Dans une première partie, je présente le travail que j’ai accompli sur la coévolution moléculaire. Je présente le contexte biologique et les différentes mesures qui permettent de détecter la conservation et la coévolution à l’échelle des acides aminés. Ensuite, je montre une application de ces mesures à la détection des résidus critiques dans la protéine P53 liée au cancer. Dans ce but, j’ai créé une évaluation des différentes méthodes de prédiction. J’utilise ensuite la même méthodologie sur une base de données de mutations liées à des maladies génétiques. Je montre également comment la coévolution au niveau des résidus permet de découvrir des interactions protéine-protéine sur le virus de l’hépatite C. Enfin, je présente l’algorithme PruneTree, qui permet de filtrer des ensembles de séquences utilisés comme entrée par les programmes de détection de coévolution.Dans une deuxième partie, je m’intéresse à l’étude de l’évolution à l’échelle du génome, en particulier aux mécanismes de recombinaison méiotique. Pour cela j’ai considéré le taux de recombinaison le long du génome et sa cause, les cassures double-brin de l’ADN. Je présente alors un modèle de la distribution de ces cassures et de la liaison des différentes protéines liées à la recombinaison. Je présente également une méthode de détection de périodicité le long du génome basée sur les transformées de Fourier.Enfin, dans la dernière partie, je présente un nouvel algorithme pour simuler l’évolution des génomes de façon à évaluer les outils de reconstruction, et le paquet R-CLAG permettant d’utiliser l’algorithme de classification CLAG depuis R. / In a first part, I show the work I have done on molecular evolution. I present the general biological background and the measures that allow us to detect both conservation and coevolution at the amino-acid level. Then, I present an application of these measures to the detection of critical residues in the cancer protein P53. To this end, I have made a benchmark of different prediction methods. I then use the same methodology on a large scale database of pathogenic mutations linked to genetic diseases. After that, I show how residue-level coevolution can help us discover protein-protein interactions in the hepatitis C virus. Finally, I present the PruneTree algorithm, which allows filtering sequence sets used as input for molecular coevolution detection methods. In a second part, I have studied evolution at the genome level, in particular the recombination mechanisms that occur during meiosis. I have looked at the recombination rates along the genomes and its primary cause, the double-strand breaks, but also at the density of other proteins involved in recombination. I also present a method based on Fourier transforms to analyze these genomic signals, and a model for the distribution along the genome of double-strand breaks and recombination proteins. Finally, I present the other tools I have developed. I describe a novel algorithm that can simulate the evolution of genomes in order to benchmark the phylogenetic reconstruction algorithm PhyChro. Finally, I present the R-CLAG package that allows for easy use of the clustering algorithm CLAG.

De nombreux insectes vivent en association avec des endosymbiotes se transmettant de mère à descendants. Du point de vue de leurs hôtes, certains de ces symbiotes sont obligatoires tandis que d'autres sont facultatifs. Alors qu'elle appartient le plus souvent à cette deuxième catégorie, la bactérie intracellulaire Wolbachia est devenue obligatoire chez certains de ses hôtes. C'est notamment le cas chez deux hyménoptères parasitoïdes de drosophiles du genre Asobara. Chez A. tabida, il a été montré que Wolbachia était nécessaire à la production d'œufs viables et que le défaut d'ovogenèse chez les femelles privées de leur symbiote est associé à une perturbation de leur homéostasie oxydative. Nous avons par conséquent étudié l'impact de composés antioxydant et pro-oxydant sur les traits d'histoire de vie de l'hôte et la densité symbiotique, afin de déterminer dans quelle mesure l'homéostasie oxydative pourrait être impliquée dans la coévolution entre Wolbachia et son hôte, au point de conduire à la dépendance de ce dernier. Chez certaines populations d'A. japonica, la coévolution avec Wolbachia induisant de la parthénogenèse thélytoque a entraîné la perte de la capacité des femelles à se reproduire sexuellement. Nous avons recherché les bases mécanistiques de cette perte de traits en comparant les transcriptomes et les profils d'hydrocarbures cuticulaires – des molécules qui peuvent notamment jouer le rôle de phéromones sexuelles – de femelles sexuées et asexuées / Many insects live in association with maternally transmitted endosymbiont. From their host point of view, some of those symbionts are obligatory, whereas others are facultative. Although it usually belongs to this second category, the intracellular bacterium Wolbachia has become obligatory in some of its hosts. This is notably the case in two