La lamproie présente un mode de développement de la rétine très particulier parmi les vertébrés. Elle implique deux processus distincts. Le premier conduit à la formation précoce d’une rétine centrale, qui présente des indications de différenciation dès les stades prolarvaires et ne contient que trois types cellulaires différenciés (photorécepteurs, cellules bipolaires et cellules ganglionnaires). Dans un deuxième temps, au cours des stades larvaires, une rétine périphérique, dont dérive l’essentiel de la rétine adulte, se développe à la marge de la rétine centrale. Elle croît de façon importante jusqu’à la métamorphose, au cours de laquelle la différenciation des différents types cellulaires s’effectue. J’ai engagé une analyse des programmes génétiques qui contrôlent ces processus en étudiant les profils d’expression de trois paralogues de la famille Otx (PmOtxA/B/C), ainsi que des gènes PmFoxG1, PmPax6, PmVax2 et PmSix3 au cours du développement précoce de l’oeil, aux stades prolarvaires. L’analyse de l’expression des gènes PmPax6, PmOtxB et PmOtxC a également été étudiée au cours des stades larvaires et dans la rétine différenciée post-métamorphique. Enfin des traitements pharmacologiques visant à inhiber l’activité du récepteur au FGF ont été effectués, en vue d’évaluer le rôle des signalisations médiées par ce récepteur aux stades prolarvaires. Les résultats mettent en évidence un patron de régionalisation de la cupule optique très semblable entre la lamproie et les gnathostomes. Les traitements pharmacologiques suggèrent également des mécanismes de spécification du pédoncule optique conservés à l’échelle des vertébrés. Au cours de la différenciation de la rétine centrale et de la formation de la rétine périphérique, les gènes PmPax6 et PmOtxB/C présentent également une dynamique d’expression globalement conservée, avec quelques différences. Ces analyses fournissent la première caractérisation des programmes génétiques contrôlant la formation de l’oeil chez la lamproie. A la suite de ces analyses, la formation de la rétine centrale apparaît comme un processus accessible aux caractérisations moléculaires et aux analyses fonctionnelles et d’un intérêt majeur à la fois pour des aspects évolutifs et mécanistiques. / The lamprey presents a very particular way of development of the retina among the vertebrates. It implies two distinct processes. The first lead to the early formation of a central retina, which presents indications of differentiation in prolarval stages and contains only three differentiated cellular types (bipolar cells, photoreceptors and ganglionar cells). Secondly, during larval stages, a peripheral retina, of which the main part of the adult retina derives, develops within the margin of the central retina. It grows in an important way until the metamorphosis, during which the differentiation of the various cellular types is carried out. I engaged an analysis of the genetic programs which control these processes by studying the expression profiles of three paralogues of the Otx family (PmOtxA/B/C), as well as PmFoxG1, PmPax6, PmVax2 and PmSix3 genes during the early development of the eye, at the stages prolarvaires. The expression analysis of PmPax6, PmOtxB and PmOtxC genes was also studied during larval stages and in the post-metamorphic differentiated retina. Finally pharmacological treatments aiming at inhibiting the activity of the FGF receptor were carried out, in order to evaluate the role of the indications mediated by this receptor at the prolarval stages. The results highlight a very similar regionalization pattern of the optical cup between the lamprey and the gnathostomes. The pharmacological treatments also suggest specification mechanisms of the optical stalk preserved at the level of vertebrate. During the differentiation of the central retina and formation of the peripheral retina, the PmPax6 genes and PmOtxB/C also present a conserved dynamic expression, with some differences. These analyzes provide the first characterization of the genetic programs controlling the formation of the eye in the lamprey. Following these analyzes, the formation of the central retina seems to be an accessible process to molecular characterizations and to functional analyzes and it is a major interest for both evolutionary and mechanistic aspects.

