L’empreinte écologique de l’homme sur les milieux naturels forestiers d’Afrique centrale n’a cessé de s’accroître au cours des dernières décennies, et rares sont les écosystèmes qui ne sont pas exploités. Ainsi, même des milieux a priori hostiles comme les grottes constituent des ressources répondant aux besoins primaires des populations environnantes (chasse, pêche, lieu de culte), mais permettant également le développement d’activités économiques (exploitation minière et écotourisme). Cette anthropisation est susceptible d’augmenter l’exposition des populations humaines à une multitude d'agents infectieux circulant au sein de la faune cavernicole. La présence d'animaux sauvages ou domestiques dans l'environnement immédiat des grottes contribue également à augmenter un tel risque. Parmi ces agents infectieux, certains peuvent être transmis par contact direct avec le réservoir animal, d’autres peuvent nécessiter l’intervention d’insectes hématophages. Le rôle de ces insectes dans l'épidémiologie de nombreux pathogènes est bien connu en Afrique en milieux épigés, mais demeure largement sous-investigué dans les environnements cavernicoles. Dans ce travail de thèse, nous nous sommes proposés de réponde à cette problématique. Dans six grottes du Gabon nous avons entrepris une étude de la diversité des diptères hématophages, en réalisant un inventaire taxonomique et l'étude de la dynamique temporelle des assemblages d'espèces. Dans un second temps, nous avons entrepris un criblage moléculaire d'agents infectieux parasitaires, bactériens et viraux en ayant recours à des techniques de détection par PCR nichée et séquençage à haut débit.Les travaux menés nous ont permis de réaliser un inventaire taxonomique de la faune diptérienne hématophage colonisant les grottes explorées. Notre étude a permis de découvrir une part importante de sa diversité de diptères hématophages cavernicoles, représentant plus de 60% des espèces de diptères (tout milieux confondus) actuellement au Gabon. Nos données ont montré que la composition des communautés de diptères était différente d'une grotte à une autre, et que ces dernières présentaient des variations au cours du temps en lien avec les variations microclimatiques des grottes. Le criblage d'agents infectieux chez les diptères collectés a permis 1) d'explorer la diversité parasitaire, virale et bactérienne qu'ils hébergent et 2) d'évaluer leur implication dans la transmission / The man's ecological mark on natural forest environments of central Africa has been increasing in recent decades, and only few natural areas remain non exploited yet. Thus, even supposedly hostile environments such as caves meet the primary needs of surrounding populations (hunting, fishing, shamanic practices), or economical needs (mining and ecotourism). That anthropization is likely to increase the exposure of human populations to multiple infectious agents carried by cave fauna. The presence of wild or domestic animals in the surroundings of caves also increase that risk. Among these infectious agents, some can be transmitted by direct contact with animal reservoirs, whereas others may require the involvement of blood-sucking insects. The role of these insects in the epidemiology of many pathogens is well known in Africa, particularly in epigeic environments, but remains largely investigated in caves. In this thesis work, we proposed to address that issue. In six caves of Gabon we firstly explored the diversity of blood-sucking Diptera, and we studied temporal dynamics of species assemblages. Secondly, we undertook a molecular screening of haemosporidia, bacteria and viruses using nested PCR and high-throughput sequencing.The work carried out has enable to make a taxonomic inventory of the Diptera fauna of the investigated caves. Our study revealed a significant diversity of the blood-sucking Diptera fauna, accounting for more than 60 percent of blood-sucking Diptera species currently known in Gabon, in all types of areas. Our data showed that the composition of Diptera communities was different from one cave to another, and that Diptera assemblages varied over time according to micro-climate fluctuations within caves. The screening of infectious agents in Diptera collected helped 1) to explore the parasitic, viral and bacterial diversity they host, and 2) to assess their involvement in transmission.