drosophila parasitoid of the genus Asobara (Hymenoptera). It has been shown that Wolbachia was necessary for egg production in A. tabida, and that the failure of oogenesis in females cured of their symbiont is associated with a perturbation of their oxidative homeostasis. We therefore studied the impact of antioxidant and pro-oxidant compounds on the host life-history traits and the symbiotic density to determine the extent to which the oxidative homeostasis could be involved in host–Wolbachia coevolution, and in the evolution of the dependence of the host to its symbiont. In some populations of A. japonica, the coevolution with a thelytoky-inducing Wolbachia led to the loss of the females’ ability to sexually reproduce. We researched the mechanistic bases of this loss of traits by comparing the transcriptomes and the cuticular hydrocarbons – molecules that can play the role of sex pheromones – of sexual and asexual females

L'objet de cette thèse est de réaliser une revue critique des principaux modèles Darwiniens de l'évolution culturelle, de montrer dans quelle mesure et de quelle façon l'évolution culturelle est analogue à l'évolution biologique et de proposer des instruments conceptuels et formels pour étudier l'évolution culturelle dans cette perspective. Trois ensembles théoriques distincts sont étudiés. La mémétique repose sur l'idée qu'il existe dans le domaine culturel un mécanisme psychologique équivalent à la réplication en biologie. Nous montrons que l'imitation n'est pas assez fidèle pour jouer pleinement ce rôle et donc que le modèle mémétique ne peut pas servir de base à une théorie générale des phénomènes culturels. La théorie de la coévolution gène-culture part de l'idée que la sélection est un facteur dominant de l'évolution et soutient qu'il existe plusieurs mécanismes psychologiques et forces propres au domaine culturel. Nous montrons que l'importance de la sélection est à relativiser et dépend d'autres forces. Dans une partie dédiée à l'étude de l'épidémiologie culturelle, nous défendons l'idée selon laquelle les mécanismes psychologiques tendent à être modulaires et à maximiser la pertinence. Ces deux propriétés font que les mécanismes psychologiques construisent les éléments culturels qu'ils transmettent. Le phénomène d'attraction, conséquence à l'échelle de la population de ces transformations successives, permet d'expliquer la stabilité et l'évolution des éléments culturels. Attraction et sélection sont les deux sources de la stabilité des éléments culturels. L'évolution culturelle est donc à penser dans un cadre Darwinien populationnel.

Les interactions entre espèces sont un moteur d'évolution. Nous montrons ici quels sont les traits morphologiques et biochimiques du trolle d'Europe qui ont évolué au cours de sa spécialisation (Trollius europaeus) vis-à-vis des mouches pollinisatrices et prédatrices de graines (Chiastocheta spp.). La forme globulaire de la fleur est décisive dans l'attraction spécifique des chiastochètes. En comparaison avec une forme artificiellement ouverte, les fleurs globulaires, bien que souffrant plus de la prédation produisent plus de graines (4%), mais surtout elles exportent plus de pollen (85%). Un modèle de dynamique adaptative montre que l'évolution de la forme globulaire requiert non seulement une efficacité minimale de la pollinisation par les chiastochètes, par rapport à des pollinisateurs alternatifs qui ne consomment pas de graines, mais également une efficacité maximale : si les chiastochètes sont « trop » efficaces, en attirer beaucoup plutôt que quelques uns ne confère pas d'avantage. L'attraction des pollinisateurs se fait également par des signaux olfactifs. Plusieurs composés volatils émis par le trolle déclenchent une réponse électrophysiologique chez les chiastochètes (methyl salicylate, Z-jasmone, b-caryophyllene, germacrene D, E,E-a-farnesene, linalool). Des observations de visites de chiastochètes en conditions naturelles ont montré que la variabilité des composés volatils présents dans les fleurs expliquait une part de la variabilité des visites reçues par ces fleurs, en comparaison avec des traits morphologiques et pigmentaires. Les interactions entre une plante et des prédateurs de graines sont conflictuelles : la plante à intérêt à soustraire les graines de l'appétit des larves. Un glycoside du flavonoïde lutéoline, l'adonivernith, s'accumule dans les parois des carpelles lorsque les dégâts causés par les larves augmentent, avec comme conséquence une baisse de l'intensité de prédation. Les six espèces du genre Chiastocheta étudiées induisent et réagissent différemment à l'adonivernith, cette molécule pourrait donc être impliquée dans la radiation sympatrique du genre. Les traits impliqués dans la spécialisation du trolle sur les chiastochètes sont donc à la fois mutualistes (morphologie globulaire et composés volatils de la fleur) et antagonistes (défense chimique contre les larves). Les contradictions de cette mosaïque de traits sont un moteur d'évolution.