La lamproie présente un mode de développement de la rétine très particulier parmi les vertébrés. Elle implique deux processus distincts. Le premier conduit à la formation précoce d'une rétine centrale, qui présente des indications de différenciation dès les stades prolarvaires et ne contient que trois types cellulaires différenciés (photorécepteurs, cellules bipolaires et cellules ganglionnaires). Dans un deuxième temps, au cours des stades larvaires, une rétine périphérique, dont dérive l'essentiel de la rétine adulte, se développe à la marge de la rétine centrale. Elle croît de façon importante jusqu'à la métamorphose, au cours de laquelle la différenciation des différents types cellulaires s'effectue. J'ai engagé une analyse des programmes génétiques qui contrôlent ces processus en étudiant les profils d'expression de trois paralogues de la famille Otx (PmOtxA/B/C), ainsi que des gènes PmFoxG1, PmPax6, PmVax2 et PmSix3 au cours du développement précoce de l'oeil, aux stades prolarvaires. L'analyse de l'expression des gènes PmPax6, PmOtxB et PmOtxC a également été étudiée au cours des stades larvaires et dans la rétine différenciée post-métamorphique. Enfin des traitements pharmacologiques visant à inhiber l'activité du récepteur au FGF ont été effectués, en vue d'évaluer le rôle des signalisations médiées par ce récepteur aux stades prolarvaires. Les résultats mettent en évidence un patron de régionalisation de la cupule optique très semblable entre la lamproie et les gnathostomes. Les traitements pharmacologiques suggèrent également des mécanismes de spécification du pédoncule optique conservés à l'échelle des vertébrés. Au cours de la différenciation de la rétine centrale et de la formation de la rétine périphérique, les gènes PmPax6 et PmOtxB/C présentent également une dynamique d'expression globalement conservée, avec quelques différences. Ces analyses fournissent la première caractérisation des programmes génétiques contrôlant la formation de l'oeil chez la lamproie. A la suite de ces analyses, la formation de la rétine centrale apparaît comme un processus accessible aux caractérisations moléculaires et aux analyses fonctionnelles et d'un intérêt majeur à la fois pour des aspects évolutifs et mécanistiques.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Le système de sécrétion de type II (T2SS) est largement exploité par les bactéries à Gram négatif pour sécréter divers facteurs de virulence depuis le périplasme vers le milieu extra-cellulaire. La bactérie phytopathogène Dickeya dadanti (ex. Erwinia chrysanthemi) utilise ce système, appelé Out, pour la sécrétion de pectinases responsable de la maladie de la pourriture molle chez de nombreuses plantes. Les deux composants essentiels du système Out, la protéine de membrane interne OutC et la sécrétine OutD, formant un pore dans la membrane externe, sont impliqués dans la spécificité de sécrétion. L'interaction entre OutC et OutD pourrait assurer l'intégrité structurelle et fonctionnelle du système de sécrétion en reliant les deux membranes. Nous avons entrepris une étude structure-fonction de ces deux composants afin d'identifier et caractériser leurs sites d'interaction et de mieux comprendre leurs rôles. Nous avons appliqué une approche intégrative impliquant une analyse in vivo par cystéine-scanning et pontage disulfure, une analyse in vitro par GST pull down et une analyse structurale d'OutC et OutD et de leurs interactions par RMN. Nos résultats indiquent la présence d'au moins trois sites d'interaction entre les régions périplasmiques d'OutC et d'OutD et suggèrent que ces interactions s'établissent par un mécanisme d'addition des brins β. Nous avons démontré qu'un site situé sur le domaine HR d'OutC pouvait interagir avec deux sites distincts d'OutD suggérant un mode d'interaction alternatif. La présence d'exoprotéines et/ou des composants de membrane interne du système OutE-L-M, modifie différemment l'affinité de ces trois sites d'interaction entre OutC et OutD. Nous proposons que ces interactions alternatives entre divers sites d'OutC et OutD pourraient refléter une succession d'étapes fonctionnelles lors du processus de sécrétion. Pour étudier le mécanisme d'adressage et d'assemblage de la sécrétine OutD dans la membrane externe, nous avons exploité les interactions entre OutD et deux composants auxiliaires du T2SS, la protéine de la membrane interne OutB et la lipoprotéine de la membrane externe OutS. Nous avons montré une interaction directe entre le domaine périplasmique d'OutB et le domaine N0 d'OutD. Une analyse structure-fonction du complexe OutS-OutD a révélé que la pilotine OutS interagit fortement avec 18 résidus à l'extrémité C-terminale de la sécrétine, entraînant la structuration sous forme hélicoïdale de cette région initialement non structurée. Ce travail nous permet de mieux comprendre le mécanisme d'assemblage et de fonctionnement du système de sécrétion de type II.