Le nombre de virus détectés chez les chauves-souris est en augmentation, la plupart étant des virus à ARN. L'identification chez différentes espèces de chauves-souris, de virus ayant été responsables d'épidémies voire de pandémies chez l'homme (coronavirus agent du SRAS, virus Nipah et Hendra, filovirus Ebola et Marburg) a fait prendre conscience du risque que peuvent présenter ces animaux pour la santé humaine, ainsi que des possibilités réelles d'émergence de nouvelles pathologies dans les années futures. Ce travail avait donc pour objectifs: (i) d'identifier et caractériser les virus circulant au sein des populations de chauves-souris d'Afrique Centrale et (ii) d'explorer et d'identifier des déterminants bioécologiques, qui pourraient expliquer la richesse virale observée chez certaines espèces de chauves-souris rencontrées en Afrique tropicale forestière. A partir d'un total de 3472 individus testés, représentant 16 espèces provenant du Gabon, de la République du Congo et de la République Centrafricaine, nous avons confirmé la présence du virus Marburg chez les roussettes d'Egypte (Rousettus aegyptiacus) au Gabon, et mis en évidence des séquences virales de paramyxovirus très proches de virus zoonotiques émergents (les virus Nipah et Hendra) et réémergents (virus des oreillons) chez des chauves-souris frugivores. Des séquences de nouveaux coronavirus, flavivirus et paramyxovirus ont été également identifiées. Par ailleurs, la fragmentation de l'aire de distribution et le type de gîte ont été identifiés comme des déterminants de la richesse virale chez 15 espèces de chauves-souris d'Afrique Centrale. Les chauves-souris en Afrique Centrale seraient donc des réservoirs de virus apparentés à des virus pathogènes pour l'homme. Ces animaux pourraient donc être à l'origine de l'émergence des encéphalites à hénipavirus en Afrique et de la réémergence de certaines maladies humaines comme les oreillons, la rougeole. Des recherches futures s'orienteront vers la poursuite de la caracterisation génétique des virus détectés chez les chauves-souris d'Afrique Centrale et la détermination du risque zoonotique associé à ces virus. Des études écologiques seront également réalisées pour identifier les facteurs de risque d'émeregence des virus de chauves-souris potentiellement pathogènes pour l'homme. / The number of viruses détected in bats is growing, the most common are RNA viruses. The identification in different bat species of viruses that cause major epidemics or pandemics in human such as SARS coronavirus, Nipah and Henda viruses, the filoviruses Ebola and Marburg has raised awareness of potential risk that these animals may present to human health, as well as real possibilities of development of new diseases in future years. This work had two objectives: (i) to identify and characterize the viruses circulating in populations of bats in Central Africa and (ii) to explore and identify bioecological factors that could explain the viral richness observed in some bats species seen in tropical Africa forest. From 3472 individuals tested accounting for 16 species from Gabon, Congo and the Central African Republic, we established the presence of Marburg virus in Egyptian fruit bats (Rousettus aegyptiacus) in Gabon and identified viral sequences of paramyxoviruses close related to emerging and re-emerging zoonotic paramyxoviruses (Nipah virus, Hendra viruses and mumps virus) in fruit bats. Sequences of novel coronaviruses, paramyxoviruses and flaviviruses have also beenidentified. Moreover, the fragmentation of the range and roost type have been identified as determinants of viral richness in 15 bats species of Central Africa. Bats in Central Africa thus would be reservoirs of viruses related to viruses pathogenic for humans. These animals would lead to the emergence of encephalitis Henipavirus in Africa and the reemergence of certain human diseases such as mumps, measles. Further research will be conducted to continue the genetic characterization of viruses detected from bats in Central Africa and to determine the zoonotic risk associated with these viruses. Ecological studies will also be performed to identify the risk factors for the emergence of bats viruses potentially pathogenic for humans.

La leptospirose est une zoonose d’importance médicale majeure dans les îles du Sud-Ouest de l’Océan Indien (SOOI) dont certaines enregistrent des incidences parmi les plus élevées au monde. Durant la dernière décennie, les données épidémiologiques moléculaires obtenues avec une approche « One Health » ont mis en évidence une grande diversité de lignées de leptospires ainsi que différentes chaines de transmission sur les différentes îles de la région. Les données moléculaires montrent la présence de leptospires pathogènes et de réservoirs animaux introduits ou endémiques de cette région. La distribution de ces différentes lignées de leptospires est associée à (i) un contraste épidémiologique incluant des différences dans la sévérité des cas humains et (ii) des niveaux de spécificité d’hôtes différents selon les leptospires considérés. Plus particulièrement, les leptospires endémiques du SOOI semblent être moins pathogènes chez les humains et montrent une plus forte affinité pour leur réservoir que les leptospires cosmopolites. Pour compléter nos connaissances sur l’histoire évolutive des leptospires du SOOI, nous avons produit des données provenant de chauves-souris de l’Afrique de l’Est. Ces données confirment la spécificité de certaines lignées de leptospires envers leurs hôtes chiroptères et suggèrent que les chauves-souris d’Afrique ont colonisé Madagascar tout en étant infectées par leurs leptospires. Afin de mieux comprendre le rôle des différents leptospires dans l’épidémiologie régionale de la leptospirose, nous avons mesuré la pathogénicité de trois souches de leptospires retrouvées dans cette région à l’aide d’un modèle hamster. Des souches de Leptospira mayottensis et Leptospira borgpetersenii ont été isolés respectivement de Tenrec ecaudatus (tenrec) et Triaenops menamena (chauve-souris), deux mammifères endémiques du SOOI. Une souche de Leptospira interrogans, dont le génotype est retrouvé dans la majorité des cas humains