La diversité des organismes est essentielle pour leur capacité à évoluer et s'adapter aux variations environnementales. De ce fait, déterminer les facteurs responsables de l'origine de cette diversité ainsi que de la maintenance de la variabilité génétique observée reste un objectif fondamental en recherche. L'objectif de cette thèse était de comprendre les facteurs évolutifs maintenant le polymorphisme neutre. L'influence des processus évolutifs tels que la sélection naturelle et la dérive génétique étant complexes, nous avons combiné des approches complémentaires expérimentale et théorique. Le système expérimental utilisé, la bactérie Escherichia coli et l'amibe sociale Dictyostelium discoideum nous a permis d'étudier dans un premier temps la variabilité naturelle des interactions existant entre les deux espèces. Dans une seconde partie, nous avons étudié les traits bactériens impliqués dans cette variabilité. Nous avons montré que les bactéries portant des facteurs de virulence sont plus résistantes à la digestion des amibes, ce qui est en accord avec l'hypothèse de coïncidence évolutive des facteurs de virulence. Le deuxième volet de cette thèse concerne les aspects de génétique des populations de ce système. La troisième partie de notre expérimentation était de suivre les variations temporelles des fréquences alléliques de populations bactériennes comportant un marqueur neutre, durant 300 générations et sous quatre conditions environnementales : avec ou sans structuration spatiale et avec ou sans facteur biotique. Nous avons observé que les variations des fréquences alléliques observées étaient compatibles avec la dérive génétique. L'objectif du modèle théorique a été dans un premier temps d'étudier les effets de la stochasticité démographique sur les probabilités de fixation d'un nouvel allèle neutre arrivant dans une population résidente ainsi que sur le temps de fixation. La probabilité de fixation ainsi que le temps de fixation sont modifiés par les effets stochastiques lorsque l'on compare nos modèles à taille de population fluctuantes à un modèle à taille de population constante tel que le modèle de Moran.