Les zoonoses émergentes constituent un problème de santé publique majeur. A l'image des virus de l'immunodéficience humaine (VIH), influenza, ou encore Ebola, la plupart des pathogènes zoonotiques prennent leur origine chez la faune sauvage. Les chiroptères sont des réservoirs de virus zoonotiques qui peuvent provoquer des pathologies graves chez l'Homme, comme le virus de la rage ou le coronavirus responsable de la pandémie du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS) en 2003-2004. En Asie du Sud-Est, reconnue comme un point chaud d'émergence, les chiroptères sont régulièrement en contact avec l'Homme du fait de l'exploitation des mêmes environnements et des activités de chasse et de consommation de ces animaux sauvages. Le risque de transmission de potentiels virus des chiroptères à l'Homme reste encore très peu étudié, notamment au Cambodge et au Laos. C’est dans ce contexte que s’inscrit ce travail de thèse, qui a pour but de détecter et de caractériser des coronavirus et des astrovirus chez les chiroptères de ces deux pays, et d'explorer les environnements où le risque de transmission à l'Homme serait plus élevé.Un premier axe de travail a porté sur la détection et la caractérisation de ces deux familles virales chez des chiroptères échantillonnés de 2010 à 2013. Une forte diversité de coronavirus et d'astrovirus a été détectée chez de nombreux genres de chiroptères insectivores et frugivores. De nouveaux hôtes réservoirs et de nouvelles souches virales ont été mis en évidence, dont certaines sont relativement proches de souches pathogènes chez l'Homme ou chez d'autres espèces animales. Le deuxième axe d'étude visait une caractérisation plus approfondie des virus. L'étude des protéines impliquées dans l'entrée cellulaire (protéines de capside et de spicule pour les astrovirus et coronaivrus respectivement), permet d'évaluer le potentiel de passage de la barrière d'espèce de ces virus. Plusieurs techniques de séquençage ont été tentées, en particulier au niveau des gènes d'intérêt. Les résultats ont été très limités, et n'ont pas permis une caractérisation approfondie des souches. Néanmoins, ce travail a mis en évidence les points critiques et les approches à envisager dans l'optique d'un futur séquençage de ces virus.Enfin, le troisième axe de recherche a porté sur l'étude des facteurs environnementaux qui pourraient impacter les chiroptères et les potentiels virus zoonotiques qu'ils peuvent porter. Bien que les données aient été limitées, l'approche méthodologique et les pistes d'étude sont à retenir pour des études épidémiologiques futures. De plus les caractéristiques liées à la transformation des paysages naturels par l'Homme est un aspect important à prendre en compte. / Zoonoses are important public health issues, and represent 60% of emerging infectious diseases. Most of zoonotic pathogens originate from wildlife, such as the Human Immunodeficiency Virus, Influenza Virus or Ebola Virus. Chiroptera have been recognized as an important reservoir of zoonotic viruses, such as the lyssavirus or the coronavirus responsible for the pandemic of severe acute respiratory syndrome (SARS) in 2003-2004.Southeast Asia is a hotspot for emerging diseases. Bats represent 30% of the biodiversity and are in close contact with human populations, due to the exploitation of the same environment and the use of bats as food in subsistence hunting. So far, there has been a lack of knowledge and understanding concerning the viruses circulating in the bat population in this region, especially in Cambodia and Lao P.D.R. The work presented in this thesis is dedicated to this problematic, with a special focus on the detection and molecular characterization of coronaviruses and astroviruses in bat populations in these two countries. The aim was also to depict environmental aspects which increase the risk of potential transmission from bats to humans.The first part of this work was dedicated to the detection and typing of astroviruses and coronaviruses in bats collected over a three-year period throughout Cambodia and Lao P.D.R. A high diversity of these viruses was found in various insectivorous and frugivorous bats. New bat reservoirs and new potential virus strains were detected, including some related to strains known to be highly pathogenic for humans or livestock species.The second part of this work therefore concentrates on a deeper characterization of the strains of interest, targeting genomic regions involved in cell host entry, and thus in ability to cross species barriers .Several isolation and sequencing methods were implemented in order to characterize the regions of interest, i.e. capsid and spike proteins. Results were limited and did not permit a deeper characterization. Nevertheless, this work highlights the aspects which need to be improved in order to sequence the viruses more effectively.The final part of this thesis examined environmental factors impacting the distribution pattern of bats, as well as the potential risk for virus transmission to humans. Transformation of landscape by humans from natural to cultivated lands, appeared to be important factors to take into account when investigating bat distribution, and the viruses they can harbor. Despite the weakness of the dataset, the methodological approach is worth being considered in further epidemiological studies on bat-associated viruses.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