graves à la Réunion, a été isolée de Rattus rattus (rat). En cohérence avec les données épidémiologiques humaines de Mayotte et de La Réunion, les leptospires endémiques se sont révélées être significativement moins pathogènes que la souche L. interrogans. La spécificité d’hôte des deux souches isolées de mammifères endémiques a été mise à l’épreuve par des infections expérimentales de Rattus norvegicus, connu comme un réservoir important de leptospires. Les rats ont été infectés avec les trois isolats précédemment utilisés. Les rats infectés par les souches endémiques n’ont pas développé d’infection rénale chronique contrairement à la souche cosmopolite. Ces résultats montrent que la spécificité d’hôte des leptospires endémiques observée in natura est probablement due à des facteurs génétiques plutôt qu’à des facteurs écologiques, comme un manque de contacts physiques entre les réservoirs animaux endémiques et introduits. Enfin, le séquençage complet de souches de leptospires du SOOI a été réalisé afin d’identifier des caractéristiques génétiques pouvant être associées à la pathogénicité et la spécificité d’hôte des leptospires pathogènes. Une classification précise de souches de leptospires du SOOI a pu être réalisée sur la base des génomes complets. La comparaison de ces génomes a permis d’identifier des gènes spécifiques à un groupe ou une espèce de leptospires. Cependant des modifications génomiques complexes rendent difficiles l’identification de caractéristiques génomiques responsables d’un phénotype particulier tel que la virulence ou la spécificité d’hôte. / Leptospirosis is a zoonosis of main medical concern on several islands of southwestern Indian Ocean (SWIO), some of which recording among the highest human incidence worldwide. Over the last decade, molecular epidemiology investigations carried out under a One Health framework have revealed a wide variety of Leptospira lineages and distinct transmission chains throughout the islands of the region. These islands are home to pathogenic Leptospira lineages and animal reservoirs that are either introduced or endemic to the SWIO region. Interestingly, the regional distribution of Leptospira diversity is associated with (i) a contrasted severity of human cases and (ii) distinct levels of specificity of Leptospira towards their mammalian hosts. Specifically, endemic Leptospira appear less pathogenic in humans and display higher specificity towards their animal reservoirs than their cosmopolitan counterparts. To complete the dataset of Leptospira diversity in the SWIO region, we produced data from bats of eastern Africa. Results support the previously observed pattern of host specificity of Leptospira towards their bats hosts and, overlaid upon the biogeographic history of Malagasy bats, suggest that these volant mammals have colonized Madagascar from continental Africa while hosting pathogenic Leptospira. To better understand the role of distinct Leptospira lineages in the contrasted epidemiology observed in the SWIO, we investigated the pathogenicity of three Leptospira isolates from this region using a hamster model. Leptospira mayottensis and Leptospira borgpetersenii isolates were obtained from Tenrec ecaudatus (tenrec) on Mayotte and Triaenops menamena (bat) in Madagascar, respectively, both mammals endemic to the SWIO region. A Leptospira interrogans strain, which genotype has been reported in the majority of human acute cases on La Réunion, was isolated from the introduced Rattus rattus (rat). In keeping with a distinct severity of the disease on Mayotte and La Réunion, endemic bat-borne and tenrec-borne Leptospira were significantly less pathogenic than the control cosmopolitan rat-borne isolate. The host specificity of the isolates obtained from endemic hosts was addressed using experimental infection of Rattus norvegicus, a known reservoir of pathogenic Leptospira. This animal model was challenged with all three isolates and mostly failed in supporting chronic infection with bat-borne and tenrec-borne Leptospira. Hence, the strong host-specificity of endemic Leptospira toward their hosts observed in the wild likely results from genetic determinants shaped by long-term co-evolutionary processes rather than from ecological constraints such as a lack of physical contact between introduced and endemic animal reservoirs. Finally, we undertook full genome sequencing of regional strains in order to highlight genomic features that may be associated with virulence and host specificity. Whole genome sequencing allowed the accurate classification of Leptospira isolates obtained on SWIO islands. Comparative genomics allowed to identify genes specific to a group or species of Leptospira but complex changes in Leptospira genome make difficult the identification of genomic elements responsible for specific traits such as virulence and host specificity.

Le virus Nipah (NiV) est un virus hautement pathogène responsable d’encéphalites et de syndromes respiratoires sévères chez l’humain. Les chauves-souris appartenant au genre Pteropus sont le réservoir naturel du NiV et ne développent pas de symptômes cliniques d’infection. Comprendre les relations entre l’hôte réservoir et le pathogène requiert la disponibilité de modèles pertinents pour l’étude des interactions. Les études portent à la fois sur le virus et son hôte. Ainsi, nous avons caractérisé phylogénétiquement la souche cambodgienne du NiV isolée de chauves-souris Pteropus et nous l’avons comparée avec les souches isolées chez l’homme. De plus, en absence du génome de référence pour l’espèce de chauve-souris Pteropus giganteus, nous avons séquencé et assemblé le génome de cette espèce, hôte réservoir de la souche NiV-Bangladesh, qui est en circulation actuellement. Enfin, afin d’obtenir des phénotypes cellulaires plus pertinents que des cellules immortalisées pour l’étude des interactions entre le NiV et les chauves-souris du genre Pteropus – les seules disponibles actuellement - nous avons utilisé la reprogrammation somatique sur des cellules primaires de chauve-souris Pteropus. Cette technique permet d’obtenir des cellules souches présentant la capacité d’autorenouvellement et de différenciation. En