels de levure pour générer de vastes bibliothèques combinatoires de BSG pour la production de molécules similaires aux PNs. Les bibliothèques de PNSs peuvent être directement criblées contre des microorganismes ou des cibles spécifiques dans des essais à haut débit. J'ai effectué le criblage de bibliothèques de PNSs contre une variété de cibles bactériennes et humaines. L'un de ces criblages a conduit à la découverte de PNSs ayant une activité antimicrobienne contre un groupe de pathogènes cliniquement pertinents. Récemment, certaines équipes scientifiques, dont la nôtre, ont découvert que l'hyperactivation de la protéase mitochondriale humaine CLPP par les composés anticancéreux ONC201 et ONC212, qui sont présentement en phase préclinique, provoque la mort cellulaire par protéolyse mitochondriale incontrôlée. Cependant, j'ai trouvé que ONC201/212 activent également la version bactérienne de ClpP et ils pourraient donc perturber le microbiome. J'ai donc développé des essais génétiques de substitution dans la levure pour les protéases ClpP afin de cribler pour des activateurs plus spécifiques. Ensuite, j'ai adapté mon approche dans la levure pour le criblage d’inhibiteurs de la protéase principale (Mpro) et de l'endoribonucléase (NendoU) de SRAS-CoV-2, afin de répondre au besoin pour des thérapies antivirales efficaces afin de traiter les personnes atteintes de la forme grave de la COVID-19. Enfin, une autre variante de mon approche dans la levure a également été développée pour le criblage de stabilisateurs de l'interaction entre FKBP12 et calcineurine dans le but d'identifier de nouveaux immunosuppresseurs qui présentent moins d'effets secondaires. Le criblage de ces différents essais m’a permis d’identifier des candidats potentiels pour chaque cible. Bien que les tests faits dans la levure soient utilisés dans le contexte de criblages traditionnels, l’utilisation de la plateforme PNS permet d’explorer un espace chimique inaccessible auparavant afin de favoriser la découverte de médicaments, le tout de manières économique, modulable et durable. / Natural products (NPs) encompass enormous chemical diversity, leading to revolutionary medicines in cancer, infectious disease, and other indications. The majority of currently approved drugs are derived from NPs, with many of them engage targets otherwise viewed as undruggable. Despite these advantages, NPs pose problems in isolation, dereplication, resupply and chemical tractability. Given the pressing need to discover bioactive chemical matter against new targets in all disease areas, innovative strategies are required to reinvigorate NP-based drug discovery. We have developed a Saccharomyces cerevisiae platform for heterologous production of NP-like chemical matter, termed Synthetic Natural Products (SynNPs). We synthesized an extensive library of codon- and GC-content optimized NP biosynthetic genes (BSGs) from plants, fungi and bacteria. These genes are then assembled into programmable yeast artificial chromosomes (YAC) to generate vast combinatorial BSG libraries that produce NP-like molecules. SynNP libraries can be directly screened in high-throughput in either cell- or target-based assays. I constructed and screened SynNP libraries in yeast-based surrogate genetic assays against a variety of bacterial and human targets. One of these screens led to the discovery of SynNPs with antimicrobial activity against a panel of clinically relevant pathogens. Recently, we and others discovered that hyperactivation of the human mitochondrial caseinolytic protease proteolytic subunit (CLPP) by the preclinical anti-cancer compounds ONC201 and ONC212 causes cell death by rampant mitochondrial proteolysis. However, I found that ONC201/212 also activates bacterial ClpP and could therefore disrupt the microbiome. I thus developed yeast-based surrogate genetic assays for ClpP proteases to screen for more specific activators. Then, I adapted my yeast-based approach to screen for inhibitors of SARS-CoV-2 main protease (Mpro) and endoribonuclease (NendoU) to address the need for efficacious antiviral therapies to mitigate the COVID-19 pandemic. Finally, I developed another variant of my yeast-based approach to screen for stabilizers of the interaction between FKBP12 and calcineurin to identify novel candidate immunosuppressants. Screens with these various assay formats allowed me to identify candidate hits for each target. In summary, the SynNP platform allows the exploration of new-to-nature NP-like chemical space for drug discovery in a cost-effective, scalable and sustainable manner, and yeast-based surrogate genetic assays can be used to screen both existing chemical libraries and SynNP libraries.