A l’interface entre le développement de résines végétales et l’étude des propriétés mécaniques associées, ces travaux se sont focalisés sur la caractérisation structurale d’amidons modifiés chimiquement afin de distinguer des différences structurales induites par les procédés de synthèse. La transposition de méthodes analytiques et de caractérisation structurale ainsi que le développement de méthodes de préparation ont permis de proposer une stratégie de caractérisation multi-échelle pour déterminer les paramètres suivants : composition chimique, degré de substitution, répartition des substituants et organisation des particules.La composition d’amidons modèles a été déterminée par plusieurs techniques, la combinaison des méthodes a mis en évidence une similarité entre les éléments détectés en surface et ceux présents dans la masse. Grâce au développement de méthodes de préparation, la répartition des substituants sur les chaînes et les unités anhydroglucoses a été identifiée et s’est révélée dépendante des procédés de synthèse. Les techniques à l’état liquide ont montré des limitations pour la détermination du degré de substitution des amidons modèles, favorisant une approche par RMN du solide. L’organisation des copolymères a impliqué le développement de méthodes de préparation de fractions ensuite caractérisées par chromatographie ou par couplage flux-force hydrodynamique. L’application de cette stratégie combinant caractérisation moléculaire et macromoléculaire sur des prototypes innovants a permis de mettre en évidence l’influence des procédés de synthèse sur les paramètres ciblés. Des structures particulaires ont été proposées pour chaque type de modification. / At the interface between the development of plant resins and the study of associated mechanical properties, this work focused on the structural characterization of chemically modified starches in order to distinguish structural differences induced by synthesis processes. The transposition of analytical and structural methods and the development of preparation methods allowed to propose a multi-scale characterization strategy to determine the following parameters: chemical composition, degree of substitution, distribution of the substituents and organization of the particles. The composition of model starches was determined by several techniques, the combination of different methods showed a similarity between the elements detected on the surface and those present in bulk. Thanks to the development of preparation methods, the distribution of the substituents on the chains and the anhydroglucose units was identified and was found to depend on the synthesis methods. Liquid-state techniques for the determination of the degree of substitution of model starches showed limitations, favoring a solid-state NMR approach. The organization of the copolymers required the development of methods of preparation, each fraction then being characterized by chromatographic or asymmetrical flow field flow fractionation. The application of this strategy combining molecular and macromolecular characterization on new samples made it possible to demonstrate the influence of the synthesis processes on the targeted parameters. Particular structures have been proposed for each type of modification.

Sanofi Pasteur travaille depuis plus de 20 ans au développement d’un vaccin contre la Dengue, maladie virale pouvant présenter des formes sévères. Ce vaccin, dénommé Dengue CYD est composé de quatre virus recombinants basés sur la souche vaccinale contre la Fièvre Jaune dans laquelle les gènes codant les protéines prM et E ont été remplacés par ceux des différents sérotypes de virus Dengue.Dans les études décrites ici, nous avons démontré la stabilité génétique des souches vaccinales au cours des étapes de production, et nous avons mis au point un système de qRT-PCR pour quantifier le génome viral afin de caractériser les lots et suivre les virémies post-vaccinales.De plus, différentes études précliniques menées chez le macaque ont permis :1) d’évaluer l’immunogénicité du vaccin après immunisation par différentes formulations vaccinales et selon différents schémas visant à réduire les interférences entre les sérotypes. L’administration de vaccins bivalents complémentaires à des sites anatomiques différents ou de façon séquentielle, l’établissement d’une pré-immunité hétérologue, une moindre dose relative du sérotype vaccinal dominant ou l’administration d’un rappel à un an ont ainsi permis de mettre en évidence des pistes d’amélioration du schéma vaccinal.2) d’évaluer la biodistribution et l’excrétion du vaccin afin de confirmer son innocuité.3) de tester la neutralisation d’un panel de souches virales par des sérums des singes vaccinés pour montrer que les anticorps induits par le vaccin peuvent neutraliser des souches Dengue circulantes d’origines géographiques et de génotypes variés.Enfin, l’absence de risque de dissémination du virus dans l’environnement via les tiques, arthropodes vecteurs d’autres Flavivirus, a été confirmée.Ces études ont permis