utilisant une combinaison originale de trois facteurs de transcription, nous avons généré les premières cellules reprogrammées de chauves-souris Pteropus exprimant des caractéristiques de cellules souches. Nous avons démontré que ces cellules sont très susceptibles à l’infection par le NiV mais incapables de produire de l’interféron et d’activer les cascades de signalisations antivirales en réponse à une stimulation avec de l’ARN double brin, contrairement aux cellules primaires. Le développement de ce modèle original ouvre de nouvelles perspectives pour l’étude des interactions entre l’hôte réservoir et le pathogène et pour l’identification de facteurs contrôlant la susceptibilité à l’infection par le NiV, et potentiellement par d’autres virus hébergés par des chauves-souris. / Nipah virus (NiV) is a highly pathogenic virus that causes encephalitis and severe respiratory syndromes in humans. Pteropus bats are the reservoir of NiV and do not show any clinical symptoms. In order to understand the host reservoir - pathogen interactions, the relevant models are needed. Such studies focus on both the virus and its host. A phylogenetically characterization of the NiV Cambodian strain obtained from Pteropus bats was performed and this virus was compared with human ones. In addition, we sequenced and assembled the genome of Pteropus giganteus bat, the natural host of the NiV-Bangladesh strain, which is currently circulating. Up to date, most studies have used immortalized primary cells that are not natural target of the virus. In order to get reprogrammed stem cells, a somatic reprogramming approach was applied to various Pteropus primary cells. The reprogrammed cells are capable of self-renew and differente in different cell lineages. Using an original mix of transcription factors, we derived reprogrammed cells exhibiting stem cells features. We demonstrated the high susceptibly of these cells to henipavirus infections compared with the very low level of infection of the initial primary cells. Generated bat reprogrammed cells do not induce interferon production and signalisation in response to dsRNA. The development of this original model opens new perspectives on virus-host interaction studies, especially that of cellular anti-viral response by identifying factors controlling either susceptibility or restriction to the NiV infection, and possibly other viruses hosted by bats.

Le virus Nipah (NiV) est un paramyxovirus zoonotique du genre Henipavirus, qui a émergé en 1998. NiV infecte l'homme et cause des troubles respiratoires et des encéphalites avec une forte létalité. A l’inverse, chez les hôtes naturels de NiV, les chauves-souris de la famille des Pteropodidae, l’infection est asymptomatique. Cependant, les mécanismes permettant aux Pteropodidae de contrôler l’infection sont inconnus à ce jour. NiV produit des protéines non structurales, V, W et C, qui sont des facteurs de virulence. V, W et C inhibent les voies de l’interféron de type 1. De plus, la protéine W inhibe la production de chimiokines in vitro et module la réponse inflammatoire in vivo, mais son mécanisme d’action reste inconnu. La voie NF-κB étant le principal régulateur de la réponse inflammatoire, nous avons émis l’hypothèse que W pourrait moduler la voie NF-κB. Nous avons démontré que la protéine W inhibe l'activation de la voie canonique de NF-κB induite par TNFα et IL-1β, effet pour lequel sa région C-terminale spécifique est nécessaire. Nous avons également identifié quels signaux d’import et d’export nucléaires de W sont nécessaires à son effet inhibiteur et ainsi mis en évidence l’importance du trafic nucléo-cytoplasmique de W pour l’inhibition de NF-κB. L’étude des interactions de W avec les protéines cellulaires nous a permis d’identifier un partenaire prometteur connu pour son rôle dans le rétrocontrôle négatif de NF-κB. Enfin, le rôle de W dans l'inhibition de la voie NF-κB a été démontré pendant l'infection par NiV. Les résultats obtenus ouvrent la voie à la compréhension du mécanisme par lequel W module la réponse inflammatoire. Finalement, afin de mieux comprendre le contrôle de l’infection de NiV par son hôte naturel, nous avons généré des lignées cellulaires primaires et immortalisées de chauve-souris Pteropus giganteus. Ces cellules devraient permettre de mieux comprendre les mécanismes par lesquels ces chauves-souris contrôlent l’infection virale. / Nipah virus (NiV), from Henipavirus genus, is a zoonotic paramyxovirus, which emerged in 1998. In humans, it causes acute respiratory distress and encephalitis with a high lethality. Conversely, the natural hosts of NiV, bats from the Pteropodidae family, are asymptomatic. The mechanisms by which the Pteropodidae control infection are unknown to date. NiV produces non-structural proteins, V, W and C, which are virulence factors. V, W and C inhibit the type 1 interferon pathways. Moreover, W inhibits the production of chemokines in vitro and modulates the inflammatory response in vivo, but its mechanism remains unknown. The NF-κB pathway being the main regulator of the inflammatory response, we hypothesized that W could modulate the NF-κB pathway. We demonstrated that protein W inhibits the activation of the NF-κB canonical pathway induced by TNFα and IL-1β. The specific C-terminal region of W is necessary for this effect. We have also identified which nuclear import and export signals of W are necessary for its inhibitory effect and thus highlight the importance of the nucleo-cytoplasmic trafficking of W for the inhibition of NF-κB. The study of the interactions of W with the cellular proteins allowed us to identify a promising partner known for its role in the negative feedback of NF-κB. Finally, the role of W in the inhibition of the NF-κB pathway was demonstrated during the infection with NiV. The results obtained open the way to understanding the mechanism by which W modulates the inflammatory response. Finally, to better understand the control of the infection of NiV by its natural host, we generated primary and immortalized cell lines of Pteropus giganteus bat. These cells should provide a better understanding of the mechanisms by which these bats control viral infection.