L'alignement stratégique des Systèmes d'Information (SI) existe lorsque les buts de l'entreprise sont en harmonie, en correspondance, avec les processus métier et les systèmes qui les supportent. Comme le montrent différents rapports, la problématique de l'alignement du SI avec la stratégie représente une des principales préoccupations des Directions des SI depuis une dizaine d'années. C'est une préoccupation importante au sujet de laquelle les entreprises s'attendent à plus de maturité de la pratique. En effet, même s'il est possible de construire des SI performants et de définir la stratégie de l'entreprise, il est indispensable que ces deux ensembles soient alignés afin d'optimiser la performance de l'entreprise. Si l'intérêt de l'alignement est largement reconnu, sa mise en œuvre reste trop souvent limitée. La méthode proposée, INSTAL (INtentional STrategic ALignment), s'intéresse à une nouvelle situation d'ingénierie des SI, qui ne correspond ni au cycle de vie traditionnel en ingénierie des exigences (avec une propagation des exigences sur la solution), ni à une mise en correspondance d'exigences, mais à une situation différente dans laquelle on s'adresse à un ensemble d'éléments liés que l'on cherche à faire évoluer ensemble (coévolution). L'évolution est déclenchée par le changement de modèle du business (stratégie) ou l'analyse des SI et des processus métier (niveau opérationnel). La méthode proposée pour cette nouvelle situation d'ingénierie des SI propose une modélisation de l'ensemble des éléments liés et guide la démarche de modélisation, d'analyse, et d'évolution de l'alignement stratégique. Contrairement aux autres approches, qui représentent l'alignement stratégique en termes de dépendances entre des buts ou des éléments individuels, ce sont les intentions d'alignement partagées par les deux niveaux à aligner (stratégique et opérationnel) qui représentent ici l'alignement stratégique. Ceci est une caractéristique tout à fait distinctive de la méthode INSTAL, dont l'originalité réside dans cette modélisation explicite de l'alignement. La modélisation de la méthode INSTAL permet (1) de modéliser l'alignement en termes d'intentions partagées par les éléments à aligner dans un modèle pivot, (2) de définir des liens d'alignement complexes entre les intentions d'alignement et les éléments existants de l'entreprise en précisant le rôle joué par chaque élément dans le lien, et enfin (3) de définir des métriques et mesures qui complètent les liens d'alignement. INSTAL propose une démarche méthodologique qui guide l'évolution de l'alignement stratégique en prenant en compte de nouvelles exigences d'alignement et en analysant l'alignement actuel (As-Is) (i.e. les modèles pivot, les liens d'alignement et les métriques / mesures). L'analyse du As-Is permet de découvrir des exigences d'évolution du niveau opérationnel (du SI et des processus métier) nécessaires à la mise en place d'une situation To- Be "mieux" alignée. Cette recherche a été validée à travers plusieurs cas d'études dont celui d'une entité de la Banque De Détail France du groupe BNP Paribas, qui a financé cette thèse.

Les bactéries et les bactériophages (phages), sont ubiquitaires. Parasites obligatoires des bactéries, les phages modifient fortement la diversité et la dynamique des populations bactériennes. Comprendre l'interaction bactérie-phage, pour prévoir et contrôler son évolution a de nombreux intérêts en écologie, industrie, et santé publique. La coexistence des bactéries et des phages repose en partie sur la coévolution antagoniste qui s'établit entre eux. Nous avons choisi d'étudier les contraintes génétiques limitant la coévolution entre Escherichia coli et PhiX174. En étudiant la niche écologique de PhiX174, nous avons établi que les souches sensibles à ce phage étaient rares et remarquables par leur diversité phylogénétique. De plus, alors que le lipopolysaccharide (LPS) est le récepteur reconnu par PhiX174, nous avons démontré que PhiX174 peut lyser des bactéries arborant des LPSs très variés, ce qui contraint la population bactérienne à résister autrement qu'en modifiant son récepteur. Puis, en modifiant le génotype de l'hôte bactérien, nous avons profondément altéré la pérennité de la coexistence bactérie-phage. Enfin, la mise en place d'un protocole de coévolution entre E. coli C et PhiX174 nous a permis de discuter de l'évolution de la pression de sélection induite par les phages sur la population bactérienne et de l'existence d'un compromis entre virulence et infectivité. Il semblerait, en définitive, que les fortes relations épistatiques entre les gènes participant à l'interaction bactérie-phage, sont autant de contraintes génétiques qui s'ajoutent aux contraintes écologiques déjà décrites et limitent la coévolution antagoniste qui s'établit entre E. coli et PhiX174.