d’apporter des éléments démontrant l’intérêt du vaccin Dengue CYD pour lancer des études cliniques et compléter les dossiers réglementaires visant à l’enregistrement du vaccin Dengvaxia® / Sanofi Pasteur has been working for more than 20 years to develop a vaccine against Dengue, viral disease that can cause life-threatening forms. The CYD Dengue vaccine is a tetravalent recombinant virus based on Yellow fever vaccine strain in which genes encoding prM and E proteins have been replaced by the corresponding genes from the different Dengue virus serotypes.In the studies described here, we demonstrated the genetic stability of the vaccine strains during the manufacturing steps and we set-up a qRT-PCR system to quantify viral genome in order to characterize batches and to follow post-vaccination viremia.In addition, different pre-clinical studies were conducted in macaques in order:1) To evaluate the vaccine immunogenicity after immunizations according to different schedules and formulations aiming at decreasing interferences between serotypes. Different parameters were shown to improve vaccine immunogenicity, such as administration of complementary bivalent vaccines at separate anatomical sites or sequentially, establishment of a heterologous pre-immunity, adaptation of the formulation by decreasing the dose of the dominant serotype or administration of a 1-year booster.2) To evaluate the biodistribution and shedding of the vaccine to confirm its safety3) To test neutralization by vaccinated-monkey sera of a panel of circulating viral strains to demonstrate that antibodies elicited by the vaccine should neutralize Dengue strains from different geographical origins and genotypesFinally, the absence of risk of dissemination of the virus in the environment via ticks, i.e. arthropods responsible for transmission of other Flaviviruses, was confirmed.These studies brought elements demonstrating the interest of the CYD Dengue vaccine to allow starting clinical trials and filing of technical dossiers supporting Dengvaxia® submission and registration

Le système de sécrétion de type II (T2SS) est largement exploité par les bactéries à Gram négatif pour sécréter divers facteurs de virulence depuis le périplasme vers le milieu extra-cellulaire. La bactérie phytopathogène Dickeya dadanti (ex. Erwinia chrysanthemi) utilise ce système, appelé Out, pour la sécrétion de pectinases responsable de la maladie de la pourriture molle chez de nombreuses plantes. Les deux composants essentiels du système Out, la protéine de membrane interne OutC et la sécrétine OutD, formant un pore dans la membrane externe, sont impliqués dans la spécificité de sécrétion. L'interaction entre OutC et OutD pourrait assurer l’intégrité structurelle et fonctionnelle du système de sécrétion en reliant les deux membranes. Nous avons entrepris une étude structure-fonction de ces deux composants afin d’identifier et caractériser leurs sites d’interaction et de mieux comprendre leurs rôles. Nous avons appliqué une approche intégrative impliquant une analyse in vivo par cystéine-scanning et pontage disulfure, une analyse in vitro par GST pull down et une analyse structurale d’OutC et OutD et de leurs interactions par RMN. Nos résultats indiquent la présence d'au moins trois sites d'interaction entre les régions périplasmiques d’OutC et d’OutD et suggèrent que ces interactions s’établissent par un mécanisme d’addition des brins β. Nous avons démontré qu’un site situé sur le domaine HR d’OutC pouvait interagir avec deux sites distincts d’OutD suggérant un mode d’interaction alternatif. La présence d’exoprotéines et/ou des composants de membrane interne du système OutE-L-M, modifie différemment l’affinité de ces trois sites d'interaction entre OutC et OutD. Nous proposons que ces interactions alternatives entre divers sites d’OutC et OutD pourraient refléter une succession d’étapes fonctionnelles lors du processus de sécrétion. Pour étudier le mécanisme d’adressage et d’assemblage de la sécrétine OutD dans la membrane externe, nous avons exploité les interactions entre OutD et deux composants auxiliaires du T2SS, la protéine de la membrane interne OutB et la lipoprotéine de la membrane externe OutS. Nous avons montré une interaction directe entre le domaine périplasmique d’OutB et le domaine N0 d’OutD. Une analyse structure-fonction du complexe OutS-OutD a révélé que la pilotine OutS interagit fortement avec 18 résidus à l’extrémité C-terminale de la sécrétine, entraînant la structuration sous forme hélicoïdale de cette région initialement non structurée. Ce travail nous permet de mieux comprendre le mécanisme d’assemblage et de fonctionnement du système de sécrétion de type II. / The type II secretion system (T2SS) is widely exploited by Gram-negative bacteria to secrete diverse virulence factors from the periplasm into the extra-cellular milieu. The phytopathogenic bacterium Dickeya dadanti (ex. Erwinia chrysanthemi) uses this system, named Out, to secrete several cell-wall degrading enzymes that cause soft-rot disease of many plants. The two core components of the Out system, the inner membrane protein OutC and the secretin OutD, which forms a secretion pore in the outer membrane, are involved in secretion specificity. The