Le petit rhinolophe Rhinolophus hipposideros autrefois largement répandu dans le nord-ouest de l’Europe a connu une réduction drastique de ses effectifs au cours de la seconde moitié du XX ème siècle. La destruction et la fragmentation des habitats favorables à cette espèce font partie des principales causes de ce déclin. Une des hypothèses testées ici est que la connectivité de ces habitats influencerait la distribution spatiale des gîtes de maternité. Dans un premier temps nous avons estimé la connectivité fonctionnelle de l’habitat de l’espèce et modélisé la distribution des colonies de maternité en Franche-Comté. La méthode des graphes paysagers a été appliquée afin d’extraire plusieurs métriques représentant la connectivité fonctionnelle paysagère à différentes échelles spatiales. Ces métriques ont été retenues dans un modèle prédictif de la présence de gîte de maternité en fonction du contexte paysager, ce qui confirme l’hypothèse du rôle de la connectivité dans la distribution de l’espèce. Les résultats montrent qu’à l’échelle locale de la colonie, la présence de gîte dépend de la disponibilité en forêt à proximité de petites surfaces de bâti. À un niveau régional, la présence de gîte dépend de leur intégration à un réseau de connectivité à large échelle permettant les échanges d’individus entre gîtes. La deuxième hypothèse testée est que la réduction des flux de gènes entre colonies due à des variations de connectivité fonctionnelle entre gites pourrait conduire à la différentiation génétique des colonies distantes. Pour la tester, nous avons analysé à partir de l’échantillonnage de guano et à l’aide de huit microsatellites la différentiation et la structure génétique des colonies de maternité en relation avec la structure paysagère dans l’ensemble de la région. Malgré l’importante philo patrie des femelles, nos résultats révèlent une faible différentiation génétique entre les colonies cependant structurée. Cette structure génétique n’est ni expliquée par un isolement par la distance ni corrélée aux distances paysagères. Nous pouvons donc conclure que l’habitat du petit rhinolophe est bien connecté en Franche-Comté. Nos résultats suggèrent également que les échanges génétiques se produisent entre colonies proches possiblement via la dispersion des mâles. Ces flux de gènes interviendraient alors en automne juste avant que les mâles et femelles se rejoignent dans le gîte d’hivernage. / The lesser horseshoe bat, Rhinolophus hipposideros was formerly widespread and quite common in north-westernEurope, but has undergone a dramatic decline from the 1960s. Habitat reduction and fragmentation have beensuggested as main factors explaining the decline of this species. Following this assumption, we expected habitatconnectivity to influence the spatial distribution of the maternity roosts. We firstly estimated the functionalconnectivity of the bat’s habitat and modeled the distribution of its colonies in Franche-Comté region (France). Weapplied a landscape graph-based approach to extract several patch-level metrics representing the functionalconnectivity of the landscape at different spatial scales. Those metrics were integrated in a predictive model of thematernity roosts presence according to the landscape context which confirms the role of landscape connectivity in thespecies distribution. Results showed that, at the colony local scale, roost’s presence depends on the availability ofwooded elements near small built areas. At the regional scale, roost’s presence depends on their spatial integration intoa connected network allowing exchanges of individuals among them. The second assumption is that restricted geneflows among colonies due to variations of functional connectivity among maternity roosts may lead to geneticdifferentiation between distant colonies. Based on bat droppings sampling and using eight microsatellite loci, wetested this hypothesis by examining the genetic differentiation of maternity colony at regional scale according tolandscape structure. Despite strong female philopatry our results emphasized a weak but structured geneticdifferentiation within maternity colonies. This genetic structure was neither related to isolation by distance nor tolandscape measures. We could conclude that the Franche-Comté region presents a good overall connectivity for thelesser horseshoe bat. Our results also suggest that genetic exchanges occurred between geographically closed colonies,probably due to male dispersal events. Inter-colony gene flows might occur during mating in the fall, just before malesand females gathering in winter roosts.