La question des changements face à l'évolution technologique est, depuis quelque temps déjà, une préoccupation importante pour le secteur privé. C'est plus récemment que le secteur public s'est trouvé confronté à ce type de pression qui l'amène notamment à développer ses affaires électroniques. La recherche théorique sur le changement par les affaires électroniques dans les organisations publiques a connu une grande diffusion cette dernière décennie. Les affaires électroniques dans le secteur public ont été présentées et traitées sous différentes terminologies (« e-gouvernement », « e-administration », « e-démocratie ») et de différentes manières, ce qui accroît la confusion et la complexité. Toutefois, ces recherches s'accordent à dire que le développement des affaires électroniques implique une importante transformation des organisations publiques. Cette transformation est caractérisée par des changements à différents niveaux, rapides et continus. Les organisations publiques se trouvent alors contraintes d'évoluer de manière soutenue et donc, de développer leurs capacités de changement. Ces constats nous amènent à nous intéresser à la problématique qui consiste à mieux comprendre la façon dont les organisations publiques vont s'adapter à la dynamique de l'environnement actuel, et à la manière avec laquelle elles vont développer et soutenir les affaires électroniques. Plus précisément, nous nous sommes posé les questions suivantes : comment le développement de l'administration électronique engage-t-il les organisations publiques dans le changement continu? Quelles sont les capacités de changement qui vont permettre de relever le défi du changement continu? En effet, le développement des affaires électroniques et plus particulièrement de l'administration électronique s'est largement généralisé dans les organisations publiques, amenant celles-ci à réfléchir de plus en plus à leur façon de réaliser leurs missions. C'est pourquoi la question du développement de l'administration électronique ne peut être dissociée de la question du changement continu. Par ailleurs, il semble important de considérer des perspectives théoriques alternatives pour une conception et une opérationnalisation des capacités de changement qui mettent davantage l'accent sur la continuité du changement et sur les interactions internes et externes à l'organisation. Nous avons d'abord mobilisé et combiné l'appareillage conceptuel des approches « Resource Based View », de l'approche en conduite du changement et des approches tirées des théories évolutionnistes pour définir et conceptualiser la capacité de changement comme étant l'aptitude de l'organisation à mettre en place un changement soutenu. Nous avons par la suite développé un cadre conceptuel préliminaire à partir du modèle de coévolution de l'organisation avec son environnement. Ce dernier permet d'étudier le développement de l'administration électronique en interaction avec le contexte organisationnel (microévolution), le contexte sectoriel (mésoévolution) et le contexte sociétal (macroévolution), et il permet d'identifier les capacités de changement nécessaires. Deux études de cas exploratoires ont été réalisées auprès des organismes publics du « GOP » et du « MINR ». Le cadre méthodologique combine l'approche de cas structurée de Carroll et Swatman (2003) et l'analyse basée sur la théorie ancrée. Ce cadre a permis de construire la théorie de manière progressive et de réviser le cadre conceptuel de développement de l'Administration électronique. Aussi, une analyse comparative de ces deux organismes a été réalisée, de laquelle il résulte des stratégies différentes de développement de l'Administration électronique. Le MINR a abordé le développement de l'Administration électronique comme un projet de développement de système d'information indépendant du fonctionnement de l'organisation avec un échéancier précis. La stratégie de développement de l'Administration électronique au GOP s'avère être plus progressive et de nature émergente, s'approchant d'une perspective de changement continu telle qu'elle a été décrite par Brown et Eisenhardt (1997) ou encore par Ford (2008). Par conséquent, nous avons choisi de réaliser une étude en profondeur du développement de l'Administration électronique au GOP. Les résultats de cette étude ont tout d'abord permis de définir trois périodes de développement de l'Administration électronique entre 1998 et 2008. Ils ont également permis de décrire la coévolution de l'Administration électronique avec son environnement interne et externe (mésoenvironnement et macroenvironnement), de définir certaines capacités organisationnelles nécessaires au développement de l'Administration électronique, et d'identifier des facteurs facilitateurs et de blocages du développement durant ces trois périodes. Ensuite, en nous basant sur la théorie de la complexité, nous définissons le développement de l'Administration électronique comme un système complexe pour faire face aux défis de dynamique des environnements qui changent rapidement. On souligne alors que le changement continu constitue un facteur critique du développement de l'Administration électronique, ce qui est fondamental dans la coévolution des systèmes complexes. Un cadre conceptuel du développement de l'Administration électronique révisé est alors proposé. Ce cadre démontre que le développement de l'Administration électronique est basé sur les capacités de changement qui constituent l'énergie nécessaire pour la coévolution de l'Administration électronique avec son environnement, la mobilisation et la création des capacités organisationnelles nécessaires, ainsi que le renouvellement stratégique du développement à chaque période. In fine, nous précisons des propositions générales de recherche, nous proposons une typologie des capacités organisationnelles de développement de l'Administration électronique et nous définissons les composantes des capacités de changement sont définies et décrivons leurs dimensions. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Administration électronique, changement continu, capacités organisationnelles, capacité de changement, approche de la coévolution et systèmes complexes.