interaction between OutC and OutD could assure the structural and functional integrity of the secretion system by connecting the two membranes. To understand structure-function relationships between these two components and characterize their interaction sites, we applied an integrative approach involving in vivo cysteine scanning and disulfide cross-linking analysis, truncation analysis of OutC and OutD combined with in vitro GST pull-down, and structural analysis of these proteins and of their interactions by NMR. Our results indicate the presence of at least three interacting sites between the periplasmic regions of OutC and OutD and suggest a β-strand addition mechanism for these interactions. We demonstrated that one site of the HR domain of OutC can interact with two distinct sites of OutD suggesting an alternative mode of their interactions. The presence of exoproteins or/and the inner membrane components of the system OutE-L-M differently alters the affinity of the three OutC-OutD interacting sites. We suggest that successive interactions between these distinct regions of OutC and OutD may have functional importance in switching the secretion machinery between different functional states. To study the mechanism of the targeting and assembly of the secretin OutD into the outer membrane, we exploited the interactions between OutD and two auxiliary proteins, i.e., the inner membrane protein OutB and the outer membrane lipoprotein OutS. We showed a direct interaction between the periplasmic domain of OutB and the N0 domain of OutD. Structure-function analysis of OutS-OutD complex shows that the pilotin OutS binds tightly to 18 residues close to the C-terminus of the secretin subunit causing this unstructured region to become helical on forming the complex. This work allows us to better understand the assembly and function mechanism of the type II secretion system.

Le sol représente un puits de carbone important, dont les entrées et les sorties sont gouvernées par de nombreux facteurs biotiques et abiotiques. Nous nous intéressons à deux facteurs biotiques essentiels : la qualité de la litière, principale source des MOS; et les vers de terre, ingénieurs clés des sols tempérés. Nous étudions le devenir de parties racinaires et aériennes, marquées au carbone 13, dans le sol et des turricules de Lumbricus terrestris, au cours d'une expérimentation en mésocosmes d'une année. Nous utilisons une approche pluridisciplinaire à différentes échelles spatio-temporelles pour quantifier, localiser et caractériser le carbone organique incorporé dans le sol et les turricules, pendant les 54 semaines d'expérimentation. La composition chimique des parties racinaires et aériennes a un impact significatif sur le devenir du carbone dans le sol et semble influencer la palatabilité de la litière pour les vers de terre. Après une année d'expérience, la contribution des racines, par rapport aux parties aériennes est plus importante dans le sol et les turricules. Les interactions physiques semblent également jouer un rôle important dans la formation et l'évolution des turricules. Les vers de terre minimisent l'effet contrasté des parties racinaires et aériennes sur le carbone du sol et des turricules. Les invertébrés du sol doivent être pris en compte lors de l'étude des processus d'incorporation, de décomposition et de stabilisation du carbone dans le sol. Les microorganismes jouent un rôle essentiel dans la décomposition de la litière et semblent contribuer au carbone stable du sol, et ce particulièrement dans les turricules. / Soil represents an important carbon sink, which inputs and outputs are governed by numerous biotic and abiotic factors. We focused on two essential biotic factors: litter inputs, the main source of SOM; and earthworms, key soil engineers in temperate regions. We investigated the fate of 13C-labelled Ryegrass root and shoot litter, in soil and epi-anecic earthworm casts (Lumbricus terrestris), based on a one year mesocosm experiment. Soil samples were collected at two depths, as well as surface casts, regularly during the 54 weeks of experiment. SOM complexity and heterogeneous composition was considered, using a multidisciplinary approach at different spatio-temporal scales to quantify, localize and characterize the organic carbon incorporated in soil and earthworm casts. The chemical composition of roots and shoots had a significant impact on the fate of carbon in soil, with an increased contribution from root-derived carbon in soil and casts after one year. The chemical composition tended to influence the litter palatability for earthworms. As organo-mineral associations tended to increase during drying and ageing of casts, physical interactions might have also played an important role in cast formation and evolution. Earthworms tended to minimize the diverging fate of root and shoot residues on both soil and cast carbon, after the year of experiment. Thus, while studying soil carbon incorporation, decomposition and stabilization, the role of soil invertebrates should be particularly considered. We also observed the crucial role of microorganisms in decomposing litter and their potentially high participation to stable carbon pool in soil and particularly in casts.