Les chauve-souris représentant un réservoir important pour de nombreux virus pathogènes pour l’homme, un ensemble d’études en évolution moléculaire converge vers l’évidence d’une forte pression de sélection au niveau de gènes impliqués dans l’immunité dans l’ordre Chiroptera. En particulier, les chauves-souris du genre Pteropus hébergent des virus de la famille Henipavirus: Nipah et Hendra. Ces virus sont responsables d'épidémies en Asie du sud-est, et bien qu'ayant un taux d'incidence bas, les maladies résultantes de l'infection ont un taux de létalité allant de 40% à 90% chez l'homme. L’infection atteint aussi la plupart des mammifères avec des symptômes clinique graves, (e.g. porc ou cheval : espèces d’intérêt agronomique). La particularité du genre Pteropus est de ne pas développer ces symptômes cliniques graves d’infection. Afin d'en identifier les bases génétiques, nous avons utilisé l'analyse de sélection positive sur l’ensemble du génome codant sans restreindre notre analyse aux gènes de l’immunité. Nous avons mis en place les outils informatiques innovants et nécessaires au déploiement de cette démarche. Ces analyses, reposent sur des séquences de références pour les génomes de différentes espèces, et en absence du génome de référence pour P. giganteus, nous l’avons préalablement séquencé et assemblé. Or, tous les gènes sous sélection ne sont pas forcément liés à notre phénotype d’intérêt mais possiblement à d’autres (e.g. capacité de vol). Nous avons mis en place un algorithme afin d’établir un lien fonctionnel potentiel entre ces gènes identifiés sous sélection positive et un phénotype d’intérêt. / Bats represent a considerable reservoir for an extensive group of human pathogenic viruses. A number of molecular evolution studies points toward the evidence of a strong selection pressure in Chiroptera immune-related genes. Notably, Pteropus bats host viruses from Henipavirus genus: Nipah and Hendra. These viruses are responsible for epidemics in South-Est Asia, and, while the incidence is low, the resulting diseases are highly lethal, ranging between 40 to 90% in humans. Most of mammals are susceptible to the infection (including pigs and horses, animals valued in agronomy), and develop severe clinical symptoms. Specificity of Pteropus genus lies in the absence of clinical symptoms following the infection. In order to identify the genetic basis of this interesting phenomenon, we applied positive selection analysis to the entire coding genome, without bounding our analysis to immune-regulating genes. We have set breakthrough computational tools, without which our analysis would not have been possible. Reference sequences from genome of several species are the groundwork for our analysis. As P. giganteus reference genome has not yet been resolved, we sequenced and assembled it. However, not all genes under positive selection are necessarily linked to a phenotype of interest, but may be linked to other phenotypes (such as the flying ability). We have thus developed an algorithm to establish a possible functional link between the genes identified under positive selection and a phenotype of interest, which allows new perspectives in phylogenomic research.

Les chiroptères sont reconnus comme de potentiels régulateurs des populations d’insectes. Ce sont aussi les mammifères européens pour lesquels les enjeux de conservation sont les plus importants. Ils trouvent dans les forêts des habitats favorables qui sont cependant menacés par les changements climatiques et la fragmentation. Il convient donc de mieux comprendre lesrelations entre les communautés de chiroptères, leurs habitats et leurs proies en forêt. L'objectif de cette thèse est de quantifier les effets, à différentes échelles spatiales, desprincipales composantes de l’habitat forestier sur l’activité, la richesse spécifique, la diversité fonctionnelle et la composition des communautés de chiroptères européens. Les résultats reposent sur des données collectées grâce à des protocoles expérimentaux en Aquitaine et dans les six pays du réseau de placettes forestières organisé par le projet FunDivEurope. De la parcelle au continent, l'accroissement de la diversité des essences forestières, de la proportion de feuillus et du bois mort, en augmentant les ressources en proies et en gîtes, ont des effets positifs sur les communautés de chiroptères. Ces effets, non stationnaires, se renforcent vers le nord avec la rigueur du climat. Nous confirmons également que les chiroptères forestiers, par leur réponse numérique et fonctionnelle aux densités de proie, peuvent limiter la démographie d’un insecte défoliateur. Des mesures de gestion, visant le renforcement des structures-clés des habitats forestiers, sont proposées pour favoriser la conservation des communautés de chiroptères et leur capacité de régulation des insectes ravageurs. / Insectivorous bats are increasingly recognized as potential regulators of pest insect populations.They also represent the group of European mammals with the most unfavorable conservation status. Forests are key habitats for many bat species but are currently under threat from climate change and fragmentation. It is therefore urgent to better understand the relationships between the bats, their prey and their habitats in forests. Our main objective was to quantify the effects, at multiple spatial scales, of the main attributes of forest habitats on the activity, species richness, functional diversity and composition of European bat communities. They were studied using manipulative experiments in Aquitaine plantation forests and automatic recordings in the network of exploratory plots set up in six European countries by the FunDivEurope project. From the plot to the continent scale, increasing tree diversity, amount of broad leaved trees and dead wood, had positive effects on bat communities through an increase in prey and roost resources. However these effects were not stationary, being stronger at higher latitudes, probably due to lower habitat carrying capacity in relation to harsher climatic conditions. In addition we experimentally demonstrated that the numerical and functional responses of bats to prey density could result in effective regulation of pine processionary moth populations. Forest management strategies aim at enhancing key habitat structures, are eventually proposed in order to improve the conservation of bats and to increase the service of pest regulation they can provide.