Cette recherche a exploré la complexité de la coévolution de l'industrie avec ses systèmes d'innovation. Diverses perspectives théoriques, telles que les théories du cycle de vie du produit et de l'industrie ou celles sur les systèmes d'innovation, offrent des réponses partielles, mais insuffisantes à ces questions. Ainsi, la théorie du cycle de vie du produit présage la concentration de l'activité innovante des entreprises lors de la période de l'émergence de l'industrie. De plus, cette théorie suggère que, lors de la période de la maturité de l'industrie, la production et l'innovation se diffusent des pays développés vers les pays en développement. De leur côté, les perspectives systémiques de l'innovation mettent l'accent sur les caractéristiques nationales, régionales, technologiques ou sectorielles de l'ensemble des acteurs privés et publics qui participent à l'activité innovante, de la qualité des interactions qui se produisent ainsi que des institutions et des politiques publiques qui se mettent en place dans ces systèmes. Une attention particulière est portée au rôle des firmes d'ancrage, dont la présence dans les clusters attire d'autres entreprises du même secteur ou d'autres secteurs affiliés. Nous avons testé ces perspectives théoriques dans le contexte de l'industrie aéronautique et de ses systèmes d'innovation. Au terme de la recherche, nous avons conclu que pour parvenir à comprendre, interpréter et soutenir l'évolution des industries et de leurs systèmes d'innovation, il faudra prendre en compte conjointement les caractéristiques de la connaissance et de la technologie du secteur, les caractéristiques des acteurs et de la nature de leurs interactions et les caractéristiques des institutions de soutien qui s'y sont établies au fil du temps. L'industrie aéronautique constitue un cas exemplaire pour analyser l'influence exercée par les institutions de soutien à l'égard des performances des entreprises, des régions et des pays divers. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : système d'innovation, cycle de vie du produit et de l'industrie, entreprise d'ancrage, politique technologique, brevet, industrie aéronautique.

Une des caractéristiques du Virus de l’Immunodéficience Humaine de type 1 (VIH-1) est sa diversification génétique extensive, qui lui permet d’échapper au système immunitaire. Néanmoins, il est nécessaire que le taux de mutation requis pour à cette évolution rapide ne compromette pas la fonctionnalité de ses protéines. Les travaux présentés ici ont eu pour objectif l’étude des réseaux de coévolution qui composent les glycoprotéines d’enveloppe (Env) afin de comprendre les règles qui sous-tendent leur évolution. Il a été mis en évidence que les régions variables de ces protéines, grâce à leur flexibilité structurelle, peuvent aussi servir à faciliter l’incorporation de mutations touchant les régions plus constantes. De plus, un réseau de coévolution impliqué dans les changements de conformations nécessaires à l’activité de Env a été identifié, soutenant le fait que ces régions variables ont un rôle central dans ces changements. Ces études démontrent le rôle crucial joué par les régions variables en dévoilant un nouvel aspect de leur contribution à l’évolution du VIH-1. / The Human Immunodeficiency Virus type 1 (HIV-1) is characterized by an extensive genetic diversification of its strains that allows the virus to escape the immune system. However, the mutation rate needed for this rapid evolution must not compromise the functionality of the viral proteins. The aim of the work presented here has been to study the coevolution networks that constitute the envelope glycoproteins (Env) in order to understand the rules driving their evolution. The results have highlighted that variable regions, thanks to their structural freedom, can facilitate the incorporation of mutations in more constant regions. Moreover, a coevolution network involved in the conformational changes required for the activity of Env has been identified, underlining the central role played by variable regions in these processes. Besides underscoring the crucial role played by variable regions in the functionality of Env, these studies unveil a new aspect of their contribution to HIV-1 evolution.