Pour comprendre comment la sélection naturelle modèle les traits sexuels, l’emploi d’une approche intégrative des processus sélectifs en jeu semble aujourd’hui indispensable. Durant ma thèse je me suis ainsi intéressé aux influences simultanées des sélections de viabilité et sexuelle sur l’origine, l’évolution et le maintien des traits sexuels de la petite teigne de la ruche (Achroia grisella). Chez cette pyrale les mâles se regroupent en leks, produisent un chant d’appel ultrasonique intense et les femelles choisissent un partenaire sexuel en se basant sur des caractéristiques acoustiques spécifiques de ce chant. Cependant les signaux sexuels ultrasoniques des mâles peuvent également attirer des prédateurs : les chauves-souris insectivores. Ainsi, au sein des leks, les sélections sexuelle et de viabilité jouent et peuvent modeler (1) l’évolution du choix des femelles, (2) le maintien et l’évolution du lek, (3) l’origine de la communication acoustique sexuelle. Les travaux conduits durant cette thèse soulignent l’intérêt de l’étude du jeu des sélections sexuelle et de viabilité pour comprendre comment la sélection naturelle peut modeler l’origine, l’évolution et le maintien des traits sexuels. Les résultats indiquent en particulier le rôle crucial de la pression de prédation dans ces processus sélectifs. / In order to achieve a better understanding of how natural selection shapes sexual traits it is essential to consider the interplay of the various selective processes at work. For my thesis I investigated the simultaneous influences of viability and sexual selections on the origin, the evolution and the maintenance of sexual traits in the lesser waxmoth Achroia grisella. Females of this pyralid moth choose their mate based on acoustic characters of the ultrasonic calling song broadcasted by males while competing at lek. However male ultrasonic displays are very conspicuous and may attract specific predators: insectivorous bats. Therefore at leks sexual and viability selection pressures act simultaneously and can shape (1) the evolution of female mate choice, (2) the maintenance and evolution of lekking, (3) the origin of sexual acoustic communication. Taken as a whole this work emphasises the relevance of the study of selective interplays between viability and sexual selections in order to improve our understanding of how natural selection may shape the origin, evolution and maintenance of sexual traits. In particular results indicate the crucial role played by predation pressure within these evolutionary processes.

Le syndrome du museau blanc (SMB), causé par le champignon Pseudogymnoascus destructans (Pd), a mis en péril les populations de chauves-souris hibernantes en Amérique du Nord. Certaines espèces sont hautement vulnérables à la maladie alors que d’autres espèces semblent être résistantes ou tolérantes à l’infection. Plusieurs facteurs physiologiques et environnementaux peuvent expliquer ces différences. Or avant 2015, peu d’études avaient porté sur le microbiome de la peau en relation avec cette maladie. La présente thèse vise à caractériser le microbiome cutané de chiroptères affectés par le SMB afin d’identifier les facteurs de vulnérabilité ou de résistance à la maladie. L’objectif principal est de déterminer comment le microbiome est affecté par la maladie ainsi que de déterminer si celui-ci à un rôle dans la protection face à l’infection fongique. Au Chapitre 1, nous avons tout d’abord exploré et comparé le microbiote cutané de petites chauves-souris brunes (Myotis lucifugus) non affectées par le SMB avec celui de chauves-souris survivantes au SMB pour tester l’hypothèse selon laquelle le microbiote cutané est modifié par la maladie. Nos résultats montrent que le site d’hibernation influence fortement la composition et la diversité du microbiote cutané. Les sites d’hibernations Pd positifs et négatifs diffèrent significativement en termes de diversité, ainsi qu’en termes de composition du microbiote. La diversité est réduite au sein du microbiote des chauves-souris survivantes au SMB et enrichi en taxons tels que Janthinobacterium, Micrococcaceae, Pseudomonas, Ralstonia et Rhodococcus. Certains de ces taxons sont reconnus pour leur potentiel antifongique et des souches spécifiques de Rhodococcus et de Pseudomonas peuvent inhiber la croissance de Pd. Nos résultats sont cohérents avec l’hypothèse selon laquelle l’infection par Pd modifie le microbiote cutané des chauves-souris survivantes et suggèrent que le microbiote peut jouer un rôle de protection face au SMB. Au Chapitre 2, nous avons étudié le microbiote d’une espèce résistante au champignon Pd en milieu contrôlé avant et après infection afin d’établir la réponse potentielle à la maladie. L’espèce étudiée est la grande chauve-souris brune (Eptesicus fuscus) dont le microbiote cutané pourrait jouer un rôle de protection contre l’infection. Nos résultats montrent que la diversité du microbiote de la grande chauve-souris brune inoculée avec Pd est plus variable dans le temps, tandis que la diversité du microbiote des chauves-souris du groupe contrôle demeure stable. Parmi les taxons les plus abondants, Pseudomonas et Rhodococcus, deux taxons connus pour leur potentiel antifongique contre Pd et d’autres champignons, sont restés stables durant l’expérience. Ainsi, bien que l’inoculation par le champignon Pd ait déstabilisé le microbiote cutané, les bactéries aux propriétés antifongiques n’ont pas été affectées. Cette étude est la première à démontrer le potentiel du microbiote cutané d’une espèce de chauves-souris pour la résistance au SMB. Au Chapitre 3, le microbiome cutané de la petite chauve-souris brune a été évalué en milieu naturel dans le contexte du SMB, à l’aide de la métagénomique, une approche haute résolution pour observer le potentiel fonctionnel du microbiome (métagénome fonctionnel). Nos résultats ont permis d’établir que le temps depuis l’infection a un effet significatif sur le métagénome fonctionnel. En effet, les chauves-souris dans la première année suivant l’infection ont un métagénome fonctionnel perturbé qui subit une perte de diversité fonctionnelle importante. Toutefois, le métagénome fonctionnel revient à une structure et composition similaire d’avant infection après 10 ans. Certaines fonctions détectées suite à l’infection sont associées à des gènes reliés au transport et à l’assimilation de métaux, des facteurs limitants pour la croissance du champignon. Ces gènes pourraient donc avoir un rôle à jouer dans la résistance ou la vulnérabilité à la maladie. Globalement, l’étude du métagénome chez la petite chauve-souris brune indique une vulnérabilité du métagénome fonctionnel au champignon, mais que celui-ci semble se rétablir après 10 ans. Une telle réponse pourrait avoir un impact sur la résilience de M. lucifugus. Cette thèse a permis d’acquérir des connaissances fondamentales sur le microbiome cutané des chauves-souris en hibernation pour mieux comprendre les communautés microbiennes de la peau dans le contexte du SMB. Le microbiome pourrait en effet jouer un rôle dans la vulnérabilité et la résistance des chauves-souris à la maladie, et il est essentiel d’adapter notre façon d’aborder la protection de ces espèces et de leur microbiome. Nous souhaitons que les travaux de cette thèse permettent de sensibiliser les acteurs de la conservation à l’existence et à l’importance potentielle du microbiome pour la santé de son hôte. Cette thèse fait également état de l’avancement des méthodes d’analyses qui permettront d’être de plus en plus précis et d’appliquer les connaissances du microbiome en biologie de la conservation. / White-nose syndrome (WNS) caused by the fungus Pseudogymnoascus destructans (Pd) has put hibernating bat populations at risk in North America. Some species are highly vulnerable to the disease while other species appear to be resistant or tolerant. Several physiological and environmental factors can explain these differences. However, before 2015, few studies have focused on the skin microbiome in relation to this disease. The present thesis aims to characterize the cutaneous microbiome of bats affected by WNS in order to identify the factors of vulnerability or resistance to the disease. The main objective is to determine how the microbiome can protect against the Pd fungus, or conversely how the microbiome is altered by the fungal infection. In Chapter 1, we first explored and compared the skin microbiota of little brown bats (Myotis lucifugus) unaffected by WNS with that of WNS survivors to test the hypothesis that the skin microbiota is modified by the disease. Our results show that the hibernation site strongly influences the composition and diversity of the skin microbiota. The Pd positive and negative sites differ significantly in terms of diversity, as well as in terms of the composition of the microbiota. Diversity is reduced within the microbiota of bats surviving WNS and enriched in taxa such as Janthinobacterium, Micrococcaceae, Pseudomonas, Ralstonia, and Rhodococcus. Some of these taxa are recognized for their antifungal potential and specific strains of Rhodococcus and Pseudomonas may inhibit the growth of Pd. Our results are consistent with the hypothesis that Pd infection modifies the skin microbiota of surviving bats and suggest that the microbiota may play a protective role against WNS. In Chapter 2, we studied in a controlled environment the microbiota of a species that exhibits evidence of resistance with mild WNS symptoms, before and after infection, to establish the potential response to the disease. The species studied is the big brown bat (Eptesicus fuscus), whose skin microbiota could play a protective role against infection. Our results show that the diversity of the microbiota of big brown bats inoculated with Pd is more variable over time, while the diversity of the microbiota of the control bats remains stable. Among the most abundant taxa, Pseudomonas and Rhodococcus, two taxa known for their antifungal potential against Pd and other fungi, remained stable during the experiment. Thus, although inoculation with the Pd fungus destabilized the skin microbiota, bacteria with antifungal properties were not affected. This study is the first to demonstrate the potential of the skin microbiota of a bat species for resistance to WNS. In Chapter 3, the skin microbiome of the little brown bat was evaluated in the natural environment in the context of WNS, using metagenomics, a higher-resolution approach to observe the functional potential of the microbiome (functional metagenome). Our results established that the time since infection has a significant effect on the functional metagenome. Indeed, bats in the first year after infection have a disrupted functional metagenome that undergoes a significant loss of functional diversity. However, the functional metagenome returns to a similar structure and composition to that observed before infection after 10 years. Certain functions detected following infection are associated with genes linked to the transport and assimilation of metals, known limiting factors for the growth of the fungus. These genes could therefore have a role to play in resistance or vulnerability to the disease. Overall, this metagenomics study indicates functional metagenome vulnerability to the fungus, although the original functional metagenome is reestablished after 10 years. Such diversified response could impact M. lucifugus resilence. This thesis provides fundamental knowledge on the skin microbiome of hibernating bats to better understand the microbial communities of the skin in the context of WNS. The microbiome could indeed play a role in the vulnerability and resistance of bats to disease and it is essential to adapt our way of approaching the protection of these species and their microbiomes. We hope that the results of this thesis will raise awareness among conservation stakeholders about the existence and potential importance of the microbiome for the health of its host. This thesis also reports on the advancement of analytical methods that will make it possible to be more and more precise and to apply knowledge of the microbiome in conservation biology.